Métodos para calcular o tempo de concentração
O tempo de concentração é o tempo em que a água leva para percorrer desde o ponto mais distante da bacia até o ponto exutório, ou seja, do projeto.
Delimitando o tempo de concentração (TC), descobrimos em quanto tempo a água leva para sair do ponto mais distante da bacia e chegar no nosso ponto de análise.
Para isso, precisamos delimitar alguns pontos. Como o próprio ponto de análise, a área, a contribuição e o coeficiente de escoamento.
O TC também pode ser definido como o tempo gasto para que toda a bacia contribua para o escoamento superficial na seção considerada.
Ele pode ser calculado por vários métodos e, apesar de não existir o método certo ou errado, os resultados serão valores bem distintos.
Por isso, a orientação é que o engenheiro faça vários cálculos e simulações, vendo qual o mais se adequa ao empreendimento e tipologia.
Equação de Kirpich
A equação de Kirpich é uma das formas de calcular o tempo de concentração, inclusive é a que utilizamos nos projetos da EFCT.
Ela é ideal para estimar o tempo de concentração de pequenas bacias, ou seja, menores do que 0,5 Km² de área.
A equação é a seguinte:
tc = 57(L³/Dh)^0,385
tc = tempo de concentração
L = comprimento do curso d'água principal em Km
Dh = diferença de altitude em metros
Fórmula da onda cinemática
A fórmula da onda cinemática é uma outra forma de se calcular o tempo de concentração.
Ela foi desenvolvida a partir da equação de onda cinemática em pequenas bacias.
A equação é a seguinte:
tc = 3504^(n.L)^0,6*S^-0,3*I^-0,4
L = comprimento do talvegue (Km) (comprimento do rio acrescido da distância da nascente
principal ao divisor de águas).
n = coeficiente de rugosidade de Maning.
I = intensidade da chuva em mm/h.
S = declividade do talvegue em m/Km.
Essa equação já leva em consideração a quantidade de intensidade da chuva para definir o tempo de concentração.
Porém, acabamos ficando em um jogo de vai e volta, já que para definir a intensidade de chuva, precisamos ter o tempo de concentração.
Assim, seria necessário adotar um valor de intensidade ou calcular o TC, chegar na equação de chuva e lançar na fórmula.
Equação de Ventura
A equação de Ventura é calculada pela seguinte fórmula:
tc = 0,127√A/1
A = área da bacia, em Km²; e
I = declividade média do curso d'água principal, em m/m
Método Califórnia Culverts practice
O método Califórnia Culverts practice é indicado pelo Departamento de Águas e Energia Elétrica do estado de São Paulo para pequenas barragens.
Ela é semelhante à equação de Kirpich, mas montada de outra forma.
A equação dele é a seguinte:
tc = 57 . L^1,155. H^-0,385
tc = tempo de concentração (min)
L = comprimento do talvegue (Km)
H = diferença de cotas entre a saída da bacia e o ponto mais alto do talvegue (m)
Fórmula do Federal Aviation Agency
A fórmula do Federal Aviation Agency foi criada em 1970 e é o adotado pelo Aeroporto Internacional de Guarulhos, em São Paulo, para calcular o tempo de escoamento na pista.
Assim, ele acaba sendo uma fórmula diferente das demais por conta das características da construção.
A equação é seguinte:
tc = 0,69 . (1,1-C). L ^0,5 . S ^-,33
tc = tempo de concentração (min)
C = coeficiente de runoff
L = comprimento (m) máximo do talvegue deverá ser de 150m
S = declividade média (m/m)