Cálculo da vazão de chuva

Neste post você irá aprender como é feito o cálculo da vazão de chuva que precipita sobre determinada área

Essa informação é bastante importante para que seja determinada posteriormente as dimensões dos elementos responsáveis por realizar a drenagem desse volume d’água

Esses elementos são as calhas, condutores verticais e condutores horizontais

Para realizar esse cálculo precisamos obter inicialmente a área de contribuição

1º ETAPA: Cálculo da área de contribuição

De acordo com a NBR 10844 de 1989, que trata das instalações prediais de águas pluviais, a área de contribuição corresponde a “Soma das áreas das superfícies que, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação”

As superfícies que interceptam a água da chuva podem ser, por exemplo, superfícies planas horizontais, superfícies inclinadas e superfícies planas verticais

Conforme pode ser visto na figura, em uma superfície plana horizontal a área de contribuição é igual a própria área da superfície

Já no caso das superfícies inclinadas, o cálculo é um pouco diferente

A área de contribuição é calculada considerando a influência do vento na inclinação da chuva, conforme mostra a Figura 1 da NBR 10844:1989

A partir desta imagem é possível obter uma fórmula que permite calcular a área de contribuição de uma superfície inclinada (Ex.: 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

Veja que a norma considera uma chuva com ângulo de queda na proporção de 1 para 2

Devido a esse ângulo de queda, as superfícies planas verticais como, por exemplo, muros e platibandas também interceptam a água da chuva

A área de contribuição dessas superfícies corresponde a metade do produto da altura pelo comprimento, conforme mostra a ilustração abaixo:

Observe, entretanto, que quando temos duas superfícies planas verticais de frente uma para a outra e com a mesma altura, o volume de chuva que uma delas intercepta e escoa para dentro do terreno é igual ao volume de chuva que a outra impede que caia dentro do terreno, portanto, a área de contribuição das superfícies verticais nesse caso é igual a zero

Quando uma das superfícies possui altura maior do que a outra, a área de contribuição é calculada multiplicando a diferença entre as alturas pelo comprimento e dividindo por dois, conforme indica a figura abaixo:

E quando temos duas superfícies planas adjacentes e perpendiculares? A Figura 2 da NBR 10844 de 1989 mostra que a área de contribuição nesse caso é calculada com a fórmula indicada logo abaixo, onde A1 e A2 são as áreas das superfícies

Para obter mais exemplos de área de contribuição, basta consultar a Figura 2 da NBR 10844 de 1989

2º ETAPA: Obtenção da intensidade pluviométrica

Depois de calcular a área de contribuição, o próximo passo é obter a intensidade pluviométrica do local onde o sistema de captação e drenagem das águas pluviais será instalado

Dados sobre a intensidade de chuva são coletados por estações pluviométricas e podem ser obtidas com o serviço de meteorologia da sua região

Na tabela 5 da NBR 10844 de 1989 também estão presentes valores de intensidade pluviométrica para várias cidades do Brasil

Observe que a tabela fornece a intensidade pluviométrica para o período de retorno de 1, 5 e 25 anos

O período de retorno, também conhecido como tempo de recorrência, corresponde ao número médio de anos para que determinada intensidade pluviométrica seja igualada ou ultrapassada apenas uma vez, considerando chuvas com mesma duração

Para exemplificar, veja na Tabela 5 da NBR 10844 de 1989, que para a cidade de Alegrete no Rio Grande do Sul, a intensidade pluviométrica para o período de retorno de 5 anos é 238 milímetros por hora. Isso significa que uma chuva com essa intensidade ou superior ocorre, em média, apenas 1 vez a cada 5 anos

De acordo com o item 5.1.2 da NBR 10844 de 1989, “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

3º ETAPA: 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

Dimensionamento da calha e condutores

Para que não ocorra transbordamento na calha é necessário que sua capacidade de vazão seja maior ou igual a vazão de chuva que é direcionada até ela

$$ Q_{\text{Calha}} \geq Q_{\text{Chuva}} $$

Clique Aqui e leia o post onde ensino como fazer o dimensionamento de calhas

Para que os condutores verticais e horizontais sejam bem dimensionados, sua capacidade de vazão também deve ser maior ou igual a vazão de chuva que é direcionada até eles

$$ Q_{\text{Condutor}} \geq Q_{\text{Chuva}} $$

Clique Aqui e leia o post onde ensino como fazer o dimensionamento de condutores verticais

Clique Aqui e leia o post onde ensino como fazer o dimensionamento de condutores horizontais

Exemplo Resolvido – Cálculo da vazão de chuva

Ex.: Calcule a vazão de chuva que precipita sobre um telhado com 5,0 metros de largura, 15,0 metros de comprimento e 1,5 metros de altura. Para isso, considere que a intensidade pluviométrica da região onde se encontra o telhado é de 200mm/h

Resolução:

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

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

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

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Escrito por: Pedro Henrique Lelis Brito

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