Dimensionamento de condutores verticais [Instalações de Águas Pluviais]

Nesse vídeo você irá aprender como é feito o dimensionamento de condutores verticais de águas pluviais ("Tubos de queda") utilizando um modelo de cálculo baseado nos conceitos de taxa de ocupação e velocidade terminal
Antes de mais nada, é preciso entender como ocorre o escoamento da água da chuva no interior do condutor vertical. É possível verificar que esse escoamento ocorre rente as paredes do condutor, formando um anel d'água com uma coluna de ar no centro. Quanto maior for o volume d'água entrando no condutor, mais espesso se torna o anel e mais estreita se torna a coluna de ar
Dito isso, a taxa de ocupação é definida como sendo a razão entre a área do anel d'água e a área da seção transversal interna do condutor vertical
Para evitar o surgimento de ruídos, turbulências e flutuações de pressões, é recomendado que a taxa de ocupação seja inferior a 33,33%. Alguns autores e normas internacionais recomendam que essa taxa seja em torno de 25%
Devido ao atrito da água com as paredes do condutor, a velocidade de escoamento não cresce indefinidamente. Ela cresce até atingir um valor limite, chamado de velocidade terminal. Essa velocidade pode ser calculada dividindo o raio hidráulico elevado a 2/3, pelo coeficiente de rugosidade do material de que é feito o condutor. Esse coeficiente pode ser obtido na Tabela 2 da NBR 10844 de 1989 ou em livros de hidráulica. Alguns autores também se referem a ele, como coeficiente de Manning
Pois bem, antes de partir para o cálculo da capacidade de vazão do condutor vertical, é demonstrado no instante 1:50 vídeo, a fórmula que permite calcular a vazão de escoamento em um condutor qualquer. Essa vazão é dada pelo produto entre a área da seção transversal e a velocidade de escoamento
Substituindo a expressão da velocidade terminal na fórmula de vazão que acabou de ser demonstrada, é obtida a capacidade de vazão do condutor vertical. Essa vazão é igual a área do anel d'água, vezes o raio hidráulico elevado a 2/3, dividido pelo coeficiente de rugosidade
Sabemos que, por definição, o raio hidráulico é igual a razão entre a área molhada e o perímetro molhado. Logo, a fórmula da capacidade de vazão, pode ser reescrita da maneira que é mostrada no instante 3:05
Sabemos também que a taxa de ocupação é igual a razão entre a área do anel d'água e a área interna total do condutor, o que nos permite desenvolver ainda mais a fórmula
Como o condutor possui seção transversal circular, sua área e perímetro podem ser calculados com as fórmulas do círculo
Logo, fazendo as substituições e simplificações necessárias, é obtida a fórmula mostrada no instante 3:28, onde o diâmetro interno é inserido em metros, o que retorna uma capacidade de vazão em metros cúbicos por segundo. Por conveniência, a fórmula foi ajustada para que a capacidade de vazão seja dada em litros por minuto e o diâmetro interno seja inserido em milímetros
Para que o condutor vertical seja bem dimensionado, sua capacidade de vazão deve ser maior ou igual a vazão de chuva que precipita sobre o telhado e que é direcionado até ele através da calha
A partir do instante 4:10 do vídeo, é resolvido um exercício prático para fixar o que foi aprendido
A partir do instante 6:12 do vídeo, é demonstrada a fórmula que permite calcular a velocidade terminal e que foi apresentada no início do vídeo. Essa demonstração é feita a partir da fórmula de Manning
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