Drenagem em coberturas ajardinadas no clima de Portugal

Uma cobertura ajardinada retém parte da chuva, mas não a toda. Numa chuvada intensa sobre um substrato já molhado, a água que sobra tem de sair depressa e sem passar pelo substrato encharcado. A drenagem é o que separa uma cobertura que dura décadas de uma que acumula água, sobrecarrega a laje e afoga as plantas.

No clima de Portugal o desafio é duplo: verões longos e secos, em que interessa guardar água, e chuvadas curtas e muito intensas no outono e no inverno, em que interessa escoá-la. Este artigo trata da segunda parte; a primeira está em rega e na água da chuva.

Pendentes

A água nunca deve ficar em contacto com o substrato. O guia da ANCV indica (p. 47):

• uma pendente igual ou superior a 2 % deve ser considerada normal, para assegurar uma drenagem eficiente;
• abaixo de 2 % é provável que ocorram pequenos encharcamentos, que podem levar à asfixia das raízes e à morte de plantas; o método mais eficaz é aumentar a pendente e, quando isso não é possível, aumentar a espessura da camada drenante;
• uma cobertura com elevada capacidade de armazenamento de água e drenagem deficiente pode ser compensada com uma pendente de 5° (cerca de 8,8 %) ou superior.

A pendente de projeto deve ser maior do que a mínima, para absorver as deformações da laje e as tolerâncias de obra. Mesmo com pendente, as sobreposições da impermeabilização deixam pequenas poças. Uma camada drenante com altura suficiente, como os sistemas de 27 mm, mantém o substrato acima dessa água.

Pendente da cobertura	Camada drenante
Igual ou superior a 1:80 (cerca de 1,3 %)	Sistemas para pendente suficiente, com reserva de água nos alvéolos
Inferior a 1:80, até cobertura plana	Sistemas para pendente reduzida, com maior altura e comprimento de escoamento especificado
Superior a 1:20 (5 %)	Mais retenção no substrato, porque a água escorre mais depressa

Fonte: brochura técnica Nophadrain de coberturas verdes, secção 1.7.

A chuvada de cálculo em Portugal

Os ralos e os tubos de queda dimensionam-se para uma chuvada curta e intensa. Em Portugal, as intensidades vêm das curvas do Decreto Regulamentar n.º 23/95 (Anexo IX), que dividem o país em três regiões:

• região A, a maior parte do território;
• região B, Trás-os-Montes, Alto Douro e parte da Beira interior, com intensidades 20 % menores;
• região C, as zonas altas do interior norte e centro, a Madeira e os Açores, com intensidades 20 % maiores.

Para uma chuvada de 5 minutos com período de retorno de 10 anos, as curvas dão cerca de 120 mm/h na região A, 96 mm/h na região B e 144 mm/h na região C, ou seja, 0,033, 0,027 e 0,040 l/(s·m²). A duração e o período de retorno são fixados pelo projetista; estes valores servem de exemplo.

Coeficiente de escoamento igual a 1

O artigo 211.º do Decreto Regulamentar n.º 23/95 manda usar nas coberturas de edifícios um coeficiente de escoamento igual a 1, com duração de 5 minutos e período de retorno de pelo menos 5 anos (artigo 210.º). O artigo não distingue tipos de cobertura: numa cobertura verde, os ralos, as caleiras e os tubos de queda dimensionam-se como numa cobertura impermeável.

É também a posição do lado da segurança. A cobertura verde absorve parte de uma chuvada quando o substrato está seco, mas numa sequência de dias de chuva chega à chuvada intensa já molhada, e a água que cai tem de sair. Algumas diretrizes estrangeiras admitem coeficientes de pico menores do que 1 para coberturas verdes; em Portugal, o regulamento não os prevê.

Este coeficiente não é o mesmo que o coeficiente mensal usado no aproveitamento de águas pluviais, que em Portugal fica entre zero e 0,46 e serve para dimensionar cisternas. O artigo sobre a água da chuva explica a diferença.

O que se mediu em Portugal

Os estudos portugueses mostram quanto a cobertura verde atrasa e reduz o escoamento, e porque é que isso não chega para reduzir os ralos:

• Porto (Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa, ESB-UCP). Num piloto extensivo com 10 cm de substrato, o coeficiente medido por chuvada variou entre 0,017 e 0,764 ao longo de um ano. Os valores altos ocorreram com o substrato já molhado. Os autores concluem que o coeficiente mensal não é adequado ao dimensionamento da drenagem.
• Lisboa (Instituto Superior Técnico, IST). Em oito pilotos extensivos sob chuva artificial, a retenção por chuvada foi de 37 a 100 %, o escoamento começou 2 a 18 minutos depois do início da chuva, e o pico foi atenuado em 30 a 100 %. O teor de humidade inicial do substrato foi o fator com mais peso.
• Bragança, região B (Instituto Politécnico de Bragança, hoje universidade politécnica). No dimensionamento da rede pública de um loteamento de cerca de 2,1 ha, as coberturas verdes baixaram o coeficiente ponderado de 0,70 para 0,59 e o caudal de ponta de projeto em 15,9 %.

A redução depende do estado do substrato no início da chuvada, que ninguém controla. É um benefício para a rede pública, como no estudo de Bragança, e não uma redução dos ralos e dos tubos de queda do edifício.

Caudal de cálculo

O caudal de cálculo obtém-se pela fórmula racional, com o coeficiente do artigo 211.º:

$$Q=C·i·A$$

em que:

Q

caudal de cálculo a escoar (l/s)

C

coeficiente de escoamento, igual a 1 nas coberturas (adimensional)

i

intensidade da chuvada de cálculo (l/(s·m²))

A

área da cobertura que drena para o ralo (m²)

Exemplo. Uma cobertura extensiva de 500 m² em Lisboa (região A), com chuvada de 5 minutos e período de retorno de 10 anos: Q = 1 × 0,033 l/(s·m²) × 500 m² ≈ 16,7 l/s, o mesmo que uma cobertura impermeável. No Funchal ou em Ponta Delgada (região C), o caudal seria cerca de 20,0 l/s. Os ralos e os tubos de queda escolhem-se para este caudal segundo a EN 12056-3.

Capacidade da camada drenante

A camada drenante tem de levar a água até ao ralo sem que suba ao substrato. A capacidade especifica-se em l/(s·m), por metro de largura, com a pendente da cobertura e sob a carga prevista, segundo a EN ISO 12958, e tem de se manter durante a vida útil. Daqui resulta o comprimento máximo de escoamento: a distância máxima entre o ponto mais afastado e o ralo para a qual a camada não satura. Em coberturas planas ou extensas, esse comprimento pode obrigar a acrescentar ralos ou a usar tiras de drenagem ligadas às caixas de inspeção. Com pendente inferior a 2 %, a brochura Nophadrain recomenda as tiras ND Strip 150, em filas paralelas a cerca de 2 m, sobre a camada de proteção.

O artigo sobre especificar pelo desempenho mostra como escrever estes valores no caderno de encargos.

Ralos, caixas de inspeção e faixas de seixo rolado

Remate junto à platibanda e ralo: 1. impermeabilização pelo menos 20 cm acima da proteção, com perfil de remate; 2. zona de proteção sem vegetação, em seixo rolado; 3. caixa de visita sobre o ralo, sempre acessível; 4. perfil separador entre o seixo e o substrato; 5. tubo de queda; 6. camada drenante, proteção e impermeabilização. Em planta, os ralos ficam também a pelo menos 1 m dos cantos. Esquema archiroof, adaptado das ilustrações 5 e 6 do Guia Técnico da ANCV (p. 63–66).

• Os ralos ficam nos pontos mais baixos da cobertura e dimensionam-se segundo a EN 12056-3, com o caudal calculado acima. O Guia Técnico da ANCV recomenda que fiquem a pelo menos 1 m dos cantos, 50 cm das estruturas, para facilitar o remate da impermeabilização, e 30 cm da vegetação (p. 65).
• Os tubos de queda nunca se cobrem com substrato ou gravilha, e cada um tem uma caixa de visita por cima, para inspeção periódica (Guia Técnico da ANCV, p. 65).
• Além dos ralos, a platibanda leva orifícios de descarga («tubos ladrão»), que escoam a água se o sistema principal entupir e mostram logo o problema, evitando cargas excessivas na estrutura (p. 65). A água das fachadas e das zonas pavimentadas vizinhas recolhe-se e drena-se à parte, para não sobrecarregar o substrato e a vegetação (p. 65).
• Cada tubo de queda tem uma caixa de inspeção própria, instalada sempre que possível sobre a camada drenante e perfurada nos lados para deixar passar a água (Guia Técnico da ANCV, p. 65), com tampa amovível, que impede a entrada de substrato e raízes e permite a limpeza. Na área com vegetação, os ralos de pinha tradicionais não servem: ficam cobertos pelo substrato, as raízes e os finos colmatam-nos e não se conseguem ver nem limpar.
• A Nophadrain tem as caixas de inspeção ND RS-8, ND RS-30 e ND RS-50 (brochura técnica de coberturas verdes).
• A caixa é sobrelevada com elementos de extensão até à altura do sistema, para «absorver» a espessura das camadas, e a tampa fica à superfície, visível e acessível em qualquer altura. A caixa não pode reduzir a capacidade de escoamento da camada drenante (brochura Nophadrain, pormenor 8).
• A archiroof recomenda que a profundidade total da caixa, da tampa ao ralo, não passe de 70 cm, para que um operador chegue ao ralo com o braço e o limpe sem desmontar o sistema. Nas coberturas intensivas mais espessas, convém subir o ralo ou prever acesso pelo interior.
• À volta das caixas, junto às fachadas e às emergências, fica uma zona de proteção sem vegetação, em seixo rolado ou lajetas. O Guia Técnico da ANCV pede pelo menos 30 cm à volta da caixa e, em geral, 30 a 50 cm junto aos elementos periféricos e emergentes (p. 66–67); a brochura Nophadrain indica pelo menos 50 cm à volta da caixa de inspeção. Esta zona não é caminho de manutenção (p. 67).
• Entre o substrato e a faixa de seixo rolado, um perfil de remate, como o ND GARDLINER®, impede que o substrato seja arrastado para a faixa. Nas coberturas sem platibanda, o perfil de bordadura ND KL segura o substrato e a faixa, com aberturas para a água passar.

Retenção: atrasar em vez de escoar

Quando a rede pública não aceita o caudal de ponta, ou quando o município o exige, a cobertura pode guardar a água e libertá-la devagar. A cobertura de retenção usa elementos de retenção sob o substrato e um regulador de caudal à saída, e devolve parte da água às plantas por capilaridade. O caudal regulado é o que segue para a rede. Os ralos, os tubos de queda e o descarregador de emergência continuam a dimensionar-se com coeficiente 1, porque, com os elementos de retenção cheios ou o regulador obstruído, toda a chuva tem de ter saída. A calculadora de retenção faz este cálculo.

Manutenção

Uma drenagem só funciona se os ralos estiverem livres. As visitas de manutenção, duas a quatro por ano depois da fase de instalação, incluem a inspeção das caixas e dos ralos, sobretudo antes das chuvas de outono, e a remoção de folhas, sedimentos e plantas que cresçam na faixa de seixo rolado. Os pormenores estão em instalação e manutenção.

A calculadora da archiroof

A calculadora estima o escoamento de uma cobertura verde para a chuvada do local, a partir do tipo de cobertura, do substrato e da região do DR 23/95. Os resultados servem o estudo prévio; o projeto de drenagem é do projetista.

Próximo passo

A archiroof verifica o comprimento de escoamento e a escolha da camada drenante para cada obra em apoio ao projeto.

Fontes

• Associação Nacional de Coberturas Verdes (ANCV). Coberturas Verdes: Guia Técnico para Projeto, Construção e Manutenção, 1.ª ed., 2024. greenroofs.pt/pt/guia-tecnico
• Monteiro, C. M., Santos, C., Castro, P. M. L. (2023). Extensive green roofs: different time approaches to runoff coefficient determination. Water, 15(10), 1852. doi.org/10.3390/w15101852
• Santos, M. L., Silva, C. M., Ferreira, F., Matos, J. S. (2023). Hydrological analysis of green roofs performance under a Mediterranean climate: a case study in Lisbon, Portugal. Sustainability, 15(2), 1064. doi.org/10.3390/su15021064
• Silva, F., Calheiros, C. S. C., Valle, G., Pinto, P., Albuquerque, A., Antão-Geraldes, A. M. (2023). Influence of green roofs on the design of a public stormwater drainage system: a case study. Sustainability, 15(7), 5762. doi.org/10.3390/su15075762
• Decreto Regulamentar n.º 23/95, de 23 de agosto, artigos 210.º e 211.º e Anexo IX (curvas de intensidade, duração e frequência). diariodarepublica.pt
• Nophadrain. Brochura técnica dos sistemas de coberturas verdes, secções 1.7, 1.8 e 2.4, e pormenor 8 (ralo). Tradução em português nos Downloads
• EN 12056-3, sistemas de drenagem por gravidade no interior de edifícios: drenagem de coberturas.
• EN ISO 12958, capacidade de escoamento no plano de geotêxteis e produtos relacionados.