Entenda nesse artigo as principais funções do Reservatório de Águas Pluvias e como calcular.
- Reservatórios de águas pluviais são estruturas, geralmente de material pré-fabricado, que são convencionalmente colocados nos coletores de telhados e canalizações de drenagem de edificações.
- Eles são classificados como Técnicas Compensatórias na Fonte. Captam a água antes da interceptação do sistema de drenagem. Geralmente possuem dois dispositivos de saída: um orifício e um extravasor.
Mas qual a necessidade dessa técnica?
1) O micro reservatório é uma técnica compensatória
O próprio nome já responde a pergunta.
Você utiliza o micro reservatório para compensar um impacto.
Esse impacto pode ser o aumento das áreas impermeáveis na sua edificação, por exemplo.
Entenda, ao passo que se aumenta áreas onde não há infiltração, mais água e, portanto, mais vazão é retornada para o sistema de drenagem.
Seguindo esse princípio, excessos no sistema de drenagem que recebe o escoamento das casas podem sobrecarregar o sistema e gerar enchentes.
Tendo em vista essa possibilidade, o micro reservatório é calculado para evitar isso!
2) Armazenamento
O reuso das águas pluviais para usos múltiplos pode ser feito.
Você pode usar a água para lavar calçadas, carros etc.
O problema das águas de chuvas é o chamado first flush.
Os primeiros minutos de chuva podem carregar a maior parte dos sólidos grosseiros e poluentes e, portanto, essa primeira parte da chuva é de qualidade ruim e normalmente é descartada.
Entretanto, a qualidade da água melhora consideravelmente após esse primeiro momento.
Tendo em vista essa hipótese, sistemas para descarte do first flush foram desenvolvidos e podem ser adaptados e acrescentados no seu reservatório.
Perceba na figura anterior a área no retângulo em vermelho. Primeiro a água do telhado enche essa tubulação, dessa forma armazenando os sólidos e a poeira nesse compartimento inicial.
Mas como se calcula um Reservatório de Águas Pluviais?
Existem diversas metodologias de cálculo para as mais diversas justificativas de projeto. Uma das mais comuns é a hipótese de redução total de impacto causado pela impermeabilização.
Essa prerrogativa, em outras palavras, implica que o micro reservatório de lote seja dimensionado de modo que seu hidrograma efluente (vazão que ele retorna para o sistema de drenagem ao longo do tempo) seja o hidrograma de pré-urbanização.
As condições de uso e ocupação do seu lote, antes da construção, eram quais? Sabendo o uso e ocupação antes da urbanização você pode estimar o coeficiente de runoff de pré urbanização e calcular a vazão máxima que o reservatório pode devolver utilizando o método racional.
Sendo assim, vamos estimar primeiro a vazão de pré urbanização pela equação (\ref{equ:1}).
$$
Q_{pré} = K.C_{pré}.i.A
$$
Onde $K$ é uma constante de conversão para L/s igual a 2,77×10^-4
$Q_{pré}$ é a vazão de pré urbanização dada em L/s
$C_{pré}$ é o coeficiente de runoff do lote antes da urbanização
$i$ é a intensidade de chuva em mm/h para o projeto do reservatório de águas pluviais para dado tempo de retorno. Geralmente de 2 a 5 anos.
$A$ é a área de captação do micro reservatório m²
Da mesma maneira que a Eq. anterior, podemos o mesmo para obter a vazão de pós urbanização.
$$
Q_{pós} = K.C_{pós}.i.A
$$
Onde $C_{pós}$ é o coeficiente de runoff para a pós urbanização
Aqui cabe uma ressalva. Muitas vezes após a ocupação o tempo de concentração é alterado. Desse modo, a chuva, para o mesmo tempo de retorno, muda. Assim, caso haja a alteração no tempo de concentração deve-se alterar a chuva.
Volume do Reservatório
Uma vez definido as vazões de pré e pós urbanização, basta traçarmos os hidrogramas e calcular a área entre eles para determinar o volume do reservatório calculando a área do gráfico da figura abaixo:
Contudo, é necessário para calcular esse volume montar uma tabela auxiliar para traçar o diagrama de RIPPL, apresentado na figura abaixo.
A tabela deve ser desenhada de tal modo a calcular os volumes acumulados de pré e pós urbanização em cada passo de tempo, que geralmente é 1 ou 5 minutos. A cada passo, calcula-se também a diferença entre volumes de pré e pós urbanização.
Entenda que a maior diferença entre volumes é justamente o que o reservatório deve armazenar!
Assim, uma vez determinado o volume do reservatório de lote, basta apenas definir seus dispositivos de extravazão, sua área e sua altura. Considerando um reservatório prismático, podemos utilizar a equação 3 para relacionar a área e a altura.
$$
V = A.h
$$
Sabe-se uma relação entre a área do reservatório e seu volume. Adotando a área, por exemplo, sabe-se a altura do reservatório isolando a altura na equação 3.
$$
h = \frac{V}{A}
$$
Orifício de Fundo
Agora devemos calcular o orifício de fundo. O orifício de fundo pode ser pré dimensionado para a vazão de pré urbanização.
Assim, seu cálculo pode ser feito sob hipótese de orifício descarregando livremente sem contração de fundo, para simplificação, dado pela equação 5.
$$
Q_{pré} = C_d.A_e.\sqrt{2gh}
$$
$A_e$ é a área efetiva do orifício em m²
$C_d$ é o coeficiente de descarga do orifício adotado igual a 0,61
Fazendo as simplificações para transformar as unidades e isolando o diâmetro do orifício, podemos escrever que:
$$
D = 21,7.\left(\sqrt{(\frac{Q_{pré}}{\sqrt{h}}})\right)
$$
Onde D é o diâmetro do orifício em mm
A tabela abaixo representa o diâmetro interno mínimo em função da vazão de pré urbanização e da altura do reservatório para alguns casos possíveis.
Tudo bem, calculamos o volume, a área e a altura. Mas como prevenir que o reservatório extravase?
Para isso, basta dimensionar o extravasor para uma vazão de um tempo de retorno maior.
Calcule a vazão de pós urbanização para um tempo de retorno de 10 anos e aplique na equação 6.
Contudo, é necessário saber a carga hidráulica no extravasor. Por exemplo, se o reservatório tem 1,5m de profundidade, é conveniente deixar 30 ou 20cm de carga hidráulica para os eventos maiores.
Assim, a posição do extravasor também deve ser definida!
Exemplo)
Calcule um reservatório para um lote com as seguintes características:
- Área de captação = 100m²
- Pré urbanização – C = 0,35
- Pós urbanização – C = 0,80
- Tempos de concentração pré e pós urbanização iguais a 10 minutos
- Chuva para 2 anos = 80mm/h
- Chuva para 10 anos = 120mm/h
- Carga hidráulica no extravasor igual a 10cm
Os resultados do exemplo são apresentados na tabela abaixo
Por fim, basta escolher os diâmetros e volumes comerciais para o seu reservatório e botar a mão na massa para construí-lo!
