Marcos Vianna

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Os canais ontem e hoje

Como surgiram os canais?

 

Parece que eles surgiram para resolver o problema crucial das populações... matar a fome! Quer dizer: assegurar a irrigação!

 

Diz a história (*) que o rei assírio Senaqueribe mandou construir um canal revestido de rochas, com extensão de 80 quilômetros e largura de 20 metros, para trazer água desde Bavian até Nínive.

Canais

 

A obra foi concluída em um ano e três meses e incluía um aqueduto de 300 metros de extensão, além de uma barragem dotada de comportas deslizantes para controlar a vazão.

 

Nessa época, fenícios, assírios, sumérios e egípcios também implantaram seus sistemas de canais. O canal mais espetacular provavelmente terá sido o de Nahrawan, no Iraque, com 122 metros de largura e 322 quilômetros de extensão. Ele assegurava a navegação desde as proximidades de Samarra até Kut, utilizando água armazenada do rio Tigre. E teve também os canais e barragens implantados pelos egípcios no rio Nilo para controlar enchentes... o rei Dario, da Pérsia, mandou cortar um canal desde o rio Nilo até o mar Vermelho! Que tal tudo isto?

 

A história é longa! Quando falamos em aquedutos, nossa imaginação segue imediatamente para os que foram construídos pelos romanos em todo o seu vasto império. Eram todos canais.

 

E vieram os canais para navegação, implantados em diversos países da Europa, ainda na idade média... Canais

 

E de lá para cá?

 

Foi na renascença que que surgiu Leonardo da Vinci (1452–1519), cujas discussões referentes aos corpos d’água de superfície foram precisas.

 

Aí vieram Isaac Newton (lei de Newton da viscosidade), Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, e Jean le Rond d’Alembert (todos eles entre 1700 e 1900!).

 

Quem mais? Antoine Chezy e Robert Manning, William Froude, cujos estudos a gente utiliza até hoje!

  Canais

Mas hoje em dia é tudo tubulação, canais são coisas de antigamente...

 

Oi?

 

Abra a torneira! Para onde a água vai? Para o sistema de esgotamento sanitário, constituída de canais, em sua maioria.

 

E a drenagem pluvial? É (praticamente) toda constituída de canais!

 

A gente não sobrevive sem eles...

 

As hidrovias são constituídas de canais naturais (rios) e artificiais (canais artificiais para a navegação, moderníssimos!) e suas eclusas. Sua importância econômica é enorme.

 

Existem países que, por suas características geográficas, dependem vitalmente da existência delas, e outras que parecem não enxergar essa importância. Elas são especialmente adequadas para o transporte de minérios, madeira e produtos agrícolas, entre outros bens.

 

E tudo isto sem necessitar de recapeamento periódico com asfalto ou concreto.

 

E por que a gente até hoje apanha para calcular canais?

 

Bem, aí vamos ter que concordar: em princípio é mais fácil calcular tubulações do que canais.

 

Basicamente, o principal problema é que, ao contrário dos condutos forçados (tubulações), a seção de escoamento e o “perímetro molhado” dos condutos livres (canais) não são constantes (nos primeiros, dado o diâmetro, as duas características estão fixadas; nos condutos livres, o nível d’água pode subir ou descer!).

 

Com isto, as fórmulas aplicáveis aos condutos forçados ficam muito mais fáceis.

 

Em dado conduto forçado, quando a vazão varia, a velocidade varia proporcionalmente.

 

Num conduto livre, isto não acontece, pois a seção de escoamento também muda.

Canais

 

E tem toda aquela história do regime subcrítico, crítico e supercrítico, uniforme, gradualmente variado e bruscamente variado, os ressaltos hidráulicos...

 

é tudo muito bonito, mas estamos de acordo, já não é tão simples de ser estudado!

 

Mas, pode ter certeza: quanto mais a gente estuda, mais bonito o assunto vai se tornando!

Ferramentas disponíveis

 

Para efeitos práticos, cálculos de redes de canais (esgoto sanitário e água pluvial) podem ser feitos com facilidade manualmente ou utilizando planilhas eletrônicas (Excel).

 

O formulário necessário pode ser encontrado na literatura técnica.

 

Na medida em que o porte das estruturas e/ou dos sistemas hidráulicos aumenta, pode ser aconselhável utilizar programas de computador específicos. Programas para esse fim estão disponíveis e podem ser adquiridos.

 

Entre eles destaca-se o denominado HEC-RAS, elaborado pelo Centro de Engenharia Hidrológica do Corpo de Engenheiros do Exército Americano (US Army Corps of Engineers - Hydrologic Engineering Center). Trata-se de um poderoso programa de amplo espectro, que pode ser baixado gratuitamente na Internet.

Canais

 

Mas, com dedicação e conhecimento de hidráulica, hidrologia e programação, você pode construir seu próprio programa.

 

O Voima Toolbox oferece diversos cálculos aplicáveis aos canais. Eles podem ser utilizados em seções circulares, retangulares e trapezoidais.

 

Não deixe de conhecê-los. Aí estão três deles, para que você conheça:

 

 

 

 

Referências

 

(*) https://www.britannica.com/technology/canal-waterway/Economic-significance

 

(**) Liu, X. (2014). Open-Channel Hydraulics: From Then to Now and Beyond. In: Wang, L., Yang, C. (eds) Modern Water Resources Engineering. Handbook of Environmental Engineering, vol 15. Humana Press, Totowa, NJ.