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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO – USF
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA CIVIL
ADAUTO ACÁCIO DO PRADO
SOFTWARE PARA DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES
PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS
Dezembro de 2006
ADAUTO ACÁCIO DO PRADO
SOFTWARE PARA DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES
PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS
Monografia apresentada junto à Universidade São
Francisco – USF como parte dos requisitos para a
aprovação na disciplina Trabalho de Conclusão de
Curso.
Área de concentração: Hidráulica
Orientador: Prof. Dr. ALBERTO LUIZ FRANCATO
Itatiba SP, Brasil
Dezembro de 2006
ii
“O que você tem feito é apenas uma mera fração do que você é.”
Daniel C. Luz
iii
À minha filha Tamires.
iv
AGRADECIMENTOS
Um agradecimento especial à minha esposa Ivonete pelo incentivo e apoio na concretização
deste trabalho.
Aos professores Alberto e Júlio, pela orientação neste trabalho.
v
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... vii
LISTA DE TABELAS ................................................................................................... viii
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ........................................................... ix
RESUMO......................................................................................................................... x
PALAVRAS-CHAVE..................................................................................................... x
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 1
1.1 OBJETIVO............................................................................................................... 1
2 SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS.................................................... 2
2.1 CONDIÇÕES GERAIS............................................................................................ 2
2.2 ELEMENTOS COMPONENTES DA INSTALAÇÃO........................................ 3
2.2.1 Calhas..................................................................................................................... 3
2.2.2 Condutores............................................................................................................. 4
2.2.3 Materiais empregados........................................................................................... 5
2.2.4 Caixa de areia........................................................................................................ 5
3 PROJETO DE INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS.................. 6
3.1 GENERALIDADES................................................................................................. 6
3.2 FATORES METEOROLÓGICOS......................................................................... 7
3.2.1 Duração da precipitação....................................................................................... 7
3.2.2 Período de retorno................................................................................................. 7
3.2.3 Intensidade pluviométrica.................................................................................... 7
3.3 ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO................................................................................. 7
3.4 VAZÃO DE PROJETO........................................................................................... 9
3.5 DIMENSIONAMENTO DAS CALHAS................................................................ 10
3.6 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES VERTICAIS............................. 11
3.7 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES HORIZONTAIS...................... 12
4 DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE............................................................... 12
4.1 ANÁLISE DE REQUISITOS DO SOFTWARE................................................... 13
4.2 PROJETO................................................................................................................. 13
4.2.1 Estrutura de dados................................................................................................ 13
4.2.2 Arquitetura do software........................................................................................ 14
4.3 FUNCIONALIDADES DAS JANELAS, COMANDOS E CX. DE TEXTO...... 14
4.3.1 Janela inicial........................................................................................................... 14
vi
4.3.2 Janela de dados principal..................................................................................... 14
4.3.3 Janela selecionar tipo de área............................................................................... 15
4.3.3.1 Janela auxiliar 1 – cálculo de área – 4 águas................................................... 16
4.3.3.2 Janela auxiliar 2 – cálculo de área – verticais adjacentes............................... 17
4.3.4 Janela da tabela de intensidades pluviométricas................................................ 17
4.3.5 Janela da tabela de coeficientes multiplicativos da vazão................................. 18
4.3.6 Janela da tabela de coeficientes de rugosidade................................................. 19
4.3.7 Janela de dimensionamento da calha.................................................................. 20
4.3.8 Janela de dimensionamento de condutores verticais......................................... 20
4.3.9 Janela de dimensionamento de condutores horizontais..................................... 21
4.3.10 Janela de visualização do relatório.................................................................... 22
4.4 FLUXOGRAMA DO SOFTWARE........................................................................ 23
5 CONCLUSÃO.............................................................................................................. 25
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................... 26
vii
LISTA DE FIGURAS
2.1 Calha de beiral.......................................................................................................... 4
2.2 Calha de platibanda................................................................................................. 4
2.3 Calha água furtada................................................................................................... 4
2.4 Detalhes de uma caixa de areia............................................................................... 5
3.1 Superfície plana horizontal...................................................................................... 8
3.2 Superfície plana inclinada – 2 águas....................................................................... 8
3.3 Superfície plana inclinada – 4 águas....................................................................... 8
3.4 Superfície plana vertical única................................................................................ 8
3.5 Duas superfícies planas verticais opostas............................................................... 9
3.6 Duas superfícies planas verticais adjacentes e perpendiculares.......................... 9
3.7 Detalhe indicativo da tabela 3.1.............................................................................. 10
4.1 Janela principal........................................................................................................ 15
4.2 Janela tipo de área.................................................................................................... 16
4.3 Janela auxiliar 1 para cálculo de área de telhado tipo 4 águas............................ 16
4.4 Janela auxiliar 2 para o cálculo de áreas verticais adjacentes............................. 17
4.5 Janela de intensidades pluviométricas.................................................................... 18
4.6 Janela de coeficientes multiplicativos da vazão de projeto................................... 19
4.7 Janela de coeficiente de rugosidade........................................................................ 19
4.8 Janela do tipo de calha............................................................................................. 20
4.9 Janela de dimensionamento de condutores verticais............................................ 21
4.10 Janela de dimensionamento de condutores horizontais..................................... 22
4.11 Visualização do relatório....................................................................................... 23
4.12 Fluxograma do software........................................................................................ 24
viii
LISTA DE TABELAS
3.1 Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto................................................... 10
3.2 Coeficientes de rugosidade....................................................................................... 11
ix
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
Letras romanas:
A : área de contribuição
C: coeficiente de escoamento superficial
i : declividade
I : intensidade pluviométrica
K : coeficiente de transformação de unidades
n : coeficiente de rugosidade
Q : vazão de projeto
Rh : raio hidráulico
S : área da seção
T : período de retorno
Abreviaturas:
ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas
SIPAP: Sistema de Instalações Prediais de Águas Pluviais
x
RESUMO
Este trabalho apresenta o procedimento de cálculo e dimensionamento de instalações prediais
de águas pluviais da ABNT (10844/89), o qual foi utilizado como base e referência para os
cálculos na elaboração do software voltado para o dimensionamento dos elementos
constituintes da referida instalação. O software denominado de “SIPAP”, elaborado na
linguagem Microsoft Visual Basic 6.0 de forma simples de utilização, para realizar o
dimensionamento de calhas, condutores verticais e condutores horizontais. O objetivo da
pesquisa é despertar interesse, através da forma rápida, nos profissionais da área de
engenharia civil em elaborar projetos com dimensionamentos dos sistemas prediais de águas
pluviais. O software oferece o dimensionamento dos elementos da instalação de forma
cumulativa das etapas divididas por “áreas” do projeto de cobertura, ou seja, dimensiona por
áreas separadas sem reinicializar o programa, e ainda gera um relatório com os resultados
obtidos das áreas calculadas, no mesmo relatório.
PALAVRAS-CHAVE: Instalação predial. Água pluvial. Calha. Condutor. Software para
dimensionamento.
1
1 INTRODUÇÃO
De modo geral, observa-se que hoje a maioria das edificações não possui projeto de águas
pluviais. Pensando nisso foi que surgiu a idéia de se criar uma ferramenta informatizada
voltada para o dimensionamento de instalações prediais de águas pluviais, atendendo as
especificações da norma vigente.
O software foi elaborado na Linguagem Microsoft Visual Basic 6.0 para aplicação no
dimensionamento dos componentes das instalações prediais de águas pluviais em coberturas,
terraços, pátios e quintais de edificações, conforme especifica a ASSOCIAÇÃO
BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT ( 10844/89).
As equações utilizadas para o cálculo são as fórmulas do Método Racional e a de Manning-
Strickler, as mesmas aplicadas em hidrologia e hidráulica, bem como a metodologia de
cálculo para instalações prediais, conforme o procedimento apresentado na referida norma da
ABNT (10844/89).
Este software apresenta o dimensionamento de calhas, condutores verticais e horizontais que
compõem as instalações prediais, de acordo com o tipo de material contemplado para o
cálculo. Os materiais comumente empregados são: chapa de aço galvanizado para calhas;
PVC rígido para os condutores. Pode-se ainda utilizar outros materiais com os respectivos
coeficientes de rugosidade, apresentados neste trabalho como opcionais.
O dimensionamento dos elementos da instalação, pode ser feito para todas as áreas sem
reinicializar o programa, e ao concluir este, o usuário pode gerar um relatório com os
resultados obtidos das áreas calculadas.
1.1 Objetivo
Este trabalho objetiva em despertar interesse nos profissionais da área de Engenharia Civil em
efetuar dimensionamentos para projetos de drenagem em instalações prediais de águas
pluviais de forma mais rápida e mais precisa.
2
2 SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS
2.1 Condições Gerais
A ABNT (10844/89) fixa exigências e critérios necessários aos projetos das instalações de
drenagem de águas pluviais, visando garantir níveis aceitáveis de funcionamento, segurança,
higiene, conforto, durabilidade e economia. Aplica-se a drenagem de águas pluviais em
coberturas e demais áreas associadas ao edifício, tais como terraços, pátios, quintais e
similares. Porém, não se aplica aos casos onde as vazões de projeto e as características da área
exijam a utilização de “boca de lobo” e galerias, por se tratar de instalações prediais somente.
O processo de esgotamento de águas pluviais, em específico de instalações prediais, abrange
vários elementos que devem ser levados em conta para a elaboração de projetos. Esses
elementos que tanto influenciam em instalações prediais tais como: chuva, condições de
escoamento (declividade), posição de descarga, etc., denotam os cuidados a serem tomados no
desenvolvimento do projeto.
De acordo com a norma ABNT (10844/89), as exigências das instalações projetadas são:
a) Recolher e conduzir a vazão de projeto até locais permitidos pelos dispositivos legais;
b) Ser estanques;
c) Permitir a limpeza e desobstrução de qualquer ponto no interior da instalação;
d) Absorver os esforços no conduto provocados pelas variações térmicas;
e) Quando passivas de choques mecânicos, ser constituídas de materiais resistentes a estes
choques;
f) Utilizar materiais resistentes às intempéries, nos componentes expostos;
g) Utilizar materiais compatíveis nos componentes em contato com outros materiais;
h) Não provocar ruídos excessivos;
i ) Resistir às pressões a que podem estar sujeitas;
j ) Ser fixadas de maneira a assegurar resistência e durabilidade.
Segundo Creder (1995), os códigos de obras das municipalidades, em geral, proíbem o
caimento livre da água dos telhados de prédios de mais de um pavimento, bem como o
caimento em terrenos vizinhos, as águas de chuva devem ser conduzidas aos condutores de
águas pluviais, ligados a caixas de areia, no térreo, que as dirigem aos coletores públicos de
águas pluviais ou sarjetas dos logradouros públicos.
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O projeto de águas pluviais em edifícios compreende a captação das águas da cobertura, que
descarregam nas calhas, de grelhas em áreas descobertas, a passagem da tubulação em todos
os pavimentos, a ligação às caixas de areia, no térreo, até a ligação do ramal predial à sarjeta
ou à rede pública de águas prediais.
O Código Sanitário do Estado de São Paulo e Código de obras de São Paulo determinam que
os edifícios situados no alinhamento de vias públicas deverão dispor de calhas e condutores,
de forma a evitar inconvenientes aos transeuntes. (TANAKA, 1986)
De acordo com Tanaka (1986), nos casos em que as áreas dos lotes estiverem abaixo do nível
da rua ou do coletor público, deverão ser executadas caixas coletoras de águas pluviais e
instalado um sistema mecânico de recalque.
2.2 Elementos Componentes da Instalação
2.2.1 Calhas
Canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um ponto de
destino. (ABNT, 10844/89)
As calhas comumente utilizadas apresentam as seções tais como: semi-circular, retangular,
tipo moldura, tipo “L” e tipo “V”.
De acordo com a ABNT (10844/89) as calhas de beiral e platibanda devem, sempre que
possível, ser fixadas centralmente sob a extremidade da cobertura e, devem ter inclinação
uniforme de no mínimo de 0,5 %.
Dentre os tipos mais comuns de calha, Tanaka (1986) apresenta a calha de beiral tipo semi-
circular e moldura, instalada na linha de beiral da cobertura. Calha de Platibanda em forma de
“L” ou retangular, instalada internamente na linha de encontro da cobertura com platibanda.
Calha de água furtada tipo forma de “V” aberto instalada na linha de água furtada de
cobertura.
Neste software, o cálculo da calha para água furtada, foi adotado uma declividade média de
15%, levando em consideração, a favor da segurança, a menor declividade de um telhado.
A Fig. 2.1 ilustra a calha de beiral; a Fig. 2.2 a calha de platibanda; e a Fig. 2.3 ilustra a calha
de água furtada.
4
Figura 2.1 – Calha de beiral
Figura 2.2 – Calha de platibanda
Figura 2.3 – Calha água furtada
2.2.2 Condutores
Condutor vertical - tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas,
terraços e similares e conduzi-las até a parte inferior do edifício. (ABNT, 10844/89)
Geralmente apresentam-se em formato circular e em alguns casos em formato retangular,
sendo embutidos ou fixados externamente na alvenaria.
Condutor horizontal - canal ou tubulação horizontal destinado a recolher e conduzir águas
pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais. (ABNT, 10844/89)
5
Apresentam-se em formato circular, podendo em alguns casos ser construído de alvenaria em
formato retangular ou quadrado, em casos de grandes telhados.
O software foi desenvolvido para o dimensionamento apenas para condutos circulares,
conforme a ABNT (10844/89).
2.2.3 Materiais empregados
Segundo a ABNT (10844/89), os componentes utilizados para coleta e condução das águas
pluviais podem ser em diversos materiais. No caso das calhas, aço galvanizado, folhas de
flandres, cobre, aço inoxidável, alumínio, fibrocimento, pvc rígido, fibra de vidro, concreto ou
alvenaria. Os Condutores verticais de pvc rígido, ferro fundido, fibrocimento, aço
galvanizado, cobre, chapa de aço galvanizado, folha de flandres, chapa de cobre, aço
inoxidável, alumínio, fibra de vidro. Os condutores horizontais podem ser de ferro fundido,
fibrocimento, pvc rígido, aço galvanizado, cerâmica vidrada, concreto, cobre, canais de
concreto ou alvenaria.
2.2.4 Caixa de areia
Caixa utilizada nos condutores horizontais destinados a recolher detritos por deposição.
A ABNT (10844/89) prescreve que nas tubulações enterradas e aparentes, devem ser previstas
caixas de areia sempre que houver conexão com outra tubulação, mudança de declividade,
mudança de direção e ainda a cada trecho de 20m nos percursos retilíneos. Essas caixas
normalmente são construídas em cada descida do condutor vertical. A ligação entre os
condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo, com inspeção ou
caixa de areia. A Fig. 2.4 apresenta um modelo de caixa de areia.
a) Planta Baixa b) Corte
Figura 2.4 – Detalhes de uma caixa de areia
6
3 PROJETO DE INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS
3.1 Generalidades
Para a elaboração de projetos de instalações prediais, é necessário ter uma planta da cobertura
da edificação para que se possa efetuar o traçado e posição dos elementos constituintes das
instalações. É também necessário que se faça o mais curto trajeto dos condutores, de modo ao
escoamento se realizar em menor tempo possível. Deve-se ainda evitar, quando possível,
mudanças de direção do conduto, reduzindo assim, o número de conexão .
A ABNT (10844/89) apresenta as prescrições que devem ser adotadas na elaboração de
projetos:
a) O sistema predial de águas pluviais deve ser totalmente separado de qualquer outra rede
predial, sendo assim de uso exclusivo para as águas pluviais. Em caso de haver risco de
penetração de gases, deve ser previsto dispositivo de proteção contra estes gases.
b) As lajes impermeabilizadas devem ter declividade mínima de 0,5%.
c) A drenagem deve ser feita por mais de uma saída, exceto quando não apresentar risco de
obstrução.
d) A declividade das calhas de beirais e platibanda deve ser uniforme, com valor mínimo de
0,5%.
e) Para evitar transbordamento ao longo das calhas, caso não poder ser tolerado, deve-se
prever extravasores à descarregar em locais adequados.
f) Usar sempre, declividade mínima igual a 0,5% para condutores horizontais.
g) Nas tubulações enterradas devem ser previstas caixas de areia em todas as junções e a cada
20 m de tubulação retilínea.
h) Os condutores verticais devem ser projetados, sempre que possível, em uma só prumada.
i) Quando a saída não estiver colocada em uma das extremidades, a vazão de projeto para
dimensionamento deve ser aquela correspondente à maior das áreas de contribuição.
j) O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é de 70 mm.
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3.2 Fatores Meteorológicos
Segundo ABNT (10844/89), a determinação da intensidade pluviométrica “ I “, para fins de
projeto, deve ser feita a partir da fixação de valores adequados para a duração de precipitação
e o período de retorno, com base em dados pluviométricos locais.
3.2.1 Duração da precipitação
Duração da precipitação - intervalo de tempo de referência para a determinação de
intensidades pluviométricas e deve ser fixada em t = 5 minutos. (ABNT, 10844/89)
3.2.2 Período de retorno
Segundo a ABNT (10844/89), período de retorno é o número médio de anos em que, para a
mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou
ultrapassada apenas uma vez. Esta norma estabelece os seguintes períodos de retorno a serem
fixados conforme as características da área a ser drenada:
a) T = 1 ano - para áreas pavimentadas, onde empoçamentos podem ser tolerados;
b) T = 5 anos - para coberturas e/ou terraços;
c) T = 25 anos - para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser
tolerado.
3.2.3 Intensidade pluviométrica
Intensidade pluviométrica - altura pluviométrica por unidade de tempo (mm/h).
Conforme a ABNT (10844/89), as edificações com área de projeção horizontal até 100m²,
pode-se adotar I = 150mm/h . Se a área exceder a 100m², deve-se utilizar dados da tab. 5
(chuvas intensas no Brasil – ABNT - 10844/89). Ou ainda, se forem conhecidos os dados
pluviométricos locais com precisão, estes poderão ser utilizados.
3.3 Área De Contribuição
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No cálculo da área de contribuição, deve ser considerado o vento na direção que ocasionar
maior quantidade de chuva interceptada. Com isso deve-se considerar incrementos devidos à
inclinação da cobertura e as paredes que interceptem as águas de chuva que também deva ser
drenada pela cobertura. São apresentadas as Fig. 3.1 à 3.6, ilustrando os tipos mais comuns de
superfícies de área de contribuição, conforme a ABNT (10844/89).
Figura 3.1 – Superfície plana horizontal
Figura 3.2 – Superfície inclinada – 2 águas
Figura 3.3 – Superfície inclinada – 4 águas
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Figura 3.4 – Superfície plana vertical única
Figura 3.5 – Duas superfícies planas verticais opostas
Figura 3.6 – Duas superfícies planas verticais adjacentes e perpendiculares
3.4 Vazão De Projeto
A ABNT (10844/89) define vazão de projeto como vazão de referência para o
dimensionamento de condutores e calhas.
A vazão de projeto é determinada pela equação 3.1, oriunda do método racional adotado por
Creder (1995), Azevedo Netto; Alvarez (1985), e outros mais, autores de referência de
hidrologia e hidráulica.
Q = I.A.C ( 3.1) 60
10
onde:
Q = vazão de projeto (l/min);
I = intensidade pluviométrica (mm/h);
A = área de contribuição (m²);
C = coeficiente de escoamento superficial.
para:
C = 1, 00 (coberturas e áreas pavimentadas).
Segundo Tanaka (1986), os telhados em geral são de pequenas áreas, podendo considerar que
toda a chuva que se precipita irá contribuir para a seção, isto é, o coeficiente de escoamento
superficial é igual a 1,00.
Assim, mesmo para quintais e áreas não pavimentadas é aconselhável utilizar o coeficiente de
deflúvio igual a 1,00 (C = 1,00), pois, uma vez executado as instalações e caso resolva-se
pavimentar a área futuramente, não será necessário refazer o dimensionamento, nem a
substituição dos condutores já existentes. Havendo grandes áreas não pavimentadas e já
definidas de não receber pavimentação futuramente, pode-se neste caso atribuir um valor do
coeficiente de deflúvio diferente de “1,00”, de acordo com o tipo de solo local.
Em calhas de beiral e platibanda, quando a saída estiver a menos de 4m de uma mudança de
direção, a vazão de projeto deve ser multiplicada pelos valores correspondentes da tab. 3.1 . A
Fig. 3.7 ilustra um detalhe para identificação dos coeficientes multiplicativos.
Tabela 3.1 – Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto
Tipo de curva Curva a menos de 2 m da saída da calha
Curva entre 2 e 4 m da saída da calha
Canto reto 1,2 1,1
Canto arredondado 1,1 1,05
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Figura 3.7 – Detalhe indicativo da tabela 3.1
3.5 Dimensionamento Das Calhas
A ABNT (10844/89) determina que o dimensionamento da calha pode ser feito através da
fórmula de Manning-Strickler, conforme equação 3.2:
Q = K . S/n . Rh2/3. i1/2 (3.2)
onde:
Q = vazão de projeto, em l/min
S = área da seção molhada, em m²
n = coeficiente de rugosidade
Rh = raio hidráulico, em m
i = declividade da calha, m/m
K = 60.000 ( coeficiente para transformar a vazão em l/min)
A Tab. 3.2 indica os coeficientes de rugosidade dos materiais normalmente utilizados na
confecção de calhas.
Tabela 3.2 – Coeficientes de rugosidade
Material Coeficiente (n)
Plástico, fibrocimento, aço, metais não-ferrosos 0,011
Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida 0,012
Cerâmica e concreto não alisado 0,013
Alvenaria de tijolos não revestida 0,015
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3.6 Dimensionamento dos condutores verticais
Segundo a ABNT (10844/89), os condutores verticais devem ser projetados e instalados,
sempre que possível, em uma só prumada. Quando houver necessidade de desvio, devem ser
utilizadas curvas de 90° de raio longo ou curvas de 45°, sempre prevendo peças de inspeção.
Dependendo das considerações de projeto, tipo de edifício e material dos condutores, estes
poderão ser instalados externo ou internamente ao edifício.
De acordo com a ABNT (10844/89), o diâmetro mínimo dos condutores verticais de seção
circular é de 70 mm e são dimensionados a partir dos dados de vazão de projeto; altura da
lâmina de água; comprimento do condutor vertical. Através destes dados, consultam-se os
ábacos (a) e (b) da norma vigente, saída em aresta viva e com funil, respectivamente, obtém-
se o diâmetro do condutor vertical.
O dimensionamento dos condutores verticais através do software proposto, é baseado na
fórmula de Mannig-Strickler, considerando seção plena e declividade de 4%, sem considerar a
altura da lâmina de água da calha, nem o comprimento do condutor. Segundo Tanaka (1986),
os condutores verticais podem ser calculados pela forma tradicional. Ele afirma que essa
hipótese é admitida tendo em vista que a água que passa no condutor vertical necessariamente
passará pelo coletor horizontal.
A norma apresenta dois tipos de saída da calha, e há uma diferença da capacidade de vazão
entre elas, e ainda é desconhecido o coeficiente aplicado na saída da calha em funil e aresta
viva. Por esta razão a fim de obter dados na aplicação do cálculo foi realizada a leitura
graficamente dos dois ábacos e definiu-se que na saída com aresta viva a sua capacidade de
vazão é aproximadamente 15% maior do que a vazão em saída com funil. Assim, no software,
adotou-se o cálculo dos condutores verticais com 15% de perda da capacidade de vazão na
calha com funil de saída.
3.7 Dimensionamento dos condutores horizontais
A ABNT (10844/89) determina que o dimensionamento de condutores horizontais de seção
circular deve ser feito através da fórmula de Mannig-Strickler e para escoamento com lâmina
de altura igual a 2/3 do diâmetro interno do tubo. Os coeficientes de rugosidade utilizados
para estes condutores são:
a) n = 0,011
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b) n = 0,012
c) n = 0,013
4 DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE
No desenvolvimento da ferramenta informatizada para o dimensionamento dos elementos de
águas pluviais, foram seguidos os conceitos das instalações prediais da ABNT (10844/89).
São apresentados as considerações e métodos utilizados na montagem e desenvolvimento do
software.
Os itens anteriores apresentaram o procedimento e as especificações da ABNT (10844/1989)
para o dimensionamento das instalações prediais de águas pluviais, em específico calhas,
condutores verticais e horizontais, os quais foram a base principal na aplicação dos cálculos
utilizados na elaboração do software.
Conforme mencionado, a linguagem escolhida para o desenvolvimento deste software é a
Microsoft Visual Basic 6.0, o qual, segundo Ballaminut (2005), “é um pacote para
desenvolvimento de aplicações visuais para ambiente Windows baseado na linguagem de
programação Basic. É orientado a eventos, pois trata ocorrências que dão início a alguma
rotina de trabalho”.
As etapas a seguir mostram o processo de desenvolvimento utilizado na criação do software.
4.1. Análise De Requisitos Do Software
Como o software teria uma seqüência de cálculo baseado no procedimento da norma vigente,
assim verificou-se que a disposição das “janelas” poderia seguir essa seqüência de cálculo.
Na análise dos objetos necessários para as janelas do programa, verificou-se a necessidade da
inserção de algumas imagens nas janelas de: “área de contribuição, coeficientes
multiplicativos da vazão e tipo de calha”, para melhor identificação dos elementos. Outro
detalhe importante é a possibilidade do usuário cadastrar as intensidades pluviométricas
conhecidas e precisas, de forma que estas fiquem armazenadas na lista para futura consulta e
utilização. Para isso definiu-se utilização de interface com o banco de dados do “ACCESS”
para armazenar tais informações, e também a interface com “AUTOCAD e POWER POINT”
para a inserção das imagens. As codificações dos eventos se fazem através de subrotinas
associadas a estes eventos.
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4.2 Projeto
Elaborou-se a disposição dos objetos na arquitetura do software conforme a seqüência de
cálculo.
4.2.1 Estrutura de dados
Os dados que serão informados pelo usuário são:
• Área de contribuição
• Intensidade pluviométrica
• Coeficiente multiplicativo de vazão
• Coeficiente de rugosidade
• Dimensões da calha
• Número de condutores (vertical e horizontal)
4.2.2 Arquitetura do software
O software contém janelas, comandos e caixas de textos, os quais fazem parte das
características da sua arquitetura. A Fig. 4.1 ilustra a janela principal do programa,
representando a arquitetura do software.
4.3 Funcionalidades das janelas, comandos e caixas de texto
4.3.1 Janela inicial
A janela inicial é a de abertura do software, contendo:
• Nome do software
• Comando iniciar
• Logotipo do software
• Informações do autor
Nesta janela somente o comando iniciar é utilizado, basta clicá-lo para entrar na janela de
dados.
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4.3.2 Janela de dados - principal
Esta janela é a principal para o início do dimensionamento e também é a tela do plano de
fundo do software. É composta por:
• Texto “Área de contribuição” e comando “Selecionar tipo”
• Texto “Intensidade pluviométrica” e comando “Lista”
• Texto “Vazão de projeto” e caixa de texto em branco para mostrar o valor
• Texto “Coeficiente multiplicativo de vazão” e comando “consultar”
• Texto “Coeficiente de rugosidade” e comando “consultar”
• Comando “Verificação de vazão”
• Dois botões de opção do tipo de saída da calha
• Comando “Condutor vertical”
• Comando “Condutor horizontal”
As caixas de textos com o fundo de cor cinza indicam inativas, ou seja, não permitem
digitação. Já as caixas de texto de fundo de cor branca indicam que o usuário pode digitar
valores.
Os comandos, ao serem acionados chamam uma nova janela. Os botões de opção ao serem
clicados habilitam um novo comando. A Fig. 4.1 ilustra a janela principal.
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Figura 4.1 – Janela principal
4.3.3 Janela selecionar tipo de área
Esta janela apresenta seis tipos de superfícies que poderá ser escolhida um tipo ou associada
dois tipos, no caso de superfície que sofre influência do vento na inclinação da chuva. Ao
selecionar o tipo, com o objetivo de identificação mais rápida, a imagem correspondente
aparecerá na tela. Neste momento somente as caixas de textos onde serão digitados os valores,
são habilitados. Os demais campos ficarão desabilitados para não ocorrer equívoco da
escolha.
Após a digitação dos valores, o comando “OK”, ao ser acionado apresenta na tela a área
calculada, e um outro comando “OK” ao ser clicado finaliza a janela ativa. A Fig. 4.2 ilustra
a janela tipo de área.
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Figura 4.2 – Janela tipo de área
4.3.3.1 Janela auxiliar 1 - cálculo de área – 4 águas
Esta janela oferece a condição de efetuar o cálculo das áreas, ela é acionada ao marcar o tipo
“superfície inclinada – 4 águas”. Pois escolhendo este tipo de área, a referida janela apresenta
duas opções de cálculo de acordo com os tipos exibidos na tela, e deve ser apenas escolhida
um tipo. Basta digitar os dados da área correspondente e acionar o comando “OK” para sair
da janela. A Fig. 4.3 ilustra a janela auxiliar 1.
Figura 4.3 – Janela auxiliar 1 para cálculo de área de telhado tipo 4 águas
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4.3.3.2 Janela auxiliar 2 - cálculo de área – verticais adjacentes
Esta é uma janela auxiliar dentro da janela “tipo de área”. O tipo de área “superfícies planas
verticais adjacentes e perpendiculares”, por apresentar duas áreas diferentes, e para facilitar os
cálculos sem sobrecarregar a janela “tipo de área”, foi criada a janela auxiliar para calcular
estas áreas, clicando no campo do referido tipo de superfície. Basta preencher os campos
correspondentes da “área 1” e da “área 2”, e clicar no comando “OK” para os valores
aparecerem calculados nos campos correspondentes do tipo de superfície da janela anterior
(tipo de área). A Fig. 4.4 ilustra a janela auxiliar 2.
Figura 4.4 – Janela auxiliar 2 para o cálculo de áreas verticais adjacentes
4.3.4 Janela da tabela de intensidades pluviométricas
O comando “tabela” de intensidades pluviométricas faz a abertura da janela contendo uma
lista das intensidades das chuvas intensas no Brasil cadastradas, onde poderá ser selecionada
uma das opções desta lista, e ainda, a opção de o usuário cadastrar novos dados de chuva, e
estes ficarão cadastrados na listagem na mesma janela.
Os dados que serão cadastrados pelo usuário serão enviados para o banco de dados de
interface com o “ACCESS”, ao selecionar o comando “cadastrar”. O comando “OK” finaliza
a janela , como as demais janelas com este comando. A Fig. 4.5 ilustra a janela de
intensidades pluviométricas.
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Figura 4.5 – Janela de intensidades pluviométricas
4.3.5 Janela da tabela de coeficientes multiplicativos da vazão
Esta janela apresenta as opções de acordo com a localização do condutor na calha, ou seja, se
houver mudança de direção da calha, é necessário que a vazão de projeto seja corrigida. Para
esta adequação no software, foi criada a referida janela contendo as opções com o coeficiente
correspondente. Para melhor identificação, foi colocada uma imagem para ilustrar o qual
coeficiente poderá ser marcado para efetuar o cálculo. A Fig. 4.6 ilustra a janela de
coeficientes multiplicativos da vazão.
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Figura 4.6 – Janela de coeficientes multiplicativos da vazão de projeto
4.3.6 Janela da tabela de coeficientes de rugosidade
De acordo com a norma cada material a ser utilizado apresenta um coeficiente de rugosidade
correspondente. Esta janela apresenta os botões de opção destes coeficientes que serão
utilizados no cálculo de calha. A Fig. 4.7 ilustra a janela de coeficiente de rugosidade.
Figura 4.7 – Janela de coeficiente de rugosidade
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4.3.7 Janela de dimensionamento da calha
Para o dimensionamento da calha é necessário verificar a sua capacidade de vazão, por isso a
janela criada oferece opções de selecionar o tipo de calha, assim como a sua declividade e
mais, a imagem é mostrada para cada tipo acionado.
Outro detalhe que apresenta esta janela é que ao selecionar o tipo da calha somente os campos
de devem ser digitados ficam habilitados para receber tal digitação. Os demais campos ficam
desabilitados. Isso faz com que o usuário não digite no campo incorreto. A Fig. 4.8 ilustra a
janela dos tipos de calha.
Figura 4.8 – Janela do tipo de calha
4.3.8 Janela de dimensionamento de condutores verticais
Quando se calcula o condutor vertical para uma determinada área precisamos saber qual a
quantidade de condutores terão para captar a água desta área, pois nem sempre, mas muitas
vezes as áreas possuem mais de um condutor. Pensando nisso criou-se um campo nesta janela
para a digitação do número de condutores verticais que captarão a água da calha.
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Com o objetivo de incrementar o software, criou-se a opção de dimensionar todos os
condutores do projeto sem reinicializar o programa, ou seja, efetuar o dimensionamento para
cada área e o resultado da mesma ser armazenado na memória, gerando uma lista cumulativa
dos condutores com as correspondentes informações de vazão e diâmetro interno de cada
condutor.
Para isso foi criado um método que ao clicar no comando “gravar”, os dados referentes aos
condutores calculados serão adicionados à lista ao lado. Neste momento o usuário, se preferir,
pode calcular uma nova área da cobertura, acionando o comando “Adicionar nova área”, que
voltará à janela principal para iniciar o novo cálculo.
Ao terminar o cálculo dos condutores verticais de todas as áreas, deve-se finalizar com
comando “OK”. Estes dados aparecerão na janela de condutores horizontais para prosseguir o
cálculo. A Fig. 4.9 ilustra a janela do resultado dos condutores verticais.
Figura 4.9 – Janela de dimensionamento de condutores verticais
4.3.9 Janela de dimensionamento de condutores horizontais
Nesta janela, contém uma tabela com os dados dos condutores verticais, que ao serem
transcritos na caixa de texto com o título de “condutor” e um comando “Adicionar”, que ao
ser clicado envia a descrição do condutor para uma outra caixa de texto denominada “itens
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adicionados”. No campo “vazão calculada” aparecerá a somatória das vazões de todos os
condutores adicionados. Deverá ser escolhido a declividade e o coeficiente de rugosidade,
correspondentes nos botões de opção. Foi criada uma caixa de texto para o usuário digitar o
número de condutores horizontais para o cálculo. O comando “Dimensionar” ao ser clicado
apresenta nas caixas de textos em forma de tabela, o resultado do dimensionamento tais como
descrição do condutor, vazão e diâmetro interno.
Após efetuar o primeiro dimensionamento do condutor horizontal, pode-se na mesma janela
voltar a adicionar novos condutores verticais para o dimensionamento de um novo condutor
horizontal. Esta operação pode-se repetir até que todos os condutores horizontais sejam
dimensionados. A Fig. 4.10 ilustra a janela de cálculo de condutores horizontais.
Figura 4.10 – Janela de dimensionamento de condutores horizontais
4.3.10 Janela de visualização do relatório
Ao finalizar o dimensionamento de todos os condutores do projeto, o usuário pode gerar um
relatório contendo os dados de cálculo do projeto. Este relatório poderá ser impresso e ou
gravado. A Fig. 4.11 apresenta o relatório.
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Figura 4.11 – Visualização do relatório
4.4 Fluxograma do software
A Fig. 4.12 apresenta o fluxograma convencional do software elaborado.
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Área
Início
Dimensõesárea
Intensidadepluviométrica
Vazão Inicial
Qp = Qi
Cmv= 1
Qp= Qi . Cmv
Vazãoda Calha
Qcalha=> Qp
Nº condutores
CondutoresVerticais
Nova área
CondutoresHorizontais
Relatório
Fim
FLUXOGRAMA - SIPAP
F V
F V
F V
CONVENÇÕES
Cmv= Coeficiente multiplicativo da vazão
Qi = vazão inicial
Qp = vazão de projeto
Qcalha = vazão da calha
F = falso
V = verdadeiro
Dimensõesda calha
Figura 4.12 – Fluxograma convencional
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5 CONCLUSÃO
Este software apresentou algumas vantagens que proporciona ao usuário praticidade e
agilidade no dimensionamento das instalações. Podemos mencionar a opção de associar até
dois tipos de áreas do telhado para calcular a vazão de projeto, oferecendo cinco tipos de
calha para a escolha ideal para o projeto e a possibilidade de se realizar o dimensionamento
dos elementos envolvidos de forma cumulativa, gerando ainda um relatório contendo o
resultado dos dados calculados.
O dimensionamento das calhas apresentou eficiência com relação a verificação da vazão de
projeto, onde o método de cálculo adotado para o software oferece a condição do usuário
verificar e comparar a capacidade de vazão da calha calculada com a vazão de projeto, e o
mesmo tomar a decisão de redimensionar, caso os valores não estiverem próximos, ou
prosseguir os cálculos caso concorde com o resultado apresentado.
No dimensionamento dos condutores verticais, o resultado apresentou uma proximidade, e
não valores coincidentes, em relação aos valores encontrados no dimensionamento através do
ábaco da norma ABNT (10844/89). Essa variação deve-se ao fato de considerar e utilizar
somente a fórmula de Manning-Strickler com seção plena e declividade de 4% no cálculo dos
condutores verticais.
O resultado do dimensionamento dos condutores horizontais apresentou compatibilidade com
os valores encontrados no dimensionamento conforme a norma ABNT (10844/89). Este
resultado obtido é devido a metodologia adotada, ser a mesma da norma em questão.
Este software limita-se ao dimensionamento dos condutores de diâmetros diferentes na
mesma “área de cálculo”, ou seja, dimensiona para mais de um condutor, porém estes com o
mesmo diâmetro.
Como sugestão para próximos trabalhos, desenvolver uma forma de otimizar a seção dos
condutores escolhidos, ou seja, a possibilidade de escolher diâmetros diferentes nos
condutores horizontais com área de seção bem próxima da seção calculada, a fim de evitar
superdimensionamento.
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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10844/1989: Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989. 13p.
AZEVEDO NETTO, José Martiniano; ALVAREZ, Guilermo Acosta. Manual de Hidráulica. Editora Edgard Blucher Ltda, 7ª edição, 1985.
BALLAMINUT, Luis Carlos. Apostila Microsoft Visual Basic 6. Disponível em: <http://www.apostilando.com/sessao.php?cod=23> Acesso em 20. ago. 2006.
CREDER, Hélio. Instalações hidráulicas e sanitárias. Livros Técnicos e Científicos Editora, 5ª Edição, 1995.
INTRODUÇÃO aos sistemas de informação . Disponível em: <http://www.dc.ufscar.br/~junia/aula%204.pdf> Acesso em 07. out. 2006.
TANAKA, Tarudy. Instalações prediais hidráulicas e sanitárias. Livros Técnicos e Científicos Editora, 1986.