COMO CONSTRUIR UM TELHADO

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Cálculo das Calhas

Ler a norma brasileira NBR-10.844 - Instalações Prediais de Águas Pluviais

Para o cálculo das Calhas devemos calcular, antes, a quantidade de chuva que vai cair no telhado.

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A quantidade de água que uma chuva joga sobre um telhado varia em função de diversos fatores como o clima (tropical, equatorial, etc.), a estação do ano (primavera, verão, etc.) e a localização geográfica (norte, nordeste, sul, etc.). As Cartas Pluviométricas indicam a quantidade de água que cai e que é indicada em "milímetros". São geralmente a quantidade total de água que cai durante o ano. Dizem 80 milímetros por ano, por exemplo.

Para o cálculo da quantidade de água, não se leva em consideração tais fatores mas apenas a maior intensidade (força) da chuva. Mesmo em regiões de poucas chuvas como no nordeste brasileiro, quando chove a chuva pode ter uma intensiade pluviométrica tão grande como uma chuva em São Paulo. Não é a quantidade total de água que cai mas sim a quantidade em um determinado tempo. Por isso, você deve ter muito cuidado ao consultar as Cartas Pluviométricas. O que importa para  dimensionamento das calhas e condutores é a intensidade pluviométrica, isto é, os litros por segundo.

Outro alerta que faço é que algumas cartas foram elaboradas em época em que não se conhecia bem o fenômeno das chuvas e a norma brasileira NBR-10844 versão 1989 diz que mesmo dentro de uma cidade, a intensidade das chuvas é diferente de bairro para bairro. Veja, por exemplo, o que diz a Tabela 5 da norma em relação à cidade do Rio de Janeiro:

LOCAL CIDADE REGIÃO INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA (milímetros por hora)
PERÍODO DE RETORNO (anos)
1 5 25
60 Rio de Janeiro Bangu 122 156 174
61 Rio de Janeiro Ipanema 119 125 160
62 Rio de Janeiro Jacarepaguá 120 142 152
63 Rio de Janeiro Jardim Botânico 122 167 227
64 Rio de Janeiro Praça XV 120 174 204
65 Rio de Janeiro Praça Saenz Peña 125 139 167
66 Rio de Janeiro Santa Cruz 121 132 172

Hoje, conhecemos melhor o ciclo de chuvas, que as mais fortes têm origem na Amazônia e que fenômenos como o El Niño afetam a distribuição das chuvas no território brasileiro fazendo com que em determinado ano chova mais no sudeste (Rio de Janeiro, Minas e São Paulo) e em outro ano chova mais em Santa Catarina e Rio Grande do Sul. Por isso, se você mora numa casa em Jacarepaguá cujo telhado foi dimensionado com a intensidade pluviométrica de 152 milímetros por hora pode, perfeitamente, ser surpreendido com uma chuva de 227 milímetros por hora que, quando vier, não vai chover apenas no Jardim Botânico mas sim na cidade toda.

Um bom número para quantidade de água que uma chuva forte despeja sobre o telhado é o seguinte:

0,067 litros por segundo por m2 = 4,02 litros por minuto por m2 = 244 milímetros por hora por m2

Este número corresponde a uma chuva com período de recorrência de 100 anos e com intensidade pluviométrica de 240 milímetros por hora aplicável na maior parte do território brasileiro. Entretanto deve-se tomar o cuidado em determinadas regiões que podem apresentar valores bem acima. Veja na norma NBR-10.844 uma tabela com as intensidades pluviométricas em diversas regiões do Brasil. Para um valor mais preciso consulte o serviço de meteorologia mais próximo e procure ter um mãos pelo menos 50 anos de medição.

EXEMPLO PRÁTICO:

Vejamos como calcular a quantidade de água nas calhas de um exemplo como o da figura abaixo.

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Essa casa tem apenas uma água (para facilitar a compreensão). O telhado mede 8 X 11,70 metros.


1o PASSO: Determinar os Pontos de Descida: 

Primeiro você deve determinar os pontos de descida de água. Os pontos de descida devem ser livres de interferências como janelas, portas, antenas, etc. Vamos colocar 3 condutores de descida nas posições indicadas na figura acima. Observe que o telhado ficou dividido em 2 áreas. A Área 1 de 7,20 X 8,00 e a Área 2 de 4,50 X 8,00 m.

NOTA IMPORTANTE: Na determinação dos pontos de descida, é bom sempre pensar que um deles pode ser entupido por folhas de árvores ou uma embalagem plástica. Já encontrei na boca de descida um daqueles capuz de plástico que se usa para não molhar o cabelo. Por isso, você deve analisar o comportamento de cada descida e simulando seu entupimento verificar para que lado e por quais condutores a água vai descer. 

Esse cuidado é bom ter quando calculamos telhados próximos de mata, floresta ou bosque com árvores altas e também em região com prédios altos onde é comum o vento carregar embalagens plásticas, jornais, peças de roupas e outros objetos leves.

A água da chuva que cai na Área 1 será recolhida pela Calha 1. A Calha 1 tem duas caídas, metade da água corre para o Condutor 1 e a outra  metade para o Condutor 2. Vamos chamar de V1 a vazão que corre para cada lado na Calha 1. Lembre-se que o ponto que divide a Calha 1 não precisa, necessariamente, estar no meio da calha, podendo estar mais próximo do Condutor 2 para que se tenha menos água correndo para o Condutor 2. Observe que o Condutor 2 vai desaguar bem perto da porta da Cozinha.

Você pode mexer no caimento das calhas e fazer com que mais água escoe para um dos lados. No caso do exemplo, a vazão V1 poderia ser separada em V1a e V1b para que menos água seja conduzida para o Condutor 2, assim a entrada para a porta da cozinha terá menos água. Isso de o escoamento seja feito por cima do cimentado.


1o PASSO: Cálculo do volume de chuva por trechos do telhado: 

A vazão é calculada pela fórmula V = I X Área do Telhado. Então, para a Calha 1 temos:

V1 = 0,067 X 8,00 X 7,20/2 = 1,93 litros por segundo = 116 litros por minuto

V1 = 116 litros por minuto

Com o mesmo raciocínio, temos a vazão V2 que corre para cada lado da Calha 2:

V2 = 0,067 X 8,00 X 4,50/2 = 1,21 litros por segundo = 73 litros por minuto

V2 = 73 litros por minuto


2o PASSO: Dimensionamento das Calhas: 

Existem muitos modelos de calhas e a escolha se faz em função das características arquitetônicas do edifício e a capacidade de vazão delas é em função da forma da seção transversal. As seções mais usuais são:

      

Você deve escolher uma calha com as dimensões que conseguem dar vazão ao volume de água fornecida pelo telhado.

A norma NBR-10844 dá as vazões para um caimento de 2%

CALHA RETANGULAR
de chapa de aço galvanizado
  CALHA SEMI-CIRCULAR
de PVC
LARGURA L
centímetros
ALTURA H
centímetros
VAZÃO Q
litros por minuto
  DIÂMETRO
milímetros
VAZÃO Q
litros por minuto
15 7 375   100 348
20 10 886   150 1.026
30 15 2.612   200 2.209
40 20 5.625   250 4.005

Consultando a tabela acima, vemos que a Calha 1 que precisa conduzir 116 litros por minuto pode ter o diâmetro de 100 mm podendo conduzir até 348 litros por minuto, deixando uma folga de mais de 200%. Da mesma forma, vemos que a Calha 2 que precisa conduzir 73 litros por minuto pode ter tembém um diâmetro de 100 mm com uma folga bem maior. Estamos com bastante folga e podemos até pensar em algum obstáculo para o escoamento dentro da calha. Por exemplo, caso haja um entupimento dos condutores 1 e 3, toda a água deverá ser conduzida pelo condutor 2.

Neste caso, a vazão total será de 2(116+73) = 378 litros por minuto que não cabe no semi-circulo de 100mm vindo a invadir a parte reta da calha. Subindo apenas 2 centímetros a capacidade da calha aumenta em 38 litros por minutos, totalizando 386 litros por segundo, maior que os 378.


3o PASSO: Dimensionamento dos Condutores de Descidda: 

De acordo com a norma NBR-10844, item 5.6.1, Os condutores verticais devem ser projetados, sempre que possível, em uma só prumada.

A descida das águas pluviais pelos condutores de descida se vale do fenômeno da sucção quando se forma um regime afogado no condutor de descida.

Veja os regimes de escoamento que se formam no bocal da calha:

   

Em todos esses regimes de escoamento há penetração de ar de modo que a água que desce escoa em tubo aberto. Do ponto de vista da hidráulica, o bocal funciona como um orifício de pequenas dimensões e a vazão que passa pelo orifício pode ser calculada pela fórmula:

  D = 100 mm D = 75 mm
H (cm) Q litros/min Q litros/min
1                 500               282
2                 708               398
3                 867               488
4             1.001               563
5             1.119               630
6             1.226               690
7             1.324               745
8             1.415               797
9             1.501               845
10             1.583               891

Ao contrário, quando a calha afoga o bocal de descida, a água que desce passa para o regime afogado e exerce uma força de sucção que é proporcional ao comprimento do tubo e à altura da lãmina da água na calha.

Ao contrário do regime em tubo livre em que há uma fórmula, o regime afogado não possue uma fórmula de fácil manipulação e os parâmetros envolvidos são determinados de forma experimental ou por meio de nomogramas.

A norma NBR-10844 leva em consideração o escoamento em regime afogado no Tubo de Queda e para facilitar a determinação dos parâmetros, fornece um nomograma que, à primeira vista, é de manuseio muito complicado:

Mas, vou mostrar através de exemplos práticos como é muito fácil usar o nomograma. Veja algumas simulações que fiz:

   

Para que haja a formação do regime afogado é necessário que o tubo de queda seja instalado, perfeitamente, na vertical. Qualquer inclinação favorecerá a formação do vórtice que criará uma sucção do ar. Veja algumas situações em que não há a formação do fenômeno do regime afogado e, portanto, a saída da água da calha ocorre no regime de escoamento livre, sem tirar proveito da força de sucção e, consequentemente, a vazão será bem menor.

 

Esta é uma das situações relativamente comuns de transbordamento e inundação das áreas internas do edifício causando grandes danos aos móveis. Mesmo que seja um pequeno trecho será sempre positivo instalar um condutor de queda na vertical.

 

Grelhas e outros objetos instalados na boca do Tubo de Queda agirá contra a formação do afogamento. As folhas de árvores que cairem no telhado e carregadas pela enxurrada para as calhas entopem as grelhas e causam transbordamento.

O ideal é não colocar nada no bocal de entrada do tubo de queda. Sendo instalado um tubo com comprimento de no mínimo 1,50 metros, a pressão de sucção é tão forte que suga as folhas para dentro do tubo de queda e vão parar na caixa de inspeção instalado no solo.

Nos locais próximos a floresta e mata, recomendamos não colocar calhas.

Por fim, veja um comparativo entre as capacidades de escoamento de algumas soluções comuns:

 

Colaboração: Levão Souza - Perito Criminal - Tocantins.

\RMW\telhado\tlhcur11.htm em 09/01/2005, atualizado em 22/01/2019 .