Dimensionamento de condutores horizontais

Neste post você irá aprender como é feito o dimensionamento dos condutores horizontais de águas pluviais

Para isso, irei explicar inicialmente como funciona um sistema completo de captação e drenagem da água da chuva

Veja na ilustração, que a água da chuva que precipita sobre o telhado, escoa por gravidade até a calha e é direcionada até o condutor vertical, que também é chamado de “tubo de queda”

A partir do condutor vertical, a água é direcionada para uma caixa coletora. Dessa caixa, ela é drenada pelo condutor horizontal até a rua

Também é possível direcionar essa água para algum reservatório, onde ela poderá ser utilizada posteriormente

Para que o condutor horizontal seja bem dimensionado, sua capacidade de vazão deve ser maior ou igual a vazão de chuva que precipita sobre o telhado e que é direcionada até ele

Cálculo da vazão de chuva

Para calcular a vazão de chuva, basta utilizar a fórmula do item 5.3.1 da NBR 10844 de 1989

$$ Q = \frac{I \cdot A}{60} $$

Onde:

Q = Vazão de chuva em litros/min

I = Intensidade pluviométrica em mm/h

A = Área de contribuição em m²

Área de contribuição

A área de contribuição corresponde a área da superfície interceptada pela chuva e que conduz a água até a calha, que por sua vez, conduz até o condutor

Na imagem abaixo é possível observar a influência do vento na inclinação da chuva

A partir desta imagem é possível obter uma fórmula que permite calcular a área de contribuição de uma superfície inclinada, que corresponde exatamente a superfície de um telhado

$$ A = \left(a + \frac{h}{2}\right)b $$

Onde:

a = Largura de uma das águas do telhado

b = Comprimento do telhado

h = Altura do telhado

A fórmula para calcular a área de contribuição de outras superfícies como, por exemplo, superfície plana horizontal e superfície plana vertical, podem ser encontradas na Figura 2 da NBR 10844:1989

Cálculo da capacidade de vazão de condutores horizontais

O cálculo da capacidade de vazão do condutor horizontal é feito com a fórmula de Manning-Strickler, presente no item 5.5.7 da NBR 10844 de 1989

$$ Q = \frac{60000 \cdot A_m \cdot R_H^{2/3} \cdot i^{1/2}}{n} $$

Onde:

Q = Capacidade de vazão do condutor horizontal em litros/min

A_m = Área molhada em metro quadrado (m²)

R_H = Raio hidráulico em metro (m)

i = Inclinação do condutor em m/m

n = Coeficiente de rugosidade

Veja que as dimensões, material e inclinação do condutor devem ser escolhidos de tal forma que sua capacidade de vazão seja maior ou igual a vazão de chuva que precipita sobre o telhado e que é direcionado até ele

Lembrando que de acordo com a NBR 10844 de 1989, a inclinação do condutor horizontal deve ser de no mínimo 0,5% e valores para o coeficiente de rugosidade podem ser obtidos na Tabela 2 dessa mesma norma ou em livros de hidráulica

Ainda de acordo com a NBR 10844 de 1989, item 5.7.2, o dimensionamento dos condutores horizontais com seção transversal circular deve ser feito considerando um escoamento com altura da lâmina d’água igual a 2/3 do diâmetro interno do condutor

É possível demonstrar que para um condutor com seção transversal circular a área molhada, o perímetro molhado e o raio hidráulico podem ser calculados com as fórmulas presentes na imagem logo acima, onde o ângulo θ (theta) é dado em radianos

Veja que substituindo o h por 2/3 de D na fórmula do ângulo θ (theta), obtemos que ele é igual a 3,82127 radianos

Na Tabela 4 da NBR 10844 de 1989 estão presentes alguns valores previamente calculados para a capacidade de vazão de condutores horizontais com seção transversal circular

Observe, por exemplo, que um condutor com coeficiente de rugosidade (n) igual a 0,011, inclinação de 2% e diâmetro interno de 100mm, tem uma capacidade de vazão de aproximadamente 405 litros por minuto

Exemplo Resolvido

Ex.: Dimensione um condutor horizontal que seja capaz de drenar toda a vazão de chuva que precipita sobre um telhado

Dados: Telhado com 5,0 metros de largura, 15,0 metros de comprimento e 1,5 metros de altura. Intensidade pluviométrica da região onde se encontra o telhado é de 200mm/h

Resolução:

O primeiro passo para realizar o dimensionamento é determinar a vazão de chuva que precipita sobre o telhado

Para isso, precisamos calcular inicialmente sua área de contribuição

Aplicando a fórmula presente na Figura 2 da NBR 10844 de 1989, encontramos que a área de contribuição do telhado é igual a 86,25m²

$$ A = \left(5 + \frac{1,5}{2}\right) \cdot 15 = 86,25\,\text{m}^2 $$

Inserindo a intensidade pluviométrica e a área de contribuição na fórmula do item 5.3.1 da NBR 10844 de 1989, encontramos que a vazão de chuva que precipita sobre o telhado é de 287,50 litros por minuto

$$ Q_{\text{Chuva}} = \frac{I \cdot A}{60} = \frac{200 \cdot 86,25}{60} $$ $$ Q_{\text{Chuva}} = 287,50\,\text{L/min} $$

Precisamos agora calcular a capacidade de vazão do condutor horizontal

Para isso, irei considerar que ele será feito de tubo de PVC com diâmetro interno de 100mm e terá inclinação de 2%

De acordo com a Tabela 2 da NBR 10844 de 1989, o coeficiente de rugosidade do plástico é de 0,011

Com essas informações podemos calcular a área molhada (A_m), o perímetro molhado (P_m) e o raio hidráulico (R_H) do condutor

\[ A_m = 0{,}556227 \cdot D^2 \quad \text{(Área molhada)} \] \[ = 0{,}556227 \cdot (0{,}1)^2 = 0{,}005562 \, \text{m}^2 \] \[ P_m = 1{,}910635 \cdot D \quad \text{(Perímetro molhado)} \] \[ = 1{,}910635 \cdot 0{,}1 = 0{,}191064 \, \text{m} \] \[ R_H = 0{,}291121 \cdot D \quad \text{(Raio hidráulico)} \] \[ = 0{,}291121 \cdot 0{,}1 = 0{,}02911 \, \text{m} \]

Inserindo esses dados na fórmula de Manning-Strickler, encontramos que a capacidade de vazão do condutor horizontal é igual a 406,01 litros por minuto

\[ Q = \frac{60000 \cdot A_m \cdot R_H^{2/3} \cdot i^{1/2}}{n} \] \[ Q = \frac{60000 \cdot 0{,}005562 \cdot 0{,}02911^{2/3} \cdot 0{,}02^{1/2}} {0{,}011} \] \[ Q_{\mathrm{Cond}} = 406{,}01\ \text{litros/min} \]

Como a capacidade de vazão do condutor horizontal é superior a vazão de chuva que precipita sobre o telhado, ele é capaz de drenar todo o volume de chuva sem problemas

Clique aqui e leia também o artigo que escrevi sobre o dimensionamento de calhas

Clique aqui e leia também o artigo que escrevi sobre o dimensionamento de condutores verticais

Veja no vídeo abaixo a apresentação de uma planilha para dimensionamento de calhas, condutores verticais e condutores horizontais

OBS.: Com essa planilha é possível dimensionar toda a instalação de águas pluviais de casas, galpões e edifícios em geral

Saiba mais sobre a planilha Clicando Aqui

Veja todos os posts do blog clicando na tag “Blog” presente no rodapé da página

Conheça nosso canal no YouTube e se inscreva para não perder os conteúdos que postamos por lá

Aprenda instalações de uma maneira simples e prática com este guia rico em ilustrações

ADQUIRIR UMA CÓPIA DO GUIA

Escrito por: Pedro Henrique Lelis Brito

Compartilhe esse post