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Alexandre Perri de Moraes(1) Mestre em Engenharia de Construção Civil e Urbana pela Universidade de São Paulo (USP),

Graduado em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia Mauá (EEM), atualmente ocupa o

Cargo de Engenheiro Civil no Serviço Municipal de Saneamento Ambiental de Santo André –

SEMASA, atuou como Assistente de Professor em curso de graduação na Escola Politécnica da

USP.

Endereço(1): Av. José Caballero, 143 – Centro – Santo André – São Paulo - CEP: 09040-210 –

Brasil – Tel: +55 (11) 4433-9983 – e-mail: alexanpm@semasa.sp.gov.br.

RESUMO

A padronização dos procedimentos técnicos para o dimensionamento da microdrenagem urbana

orienta a elaboração de projetos, proporcionando a redução de risco de alagamentos e

inundações. Com a redução de alagamentos, obtêm-se uma melhoria nas condições de vida para

a população e ganhos financeiros aos envolvidos. Neste trabalho, são apresentadas definições e

etapas para o desenvolvimento de projetos de microdrenagem urbana que consistem em: análise

da capacidade de escoamento superficial, cálculo da vazão de contribuição e dimensionamento

das galerias de águas pluviais (GAP’s). Também, é apresentado um exemplo prático para cada

fase da execução do projeto.

Palavras-chave: Microdrenagem urbana; águas pluviais; drenagem urbana; dimensionamento;

Santo André.

PROCEDIMENTOS TÉCNICOS DE DIMENSIONAMENTO DA

MICRODRENAGEM DO MUNICÍPIO DE SANTO ANDRÉ

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INTRODUÇÃO/OBJETIVOS Segundo a Organização Mundial de Saúde (WHO, 2004), saneamento é o controle ou

gerenciamento de todos os fatores do meio físico, que exercem ou podem exercer efeitos nocivos

sobre o bem estar físico, mental e social do ser humano.

No sentido mais restrito, o saneamento básico restringe-se: ao abastecimento de água às

populações, com a qualidade compatível com a proteção de sua saúde e em quantidade suficiente

para a garantia de condições básicas de conforto; à coleta, tratamento e disposição

ambientalmente adequada e sanitariamente segura de águas residuais (esgotos sanitários,

resíduos líquidos industriais e agrícolas; acondicionamento, à coleta, transporte e/ou destino final

dos resíduos sólidos (incluindo os rejeitos provenientes das atividades doméstica, comercial e de

serviços, industrial e pública); e à coleta de águas pluviais e controle de alagamentos e

inundações, denominado amplamente por sistema de microdrenagem urbana (Guimarães,

Carvalho e Silva, 2007).

A implantação de um sistema de microdrenagem urbana tem por finalidade a captação superficial

e o escoamento das águas pluviais até um corpo d’água. Este sistema contempla o pavimento das

vias, guias, sarjetas, sarjetões, grelhas e galerias de águas pluviais (GAP’s).

Os projetos de microdrenagem devem contemplar: o diâmetro, material, locação das redes,

cobrimento mínimo sobre as redes, dispositivos de captação, condução e lançamento das águas

pluviais, conexão dos ramais de ligação dos dispositivos, espaçamento máximo entre caixas de

drenagens e a locação dos dispositivos.

Existem três níveis de projetos: Anteprojeto, projeto básico e projeto executivo. O anteprojeto é

um estudo preliminar, contendo somente a escolha do material, diâmetro e encaminhamento das

redes, bem como, as quantidades de dispositivos e sua locação. Projeto básico é um estudo

fundamental tendo além dos elementos anteriores, a declividade e a velocidade das redes. O

projeto executivo é um estudo detalhado, com a diferença dos tipos de escoramento e o projeto

estrutural.

O presente trabalho tem como objetivo estabelecer a padronização dos procedimentos técnicos

para a elaboração de estudos e projetos para implantação de sistemas de microdrenagem no

Município de Santo André, oferecendo aos usuários condições favoráveis de conforto e

segurança, evitando a ocorrência de inundações.

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METODOLOGIA

As etapas para a elaboração de um projeto de microdrenagem urbana no Município de Santo

André compreendem:

• Cálculo da vazão do escoamento superficial;

• Cálculo da área de contribuição ou da bacia de contribuição;

• Cálculo da vazão da área de contribuição;

• Comparação entre as vazões do escoamento superficial e da área de contribuição;

• Nivelamento da rede projetada;

• Critérios de dimensionamento da galeria de águas pluviais (GAP);

• Determinação da quantidade de dispositivos;

• Elaboração do projeto gráfico, incluindo os elementos da GAP: dispositivos de captação,

ramais, caixas de drenagem, redes e válvulas; e

• Execução do orçamento e do parecer técnico.

A GAP é constituída pelos seguintes elementos: Dispositivos de captação, ramais, caixas de

drenagem, redes e válvulas.

Os dispositivos são elementos de captação das águas pluviais que escoam nas vias e sarjetas,

podendo ser: Boca de lobo, boca de leão, grelha, combinação entre elas (Boca de lobo e leão) e

suas variações: Simples, duplas, triplas, entre outras.

A capacidade de absorção de uma boca de lobo de acordo com estudos hidráulicos é de 60 l/s.

Para a boca de leão a capacidade é de 70 l/s. Para a combinação de boca de lobo e boca de leão

a capacidade é de 120 l/s.

O dispositivo de boca de lobo combinada com boca de leão simples é apresentado em laranja na

Figura 01:

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Figura 01 – Desenho do dispositivo de boca de lobo combinada com boca de leão simples.

Os ramais são tubulações que fazem a ligação entre os dispositivos e as caixas de drenagens. O

diâmetro mínimo para os ramais deve ser de 500 mm e a especificação do material é em concreto

armado.

Na Figura 02, os ramais são mostrados em laranja, seguindo o mesmo desenho anterior:

Figura 02 – Desenho dos ramais.

As caixas de drenagens são câmaras visitáveis que tem como finalidade facilitar a manutenção,

além de serem utilizados em entroncamentos, conexões, mudança de direção e declividade das

redes.

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Na Figura 03, observa-se o desenho da caixa de drenagem em laranja:

Figura 03 – Desenho da caixa de drenagem.

As redes de drenagem são galerias que captam águas pluviais dos ramais e conduzem ao corpo

d’água. Geralmente, são canalizações fechadas em seção circular e concreto armado, podendo

ter os seguintes diâmetros: 600, 800, 1.000, 1.200 e 1.500 mm.

A rede de drenagem é apresentada em laranja na Figura 04:

Figura 04 – Desenho da rede de drenagem.

As válvulas são dispositivos que impedem o retorno das águas pluviais às regiões mais baixas,

quando o córrego estiver cheio, conforme mostrado na figura abaixo:

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Figura 05 – Foto da Válvula Flap.

RESULTADOS

As etapas que compreendem a elaboração do projeto de microdrenagem urbana no Município de

Santo André são detalhadas a seguir:

1. Cálculo da vazão do escoamento superficial: Para o cálculo da vazão de escoamento

superficial (vias e sarjetas) é utilizado o Método de Izzard, por meio da expressão:

𝑄𝑄𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆. = 𝐾𝐾 √𝑖𝑖

Onde: QEsc. Sup. = Vazão de Escoamento Superficial (m³/s)

K = Coeficiente de simplificação (m³/s)

i = declividade da via (m/m)

O valor do coeficiente de simplificação (K), em função da largura da via, é apresentado na Tabela

01:

Tabela 01 – Valores do coeficiente de simplificação em função da largura da via.

Largura da via (m) 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

K 0,539 0,718 0,898 1,077 1,257 1,436 1,616 1,795

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2. Cálculo da área de contribuição ou da bacia de contribuição: Para o calculo da área de

contribuição são considerados os seguintes critérios: Determinar o ponto de interesse (Local da

reclamação), localizar os dispositivos de drenagem (Redes, sarjetas e sarjetões), entender a

direção do escoamento das águas e por fim, através de softwares, como AutoCad/

Microstation, desenhar e calcular a área de contribuição.

3. Cálculo da vazão da área de contribuição: Para o cálculo da vazão da área de contribuição é

utilizado o Método Racional (Para bacias de até 2,0 km²), em função da expressão:

𝑄𝑄𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶. = 𝐶𝐶 . 𝐼𝐼 .𝐴𝐴

Onde: Q Contr. = Vazão da área de contribuição (m³/s)

C = Coeficiente de escoamento, conforme tabela 02 (adimensional)

I = Intensidade média de precipitação sobre toda área de contribuição (m/s)

A = Área de contribuição (m²)

Tabela 02 – Valores do coeficiente de escoamento (C) em função das características da bacia.

Característica da bacia C Mín. C. Máx.

Edificação muito densa 0,70 0,95

Edificações com muitas superfícies livres 0,25 0,50

Matas, parques e campos de esportes 0,05 0,20

Fonte: Prefeitura de São Paulo

A intensidade média de precipitação (I) é obtida pela altura precipitada (h) dividida pelo tempo de

concentração (tc), tem-se que:

𝐼𝐼 =ℎ𝑡𝑡𝐸𝐸

Onde: h = Altura precipitada (mm): altura que a água alcançaria em um recipiente de área de 1,0

m², conforme equação:

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ℎ = (𝑡𝑡𝐸𝐸 − 6)0,238 �12,9 − 4,22𝑙𝑙𝑙𝑙 �𝑙𝑙𝑙𝑙 �𝑇𝑇𝑅𝑅

𝑇𝑇𝑅𝑅 − 1���

Equação de Chuva para o Município de Santo André

tc = Tempo de concentração (min): tempo que a água leva para percorrer a maior distância

dentro da bacia delimitada (Como aproximação de cálculo, adota-se tc = 10 min)

TR = Tempo de recorrência (anos): com base em dados estatísticos determina-se a chance

de uma determinada intensidade de chuva ocorrer em um dado espaço de tempo,

conforme tabela 03:

Tabela 03 – Valores de Intensidade de Chuva de acordo com o Tempo de Recorrência.

TR (anos) 10 25 50 100

I (m/s)* 5,19.10-5 6,12.10-5 6,81.10-5 7,49.10-5

* Considerando tc = 10 min

4. Comparação entre as vazões do escoamento superficial e da área de contribuição: Nesta etapa

é necessário comparar as vazões da área de contribuição e a vazão de escoamento superficial.

Se a vazão da área de contribuição for menor do que a vazão de escoamento superficial, então

não será necessário implantar sistema de drenagem enterrado e consequentemente projeto.

Caso contrário, será necessário fazer projeto para implantar sistema enterrado de GAP.

5. Nivelamento da rede projetada: O nivelamento do terreno no trecho a implantar a GAP é

necessário para obter os dados para as próximas etapas.

6. Critérios de dimensionamento da galeria de águas pluviais (GAP): O dimensionamento da

GAP, determinação das quantidades de dispositivos e locação das caixas de drenagem

seguem as recomendações de projeto abaixo:

• Distribuição entre caixa de drenagem até 100,0 m;

• Velocidade máxima de 5,0 m/s e velocidade mínima de 0,75 m/s;

• Degrau máximo entre tubos de 1,0 m;

• Para os ramais, usar diâmetro mínimo de 500 mm e para as redes, usar diâmetro mínimo

de 600 m;

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• As seções circulares são dimensionadas à seção plena ou y = 0,94 d e as retangulares

com altura livre mínima de 0,10 H;

• Nas mudanças de diâmetro (ou dimensões), as geratrizes superiores internas devem estar

alinhadas.

Inicialmente, adota-se o diâmetro mínimo e a declividade do terreno, por ser mais econômico. Em

seguida, determina-se a capacidade da rede utilizando a equação da continuidade:

𝑄𝑄 = 𝑉𝑉.𝐴𝐴𝑚𝑚

Onde: Q = Vazão da rede (m³/s)

V = Velocidade média (m/s)

Am = Área molhada (m²)

Pela equação de Manning, obtêm-se a velocidade média:

𝑉𝑉 =1𝑙𝑙𝑅𝑅ℎ

23√𝑖𝑖

Onde: V = Velocidade média (m/s)

n = Coeficiente de rugosidade = 0,015 (concreto)

Rh = Raio Hidráulico (m)

i = Declividade média (m/m)

Para o cálculo do raio hidráulico, tem-se a seguinte expressão:

𝑅𝑅ℎ =𝐴𝐴𝑚𝑚𝑃𝑃𝑚𝑚

Onde: Rh = Raio hidráulico (m)

Am = Área molhada (m²)

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Pm = Perímetro molhado (m)

7. Determinação da quantidade de dispositivos: A quantidade de dispositivos e locação das

caixas de drenagem é determinada pela equação e recomendações abaixo:

𝑙𝑙𝑑𝑑𝑑𝑑𝐸𝐸𝑆𝑆𝐶𝐶𝐸𝐸.=𝑄𝑄𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐.

𝑄𝑄𝑑𝑑𝑑𝑑𝐸𝐸𝑆𝑆𝐶𝐶𝐸𝐸.

Onde: ndispos.= nº de dispositivos (adimensional)

Qcontrib. = Vazão da área de contribuição (m³/s)

Qdispos.= Vazão de capacidade do dispositivo (m³/s)

Recomenda-se projetar as redes no eixo das vias, porém no caso de avenidas, as redes deverão

preferencialmente ser projetadas sob o canteiro central. As conexões dos ramais poderão ser

feitas em caixas de drenagem em número máximo de 04 (quatro). Os pontos baixos nos greides

das vias devem ser providos de dispositivos de captação, sempre antes da faixa de passagem dos

pedestres.

8. Elaboração do projeto gráfico, incluindo os elementos da GAP, execução do orçamento e do

parecer técnico: Por fim, as etapas seguintes serão a elaboração do desenho, execução do

orçamento e parecer técnico, conforme o nível de detalhamento do projeto. Cabe lembrar que

estas etapas não foram detalhadas neste trabalho, pois serão temas de outros trabalhos

específicos.

DISCUSSÃO

A discussão dos resultados é apresentada por meio de um exemplo, considerando a aplicação

dos procedimentos aqui propostos:

“Uma pessoa abre um Processo Administrativo no Posto de Atendimento do SEMASA, solicitando

implantação de um bueiro na Rua Carijós, nº 1.496, alegando que em dias chuvosos ocorre um

alagamento temporário na Rua, dificultando a sua travessia principalmente por pedestres”.

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1º Passo: Para diagnosticar se a reclamação procede, primeiramente calcula-se a vazão da

capacidade de escoamento superficial (m³/s):

𝑄𝑄𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆. = 𝐾𝐾 √𝑖𝑖

Obtêm-se pela Tabela 01 o valor do coeficiente de simplificação (K) em função da largura da via

que neste caso será igual a 1,795, considerando uma largura da via de 10 metros.

A declividade da via é obtida em cartas planialtimétricas, a partir das cotas do terreno divididas

pela diferença de sua distância, conforme mostrado abaixo:

i = (780 – 779) / 40,87 = 0,0244 m/m

Assim, pode-se calcular a vazão de escoamento superficial, utilizando a fórmula:

QEsc.Sup. = 1,795 √0,0244 = 0,280 m³/s

2º Passo: Como a vazão do projeto é diretamente proporcional à área de contribuição, delimita-se

a bacia de contribuição, conforme os seguintes critérios:

• Determinar o ponto de interesse (Ex: local da reclamação);

• Localizar os dispositivos de drenagem (Redes, sarjetas e sarjetões);

• Entender a direção do escoamento das águas;

• Através de softwares como AutoCad / Microstation desenhar e calcular a área.

A delimitação da bacia de contribuição é ilustrada na Figura 06:

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Figura 06 – Delimitação da bacia de contribuição.

3º Passo: Calcula-se a vazão da área de contribuição através do Método Racional (Para bacias de

até 2,0 km²), utilizando a expressão abaixo (m³/s):

𝑄𝑄𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶. = 𝐶𝐶 . 𝐼𝐼 . A

Considerando que a região da bacia de contribuição tem edificação muito densa, adotou-se 0,90

para o valor de C, obtido na Tabela 02, e como para microdrenagem utiliza-se TR de 10 anos,

adotou-se 5,19.10-5 para o valor de l, obtido na Tabela 03. Logo, substituindo as incógnitas da

fórmula acima, tem-se que:

QContr. = 0,90 . 5,19.10-5 . 7434,10 = 0,347 m³/s

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4º Passo: Confrontam-se as vazões de escoamento superficial e da área de contribuição. Como a

vazão da capacidade de escoamento superficial é menor do que a vazão da área de contribuição,

então será necessário elaborar um projeto da GAP.

5º Passo: Solicita-se o nivelamento do terreno no trecho a implantar a GAP.

6º Passo: Calcula-se o diâmetro da GAP, declividade, velocidade, cotas e caixas de drenagem,

utilizando os dados do nivelamento e as fórmulas apresentadas na Tabela 04 abaixo, que é uma

simplificação das equações apresentadas neste trabalho:

Tabela 04 – Hidrologia e Hidráulica: Conceitos Básicos e Metodologias - DAEE.

Portanto, para o cálculo do raio hidráulico da GAP, considerando o diâmetro mínimo de 0,60 m e

utilizando as fórmulas acima, tem-se que:

Rh = 0,2895 . 0,60 = 0,173 m

Em seguida, calculam-se as velocidades máximas de escoamento por trecho, por meio da

expressão abaixo (m/s):

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𝑉𝑉 =1𝑙𝑙𝑅𝑅ℎ

23√𝑖𝑖

Substituindo as incógnitas, considerando o valor de coeficiente de rugosidade (n) de 0,015, as

declividades (i1) de 0,0426 m/m e (i2) de 0,0463 m/m, tem-se que:

V1 = (1/0,015) . (0,173)2/3 . √0,0426 = 4,28 m/s

V2 = (1/0,015) . (0,173)2/3 . √0,0463 = 4,46 m/s

Assim, pode-se calcular a capacidade da rede pela expressão abaixo (m³/s):

𝑄𝑄 = 𝑉𝑉.𝐴𝐴𝑚𝑚

Substituindo as incógnitas e utilizando a fórmula da área molhada que está na Tabela 04, tem-se

que:

Q1 = 4,28 . 0,7662 . (0,60)² = 1,18 m³/s > Qcontrib.

Q2 = 4,46 . 0,7662 . (0,60)² = 1,23 m³/s > Qcontrib.

7º Passo: Determinam-se as quantidades de dispositivos, utilizando a seguinte equação:

𝑙𝑙𝑑𝑑𝑑𝑑𝐸𝐸𝑆𝑆𝐶𝐶𝐸𝐸.=𝑄𝑄𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐.

𝑄𝑄𝑑𝑑𝑑𝑑𝐸𝐸𝑆𝑆𝐶𝐶𝐸𝐸.

Para o exemplo prático em questão, tem-se que:

𝑙𝑙𝑑𝑑𝑑𝑑𝐸𝐸𝑆𝑆𝐶𝐶𝐸𝐸. = (0,347 / 0,06) = 5,78 unid.

∴ 𝑙𝑙𝑑𝑑𝑑𝑑𝐸𝐸𝑆𝑆𝐶𝐶𝐸𝐸. = 6,00 unid.

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8º Passo: Solicita-se o desenho do projeto de microdrenagem.

9º Passo: Elabora-se o orçamento, conforme o nível de detalhamento do projeto.

10º Passo: Elabora-se o parecer técnico, conforme o nível de detalhamento do projeto.

CONCLUSÃO

As etapas apresentadas neste trabalho auxiliam na padronização dos projetos de microdrenagem

urbana no Município de Santo André, pois especificam cada fase do projeto. Esta padronização

garante a adequação do escoamento das águas pluviais, minimizando a ocorrência de área de

risco de alagamento e proporcionando melhores condições de vida para a população e ganhos

financeiros aos envolvidos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Especificações Gerais dos Serviços para Obras de Redes de Água, de Esgoto e de Drenagem, no

Município de Santo André, junho de 1998, SEMASA, Santo André;

GUIMARÃES, A. J. A.; CARVALHO, D. F. de; SILVA, L. D. B. Saneamento básico. Disponível em:

http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/APOSTILA/Apostila%20IT%20179/

Cap%201.pdf. Acesso em: 15 abril de 2015.

Plano Municipal de Drenagem do Município de Santo André, março de 1999, SEMASA, Santo

André.

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