Cálculo de drenagem pluvial: análise das características importantes do projeto

A estrutura técnica destinada à coleta e drenagem de água da chuva (de degelo) é chamada de drenagem pluvial. É uma daquelas construções importantes de uso técnico-econômico que fazem parte dos elementos essenciais de edifícios residenciais, comerciais e industriais.

Um fator importante na construção é o cálculo da drenagem pluvial. A construção do sistema 'às cegas' corre o risco de inundação ou ressecamento de áreas paisagísticas, bem como a destruição da estrutura do solo.

No artigo que apresentamos, são detalhadas as variedades de drenagens pluviais, descritos os métodos de sua construção. São expostos os princípios básicos de projeto de sistemas de drenagem de água atmosférica. São fornecidas recomendações valiosas para a construção.

Classificação dos tipos de “drenagens pluviais”

A prática de construção de diversos tipos de estruturas mostra a aplicação de três tipos de sistemas, cada um dos quais difere nos métodos de coleta e drenagem dos produtos das precipitações atmosféricas:

1. Com base em canais e calhas abertos (tipo vala).
2. Com base em poços e tubulações fechados (fechado).
3. Com base em uma solução combinada (misto).

O primeiro projeto é implementado na prática através da construção de canais que conectam as calhas de coleta de água entre si e, finalmente, desviam a água coletada para fora da área planejada.

Todos esses elementos de drenagem pluvial têm comunicação aberta com o meio ambiente. Para a construção de tais estruturas, é necessária uma quantidade relativamente pequena de recursos e materiais.

O sistema de drenagem pluvial do tipo fechado é considerado mais avançado em termos de projeto. Aqui, são construídas linhas de drenagem ocultas, bem como um sistema de pontos de captação de águas pluviais – reservatórios intermediários especiais de armazenamento.

Drenagem pluvial do tipo aberto em execução industrial. Os principais elementos estruturais são calhas de concreto, sobre as quais são colocadas chapas metálicas gradeadas. Com o mesmo princípio são construídos sistemas abertos de drenagem pluvial para residências particulares.

O escoamento da água coletada é feito através de redes de tubulações instaladas e ocultas sob o solo. Geralmente, os produtos das precipitações atmosféricas coletados são encaminhados para estações de tratamento e, em seguida, para as águas de corpos d'água naturais.

A terceira opção é a drenagem pluvial mista. Ela é construída com base em componentes de montagem destinados a sistemas tanto de tipo aberto quanto fechado.

O projeto de drenagem pluvial mista é realizado com base na racionalidade da operação do sistema em áreas específicas do terreno. A questão financeira da sua implementação desempenha um papel importante na decisão de escolha da opção combinada.

Deve-se destacar separadamente o sistema de valas (calhas) para coleta e escoamento de águas pluviais. Este esquema de drenagem pluvial, juntamente com a simplicidade de sua fabricação, possui versatilidade de operação.

A drenagem pluvial por valas (calhas) tem a vantagem de que, juntamente com a função de escoamento de águas pluviais, pode atuar como fornecedora de umidade para plantações agrícolas. Além disso, é uma opção de construção econômica em comparação com outros projetos.

Graças à construção de valas (calhas), é possível organizar não apenas um escoamento bastante eficiente dos produtos das precipitações atmosféricas. Este mesmo sistema pode ser aplicado com sucesso como uma estrutura de irrigação, por exemplo, para as necessidades de uma propriedade rural (de veraneio).

O que se leva em consideração no cálculo?

Para cada objeto de construção particular (área de terreno explorada), o projeto de um esquema de drenagem pluvial individual é algo comum.

No entanto, sempre se tomam como base as soluções características dos projetos típicos de construção de drenagem pluvial. As soluções típicas, por padrão, envolvem a realização de cálculos técnicos antes do início da construção do sistema.

Os cálculos são realizados com base nos SNiP (normas de construção) e levando em consideração os seguintes fatores, característicos da área e do objeto específicos:

• precipitação anual;
• propriedades do solo;
• área do objeto;
• massa de água a ser drenada;
• área de escoamento necessária.

Além das informações sobre a massa de precipitação drenada, as demais informações podem ser obtidas através de consulta ao serviço meteorológico local. E a quantidade condicional de produtos de precipitação atmosférica drenados é calculada pela fórmula, onde como dados de cálculo são considerados a área da bacia de captação e o parâmetro de intensidade dessa precipitação.

Forma matemática da fórmula:

M = (A * 20) * S * k,

Nela, respectivamente:

• M – massa de água drenada;
• A – intensidade da precipitação atmosférica em 20 minutos;
• S – área de captação (para telhados, mais 30% da área total das paredes do edifício);
• k – coeficiente de absorção de umidade do material do objeto.

Como materiais do objeto frequentemente aparecem revestimentos de telhado (k=1); estruturas de concreto e asfalto (k=0,9); solo (k=0,75); brita, cascalho (k=0,45).

Características do projeto do sistema

A drenagem da precipitação atmosférica do telhado do edifício é realizada através de um sistema de coleta de água da chuva. Estas são linhas externas de tubulações-risers, colocadas sob os pontos finais das calhas receptoras. Por sua vez, as calhas receptoras são montadas ao longo do perímetro da área do telhado sob a borda inferior do revestimento.

A coleta de água da chuva (de degelo) da área do telhado é realizada, antes de tudo, por calhas. Esses elementos estruturais são montados ao longo da borda inferior do revestimento do telhado e, no ponto mais baixo da inclinação, conectam-se ao riser. Em seguida, pela tubulação, a água é direcionada para o receptor de água pluvial.

Em telhados planos, o escoamento ocorre diretamente para os risers tubulares. Nesse esquema, as tubulações de drenagem são geralmente instaladas verticalmente dentro dos edifícios, e seus bocais superiores são levados até o telhado e formam uma única peça com a manta de telhado. Em telhados planos de casas particulares, é permitida a presença de uma única funil de drenagem.

Se em uma residência são utilizados tubos internos com saída aberta, sua construção deve prever a possibilidade de desvio da água do degelo no inverno para o sistema de esgoto sanitário. A linha de desvio deve obrigatoriamente ser equipada com um sifão hidráulico. Com base nos dados calculados do fluxo de água, seleciona-se o diâmetro dos tubos para a construção do tubo vertical da drenagem pluvial.

Tabela de seleção de tubos para o tubo vertical:

O material preferido para tubos de drenagem interna é plástico, fibrocimento e ferro fundido. Tubos de metal e plástico são geralmente usados para a instalação do sistema externo de drenagem pluvial.

Ao instalar linhas horizontais principais, é necessário manter a inclinação normativa (não menos que 0,005 m e não mais que 0,15 m por 1 m de comprimento da linha).

Os projetos de drenagem pluvial para residências particulares geralmente preveem o uso de tubos plásticos para a instalação de linhas lineares. Esta não é a opção mais confiável, mas é a mais econômica. No entanto, danos frequentes em trechos individuais anulam toda a economia.

Para casos de manutenção técnica, é necessário prever a instalação de inspeções e limpezas. Nos tubos verticais da drenagem pluvial, as inspeções são instaladas nos limites do piso inferior do edifício.

Para calcular a capacidade de vazão das calhas lineares da drenagem pluvial, é necessário considerar a área do objeto a ser tratado, a magnitude da inclinação em direção aos canais e o coeficiente de absorção de água adotado para a cobertura do terreno. Além desses dados, ainda é necessário calcular a seção hidráulica da calha.

Princípios gerais de instalação da “drenagem pluvial”

Os proprietários de residências particulares são plenamente capazes de construir por conta própria as comunicações para coleta e escoamento de águas pluviais (de degelo). Após a realização de todos os cálculos e aquisição dos materiais necessários, iniciam-se as ações para a instalação da drenagem pluvial.

Primeiramente, cavam-se trincheiras na área do terreno ao redor da casa para as linhas de drenagem, de acordo com o plano previsto. As trincheiras são direcionadas para os pontos onde estão localizadas as tubulações de drenagem (tubos de descida). Para o planejamento do sistema de uma propriedade particular, uma profundidade de 300-500 mm é suficiente.

Ao realizar a escavação das trincheiras, leva-se em conta a inclinação das futuras tubulações (ou calhas) em direção ao reservatório central de coleta. O fundo das trincheiras prontas é compactado por meio de apiloamento e coberto com uma camada de areia de rio (com altura mínima de 200 mm).

Nas áreas sob os tubos de descida, cavam-se poços para os receptores de chuva e eles são instalados. Esses elementos do sistema são recipientes de formato retangular com pequeno volume (5-10 litros).

Para a construção de poços de inspeção e de rotação, recomenda-se utilizar recipientes plásticos industriais prontos ou fazer recipientes moldados de concreto polimérico. A primeira opção é mais cara, mas mais simples na instalação e manutenção.

Os receptores de chuva produzidos pela indústria geralmente são complementados com cestos coletores de lixo grande. O lixo natural inevitavelmente entra na drenagem pluvial com os fluxos de água da chuva.

Uma das muitas construções existentes de receptores de chuva. Material de fabricação – plástico. Escolha ideal em projetos de propriedades particulares. Esses recipientes geralmente são complementados com cestos-filtro para reter lixo grande.

Com base na tecnologia escolhida para a construção da drenagem pluvial (aberta ou fechada), nas trincheiras são colocadas calhas ou monta-se uma linha de tubos poliméricos.

Se for feito um sistema simples de calha de drenagem com saída para o gramado próximo, é desejável prever os riscos de possível erosão do solo nas áreas de drenagem. Os elementos de instalação fechada nas juntas devem ser vedados obrigatoriamente.

As comunicações assim montadas devem ser conectadas a um reservatório coletor comum ou a um coletor da rede centralizada.

Também é preciso cuidar da construção de filtros coletores de areia imediatamente antes da entrada no reservatório comum. E não esquecer de instalar poços de inspeção. Sua instalação é necessária em trechos de condutos com mais de 10 metros de comprimento, bem como nos pontos do esquema onde se formam curvas da linha de drenagem.

Métodos de drenagem da água coletada

Uma tarefa séria para os proprietários de imóveis rurais é o escoamento da água da chuva coletada da área total do terreno.

Se não houver comunicações centralizadas perto da casa, restam duas opções para resolver essa tarefa:

1. Coleta em um reservatório especial para uso posterior na irrigação;
2. Escoamento da água do reservatório para o solo ou para áreas naturais.

A primeira opção é considerada racional desde que haja no terreno da casa objetos para irrigação. Nesse caso, será necessário um dispositivo simples (estação de bombeamento doméstica) para bombear a água do tanque de armazenamento e fornecê-la às áreas de irrigação.

Esquema de desvio da água da chuva coletada para o solo. É um dos esquemas possíveis de serem aplicados, disponíveis para proprietários de casas de campo. A eficiência em termos de velocidade de escoamento é baixa, mas, considerando a aplicação em pequenas áreas, este esquema é perfeitamente adequado.

A segunda opção apresenta grandes dificuldades. A descarga no solo é um processo demorado. O tempo necessário para a descarga depende da capacidade do solo de absorver umidade. Em diferentes áreas do terreno, o coeficiente de saturação do solo com umidade pode variar significativamente.

Para direcionar o efluente da rede de drenagem pluvial para zonas naturais («no relevo» ou «na paisagem»), será necessário implementar um esquema adicional. Este esquema inclui um coletor central de água e um sistema de pós-tratamento no solo, por exemplo, campo de filtragem.

O esquema de descarga «no relevo» ou «na paisagem» apresenta dificuldades na construção de módulos de tratamento. Ambas as opções exigem aprovação das autoridades ambientais.

Geralmente, quanto ao assunto da aprovação, o proprietário do imóvel (terreno) precisa contatar as seguintes organizações:

1. Departamento de Supervisão da Natureza.
2. Diretoria de Pesca.
3. Diretoria de Supervisão do Consumidor.
4. Diretoria de Bacias Hidrográficas.
5. TsGMS.

Por 'assunto da aprovação' entende-se o 'Projeto de normas que caracterizam o procedimento de descarga'. Com base nesse projeto, é emitida uma autorização que permite a descarga de poluentes «na paisagem» ou «no relevo», e também é tomada uma decisão sobre a disponibilização do corpo d'água.

Descarga de água da rede de drenagem pluvial «no relevo» ou «na paisagem». Tais esquemas não são regulamentados pelos documentos SNiP.

A implementação dessas opções por meios ilegais acarreta o risco de multas elevadas, enquanto a descarga legal exige aprovação das autoridades.

Os projetos de imóveis privados tradicionalmente incluem, além da rede de drenagem pluvial, outras redes de utilidades. O esgoto doméstico e o sistema de drenagem também fazem parte das utilidades domésticas. O princípio de funcionamento deles difere pouco do funcionamento da drenagem pluvial, e muitos proprietários de casas veem nisso a possibilidade de utilizar essas redes.

No entanto, a combinação da rede de drenagem pluvial com o esquema de esgoto doméstico para desvio de efluentes é proibida pelo SNiP. A proibição da combinação de diferentes tipos de esgoto é motivada por fatores evidentes.

Sim, desde que a água da chuva seja encaminhada para o esgoto doméstico e considerando a alta intensidade das precipitações, o nível normal de esgoto é superestimado várias vezes.

O alagamento dos poços de trabalho leva ao bloqueio dos efluentes doméstico-fecais. Depósitos de lama e detritos naturais fluem para o sistema de esgoto doméstico. Como resultado, após uma tempestade, os construtores da estrutura terão que limpar o sistema.

A combinação do esgoto pluvial com a rede principal de esgoto corre o risco de resultar em consequências desastrosas. O transbordamento do sistema de drenagem devido à violação das cargas calculadas leva ao alagamento da fundação do edifício.

Os alagamentos frequentes perturbam a estrutura do solo, causando deslocamento dos blocos de fundação, erosão da base sob a estrutura monolítica e, posteriormente, podem levar ao colapso do edifício.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeos úteis ampliarão seu conhecimento sobre a finalidade e instalação do esgoto pluvial.

Vídeo #1. Esgoto pluvial em casa particular – do projeto à instalação:

Vídeo #2. Tecnologias industriais:

As etapas de projeto e cálculo cuidadoso do esgoto pluvial são parte integrante da construção de casas particulares. Um projeto bem pensado de esgoto pluvial e cálculos precisos – isso é durabilidade da estrutura e ambiente confortável para seus habitantes.

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