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Em Hidrulica (veja mais 24 artigos nesta rea)

Transbordamento: antes de aumentar as seces das calhas,amplie a capacidade dos condutores verticais

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No raro ocorrer transbordamento de calhas em forros e lajes de teto quando ocorrem chuvas intensas.

Conforme a intensidade e a durao da chuva, a gua extravasada para dentro do ambiente pode representar

srios prejuzos e aborrecimentos para os seus usurios. Mas nem sempre o problema est na capacidade das

calhas em si, mas nos condutores que esto com pouca capacidade.

Na figura abaixo vemos alguns exemplos de calhas de platibanda com seo retangular e semi-circular. Elas so

dimensionadas para determinada quantidade de chuva por m, para isto determina-se qual a rea de

contribuio do telhado, sabendo-se assim quantos litros por minuto sero escoados em cada parte da calha.

Com o tempo e as variaes climticas, pode acontecer que dada calha passa a receber quantidade de gua

maior do que aquela de incio prevista.

A figura abaixo ilustra

uma situao onde uma

calha teve suas

dimenses

originalmente

calculadas para captar e

conduzir apenas a gua

que incide no pano de

telhado em cujo beiral est fixada. Porm, a construo posterior de edificaes vizinhas de maior altura, com

expressivas superfcies verticais (A1 e A2), anexas ao pano do telhado inicial, acabaram aumentando a rea de

interceptao de chuvas que contribuem para a calha.

Neste caso,

sempre que incide

uma chuva

intensa,

acompanhada de

vento na direo

da concavidade

formada por essas

trs superfcies

contguas, as

superfcies

verticais interceptaro guas de chuva que tambm sero direcionadas para a calha. Como ela foi

originalmente dimensionada para apenas dar conta da chuva que incide sobre o pano de telhado, certamente

transbordar sempre que ocorra uma chuva mais intensa, permitindo que um bom volume de gua penetre por

sobre o forro ou laje de teto.

por Eng Ms. Srgio Frederico Gnipper

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Para corrigir o problema logo se pensa em algo radical: troca da calhas existentes por outras com maior seo,

o que nem sempre vivel ou fcil de ser feito no local, por vezes requerendo modificaes no madeiramento

sob as telhas, com elevado custo e dificuldade de execuo. Em situaes como esta, antes de cogitar trocar a

calha, um profissional especializado poder propor medidas prticas para aumentar a capacidade de vazo do

sistema predial de coleta de guas pluviais, com base em clculos de engenharia e solues provenientes do

conhecimento tcnico do funcionamento do sistema.

Entre essas medidas, esto:

O simples aumento da declividade das calhas (sua inclinao), e

O aumento da capacidade de escoamento dos condutores verticais. Vejamos:

1 -- Aumento da declividade das calhas

Esta primeira medida deve ser tomada sempre que possvel, porm sabendo de antemo que tem suas

limitaes. Quando uma chuva intensa passa a incidir sobre uma dada superfcie na cobertura de uma

edificao, a mxima vazo de contribuio na respectiva calha s ocorre depois de um certo intervalo de

tempo, chamado tempo de concentrao, decorrido o qual toda a superfcie do pano do telhado passa a

contribuir para a respectiva calha.

Acompanhe pela figura ao lado. A contribuio

mxima de uma chuva na calha s se d depois

de decorrido o tempo de concentrao das guas.

Depois que essa condio se estabelece, pode-se

considerar que a vazo proporcional raiz

quadrada da declividade da calha. Dessa forma,

ao se duplicar o valor da declividade da calha, a

vazo mxima por ela conduzida teoricamente

aumentar apenas 41%.

Porm, na prtica, esse valor bem menor, pois fica condicionado a outros fatores limitantes tais como a

condio hidrulica da insero da gua no condutor vertical (interao calha-condutor) e distncia da tomada

de gua do condutor ao incio ou mudana de direo da calha. A figura abaixo mostra como a lmina d'gua

demora a levar a capacidade da calha ao seu limite, s ocorrendo aps certo perodo de tempo:

Outro fator que diminui a eficincia da

calha a mudana de direo na calha. a

reduo na capacidade de escoamento

chega a ser 17%, dependendo da

suavidade da curva e de sua distncia em

planta entrada para o condutor vertical,

conforme mostra a tabela abaixo:

Reduo da capacidade de escoamento da calha

Tipo de curvaDistncia da curva sadad < 2 m 2m d 4m

Canto vivo 17% 9%Canto arredondado 9% 5%

2 -- Aumento da capacidade de escoamento do condutor vertical

Como nem sempre o aumento da inclinao da calha fisicamente vivel sem grandes intervenes nos

elementos construtivos em que se apia, resta o aumento da capacidade de escoamento do condutor vertical,

que poder promover uma reduo na mxima altura da lmina dgua dentro da calha.

Esta possibilidade est ligada ao fato da altura mxima da lmina dgua dentro da calha depender da maior ou

menor facilidade de insero no condutor vertical, determinante de sua capacidade de escoamento, que pode

ser aumentada mediante as seguintes aes, entre outras:

Adoo de funil e/ou de ralo hemisfrico na embocadura do condutor vertical ao fundo da calha;

Adoo de bandeja pluvial;

Supresso ou distanciamento de eventual desvio de verticalidade no condutor vertical em relao ao fundo da

calha.

2.1 -- Adoo de funil de sada na tomada dgua do condutor vertical

Quando um condutor vertical transporta gua pluvial proveniente de


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calha de beiral ou de platibanda, a tomada dgua (ou embocadura)

geralmente feita em canto vivo, ou seja, com a formao de uma

aresta circular ou retangular no fundo da calha, tendo o condutor

vertical uma seo uniforme ao longo do seu desenvolvimento, ou

seja, seo constante, conforme mostra a figura ao lado.

Essa aresta cria certa dificuldade para a entrada da gua da calha para

o interior do condutor vertical, pois o escoamento horizontal na calha,

dito em regime de canal, transita para outra forma de escoamento

dentro do condutor vertical, conhecido como regime anelar, aderente

s paredes internas da tubulao.

Dentro do condutor vertical, o fluxo de gua arrasta consigo ar atmosfrico por atrito, cuja entrada

estrangulada na embocadura ao fundo da calha, particularmente quando existe aresta viva. Quanto maior for a

vazo de gua pluvial, maior ser a espessura do anel lquido descendo dentro do condutor vertical, e maior a

quantidade de ar arrastado para o seu ncleo.

O ar ocupa espao dentro do condutor vertical que poderia estar sendo utilizado para o escoamento de gua

pluvial. Portanto, sua presena acaba reduzindo a capacidade de escoamento do condutor vertical e, por

conseguinte, de esgotamento da calha.

A entrada de ar atmosfrico dentro do condutor vertical por arraste ou aspirao depende da geometria da sua

tomada dgua. A existncia de aresta ou canto vivo na embocadura do condutor vertical serve de vertedor

radial para a gua proveniente da calha.

A figura acima

mostra o

strangulamento

da entrada de

ar com o

aumento da

vazo de gua

pluvial e

formao de

vrtice

hidrulico. Havendo elevao da vazo de gua na embocadura h tambm aumento na velocidade do

escoamento horizontal na calha e conseqente estrangulamento parcial na entrada do ar atmosfrico que

arrastado por atrito pelo fluxo lquido dentro do condutor vertical.

Quando a vazo de gua na calha aumenta de forma expressiva, pode dar origem ao fenmeno da formao do

vrtice hidrulico, tambm chamado turbilho, remoinho ou redemoinho. Sempre que isto ocorre, h uma

aspirao ainda maior de ar para dentro do condutor vertical, limitando a sua capacidade de escoamento

lquido. Isto acontece porque o estrangulamento da entrada de ar proporcionado pela aresta viva faz com que

este adquira presso inferior atmosfrica dentro do condutor vertical.

Uma forma de evitar que o ar ocupe espao significativo dentro do condutor vertical, permitindo que este escoe

uma maior vazo de gua pluvial, est na adoo de uma reduo gradual da seo da embocadura do

condutor vertical. Isto proporcionado pela interposio de um funil de sada, reduzindo muito o efeito

desfavorvel da aresta viva no fundo da calha, conforme a figura abaixo:

Esta disposio geomtrica reduz o

efeito do canto vivo atuando como

vertedor radial, pois, ao nvel do

fundo da calha o seu dimetro

aumenta significativamente,

evitando a o estrangulamento na

entrada do ar. Com isto, o transfere

de forma mais atenuada para o

fundo do funil, em cota j inferior

do fundo da calha, desvinculando parcialmente o escoamento horizontal do vertical.

Como a tomada dgua do condutor vertical no fundo da calha um local onde ocorre acentuada perda de

carga (perda da energia presente em cada unidade de massa da gua), com transio do regime de

escoamento, a formao de uma certa altura de lmina dgua no interior da calha, constituindo certa carga

hidrulica, necessria para vencer essa perda de carga.

A presena do funil de sada concorre para a reduo da altura de lmina dgua requerida no interior da calha,

com conseqente aumento na capacidade de escoamento do conjunto calha-condutor vertical, pois reduz a

perda de carga da gua na entrada do condutor vertical.

Tem sido costumeira a adoo de funil com extenso e embocadura com o dobro do dimetro do condutor

vertical, mas essas dimenses devem ser, ao menos, superiores a 4/3 desse dimetro. A tomada dgua em

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funil de sada tambm contribui para dificultar a formao de vrtice hidrulico na entrada do condutor vertical,

mas, para isso, sua posio relativa no fundo da calha de fundamental importncia. A distncia da aresta do

funil, na linha de encontro com a calha, at sua borda lateral, ou de fundo, quando o condutor vertical estiver

alojado numa de suas extremidades, no deve ser maior do que certas propores, para que no haja

formao de vrtice hidrulico.

J em calhas de beiral ou de platibanda com tomada dgua do condutor vertical em aresta viva, desprovida de

funil, a distncia da aresta at a borda da calha, ou sua extremidade, no deve ultrapassar o valor da dimenso

correspondente do condutor para se evitar o vrtice.

Dessa forma, para que no ocorra o vrtice hidrulico, a tomada dgua do

condutor vertical no fundo da calha deve situar-se o mais prximo possvel

de uma de suas bordas. Quando essa condio no for vivel, ento a

tomada dgua dever ser provida de ralo hemisfrico, que garante

admisso radial de gua ao topo do condutor vertical.

Na figura ao lado, vemos uma interessante alternativa ao funil cnico ou

tronco-piramidal convencional, com resultados assemelhados, a adoo

de tomada dgua ao fundo da calha com um trecho vertical de tamanho

bem superior ao requerido para o restante do condutor vertical. Na vida

prtica esse trecho vertical inicial conhecido por tubo prolongador.

Para se determinar, caso a caso, o quanto a introduo de um funil de

sada na embocadura de um condutor vertical acresce em termos de vazo a capacidade de escoamento do

conjunto calha-condutor, pode-se empregar os grficos experimentais presentes na NBR 10844:1989

(Instalaes prediais de guas pluviais), vlidos para condutores verticais com tubulao rugosa dotada de

duas curvas ao longo de sua prumada.

2.2 -- Adoo de grelha e/ou ralo hemisfrico

Ralos hemisfricos so elementos de captao tubulares cilndricos dotados de grelha hemisfrica na parte

superior, geralmente metlica ou plstica, posicionada ao fundo da calha, na embocadura do condutor vertical,

dotado ou no de funil de sada.

A figura acima

mostra a

instalao de

grelha

hemisfrica na

tomada dgua

de condutor

vertical ao fundo

da calha. Os ralos hemisfricos costumam ser adotados em locais onde os ralos planos podem sofrer

obstrues, por exemplo, pelo acmulo de folhas de vegetao ou detritos, dado o formato caracterstico da

grelha, que permite a reteno desse material em sua poro inferior, e a passagem da gua por cima, ao

formar certa altura de lmina lquida. Dessa forma, uma aplicao muito til para o ralo hemisfrico sua

adoo em calhas sujeitas deposio de folhas de vegetao.

Entretanto, a maior vantagem e principal razo para sua aplicao em situaes especficas de projeto, esto

no fato da grelha hemisfrica, situada na embocadura de um condutor vertical ao fundo da calha, admitir gua

em seu interior de modo predominantemente radial, decorrente da forma peculiar das aberturas ou ranhuras

de sua grelha.

A figura acima mostra a

admisso radial de gua em

ralo hemisfrico e em grelha

hemisfrica. Esta admisso

predominantemente radial da

gua evita a formao do

vrtice hidrulico (turbilho

ou redemoinho) quando a

lmina dgua sobre o ralo

atinge determinada altura

que permite arraste de ar, que, conforme visto, acaba ocupando lugar da massa lquida no interior das

tubulaes e reduzindo sua capacidade de transporte.

A figura ao lado mostra como o vrtice hidrulico favorece a admisso de ar dentro do

condutor vertical. Em conseqncia, um dos recursos para se aumentar a capacidade de

escoamento de um condutor vertical, fazendo-o escoar mais gua e menos ar, est

justamente na sobreposio de uma grelha hemisfrica em sua embocadura junto ao

fundo da calha, de modo a evitar o vrtice e, com isso, o excessivo arraste de ar para

dentro do condutor vertical.


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Neste caso, como a presena da grelha hemisfrica impe certa resistncia ao

escoamento, ou seja, uma perda de carga localizada, impondo a elevao da altura da lmina lquida dentro da

calha. Isto poder compensado adotando-se grelha hemisfrica com dimetro superior ao do condutor vertical,

ou seja, com rea de frestas (ranhuras) superior rea da seo do condutor.

2.3 -- Adoo de bandeja pluvial na embocadura do condutor vertical

Bandejas pluviais so elementos de acumulao temporria de gua, destinados a receberem guas pluviais de

calhas por desge livre (queda livre), e mediante elevao da carga lquida em seu interior, conduzi-las

adequadamente a um condutor vertical.

A figura acima mostra uma bandeja

pluvial dotada de grelha hemisfrica e

condutor vertical com tubo prolongador.

A bandeja, portanto, sempre se situa na

extremidade superior de um condutor

vertical e propicia a elevao da lmina

lquida em seu interior para vencer a

perda de carga que ocorre na

embocadura do condutor vertical,

substituindo com vantagens o funil de

sada.

Neste caso a gua pluvial escoando na calha despejada livremente por uma extremidade lateral, e desgua

livremente sobre uma bandeja pluviais, reduzindo o risco de transbordamento e aumentando sua eficincia,

sem qualquer interferncia da embocadura do condutor vertical, com canto vivo ou com funil de sada.

Portanto, a principal conseqncia favorvel na adoo da bandeja pluvial a desvinculao entre a altura da

lmina dgua presente no interior da calha e o dimetro necessrio para o condutor vertical. Dessa forma, a

introduo de uma bandeja pluvial no topo de um condutor vertical propicia a elevao da capacidade de vazo

da calha associada. Para um bom funcionamento, as bandejas pluviais devem apresentar:

Largura igual ou superior da calha mais larga que nela

descarregue

Comprimento suficiente para receber todo o fluxo da calha, cuja

extremidade desge na bandeja como um vertedouro livre

Bordo livre mnimo equivalente a 2/3 da carga hidrulica

(profundidade de lmina) sobre a embocadura do condutor vertical.

O dimensionamento correto de uma bandeja pluvial depende de

clculos de engenharia a partir de formulao emprica obtida em

experimentao de laboratrio. A figura ao lado, entretanto, d

algumas dicas dos elementos geomtricos para o dimensionamento da bandeja pluvial

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