Módulo i - Hha

1 Hidrulica e Hidrologia Aplicada

1. ESCOAMENTOS EM CONDUTOS LIVRES

Os condutos livres tm muito em comum com os condutos forados, embora difiram num importante aspecto: os condutos livres apresentam superfcie livre onde reina a presso atmosfrica, enquanto que, nos condutos forados, o fluido enche totalmente a seo reta e escoa em presso diferente da atmosfrica.

A despeito das semelhanas entre estas duas espcies de condutos, os problemas apresentados pelos canais so mais difceis de serem resolvidos, uma vez que a superfcie livre pode variar no espao e no tempo e, como consequncia, a profundidade do escoamento, a vazo, a declividade do fundo e a do espelho lquido so grandezas interdependentes. Desta forma, dados experimentais sobre os condutos livres so, usualmente, de difcil apropriao.

De modo geral, a seo transversal do conduto forado circular, enquanto nos condutos livres pode assumir qualquer outra forma. No conduto forado a rugosidade da parede interna tem menor variabilidade do que no conduto livre, cujas paredes podem ser lisas ou irregulares, como a dos canais naturais.

Ocorrncia em condutos livres

Rios

EsturiosCanais Naturais

Canais Artificiais

Condutos fechados

Circulares

Retangulares

Ovais

Ferradura

Etc.

Condutos abertos

(escavados)

Semi-circulares

Retangulares

Trapezoidais

Triangulares

Etc.

A seguir so abordados alguns exemplos que demostram a importncia do estudo de canais no curso de engenharia civil.


Sistema de Drenagem Urbana Drenagemm urbana, no seu sentido m,ais amplo, ode ser definida como o

conjunto de medidas que tem como objetivo minimizar os riscos a que as populaes esto sujeitas, diminuir os prejuijos causados por inundaes e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmniva, articulada e sustentvel.

Um sistema de drenagem de guas pluviais composto por estruturas e instalaes de engenharia destinadas ao transporte, reteno, tratamento e disposio final das guas das chuvas. Os sistemas de drenagem so classificados de acordo com seu tamanho em sistemas de microdrenagem e sistemas de macrodrenagem. A microdrenagem inclui a coleta das guas superficiais ou subterrneas atravs de pequenas e mdias galerias. J a rede de macrodrenagem engloba, alm da rede de microdrenagem, galerias de grande porte e os corpos receptores destas guas, rios ou canais.

Obra de canalizao do Crrego Bairro Preto, Trindade Gois. Fonte: Maccaferri

Obra para conteno da eroso da Margem do Rio das Velhas. Santa Luzia- Minas Gerais. Fonte: Maccaferri


Obra de recuperao do leito natural. Crrego Igarat, Vinhedo So Paulo. Fonte: Maccaferri

Drenagem urbana e sistema de coleta de esgoto O crrego do Ribeiro Anhumas encontrava-se com taludes protegidos com

gabies e/ou vegetao natural ou camada de revestimento de concreto, porm em sees geomtricas e declividades aqum das necessidades das vazes afluentes, ocasionando frequentes transbordamentos e trazendo transtorno aos usurios da Avenida Jos de Souza Campos. O projeto de canalizao visou conter as enchentes mais frequentes, dentro do seu leito, e proporcionou em cada margem, mais uma faixa de trfego na avenida localizada prxima parede do canal. O referido projeto considerou primeiramente s a construo dos interceptores de esgoto, aproveitando depois a mesma vala de escavao para a canalizao do ribeiro. A obra foi idealizada de maneira diferente, como um interceptor de esgoto, mas decidiu-se por fazer sistemas separados e independentes (esgoto e canal) evitando que o esgoto tambm transbordasse caso ocorresse outra inundao.

Obra de canalizao do Ribeiro Anhumas. Campinas, SP. Fonte: http://www.fec.unicamp.br/~ec517/anhumas.htm


Dissipador de energia Por definio, dissipadores de energia so dispositivos que visam promover a

reduo da velocidade de escoamento nas entradas, sadas ou mesmo ao longo da prpria canalizao de modo a reduzir os riscos dos efeitos de eroso nos prprios dispositivos ou nas reas adjacentes.

Pode-se citar como elemento de dissipao, as escadas dissipadoras, que so canaletas geralmente abertas, com fundo construdo em forma de degraus visando reduzir a velocidade das guas superficiais, em encostas com inclinaes elevadas. Podem transportar grandes vazes, devendo ser executadas no local, em concreto armado ou com gabies. A principal vantagem sobre as canaletas e tubos de concreto a de conduzir grande volume de gua em fortes inclinaes, com menor desgaste e sem necessidade de caixas de dissipao.

Obra de drenagem. Escada dissipadora de energia. Serra dos Carajs, PA. Fonte: Maccaferri

Agricultura e abastecimento O Canal da Integrao constitui-se de um complexo de estao de

bombeamento, canais de diferentes sees, sifes, adutoras e tneis, que realizam a transposio das guas do Aude Castanho para reforar o abastecimento da Regio Metropolitana de Fortaleza, assim como do Complexo Porturio e Industrial do Pecm, fazendo a integrao das bacias hidrogrficas do Jaguaribe e Regio Metropolitana de Fortaleza.

Tambm conhecido como Eixo das guas, composto por adutoras, estaes elevatrias, reservatrios, aquedutos e canais com extenso total de 256 km, destacando-se como a maior obra de infraestrutura hdrica do Cear garantindo


o abastecimento de gua para 4,2 milhes de pessoas da regio metropolitana de Fortaleza nos prximos 30 anos.

Obra do canal o cinturo das guas e interligao. Regio de Cariri - Fortaleza. Fonte: http://www.srh.ce.gov.br/notcias

Fonte: hhtp://www.srh.ce.gov.br/canal-de-integracao

Tratamento de gua e Esgoto A Calha Parshall um dispositivo tradicionalmente usado parar medio de

vazo em canais abertos de lquidos fluindo por gravidade, muito utilizado nas estaes de tratamento de gua para a realizao de duas importantes funes: medir com relativa facilidade e de forma contnua as vazes de entrada e sada de gua e atuar como misturador rpido, facilitando a disperso dos coagulantes na gua, durante o processo de coagulao devido a condio de que o ressalto hidrulico produz uma dissipao de energia bastante significativa aliada ao fato de que o estreitamento da garganta do Parshall favorece a uma distribuio mais homognea do coagulante.

Quando aplicada na estao de tratamento de esgoto, uma calha "Parshall" tm a finalidade de medir a vazo de entrada do esgoto bruto e outra tem a


finalidade de medir a vazo de sada do esgoto tratado a fim de detectar eventuais diferenas.

https://pt.wikibooks.org/wiki/Mec%C3%A2nica_dos_fluidos/Medidores_em_canais_abertos

Controle de cheia Quando ouvimos falar em obras de preveno de enchentes em So Paulo,

logo vem a palavro piscino. Na verdade o termo tcnico reservatrio de deteno. Sua funo retirar, por algum tempo, a quantidade de gua do sistema de drenagem, durante a ocorrncia das chuvas intensas.

Os reservatrios de deteno podem ter um carter multifuncional agregando reas verdes e de lazer e, compondo projetos urbansticos com valorizao da presena de gua em espao urbano. Vrias so as vantagens da construo deste tipo de obra hidrulica, tais como: depois de construdos, causam pouca interferncia no trfego de veculos e no funcionamento de atividades de comrcio e servios; facilitam a limpeza e diminuem seu custo, pois os sedimentos e o lixo carreados pelas guas de chuva acabam concentrados em um nico ponto; reduzem os custos de canalizaes a jusante, pois armazenam grandes volumes de gua pluvial.

Tm-se dois tipos de reservatrios. O reservatrio fechado empregado em zonas urbanas altamente povoadas, onde no existem reas para implantao de reservatrio a cu aberto. A cobertura destes reservatrios, normalmente possibilita a utilizao do espao para atividades pblicas ou privadas. Reservatrios a cu aberto armazenam gua apenas durante eventos de chuva e podem ser construdos com fundo impermeabilizado, quando h risco de contaminao de guas subterrneas pelas cargas elevadas de poluentes. A impermeabilizao em concreto


pode desempenhar outros tipos de funes, como a implantao de quadras de esportes e reas de lazer.

Fonte: http://www.solucoesparacidades.com.br/

Fonte: http://www.solucoesparacidades.com.br/

Gerao de energia Uma barragem, aude ou represa, uma barreira artificial, feita em cursos de

gua para a reteno de grandes quantidades de gua. A sua utilizao , sobretudo para abastecer de gua zonas residenciais, agrcolas, industriais, produo de energia eltrica, ou regularizao de uma vazo.

J o vertedouro, vertedor, sangrador ou sangradouro uma estrutura hidrulica que pode ser utilizada para diferentes finalidades, como medio de vazo e controle de vazo, sendo estes os principais usos. Quando o objetivo a medio de vazo, uma geometria bastante empregada a triangular de parede delgada, embora possam ser empregadas as formas retangular, semicircular, entre outras. Em barragens, o excesso de gua deve ser descarregado para jusante de forma segura. Isto pode ser feito de diferentes formas, sendo a principal delas com o uso de vertedores.


Fonte: https://www.itaipu.gov.br/energia/caracteristicas-tecnicas-do-vertedouro

Navegao A utilizao dos rios como via de transporte/navegao sempre foi presente

na histria da humanidade. Em pases desenvolvidos, onde a rede de transporte terrestre extremamente desenvolvida, as hidrovias ainda assim so de fundamental importncia. Uma caracterstica positiva desse meio de transporte o baixo custo, por essa razo o transporte ferrovirio no substituiu o hidrovirio, com exceo dos lugares imprprios para a implantao de hidrovias.

Como exemplo de canal de navegao cita-se o Canal Pereira Barreto, situado prximo cidade brasileira de Pereira Barreto, no Estado de So Paulo, considerado o maior canal artificial da Amrica do Sul. Trata-se de um canal navegvel, com 9.600 m de extenso que interliga o lago da barragem da Usina Hidreltrica de Trs Irmos, no rio Tiet, ao rio So Jos dos Dourados, afluente da margem esquerda do rio Paran e ao reservatrio de Ilha Solteira, propiciando a operao de gerao de energia integrada.

Fonte: https://www.facebook.com/SegundoMaiorCanalArtificialDoMundoPereiraBarretoSp/photos


Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/consulta_publica/documentos/Informacao

Os trechos hidrovirios mais importantes, do ponto de vista econmico, encontram-se no Sudeste e no Sul do Pas. O pleno aproveitamento de outras vias navegveis depende da construo de eclusas, grandes obras de dragagem e, principalmente, de portos que possibilitem a integrao intermodal. Entre as principais hidrovias brasileiras, destacam-se duas: Hidrovia Tiet-Paran e a Hidrovia do Solimes-Amazonas.

As eclusas so cmaras que ao serem cheias, com gua, elevam as embarcaes e as abaixam ao serem esvaziadas. Neste processo a eclusa usa exclusivamente a fora da gravidade para o seu funcionamento. Com a construo das eclusas de Barra Bonita, o Rio Tiet tornou-se navegvel desde a regio de Conchas at a sua foz no rio Paran, sendo utilizado para o turismo e transporte de cargas, como milho, soja, cana de acar, lcool, calcrio, etc.

Fonte: http://www.topodomundo.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Ecbarb08.jpg


Casos Gerais dos Escoamentos Livres

Escoamentos No Permanentes (Transitrios)

Caso Particular

Caso Geral

Escoamentos Permanentes

Escoamentos No Permanentes (Transitrios)

Escoamentos Permanentes

Uniforme

VariadoGradualmente Variado

Bruscamente Variado

Uniforme

Variado

Gradualmente Variado

Bruscamente Variado

Prof. Gilberto Fialho CEESA - 2006 (Hidrulica) 8

Escoamento Permanente: Q = cte

Escoamento Permanente e Uniforme:

Q = cte

vmdia = cte

y = cte ; (tirante de gua)

Escoamento Permanente e Variado:

Q = cte

A cte

vmdia cte

Escoamento Permanente Gradualmente Variado:

Moderado Gradiente de Velocidades

Escoamento Permanente Bruscamente Variado:

Acentuado Gradiente de Velocidades

Escoamento No Permanente:Profundidade em uma dada seo varia ao longo do tempo.

Ex.: enchimento e esvaziamento de eclusas, golpe de arete, ondas do mar

Q cte

Documents

Módulo i - Hha