4. INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS
As instalações de águas pluviais devem ser projetadas de modo a obedecer às
seguintes exigências:
a) Recolher e conduzir a vazão de projeto até locais permitidos pelos dispositivos legais.
b) Ser estanques.
c) Permitir a limpeza e desobstrução de qualquer ponto no interior da instalação.
d) Absorver os esforços provocados pelas variações térmicas a que estão submetidas.
e) Quando passivas de choques mecânicos, ser constituída de materiais resistentes a
estes choques.
f) Nos componentes expostos, utilizar materiais resistentes às intempéries.
g) Nos componentes em contato com outros materiais de construção, utilizar materiais
compatíveis.
h) Não provocar ruídos excessivos.
i) Resistir às pressões a que podem estar sujeitas.
j) Ser fixadas de maneira a assegurar resistência e durabilidade.
A instalação predial de águas pluviais se destina exclusivamente ao recolhimento e
condução das águas pluviais, não se admitindo quaisquer interligações com outras
instalações prediais.
O destino das águas pluviais pode ser:
- escoamento superficial;
- infiltração no solo por meio de poço absorvente;
- disposição na sarjeta da rua ou por tubulação enterrada no passeio; pelo sistema
público, as águas pluviais chegam a um córrego ou rio.
- cisterna (reservatório inferior) de acumulação de água, para uso posterior.
4.1
Terminologia (NBR 10844/1989)
Altura pluviométrica: volume de água precipitada por unidade de área horizontal.
Área de contribuição: soma das áreas das superfícies que, interceptando chuva,
conduzem as águas para determinado ponto da instalação.
Caixa de areia: caixa utilizada nos condutores horizontais destinados a recolher detritos
por deposição.
Calha: canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um
ponto de destino.
Condutor horizontal: canal ou tubulação horizontal destinada a recolher e conduzir
águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais.
Condutor vertical: tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas,
terraços e similares e conduzi-las até a parte inferior do edifício.
Duração de precipitação: intervalo de tempo de referência para a determinação de
intensidades pluviométricas.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
1
Intensidade pluviométrica: quociente entre a altura pluviométrica precipitada num
intervalo de tempo e este intervalo.
Perímetro molhado: linha que limita a seção molhada junta as paredes e ao fundo do
condutor ou calha.
Período de retorno: número médio de anos em que, para a mesma duração de
precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada
apenas uma vez.
Ralo: caixa dotada de grelha na parte superior, destinada a receber águas pluviais.
Seção molhada: área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou
calha.
Tempo de concentração: intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o
momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir para determinada seção
transversal de um condutor ou calha.
Vazão de projeto: vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas.
Figura 4.1. Partes constituintes da instalação.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
2
4.2
Materiais
Nos telhados empregam-se calhas que podem ser de aço galvanizado, folhas-deflandres, cobre, aço inoxidável, alumínio, fibrocimento, PVC rígido, fibra de vidro, concreto
ou alvenaria.
Nos condutores verticais, devem ser empregados tubos e conexões de ferro
fundido, fibrocimento, PVC rígido, aço galvanizado, cobre, chapas de aço galvanizado,
folhas-de-flandres, chapas de cobre, aço inoxidável, alumínio ou fibra de vidro.
Nos condutores horizontais, devem ser empregados tubos e conexões de ferro
fundido, fibrocimento, PVC rígido, aço galvanizado, cerâmica vidrada, concreto, cobre,
canais de concreto ou alvenaria.
4.3
Dimensionamento
4.3.1 Fatores meteorológicos
A determinação da intensidade pluviométrica “I”, para fins de projeto, deve ser feita
a partir da fixação de valores adequados para a duração de precipitação e o período de
retorno. Tomam-se como base dados pluviométricos locais.
O período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser
drenada, obedecendo ao estabelecido a seguir:
- T = 1 ano, para áreas pavimentadas, onde empoçamentos possam ser tolerados;
- T = 5 anos, para coberturas e/ou terraços;
- T = 25 anos, para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não
possa ser tolerado.
A duração de precipitação deve ser fixada em t = 5min.
Para construção até 100m2 de área de projeção horizontal, salvo casos especiais,
pode-se adotar: I = 150mm/h. Para as demais construções utilizar a Tabela 4.1.
Tabela 4.1. Chuvas intensas no Brasil (Duração – 5 min).
Intensidade Pluviométrica (mm/h)
Local no RS
Período de Retorno (anos)
1
5
25
Alegrete
174
238
313 (17)
Bagé
126
204
234 (10)
Caxias do Sul
120
127
218
Cruz Alta
204
246
347 (14)
Encruzilhada
106
126
158 (17)
Irai
120
198
228 (16)
Passo Fundo
110
125
180
Porto Alegre
118
146
167 (21)
Rio Grande
121
204
222 (20)
Santa Maria
114
122
145 (16)
Santa Vitória do Palmar
120
126
152 (18)
São Luiz Gonzaga
158
209
253 (21)
Uruguaiana
120
142
161 (17)
Viamão
114
126
152 (15)
Instalações Hidrossanitárias Prediais
3
Nota:
- Para locais não mencionados na Tabela 5 da NBR 10844/1989 (Tabela 4.1), deve-se
procurar correlação com dados dos postos mais próximos que tenha condições
meteorológicas semelhantes às do local em questão.
- Os valores entre parênteses indicam os períodos de retorno, a que se referem as
intensidades pluviométricas, em vez de 5 ou 25 anos.
- Para Santa Maria utilizar a equação de chuva proposta por Belinazo e Paiva (1991):
I=
807,801* TR 0,1443
(t + 5,67) 0,742*TR
− 0 , 0280
Equação 4.1
onde: I=intensidade pluviométrica (mm/h); t=duração (min); TR=período de retorno (anos).
A ação dos ventos deve ser levada em conta através da adoção de um ângulo de
inclinação da chuva em relação à horizontal igual a arc tg²θ, para o cálculo da quantidade
de chuva a ser interceptada por superfícies inclinadas ou verticais. O vento deve ser
considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas
superfícies consideradas (Figura 4.2).
Figura 4.2. Influência do vento na inclinação da chuva.
4.3.2 Área de contribuição
No cálculo da área de contribuição, devem-se considerar os incrementos devidos à
inclinação da cobertura e às paredes que interceptem água de chuva que também deva
ser drenada pela cobertura (Figura 4.3).
4.3.3 Vazão de projeto
A vazão de projeto deve ser calcula pela Equação 4.1:
Q=
I⋅A
60
Equação 4.2
onde: Q = vazão de projeto (L/min); I = intensidade pluviométrica (mm/h); A = área de
contribuição (m²).
Instalações Hidrossanitárias Prediais
4
Figura 4.3. Indicações para cálculos da área de contribuição.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
5
4.3.4 Calhas
A inclinação das calhas de beiral e platibanda deve ser uniforme, com valor mínimo
de 0,5%. As calhas de água-furtada têm inclinação de acordo com o projeto da cobertura.
Quando não se pode tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha,
extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança. Nestes casos,
eles devem descarregar em locais adequados.
Em calhas de beiral ou platibanda, quando a saída estiver a menos de 4 m de uma
mudança de direção, a Vazão de projeto deve ser multiplicada pelos coeficientes da
Tabela 4.2.
Tabela 4.2. Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto.
Tipo de Curva
Canto reto
Canto
arredondado
Curva a menos
de 2 m da saída
da calha
1,2
Curva entre 2 e 4 m
da saída da calha
1,1
1,1
1,05
O dimensionamento das calhas deve ser feito através da fórmula de ManningStrickler, indicada a seguir, ou de qualquer outra fórmula equivalente:
Q=K
S
2/3
RH i1 / 2
n
Equação 4.3
onde: Q = vazão de projeto (L/min); S = área da seção molhada (m²); n = coeficiente de
rugosidade (Tabela 4.3); RH = raio hidráulico (m); i = declividade da calha (m/m); K =
60.000.
Tabela 4.3. Coeficientes de rugosidade
Material
PVC, fibrocimento, aço, metais não ferroso
Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida
Cerâmico, concreto não alisado
Alvenaria de tijolos não revestida
n
0,011
0,012
0,013
0,015
A figura 4.4 ilustra uma calha de seção retangular. O cálculo do raio hidráulico é
obtido dividindo-se a área molhada pelo perímetro molhado.
RH =
a ⋅b
b + 2a
Equação 4.4
A seção retangular mais favorável ao escoamento ocorre quando a base é o dobro
da altura d’água no canal, isto é, para valores de b = 2a.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
6
Figura 4.4 – Calha de seção retangular
A Tabela 4.4 fornece as capacidades de calhas semicirculares, usando coeficiente
de rugosidade n = 0,011 para alguns valores de declividade. Os valores foram calculados
utilizando a fórmula de Manning-Strickler, com lâmina de água igual à metade do diâmetro
interno.
Tabela 4.4. Capacidades de calhas semicirculares com n = 0,011.
Vazões (L/min)
Diâmetro
Declividade
Interno (mm)
0,5 % 1,0 % 2,0 %
100
130 183 256
125
236 333 466
150
384 541 757
200
829 1167 1634
4.3.5 Condutores verticais
Podem ser colocados externa e internamente ao edifício, dependendo de
considerações de projeto, do uso e da ocupação do edifício e do material dos condutores.
Os condutores verticais podem ser ligados na sua extremidade superior a uma calha
(casa com telhado) ou receber um ralo quando se trata de terraços ou calhas largas.
Devem ser projetados, sempre que possível, em uma só prumada. Quando houver
necessidade de desvio, devem ser usadas curvas de 90º de raio longo ou curvas de 45º e
devem ser previstas peças de inspeção.
O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é 70 mm.
Como os condutores são verticais, seu dimensionamento não pode ser feito pelas
fórmulas do escoamento em canal. A NBR 10844/89 apresenta ábacos específicos para o
dimensionamento dos condutores verticais a partir dos seguintes dados:
- Q = Vazão de projeto, em L/min
- H = altura da lâmina de água na calha, em mm
- L = comprimento do condutor vertical, em m
Para calhas com saída em aresta viva ou com funil de saída, deve-se utilizar,
respectivamente, o ábaco (a) ou (b), Figura 4.5.
Procedimento:
1. Levantar uma vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes.
2. Se não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes.
3. Transportar a interseção mais alta até o eixo D.
4. Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor
encontrado.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
7
Figura 4.5. Ábacos para a determinação de diâmetros de condutores verticais.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
8
O dimensionamento dos condutores verticais também pode ser feito com emprego
da tabela 4.5 que fornece o diâmetro do condutor e o valor máximo da área de telhado
drenada pelo tubo.
Tabela 4.5. Área de cobertura para condutores verticais de seção circular
Diâmetro (mm) Vazão (L/s)
Área de cobertura (m2)
50
0,57
17
75
1,76
53
100
3,78
114
125
7,00
212
150
11,53
348
200
25,18
760
Fonte: Adaptado de BOTELHO & RIBEIRO Jr. (1998).
4.3.6 Condutores horizontais
Os condutores horizontais devem ser projetados, sempre que possível, com
declividade uniforme, com valor mínimo de 0,5%.
O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito
para escoamento com lâmina de altura igual a 2/3 do diâmetro interno (D) do tubo. As
vazões para tubos de vários materiais e inclinações usuais estão indicadas na Tabela 4.6.
Tabela 4.6. Capacidade de condutores horizontais de seção circular.
Vazão (L/min)
D
n = 0,011
n = 0,012
n = 0,013
(mm) 0,5
1,0
2,0
0,5
1,0
2,0
4,0
0,5
1,0
2,0
4,0 %
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
50
32
45
64
90
29
41
59
83
27
38
54
75
95
133 188
267
87
122 172 245
80
113 159
100 204 287 405
575
187 264 372 527 173 243 343
125 370 521 735 1040 339 478 674 956 313 441 622
150 602 847 1190 1690 552 777 1100 1550 509 717 1010
200 1300 1820 2570 3650 1190 1670 2360 3350 1100 1540 2180
250 2350 3310 4660 6620 2150 3030 4280 6070 1990 2800 3950
300 3820 5380 7590 10800 3500 4930 6960 9870 3230 4550 6420
4,0
%
76
226
486
882
1430
3040
5600
9110
4.3.7 Ralos
Nos locais de onde se pretende esgotar águas pluviais, usam-se ralos que coletam
a água de áreas cobertas ou de calhas, canaletas e sarjetas, permitindo sua entrada em
condutores e coletores. O ralo compreende duas partes:
a) caixa, e
b) grelha (ralo propriamente dito). As grelhas podem ser planas ou
hemisféricas (também chamadas “cogumelo” ou “abacaxi”).
Instalações Hidrossanitárias Prediais
9
Exercício 4.1: Projetar e dimensionar o esgotamento pluvial para o telhado na figura
abaixo, sendo dados:
casa de dois pavimentos
intensidade pluviométrica : I = 160 mm/h
material empregado : PVC
4.3.8 Caixa de areia e de inspeção
Nas tubulações aparentes, devem ser previstas inspeções sempre que houver
conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e ainda a
cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos.
Nas tubulações enterradas, devem ser previstas caixas de areia sempre que
houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e
ainda a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos.
A ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de
raio longo, com inspeção ou caixa de areia, estando o condutor horizontal aparente ou
enterrado.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
10
Figura 4.6. Exemplo de caixa de areia (planta baixa e corte).
4.4
Utilização de águas pluviais para uso doméstico
O aproveitamento de água de chuva em residências pode contribuir com a
conservação de mananciais, com a redução de enchentes nas cidades e com a
diminuição da utilização de energia e insumos na captação, adução, tratamento e
distribuição de água potável.
Em zonas rurais e regiões onde há carência de água podem ser utilizadas
reservatórios (cisternas) construídos com o objetivo de acumular água durante período de
precipitações pluviométricas, para utilização na época de estiagem.
A água de chuva armazenada sem tratamento adequado pode ser utilizada apenas
para consumo não potável. A água de chuva tem potencial para utilização na descarga de
vasos sanitários, lavagem de roupas, irrigação de jardins, na lavagem de carros, em
sistemas de ar-condicionado e em sistemas de combate de incêndios, entre outros.
Um sistema de aproveitamento de água de chuva possui, em geral, os seguintes
componentes (figura 4.7):
a) Área de coleta: local onde a chuva precipita a fim de ser captada. É importante
no dimensionamento do volume de reservação, pois quanto mais for à área de captação
maior será o volume de água de chuva capturado e armazenado. A área de captação
deve suprir a demanda de consumo de água.
b) Calhas e condutores: Condutos que levam a água captada até o reservatório.
As calhas são dispostas na horizontal e os condutos na vertical. Os dimensionamentos
desses componentes devem seguir a NBR 10844.
c) Dispositivo de descarte das “primeiras águas”: componente utilizado para
descartar a água que lava a área de captação, local onde se acumula poeira, fuligem e
outros contaminantes atmosféricos que podem alterar a qualidade da água. Para este
descarte pode-se dispor de desvio manual da água ou dispositivos instalados em bóias de
tanques intermediários.
d) Separador de materiais grosseiros: dispositivo utilizado para a separação de
galhos, folhas e outros materiais que podem ser depositados na área de captação.
Existem no mercado filtros produzidos para esta função, podendo também ser fabricados.
e) Armazenamento: sistema composto por dois reservatórios. Um inferior,
enterrado com o objetivo armazenar a água coletada e compensar a variação da
precipitação de chuva, e um reservatório superior para distribuição por gravidade até os
pontos de utilização.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
11
f) Sistema de recalque: composto por bomba, tubulações e conexões.
Responsável pelo transporte de água do reservatório inferior para o reservatório superior.
g) Sistema de distribuição: responsável pelo abastecimento de água de chuva
nos pontos de utilização (ex.: bacias sanitárias). Composto por barrilete, colunas, ramais e
sub-ramais de distribuição.
Figura 4.7. Esquema do sistema de aproveitamento de água de chuva.
(RAMOS; QUADROS; COUTINHO & MACHADO, 2006).
Figura 4.8. Detalhe do sistema de aproveitamento de água de chuva.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
12
DIMENSIONAMENTO
a) Previsão do consumo de água não potável
Para o dimensionamento do sistema é necessário que primeiramente seja
estimado o consumo de água a ser utilizado. Na ausência de dados locais podem ser
utilizados dados da literatura, como os dados da tabela 4.7 ou da tabela 4.8.
Tabela 4.7. – Demanda de água não potável em uma residência.
Demanda
Unidade
Faixa
Uso interno
Vaso Sanitário – Volume
L/descarga
6 a 15
Vaso Sanitário – Freqüência
Descarga/hab/dia
3a6
Lavagem de roupas – Volume
L/ciclo
108 a 189
Lavagem de roupas – Freqüência
Carga/hab/dia
0,2 a 0,37
Uso externo
Gramado ou Jardim – Volume
L/dia/m²
2
Gramado ou Jardim – Freqüência
Lavagem/mês
8 a 12
Lavagem de carro – Volume
L/lavagem/carro
80 a 150
Lavagem de carro – Freqüência
Lavagem/mês
1a4
Lavagem de área impermeável – Volume
L/lavagem/carro
80 a 150
Lavagem de área impermeável – Freqüência Lavagem/mês
1a4
Manutenção de piscinas
L/dia/m²
3
Fonte: Adaptado de TOMAZ, 2003.
Tabela 4.8. – Estimativas médias de consumo de água não potável em uma residência.
Aparelho/uso
% do Consumo
Descargas nas bacias sanitárias
14 a 41%
Chuveiros e banheiras
24 a 47%
Máquinas de lavar roupas
8 a 9%
Tanque
4 a 18%
Jardins
0 a 3%
Outros
0 a 7%
Fonte: Adaptado de ZANCHETTA & LINDNER, 2006.
Onde:
Segundo Mota (2006), o consumo mínimo diário de água é de 14 L/pessoa.dia.
O volume de água a armazenar pode ser calculado pela expressão:
Vmín = k * N * Cu * D
Equação 4.5
Vmín = volume mínimo para o reservatório (L)
k = coeficiente correspondente às perdas
N = número de consumidores
Cu = consumo unitário de água (L/pessoa.dia)
D = número de dias de armazenamento de água
b) Volume do reservatório
Para determinação do volume de reservação deve ser calculado o volume
precipitado em função de dados meteorológicos de precipitação da região. Para efeito de
cálculo, o volume de água que pode ser aproveitado não é o mesmo que o precipitado.
Para isto usa-se um coeficiente de escoamento superficial chamado de coeficiente de
Instalações Hidrossanitárias Prediais
13
runoff (C), que depende do tipo de superfície, TOMAZ (2003) recomenda adotar C=0,8. O
volume captado por uma superfície é dado pela expressão:
Vc = A * P * C
Equação 4.6
Onde:
Vc = volume mensal ou anual captado (L)
A = área de contribuição (m2)
P = precipitação média mensal ou anual (mm)
C = coeficiente de escoamento
O volume mínimo de água necessário (Vmín) deve ser menor ou igual ao volume
captado (Vc) para atender a demanda de água.
Exercício 4.2: Dimensione as unidades do sistema de captação de água de chuva para
uma residência com 5 pessoas. A área do telhado é de 200 m2 e a área do jardim de 100
m2 O uso será para fins não potáveis como descargas de vasos sanitários, lavagem de
roupas e irrigação de jardim. Considere a precipitação média mensal = 160 mm e o
número de dias de armazenamento de água = 20 dias.
Referências bibliográficas
ABNT (1998). NBR 5626 – Instalação predial de água fria.
ABNT (1989). NBR 10844 – Instalações prediais de águas pluviais.
BOTELHO, M. H. C. & RIBEIRO Jr., G. de A. (1998). Instalações Hidráulicas Prediais
Feitas para Durar. Usando Tubos de PVC. São Paulo: ProEditores, 230p. il.
CREDER, H. (2006). Instalações hidráulicas e sanitárias. Rio de Janeiro: LTC - Livros
Técnicos e Científicos Editora, 6ª Edição. 423p. il.
FENDRICH, R. & OLIYNIK, R. (2002) Manual de utilização de águas pluviais – 100
Maneiras práticas. 1 ed. – Curitiba: Livraria do Chain Editora. 190 p.
MACINTYRE, A.J. (1990) Manual de instalações hidráulicas e sanitárias. Ed. Guanabara.
MOTA, S. (2006) Sistemas de Saneamento. In: Introdução à engenharia ambiental. 4 ed.
Rio de Janeiro: ABES.
PAIVA, J. B. D. de & IRION, C. A. O. (2003) Notas de aula – Instalações Hidrossanitárias
Prediais. Santa Maria: Departamento de Hidráulica e Saneamento da Universidade
Federal de Santa Maria.
RAMOS, B. de F.; QUADROS, D. A.; COUTINHO, L. C. G. & MACHADO, L. M. Avaliação
da viabilidade econômica de sistema de aproveitamento de águas de chuva para
fins não potáveis em residências. VIII Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia
Sanitária e Ambiental. ABES. Fortaleza, 2006.
TOMAZ, P. Aproveitamento de água de chuva – Água de Chuva para Áreas Urbanas e
fins não Potáveis. Navegar Editora, São Paulo, 2003.
TUCCI, CARLOS E. M. Hidrologia: Ciência e Aplicação. Editora da Universidade
(UFRGS). Volume Único. p35 a ..p50.1ª Edição. 1993.
ZANCHETTA, R. C. & LINDNER, E. A. Projeto hidro-sanitário de uma edificação
multifamiliar com reuso de água: estudo de caso Joaçaba – SC. I Simpósio de
Recursos Hídricos do Sul-Sudeste. ABRH. Curitiba, 2006.
Página da internet: www.tigre.com.br, acesso em maio de 2006.
Página da internet: www.amanco.com.br, acesso em outubro de 2006.
Página da internet: www.3ptechnik.de/brazil/index.php, acesso em outubro de 2006.
Página da internet: www.bellacalha.com.br, acesso em outubro de 2006.
Página da internet: www.aquastock.com.br, acesso em outubro de 2006.
Instalações Hidrossanitárias Prediais
14
ANEXOS
Instalações Hidrossanitárias Prediais
15