Tubo PEAD Corrugado com Diâmetro Menor que Manilha de Concreto

A pergunta aparece em quase toda obra de drenagem que troca de material: se o projeto pede manilha de concreto DN 500, dá para assentar tubo PEAD corrugado DN 400 e resolver? A resposta curta é que às vezes dá, e o motivo é um só, a rugosidade da parede interna. O que raramente se explica é o tamanho real desse ganho e em que faixa de vazão ele vira um diâmetro comercial a menos.

Este texto mostra a conta, com a fórmula de Manning, os coeficientes usados em projeto e uma tabela com as faixas em que a redução de diâmetro se sustenta. Também trata da armadilha que faz muita gente reduzir a seção sem perceber.

A resposta curta

O tubo PEAD corrugado de parede dupla tem o interior liso. O coeficiente de rugosidade de Manning adotado em projeto para ele é 0,010. Para o tubo de concreto, o valor usual de cálculo é 0,013, conforme a prática consolidada em boletins técnicos do setor de concreto e em referências de saneamento.

Como a vazão é inversamente proporcional a esse coeficiente, o PEAD corrugado escoa cerca de 30 por cento mais que o concreto no mesmo diâmetro interno e na mesma declividade. Esse é o ganho real, e ele não muda com o diâmetro.

De onde vem o ganho: o coeficiente de Manning

A vazão a seção plena de um conduto livre é dada pela fórmula de Manning:

Q = (1 / n) x A x Rh^2/3 x S^1/2

Em que Q é a vazão, n é o coeficiente de rugosidade, A é a área molhada, Rh é o raio hidráulico e S é a declividade. Para seção circular cheia, A vale pi vezes D ao quadrado dividido por quatro, e Rh vale D sobre quatro. Substituindo, a vazão fica proporcional a D elevado a 8 terços, dividido por n.

Isso explica as duas coisas que importam aqui. A primeira: trocar n de 0,013 para 0,010 multiplica a vazão por 1,30, ou seja, 30 por cento a mais. A segunda: como o diâmetro entra elevado a 8 terços, esse mesmo ganho de 30 por cento corresponde a uma redução de apenas 9,4 por cento no diâmetro.

Por que 30 por cento de vazão não é 30 por cento de diâmetro

Esse é o ponto em que a conversa de obra costuma errar. Trinta por cento a mais de vazão parece muito, e é. Mas a relação entre vazão e diâmetro não é linear. Para absorver 30 por cento de vazão, o diâmetro precisa crescer só 9,4 por cento, porque a área cresce com o quadrado e o raio hidráulico ajuda de novo.

Na prática, um projeto que exige 544 mm de seção em concreto exige 493 mm em PEAD corrugado. A diferença existe, mas é menor que o degrau entre dois diâmetros comerciais, que costuma ser de 20 a 25 por cento. Por isso a redução de bitola não é automática.

Quando o PEAD corrugado resolve um diâmetro abaixo

O ganho vira um degrau comercial quando a vazão de projeto cai na faixa entre o que o concreto entrega e o que o PEAD entrega, no mesmo diâmetro. Essa janela tem exatamente a largura do ganho, 30 por cento. A tabela abaixo traz as faixas, calculadas a seção plena com declividade de 0,5 por cento.

Vazão de projeto	Manilha de concreto	Tubo PEAD corrugado
de 68 a 89 L/s	DN 400	DN 300
de 148 a 191 L/s	DN 500	DN 400
de 268 a 347 L/s	DN 600	DN 500
de 435 a 564 L/s	DN 800	DN 600
de 936 a 1.216 L/s	DN 1000	DN 800
de 1.696 a 2.204 L/s	DN 1200	DN 1000

Um exemplo torna isso concreto. Uma rede que precisa escoar 160 L/s com 0,5 por cento de declividade não cabe em manilha DN 400, que entrega 147 L/s, e obriga a subir para DN 500. O tubo PEAD corrugado SN4 DN 400 entrega 191 L/s na mesma condição e resolve o trecho. Já uma rede de 220 L/s precisa de DN 500 nos dois materiais, porque passou da janela.

Fora dessas faixas existe um caso particular que vale conhecer. A linha de concreto salta de DN 1200 para DN 1500, enquanto o PEAD corrugado tem o DN 1400. Com 5.406 L/s contra 4.998 L/s, o PEAD corrugado DN 1400 entrega 8 por cento a mais que a manilha DN 1500, em um diâmetro menor.

O ganho que quase ninguém calcula: a declividade

Manter o mesmo diâmetro e baixar a declividade costuma valer mais dinheiro que reduzir a bitola. Isolando S na fórmula de Manning, a declividade necessária varia com o quadrado do coeficiente de rugosidade. Trocar 0,013 por 0,010 reduz a declividade exigida em 41 por cento.

Em um trecho de 500 metros que seria assentado a 0,5 por cento, a rede desceria 2,50 metros do início ao fim. Com 0,296 por cento, desce 1,48 metro. São 1,02 metro a menos de profundidade na extremidade do trecho, que viram menos escavação, menos escoramento, menos bota-fora e, em terreno com lençol alto, menos rebaixamento. Em rede urbana, esse é o item que mais pesa no orçamento.

O limite dessa conta é a velocidade mínima de autolimpeza exigida pelo projeto. Baixar a declividade reduz a velocidade, e ela precisa continuar dentro do que a norma e o órgão responsável aceitam para o tipo de efluente.

A armadilha do diâmetro nominal

Aqui mora o erro mais caro da substituição. A manilha de concreto é especificada pelo diâmetro interno: uma DN 400 tem 400 mm de seção útil. No tubo plástico de parede estruturada existem duas séries, e a ABNT NBR ISO 21138 admite as duas.

Na série DN/DI, o número é o diâmetro interno, e um DN 400 tem 400 mm úteis. Na série DN/DE, o número é o diâmetro externo, e o mesmo DN 400 entrega perto de 340 mm de seção. Trocar manilha DN 400 por corrugado DN/DE 400 reduz a área de escoamento em torno de 28 por cento, o que anula o ganho de rugosidade e ainda deixa a rede pior do que estava.

Esse ponto já apareceu em esclarecimento de licitação pública, com o órgão exigindo a série DN/DI e o fornecedor conseguindo atender apenas DN/DE. Por isso o memorial precisa dizer a série, não só o número. Todos os itens da linha de tubo PEAD corrugado SN4 de parede dupla trazem essa informação na ficha técnica.

O que não muda quando você troca o material

A rugosidade resolve a hidráulica, não a estrutura. O tubo de concreto é rígido e suporta carga pela própria parede. O corrugado de PEAD é flexível: ele deforma, transfere o esforço para o solo ao redor e trabalha em conjunto com a vala. A capacidade de carga vem da envoltória granular bem compactada, do berço executado com cuidado e da cobertura mínima respeitada.

A classe de rigidez anelar, medida conforme a ISO 9969 e indicada pela sigla SN, define quanto o tubo resiste por si. SN4 corresponde a 4 kN/m2. Em via com tráfego pesado, cobertura baixa ou solo ruim, a verificação estrutural manda mais que a tabela de vazão, e pode apontar classe superior ou outra solução.

Outro ponto que a troca não dispensa: a junta. O ganho de vazão calculado considera escoamento uniforme. Junta mal encaixada, degrau entre tubos ou desalinhamento criam perda localizada que some com a economia de diâmetro.

Como especificar sem errar

1. Calcule a vazão de projeto e confira em qual faixa da tabela ela cai antes de decidir o diâmetro.
2. Escreva no memorial a série do diâmetro nominal, DN/DI ou DN/DE, e o diâmetro interno mínimo aceito em milímetros.
3. Adote n igual a 0,010 para o PEAD corrugado de parede dupla, e não 0,009, para guardar margem.
4. Verifique a velocidade mínima de autolimpeza depois de reduzir a declividade.
5. Peça a classe de rigidez compatível com a cobertura e a carga de tráfego, e detalhe o berço e o material de envolvimento.
6. Confira o comprimento útil da barra e a quantidade de juntas por trecho, que muda o prazo de assentamento.

Para dimensionar o trecho e fechar a lista de material, consulte a linha completa em materiais para drenagem, dos tubos aos drenos perfurados e mantas geotêxteis. Se a sua dúvida é sobre norma e redação de edital, o texto sobre requisitos da NBR 15561 em edital de saneamento trata do mesmo problema aplicado a tubo PEAD de pressão.

Perguntas frequentes

O tubo PEAD corrugado substitui a manilha de concreto de diâmetro maior?

Em faixas específicas de vazão, sim. O PEAD corrugado de parede interna lisa escoa cerca de 30 por cento mais que o concreto no mesmo diâmetro interno. Quando a vazão de projeto cai dentro dessa faixa de 30 por cento, o PEAD atende com um diâmetro comercial abaixo. Fora dessa faixa, o diâmetro é o mesmo nos dois materiais.

Qual o coeficiente de Manning do tubo PEAD corrugado?

O valor adotado em projeto é 0,010 para tubo de parede dupla com interior liso. Ensaios de fabricante chegam a 0,009, mas a prática é calcular com 0,010 para manter margem. Para tubo de concreto, o valor usual de projeto é 0,013.

Quanto o diâmetro pode diminuir ao trocar concreto por PEAD corrugado?

Cerca de 9,4 por cento. A vazão cresce com o diâmetro elevado a 8 terços, então 30 por cento a mais de vazão equivale a pouco menos de 10 por cento de diâmetro. Como os degraus comerciais são de 20 a 25 por cento, o ganho nem sempre derruba um degrau inteiro.

Qual a diferença entre DN/DI e DN/DE no tubo corrugado?

Na série DN/DI o diâmetro nominal é o interno, e na série DN/DE é o externo. Um DN/DE 400 tem cerca de 340 mm de seção útil. Como a manilha de concreto é sempre medida pelo interno, trocar por um DN/DE de mesmo número reduz a seção em torno de 28 por cento.

Tubo PEAD corrugado SN4 aguenta tráfego de veículos?

Aguenta, desde que a instalação seja feita como manda a norma. O tubo é flexível e trabalha junto com o solo, então a capacidade de carga vem do berço e do material de envolvimento bem compactado. Sem essa envoltória, nenhuma classe de rigidez resolve.

Qual declividade usar no tubo PEAD corrugado de drenagem?

Para a mesma vazão e o mesmo diâmetro, a declividade necessária cai cerca de 41 por cento em relação ao concreto, porque ela varia com o quadrado do coeficiente de rugosidade. Isso permite vala mais rasa, respeitando sempre a velocidade mínima de autolimpeza do projeto.