2

1 DRENAGEMSUPERFICIAL

Drenagem: substantivo feminino. Ato ou efeito de drenar. Conjunto de

operações e instalações destinadas a remover os excessos de água das superfícies

e do subsolo

Conceitualmente drenagem consiste na remoção do excesso de água

superficial ou gravitacional do solo antes que esse alcance algum curso de água.

A drenagem é utilizada com as seguintes finalidades:

� evitar escoamento das águas pelas vias de circulação (ruas, avenidasetc)

que possam impedir a movimentação de veículos e pessoas;

� evitar o alagamento de áreas que possam causar danos a infraestruturas e

a bens móveis;

� evitar acidentes em decorrência da presença de água acumulada nas

superfícies (ex.: aquaplanagem);

� evitar a ocorrência de danos ao meio ambiente, tais como contaminação de

áreas por alagamento, quedas de taludes e assoreamentos de rios e

canais, por exemplo;

1.1 Micro Drenagem

A micro drenagem está comumente associada à drenagem urbana de vias.

Envolve o dimensionamento de sarjetas, bocas de lobo (BL), poços de visita (PV),

caixas de ligação (CL) e coletores.

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1.1.1 Parâmetros Hidrológicos

Os parâmetros hidrológicos associados a micro drenagem são a área de

drenagem (A), o tempo de recorrência das precipitações (T), a duração da

precipitação (d) e a intensidade das precipitações (i).

1.1.1.1 Área de Drenagem (A)

Área de drenagem é a área total de contribuição das vias e quarteirões para

uma determinada parcela do sistema de drenagem.

Existem vários critérios para a determinação dessa área nos projetos de

drenagem urbana. Entre outros existe:

� Critério de divisão pelas bissetrizes nas esquinas.

� Critério da faixa lindeira e da meia pista.

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1.1.1.2 Tempo de Recorrência (T)

O tempo de recorrência pode ser definido como o intervalo de tempo em anos

que uma precipitação é igualada ou superada.

Em média o tempo de recorrência adotado pelas empresas de saneamento

no Brasil varia de 2 a 10 anos. Desta forma, para efeito de simplificação, a

SUDECAP adota o valor de 10 anos para o tempo de recorrência para projetos de

drenagem urbana na cidade de Belo Horizonte.

1.1.1.3 Duração da Chuva (d)

A duração da chuva de projeto é comumente adotada igual ao tempo de

concentração (tc) da bacia hidrográfica.

Como as bacias de contribuição das micro drenagem são normalmente muito

pequenas, adota-se d = tc = 10 min.

1.1.1.4 Intensidade da Precipitação (i)

A intensidade da precipitação é a relação entre a altura da chuva, recolhida

em uma determinada área, dividida pela sua duração.

Essa intensidade é comumente obtida de fórmulas que relacionam a

intensidade a duração e a frequência da chuva, do tipo:

( )no

m

td

Tki

+

⋅=

onde: i é intensidade da precipitação (mm/h); T é o tempo de recorrência (anos); d é

a duração da chuva (min); e, k, m, n e to são constantes.

Para Belo Horizonte, por exemplo, considerando d = 10 min e T = 10 anos,

tem-se i = 194,50 mm/h.

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1.1.2 Parâmetros Hidráulicos

Os parâmetros hidráulicos são utilizados no dimensionamento das estruturas

de coleta e condução das águas drenadas.

Como parâmetros hidráulicos consideraremos a capacidade de infiltração das

superfícies, representado pelo coeficiente de escoamento superficial (C), a vazão de

projeto (Q) das estruturas hidráulicas e a capacidade de escoamento em vias

públicas.

1.1.2.1 Coeficiente de Escoamento Superficial (C)

O coeficiente de escoamento superficial, também conhecido como coeficiente

de runoff, é a relação entre o volume escoado e o volume precipitado. Ou seja,

exprima a porcentagem da chuva que torna-se escoamento superficial efetivamente.

Esse coeficiente é comumente tabelado conforme indicado a seguir.

Natureza da superfície Valores de C

Telhados perfeitos sem fuga. 0,70 a 0,95

Superfícies asfaltadas em bom estado. 0,85 a 0,90

Pavimentação de paralelepípedos, ladrilhos ou blocos de madeira com juntas bem tomadas. 0,75 a 0,95

Para as superfícies anteriores sem as juntas tomadas. 0,50 a 0,70

Pavimentação em blocos inferiores sem as juntas tomadas. 0,40 a 0,50

Pavimentação em Macadame Hidráulico (pé-de-meleque). 0,25 a 0,60

Pavimentação em pedregulhos. 0,15 a 0,30

Superfícies não revestidas, pátios de estradas de ferro e terrenos descampados. 0,10 a 0,30

Parques, jardins, gramados e campinas, dependendo da declividade do solo e da natureza do subsolo. 0,01 a 0,20

Por simplificação e considerando a possibilidade de expansão das cidades,

pode-se utilizar o critério adotado pela SUDECAP:

C = 0,70 – para as faixas lindeiras das quadras;

C = 0,90 – para a faixas da meia largura da via.

6

1.1.2.2 Vazão de Projeto (Q)

A vazão de projeto, no caso de micro drenagem, é a vazão instantânea

máxima utilizada no dimensionamento das estruturas de coleta e condução das

águas a serem drenadas.

Essa vazão é estimada a partir da transformação da chuva de projeto em

vazão de escoamento.

Devido às áreas de drenagem serem pequenas nos dimensionamentos de

micro drenagem, adota-se a Fórmula Racional para se efetuar essa transformação.

AiC00278,0Q ×××=

onde: Q é a vazão de projeto (m³/s); C é o coeficiente de escoamento superficial; i é

a intensidade da precipitação (mm/h); e, A é a área de drenagem (há)1.

1.1.2.3 Capacidade de Escoamento em Vias Públicas

A capacidade de escoamento em vias públicas está intimamente relacionada

com a inundação da via de rolamento e das calçadas (passeio), ou seja, está

relacionada com a segurança dos automóveis no que diz respeito a dirigibilidade

(aquaplanagem) e o conforto dos pedestres no que diz respeito a respingos de água.

Desta forma, a capacidade de escoamento em vias públicas será utilizada na

definição da localização das bocas de lobo

Um critério para a determinação dessa capacidade é dado pela tabela a

seguir.

Classificação da Via Inundação Máxima

Secundária O escoamento pode atingir até a crista da rua

Principal O escoamento deve preservar, pelo menos, uma faixa de trânsito livre

Avenida O escoamento deve preservar, pelo menos, uma faixa de trânsito livre em cada direção

Via Expressa Nenhuma inundação é permitida em qualquer faixa de trânsito

11 ha = 10.000 m²

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Além disso, um critério adotado pela SUDECAP é:

� Limite de 1,67 m para a largura de alagamento nas sarjetas;

� Limite de 2,15 m para a largura de alagamento nas sarjetas para trechos

iniciais das vias locais (com até 15 m de largura).

Cabe salientar, ainda, que a capacidade de drenagem da sarjeta está

condicionada a sua altura, não sendo permitida, de modo geral, a inundação das

calçadas (passeios).

1.1.3 Dimensionamento de Sarjetas

Sendo as ruas abauladas, ou seja, possuem uma declividade transversal do

centro para as calçadas (passeios), e tendo inclinações longitudinais, as água

escoarão pelas sarjetas.

Como as sarjetas funcionam como um canal, o dimensionamento das

mesmas pode ser feito a partir da fórmula de Manning:

IRAn1

Q 32

h ⋅⋅⋅=

onde: Q é a vazão; A é a área de seção transversal; Rh é o raio hidráulico da seção;

e, I é a declividade longitudinal da sarjeta.

Desta forma, desenvolvendo-se a equação anterior, para sarjetas simples

tem-se a seguinte fórmula para se determinar a capacidade da mesma:

Inz

y375,0Q 38

0s ⋅⋅⋅=

y0

z 1

θ

8

onde: Qs é a capacidade da sarjeta (m³/s); y0 é a altura da lâmina de água (m); z é o

inverso da declividade transversal dada em m/m (z = tgθ = [Itransversal]-1); n é o

coeficiente de rugosidade de Manning (adota-se n = 0,015); e, I é a declividade

longitudinal da sarjeta (m/m)

Para sarjetas compostas, tem-se:

( ) ( ) ( )θ′′+θ′−θ= ;yQ;yQ;yQQ 03s02s01ss

( ) ( ) ( )

′⋅′+′⋅−⋅⋅⋅= 3

80

38

03

80s yzyzyz

nI

375,0Q

Como nas regiões urbanas a possibilidade de obstrução das sarjetas por

deposição de material é uma realidade, adota-se um fator de redução da capacidade

teórica das sarjetas conforme apresentado na tabela a seguir.

Declividade longitudinal da sarjeta (%) Fator de redução da capacidade de

escoamento

0,4 0,50

1,0 a 3,0 0,80

5,0 0,50

6,0 0,40

8,0 0,27

10,0 0,20

A SDECAP, em Belo Horizonte, apresenta a seguinte padronização de

sarjetas, conforme apresentado na tabela e figuras a seguir.

y0

z 1

θ

θ’

z’ 1

y0’

9

Sarjetas – Padrão SUDECAP

Declividade Longitudinal

Tipo de Sarjeta Altura máxima de lâmina de água na sarjeta

L = 1,67 m L = 2,17 m

I > 16% A 5,0 cm (5,0 + 1,5) cm

16% ≥ I ≥ 0,5% B 11,0 cm (11,0 + 1,5) cm

I < 0,5% C 16,0 cm (16,0 + 1,5) cm

1.1.4 Dimensionamento de Bocas de Lobo

As bocas de lobo são elementos de recolhimento de água nas sarjetas, de

forma a conduzi-la para as galerias e tubulações subterrâneas.

As bocas de lobo podem ser de guia, de grelha, com fenda, combinada, com

ou sem depressão, simples ou múltipla.

10

Boca de Lobo – Padrão SUDECAP.

11

A capacidade de “engolimento” de bocas de lobo pode ser estimada através

das seguintes fórmulas:

a) Boca de lobo de guia (y0 ≤ h)

Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina inferior a

da altura da abertura na guia (h), a boca de lobo funciona como um

vertedouro.

23

0yL7,1Q ⋅⋅=

onde: Q é a capacidade de “engolimento” da boca de lobo (m³/s); L é o

comprimento de abertura da guia (m); y0 é a altura da lâmina d’água

imediatamente antes da abertura da guia (m)

b) Boca de lobo de guia (y0 > h)

Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina maior que

a da altura da abertura na guia (h), a boca de lobo funciona como um orifício.

21

023

5,0h

yhL01,3Q

−⋅⋅⋅=

onde h é a altura da abertura da guia.

c) Boca de lobo de grelha (y0 ≤ 12 cm)

Para essa profundidade a boca de lobo funciona com um vertedouro de

soleira livre com equação semelhante a do item a, porém com L sendo

substituído pelo perímetro da boca de lobo.

Caso um dos lados da boca de lobo seja adjacente à guia, esse lado deve ser

suprimido do perímetro.

23

0yP7,1Q ⋅⋅=

onde P é o comprimento do perímetro da boca de lobo.

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d) Boca de lobo combinada

A capacidade de “engolimento” das bocas de lobo combinadas é

aproximadamente a soma das capacidade de “engolimento” pela grelha e

pela abertura da guia, isoladamente.

Por simplificação, a SUDECAP, em Belo Horizonte, adota os resultados de

experiência do U.S. Army Corps of Engineers.

Desta forma, tem-se:

a) Boca de lobo de guia (y0 ≤ 12 cm)

23

0yL7,1Q ⋅⋅= (simples)

23

0yL4,3Q ⋅⋅= (dupla)

b) Boca de lobo de grelha (y0 ≤ 12 cm)

23

0y383,2Q ⋅= (simples)

23

0y766,4Q ⋅= (dupla)

Assim como nas sarjetas, a capacidade de “engolimento” das bocas de lobo

é, normalmente, menor que a capacidade teórica, devido à obstrução causada por

detritos, irregularidades nos pavimentos e alinhamento real, entre outros motivos.

Desta forma, na tabela a seguir, são propostos alguns coeficientes de

redução da capacidade de “engolimento” das bocas de lobo para segurança.

Localização da Sarjeta Tipo de Boca de Lobo % Q

Ponto Baixo

De guia 80

Com grelha 50

Combinada 65

Ponto Intermediário

De guia 80

Com grelha 60

Combinada 70

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A localização das bocas de lobo deve levar em conta a capacidade de

“engolimento” e a máxima inundação da via. Além disso, deve-se considerara as

seguintes recomendações:

� Devem ser localizadas em ambos os lados da rua quando a saturação da

sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades

de engolimento;

� Devem ser localizadas nos pontos baixos dos quarteirões;

� Devem estar espaçadas de no máximo 60 m, mesmo que não haja

necessidade devido a alagamento;

� Não devem estar localizadas no vértice do ânulo de intercessão das

sarjetas de duas tuas convergentes, como mostrado na figura a seguir.

1.1.5 Dimensionamento de Poços de Visita

Poço de vista é uma câmara visitável através de uma abertura existente na

sua parte superior, ao nível do terreno, destinado a permitir a reunião de dois ou

mais trechos consecutivos e a execução dos trabalhos de manutenção nos trechos a

ele ligados.

14

A fim de permitir o movimento vertical de um operador, a chaminé, bem como

o tampão, terá um diâmetro mínimo útil de 0,60m.

O balão, sempre que possível, uma altura útil mínima de 2,0 metros, para que

o operador maneje com liberdade de movimentos, os equipamentos de limpeza e

desobstrução no interior do mesmo.

A chaminé, não deverá ter altura superior a 1,0 m, por recomendações

funcionais, operacionais e, até, psicológicas para o operador.

A tabela a seguir mostra as dimensões mínimas recomendáveis para chaminé

e balão em função da profundidade e do diâmetro "D" da tubulação de jusante, ou

seja, a que sai do poço de visita.

Profundidade do PV – h (m)

Diâmetro de saída – D (m)

Altura da Chaminé –hc

(m)

Diâmetro do Balão – Db

(m)

h ≤ 1,5

D = qualquer hc = 0,30 Db = D

1,50 < h < 2,5

D ≤ 0,60 hc = 0,30 Db = 1,20

1,50 < h < 2,5

D > 0,60 hc = 0,30 Db = D +1,20

h > 2,5 D ≤ 0,60

0,3 <hc<1,00 Db = 1,20

h > 2,5

D > 0,60 0,3 <hc<1,00 Db = D +1,20

Obs.: para PV de seção quadrada, Db é igual à aresta da seção.

15

PV em pré-moldado PV em alvenaria

1.1.6 Dimensionamento de Caixas de Ligação

As caixas de ligação são utilizadas quando se faz necessária a locação de

bocas de lobo intermediárias ou para se evitar a chegada, em um mesmo poço de

visita, mais de quatro tubulações.

Sua função é similar ao do poço de visita, porém, não são visitáveis.

O desenho das caixas de ligação assemelha-se ao do balão do poço de visita,

porém, normalmente é de seção quadrada e suas dimensões variam conforme o

diâmetro dos tubos da rede.

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1.1.7 Exercícios:

1) Dimensione a sarjeta, o tipo e a localização de bocas de lobo para uma rua,

localizada me BH, de 7,0 m de largura e 600 m de comprimento. Os lotes

localizados nessa região possuem, em média, 12,0 m de frente e 30,0 m de

profundidade. Sabe-se que a calçada (passeio) possui largura igual a 2,0 m e a

declividade longitudinal da sarjeta será de 1%.

2) Dimennsionar uma boca de lobo intermediária sendo dados:

Vazão de dimensionamento: Q = 64 L/s;

Declividade transversal da sarjeta: z = 12;

Declividade longitudinal da sarjeta: I = 2,5%;

Rugosidade do acabamento da sarjeta: n = 0,016;

Abertura da guia: L = 90 cm;

Perímetro da grelha: P = 260 cm.

3) Dimensione a sarjeta, o tipo e a localização de bocas de lobo para uma rua,

localizada me BH, de 6,0 m de largura e 50 m de comprimento. Os lotes

localizados nessa região possuem, em média, 15,0 m de frente e 30,0 m de

profundidade. Sabe-se que a calçada (passeio) possui largura igual a 2,0 m e a

declividade longitudinal da sarjeta será de 0,4%.

4) Seja a sarjeta de do tipo B, com declividade longitudinal igual a 1%, localizada

em uma cidade qualquer. Pede-se dimensionar a capacidade da sarjeta e da

boca de lobo a ser utilizada em conjunto.

5) Esboce o projeto da rede de coleta de águas pluviais da rua do exercício 1.

Considere a rede iniciando nessa rua.

6) Encontrar as dimensões úteis para PVs nas seguintes condições:

• Profundidade = 1,2 m; Diâmetro do efluente = 400 mm

• Profundidade = 2,0 m; Diâmetro do efluente = 400 mm

• Profundidade = 3,2 m; Diâmetro do efluente = 1500mm

• Profundidade = 4,2 m; Diâmetro do efluente = 800 mm