Canais Hidráulicos

Prévia do material em texto

CANAIS HIDRÁULICOS – UM ESTUDO DA ESTAÇÃO DE BOMBEAMENTO DO 
CANAL DA COSTA EM VILA VELHA 
 
 
HYDRAULIC CHANNELS - A STUDY OF THE COSTA CANAL PUMPING 
STATION IN VILA VELHA 
 
Carlos Alberto Borba Ferreira* 
Marcia Ribeiro Martins* 
 
Resumo: Nota-se que os escoamentos em canais são caracterizados por apresentar uma superfície 
livre que reina a pressão atmosférica. Esses escoamentos possuem um grande número de 
aplicabilidade prática na engenharia, sendo presente em áreas de saneamento, drenagem urbana, 
irrigação, hidroeletricidade, navegação, e até na área de conservação ao meio ambiente. Diante de 
tais peculiaridades e especificações próprias, o problema deste conclui-se em: Quais os componentes 
de um circuito hidráulico básico associado à área de canais hidráulicos? Os circuitos hidráulicos 
consistem no comando avançado e recuo de cilindros de dupla ação, através de bombas, válvulas e 
de inúmeros componentes que visam atender à necessidade desse circuito, atribuindo a função 
específica de cada qual, o que se justifica em compreender todo o sistema com o intuito de atender e 
responder a problemática, servindo de cunho informacional a sociedade e fonte de pesquisa 
acadêmica, além de auxiliar no reabastecimento de água para todos, pois compreendendo o 
processo é possível haver melhorias. Para compreender todo o sistema de canais de hidráulica, é 
preciso adentrar as teorias e conceitos hidráulicos de uma forma geral, sendo assim tendo como o 
objetivo geral do estudo, compreender a hidráulica, com ênfase em seus canais, abrindo margem a 
pesquisa para os objetivos específicos em abordar a hidráulica, os seus circuitos e suas 
classificações; compreender o sistema hidráulico e suas tecnologias e abordar os canais hidráulicos. 
A metodologia foi de cunho bibliográfico teórico, tendo os locais da busca diversificados, usando das 
mais diversas fontes como livros e artigos publicados na internet de fontes seguras, excluindo temas 
que não convém à abordagem do tema. Concluindo assim, a importância da abordagem e do estudo 
dos canais hidráulicos e de toda sua área, para que haja uma projeção e construção perfeita e 
funcional. 
 
Palavras-chave: Hidráulica; Circuitos Hidráulicos; tecnologia Hidráulica; Canais; Canais Hidráulicos 
 
 
Abstract: As we can notice, the flows in channels are characterized by presenting a free surface that 
reigns the atmospheric pressure. These flows have a large number of practical applications in 
engineering, being present in areas of sanitation, urban drainage, irrigation, hydroelectricity, 
navigation and even in the area of environmental conservation. Faced with such peculiarities and their 
self-specifications, the problem of it ends with: What are the components of a basic hydraulic circuit 
associated with the area of hydraulic channels? The hydraulic circuits consist of the advanced control 
and recoil of double-acting cylinders, through pumps and valves, plus numerous components that 
aims to meet the need of this circuit, assigning the specific function of each one, which is justified in 
understanding the entire system in order to meet and answer the problem, serving society as an 
informational source and academic research, in addition to helping to replenish water for all, as 
understanding the process it is possible to make improvements. To understand the entire system of 
hydraulic channels, it is necessary to go into hydraulic theories and concepts in general, thus having 
the general objective of the study in understanding hydraulics, with an emphasis on hydraulic 
channels, opening the scope for research to the specific objectives to address in hydraulics, hydraulic 
 
* Carlos Alberto Borba Ferreira. borbaengenharia@hotmail.com 
* Marcia Ribeiro Martins. marcia.fisica06@gmail.com 
 
circuits and their classifications, understanding its hydraulic system and its technologies and 
addressing hydraulic channels. The methodology was of a theoretical bibliographic nature, with the 
search in diversified websites, used from the most diverse sources such as books and articles 
published on the internet from safe sources, excluding the ones that aren’t convenient to approach the 
theme. In conclusion, the importance of approaching and studying hydraulic channels and their entire 
area of approach, so we can have a perfect and functional projection and construction. 
 
Keywords: Hydraulics; Hydraulic Circuits; Hydraulic technology; Channels; Hydraulic Channels. 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Compreende-se que os canais de hidráulica, vistos como uma fonte essencial 
para a irrigação e abastecimento da água com vários métodos de uso e localidades, 
possuem uma dificuldade relacionada à sua condução e caminho. Para que haja a 
distribuição correta a todos os lotes e espaços determinados, é necessário que os 
canais de hidráulica sejam considerados fontes de abastecimento por igual a todos. 
Mareels et al. (2005) adentra que haja essa distribuição por igual, ou até a 
redução da sensibilidade e manejo da água. Pesquisadores vêm desenvolvendo e 
aprimorando os sistemas automáticos hidráulicos operacionais de redes de canais 
de forma automatizada usada em eletromecânicos com funções de vazões 
fornecidas e ajustadas para medir níveis de água, o que além de facilitar o manejo 
da água nos canais, regula as perdas. 
Diante de tais peculiaridades e especificações próprias, o problema deste 
resume-se em: Quais os componentes de um circuito hidráulico básico associado à 
área de canais hidráulicos? Os circuitos hidráulicos consistem no comando de 
avanço e recuo de cilindros de dupla ação, através de bombas, válvulas e inúmeros 
componentes que visam atender à necessidade desse circuito, atribuindo a função 
específica de cada qual, o que se justifica em compreender todo o sistema afim de 
atender e responder a problemática, servindo de cunho informacional a sociedade e 
fonte de pesquisa acadêmica, além de auxiliar no reabastecimento de água para 
todos, pois compreendendo o processo é possível haver melhorias. 
De Negri (1996) afirma que cada circuito hidráulico atende uma composição, 
sendo o básico composto por válvulas, bomba de vazão, comandos e cilindros, 
assim o tipo de bomba escolhida é que irá determinar o uso da válvula limitadora de 
pressão evitando assim danos no sistema. Perante a essa diversidade e amplitude 
do tema constituiu-se a importância de abordar o circuito hidráulico básico, seus 
 
tipos e componentes para finalidade de conhecimento informativo, tipologia e 
sistemas, funções de cada tipo de circuito e de todo sistema tecnológico que envolve 
um circuito hidráulico, bem como todo o sistema e o processo de transformação 
voltado aos canais hidráulicos. 
Para compreender todo o sistema de canais de hidráulica, é preciso adentrar 
as teorias e conceitos hidráulicos de uma forma geral, sendo assim tendo como 
objetivo geral do estudo, compreender a hidráulica, com ênfase em seus canais, 
abrindo margem a pesquisa para os objetivos específicos em abordar a hidráulica, 
seus circuitos e suas classificações, compreender seus sistemas, suas tecnologias e 
seus canais. 
A metodologia foi de cunho bibliográfico teórico, tendo os locais da busca 
diversificados, usando das mais diversas fontes como livros e artigos publicados na 
internet das fontes seguras, excluindo temas que não convém a abordagem do 
tema. 
2 CONCEITUALIZAÇÃO TEÓRICA 
2.1. OS CIRCUITOS HIDRÁULICOS 
 
O circuito hidráulico de uma forma básica consiste no comando do avanço e 
recuo de cilindros de dupla ação apropriando-se de uma bomba de vazão constante 
e uma válvula que direciona para a ação manual. Conforme o tipo de bomba 
escolhida é preciso que haja o uso de uma válvula que limite a pressão, evitando 
danos no sistema (DE NEGRI, 1996). 
Os circuitos hidráulicos são aqueles que visam transformar a energia 
hidráulica em mecânica, tendo os modelos básicos compostos por bomba, válvulas, 
reservatórios e atuadores,que podem ser tanto lineares quanto rotativos (PEREIRA 
FILHO e RODRIGUES, 2003). A figura 1 aborda um exemplo de esquema hidráulico 
básico. A hidráulica se faz a partir de um conceito de se realizar por intermédio de 
esforços de fluídos. 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Esquema Hidráulico Básico 
 
Fonte: De Negri (1996, p. 65) 
 
Por meio da compressão ou descompressão, os ambientes confinados 
possuem uma forma de mover ou imprimir a energia do sistema por parte da 
movimentação da ação com o diferencial de pressão no ambiente que se encontra o 
fluido, tendo essa técnica o princípio da conservação de energia que mostra que a 
energia, então, não pode ser criada ou destruída, e sim, transformada (LINSINGEN, 
2001). 
Um sistema ideal hidráulico se encontra em um estado conservativo de 
energia em que não existem dissipações para o meio e toda a energia aplicada no 
início é transportada de modo integral no processo. Na maioria dos casos, existe 
uma dissipação de energia em forma de calor para o meio, que se deve ao atrito 
ocasionado pela viscosidade do fluido e do sistema que ele se encontra (DE NEGRI, 
1996). 
Devido a essas e outras propriedades, considera-se que a hidráulica tem uma 
função importante na engenharia, permitindo a realização de trabalhos e atividades 
que decorrem dos avanços significativos na indústria, sendo responsável por 
inúmeros desenvolvimentos tecnológicos em maquinários e em demais processos, 
como mostra a Figura 2 (LINSINGEN, 2001). 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Sistemas Hidráulicos e suas influências 
 
Fonte: Linsingen (2001, p. 23) 
 
Os circuitos hidráulicos possuem um papel essencial na engenharia, 
mostrando a conexão dos processos, especificando outros dados, úteis para avaliar 
processos de obra, servir como base de programa de controle, desenvolver 
diretrizes e padrões de operação, informar documentos ao funcionamento do 
processo e muitos outros (PEREIRA FILHO e RODRIGUES, 2003). 
Os circuitos hidráulicos podem ser classificados em abertos, que são quando 
a bomba succiona o óleo do reservatório e descarrega por meio das tubulações para 
o atuador hidráulico. Nesse atuador, o óleo transporta sua energia de pressão e 
retorna ao reservatório, como um ciclo (ZIMMERMANN, 2003). 
 
Figura 3 – Circuito Hidráulico Aberto 
 
Fonte: Fialho (2007, p. 76) 
 
 
Assim como oferta a figura 3, os circuitos hidráulicos abertos possuem 
características como as linhas de sucção, comprimento curto e diâmetro expandido, 
válvulas de controle direcional com tamanhos de fluxo relacionadas, filtros, expansão 
do tanque dimensionado com a vazão em grande escala da bomba, arranjo de 
bomba próxima do tanque, velocidades limitadas pela cabeça de sucção e carga 
mantida na troca de válvulas (FIALHO, 2007). 
Os circuitos fechados também fazem parte da classificação dos circuitos 
hidráulicos, sendo a alimentação do motor hidráulico de forma assegurada, por 
meios de condições de desaceleração ou movimento nulo, com vantagens de suprir 
as definições de sucção, fazer funções reversíveis da bomba e do motor hidráulico 
com foco nos efeitos de restituição de energia e efetuar manobras de inversão de 
movimentos (FIALHO, 2007). 
 
Figura 4 - Circuito Hidráulico Fechado 
 
Fonte: Fialho (2007, p. 77) 
 
Os circuitos semifechados possuem as mesmas definições e vantagens do 
circuito fechado, porém as montagens são usadas quando existe a necessidade de 
completar ou de descartar, pelo excesso de óleo. Ocorre quando se emprega um 
cilindro hidráulico diferencial, tendo os volumes de óleo de saída diferentes dos de 
movimentos de avanço e retorno (FIALHO, 2007). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 - Circuito Hidráulico Semifechado 
 
Fonte: Fialho (2007, p. 78) 
 
2.2 SISTEMAS CONTROLE HIDRÁULICO 
Um sistema hidráulico abrange vantagens como fácil instalação de diversos 
elementos, maior flexibilidade em espaços menores, rapidez e inversão do 
movimento e autolubrificantes. Possui também ajustes de variação micrométrica na 
velocidade e uma boa condutividade térmica de óleo que, em contrapartida, são 
mais caros – podem ocorrer vazamentos internos, maiores riscos de incêndio por ser 
inflamável (MATTOS e DE FALCO, 1998). 
Um sistema de automação corresponde ao conjunto de elementos capazes 
de obter uma informação proveniente de um circuito elétrico, hidráulico e 
pneumático, de um programa CLP ou operador que estabelece a ação a ser 
executada. Tal sistema recebe a energia elétrica, hidráulica e pneumática e controla 
a energia em mais saídas (WILSON, 1990). A figura 6 mostra o sistema de 
automação de atuação hidráulica que deverá então receber o fluido hidráulico 
proveniente de uma unidade de potência fornecendo energia mecânica através das 
forças variáveis, velocidade e descolamento. 
 
Figura 6 – Modelo de automação 
 
Fonte: Wilson (1990, p. 12) 
 
Assim, os componentes de um sistema de automação hidráulico possuem a 
função de conter ou armazenar o fluido hidráulico de um determinado sistema, como 
mostra a figura 7. Quando o fluido retorna ao reservatório, as placas defletoras 
travam e impendem que o fluido vá diretamente a linha de sucção, criando uma zona 
de repouso que segura as impurezas maiores sedimentadas, enquanto o ar sobe a 
superfície do fluido criando condições para que o calor no fluido seja dissipado para 
as paredes do reservatório (BACK, 1983). 
 
Figura 7 – Componentes do Sistema de Automação Hidráulico 
 
Fonte: Back (1983, p. 12) 
 
São assim usados para converter energia mecânica em hidráulica. A ação da 
mecânica cria o vácuo parcialmente na entrada da bomba, permitindo que a pressão 
atmosférica force o fluido do tanque a penetrar na bomba por meio da linha de 
sucção. A bomba então passa o fluido para a abertura de descarga forçando-o por 
meio do sistema hidráulico (DE NEGRI, 2005). 
As bombas possuem dois tipos de classificação: Hidrodinâmicas, que 
possuem o fluido contínuo, porém, são raramente usadas, pois pode haver redução 
ao deslocar o fluido, aumentando a resistência, e as Hidrostáticas, que produzem 
fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão ao circuito, pois a saída 
 
do fluido independe da pressão, fazendo com que seja a mais usada nos sistemas 
hidráulicos industriais (DE NEGRI, 2005). 
2.3 A TECNOLOGIA DA HIDRÁULICA 
Os circuitos hidráulicos são muito usados dentro das indústrias em várias 
funções, como deslocamento de cargas, sistemas de automação e até onde o uso 
da eletricidade não é indicado. 
 
Quadro 1 – Hidráulica e a Indústria 
 
Fonte: Chrispin (2002, p. 90). 
 
A escolha do fluido é essencial para o funcionamento do circuito, possuindo a 
finalidade de ser o transmissor de energia, lubrificar as partes internas, meio de 
trocar de calor e preencher as folgas existentes. Todo esse sistema é possível 
graças a tecnologia e o avanço que a indústria deu para que todos os componentes 
fossem ligados e funcionasse em comum acordo. Todo circuito hidráulico possui o 
fluido hidráulico, que deve estar sempre em manutenção, ter a troca de óleo e a 
limpeza, sendo que a maioria das falhas hidráulicas se dá pelo excesso de 
contaminação do sistema hidráulico, gerando problemas como perda de produção, 
custo de reposição, trocas constantes de fluido, custos dos descartes e aumento de 
custos gerais, principalmente em manutenção (ZIMMERMANN, 2003). 
 
A tecnologia aplicada na hidráulica pode ser usada não somente na área 
mecânica, mais também civil, em aeronaves, submarinos e afins. O sistema 
hidráulico recebe uma energia externa que transforma em energia hidráulica através 
de bombas e engrenagens sendo o meio de transporte, o óleo hidráulico, e para que 
isso funcione é preciso todo um manejo, estrutura, comando e válvulas (CHRISPIN, 
2002). 
Os sistemas de comando são os responsáveis por controlar o atuador de um 
circuito que provem de informações de sensoresligados que podem constituir-se de 
microcomputadores. O sistema de potência converte os sinais recebidos do sistema 
de comando em sinais de níveis de energia coerente acionando os atuadores. 
(FIALHO, 2006). 
Dentro de um circuito hidráulico se tem vários sistemas de uso, sendo assim, 
o quadro 2 mostra um comparativo da tecnologia energética com as tecnologias de 
comando aliadas as tecnologias de acionamento (ZIMMERMANN, 2003). 
 
Quadro 2 – Comparativos de tecnologia energética, de comando e 
acionamento 
 
Fonte: Zimmermann (2003, p. 123). 
 
 
Assim, um fluido confinado é uma das formas mais versáteis de modificar 
movimento, capaz de assumir as formas mais variadas introduzindo-se em qualquer 
objeto que resista seu fluxo. Por poder se dividir em partes, pode-se voltar ao 
agrupamento para o trabalho em um único corpo. Nenhum outro meio possui a 
capacidade de tanta positividade, exatidão e flexibilidade mantendo a capacidade de 
transmissão a um grau elevado de força e mínima de espaço e peso 
(ZIMMERMANN, 2003). 
Fialho (2006) conceitua que nessa proporção é preciso construir 
acionamentos, máquinas e equipamentos, dispositivos que operem nos circuitos 
hidráulicos aliados a tecnologia, capazes de ordenar a alimentação e suportar tais 
receptores. Com base no ciclo de movimentos, a solução consiste em obter um 
sistema apropriado capacitado de interligar cada receptor como uma fonte de 
alimentação no tempo e momento certo. 
Parker (2001) informa que a tecnologia hidráulica permite então através dos 
fluidos pressurizados, a criação de força e movimento, permitindo que as empresas 
criem novas máquinas e métodos que auxiliem na promoção do aumento da 
produtividade, economia e outros. 
2.4 OS CANAIS HIDRÁULICOS 
Os canais hidráulicos foram originados por processos naturais, como os rios e 
riachos, e posteriormente por processos artificiais como a ação do homem, as 
irrigações, canais de navegação e afins. O fluxo de canais hidráulicos é semelhante 
aos fluxos de tubulações que se diferenciam pela presença da superfície livre no 
canal: o conduto livre. Porém, já no tubo, essa superfície livre não ocorre, e o fluido 
preenche todo o espaço, sendo induzido pela diferença da pressão, considerando o 
conduto forçado, mas nos canais abertos a grande dificuldade é a posição da 
superfície que pode alterar com o tempo e o espaço (MACHADO, 2006). 
Um canal pode possuir características básicas e similares, como os 
elementos: 
 
Quadro 3 – Características dos Canais 
Elemento Característica 
Área (A) Seção plana do canal, normal a direção geral da 
corrente liquida 
 
Seção molhada (A) Parte transversal ocupada pelo liquido 
Profundidade (h) Altura do liquido acima do fundo do canal 
Área molhada (Am) Seção da área molhada 
Perímetro molhado 
(P) 
Comprimento relativo ao contato liquido com o 
conduto 
Largura Superficial 
(B) 
Largura da superfície em contato com a 
atmosfera 
Raio Hidráulico (R) Relação da área molhada com o perímetro 
molhado 
Profundidade 
Hidráulica 
Relação da área molhada com a largura 
superficial 
Fonte: Machado (2006, p. 90) 
 
De fato, os canais servem para alterar ou modificar o curso da água. Podem 
ser classificados como: 
Quadro 4 – Classificação geral dos canais 
Tipos de 
Canalização 
Céu Aberto 
Contorno 
Fechado 
Seções Geométricas Trapezoidal 
Retangular 
Circular 
Revestimentos 
comuns 
Terra 
Enrocamento 
Pedra 
argamassada 
Concreto 
Gabião 
Terra armada 
 
Fonte: Machado (2006, p. 92). 
 
Assim, os tipos de canais ainda podem ter subclassificações a céu aberto: 
 
Figura 8 – Classificação Canais a Céu Aberto 
 
Fonte: Machado (2006, p. 93). 
 
A taxa de escoamento em um canal aberto é dada pelo balanço dinâmico da 
gravidade e do atrito. A pressão de um canal pode variar hidrostaticamente na 
direção vertical quando o escoamento é constante e desenvolvido de forma 
completa. Logo, o escoamento pode ser classificado como permanente e não 
permanente. Caso haja uma variação com o tempo em determinado local, ou seja, a 
profundidade não variar com o tempo em nenhuma posição no percurso do canal, é 
considerada permanente, caso contrário será não permanente (ÇENGEL; CIMBALA, 
2007). 
Figura 9 – Tipos de Escoamento de Canal 
 
Fonte: Çencel e Cimabala (2007, p. 89). 
 
Ainda podem ser classificados como condutos livres ou canais, onde o 
escoamento uniforme é permanente, pois não há modificação da área molhada e 
assim não existe acréscimo e nem redução de vazão. É caracterizada por 
apresentar uma superfície livre, a superfície onde reina a pressão atmosférica, assim 
o curso d’água natural consiste em um exemplo melhor de conduto livre 
(MACHADO, 2006). Os condutos livres têm, geralmente, as formas retangulares e 
trapezoidais. Os materiais usados nas obras de canalização podem ser o concreto, 
rocha, terra e gabião (AZEVEDO et al., 1998). 
 
Assim, os elementos hidráulicos se resumem em: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quadro 5 – Elementos dos canais hidráulicos 
 
Fonte: Machado (2006, p. 401) 
 
Nos condutos livres, a veia líquida tem liberdade de se alterar para que seja 
mantido o equilíbrio dinâmico, assim a deformidade da superfície livre dá origem a 
fenômenos desconhecidos nos condutos forçados. De uma forma geral, os canais 
são conhecidos como condutos de forma livre, logo, a seção pode ser aberta ou 
fechada, determinando se o conduto é livre e a água estando sujeita a pressão 
atmosférica (AZEVEDO et al., 1998). 
Sellin (2000) afirma que as características principais para a descrição do fluxo 
de água de um canal são a profundidade, largura, velocidade da água e a 
declividade do canal. Além de considerar que o mais importante, a rugosidade das 
paredes e do fundo do canal, não podendo estas serem medidas de forma direta, 
apenas por efeito do fluxo. 
A vazão em geral, é conhecida ou imposta em um canal, sendo este fator 
dependente de forma direta a área da seção transversal e da velocidade média que 
o fluido escoa, logo a velocidade média e a área devem estar constantes em um 
canal cujo escoamento é uniforme, sendo a vazão também (AZEVEDO et al., 1998). 
A declividade influência de forma direta na linha d’água, mesmo que seja para 
uma mesma vazão, pois quanto maior for, maior é a velocidade do escoamento da 
água. O raio hidráulico é a razão entre a área da seção transversal ocupada pelo 
fluido e o perímetro molhado. É essencial sua determinação para que se tenha em 
números a eficiência do canal, ou seja, quanto maior o raio hidráulico maior será a 
vazão transportada, considerando a área molhada constante, em um canal com a 
 
mesma declividade e natureza das paredes e fundo (TRARBACH e BOTELHO, 
2006). 
A rugosidade é característica mais importante que causa resistência ao 
escoamento e pode ser notada nas paredes e no fundo do conduto (FIALHO, 2006). 
Consiste em um conjunto de desvios micro geométricos em todos os materiais 
apresentado, sejam naturais ou industriais, caracterizados por pequenas saliências e 
reentrâncias presentes na superfície (MACHADO, 2006). 
Os elementos geométricos da seção de um canal podem ser transversais e 
longitudinais: 
 
Figura 10 – Seção Geométrica Transversal do canal 
 
Fonte: Porto (2006, p. 500) 
 
Sendo, Yn, a profundidade do escoamento; A, a área molhada; P, perímetro 
molhado; R, raio hidráulico, ym, profundidade media ou hidráulica e Z o talude. 
 
Figura 11 – Seção geométrica Longitudinal do canal 
 
Fonte: Porto (2006, p. 501) 
 
 Quanto a estabilidade das paredes laterais dos canais não revestidos, a 
declividade dos taludes deve ser determinada em função da estabilidade do material 
que se construirá no canal. No quadro 6, estão relacionadas as declividades de 
taludes mais usadas para os canais não revestidos dos mais diversos materiais 
(PORTO, 2006). 
 
Quadro 6 – Inclinação dos taludes para canais não revestidos 
 
Fonte: Porto(2006, p. 504) 
 
Quanto a velocidade da água nos canais, devido ao atrito ser superfície livre e 
o ar com a resistência ofertada pelas paredes e pelo fundo originam diferenças na 
velocidade, com valor mínimo, junto ao fundo do canal e máximo, próximo a 
superfície livre da água, assim, essa variação da velocidade com a profundidade 
tende a trabalhar com a velocidade média, como traz a figura 12: 
 
Figura 12 – Velocidade distribuída em um canal 
 
Fonte: Porto (2006, p. 505) 
 
Porto (2006) traz no quadro 7, 8 e 9, que é possível observar a abordagem 
dos valores máximos e mínimos recomendados da velocidade do canal, no qual foi 
determinado em função da erodibilidade do canal, porém a segmentação dos canais 
pode ser um problema nesse processo. 
 
 
 
 
 
Quadro 7 – Velocidade máxima recomendada para o canal. 
 
Fonte: Porto (2006, p. 509) 
 
Quadro 8 - Valores mínimos recomendáveis para velocidade média no canal. 
 
Fonte: Porto (2006, p. 511) 
 
Quadro 9 – Declividade do canal 
 
Fonte: Porto (2006, p. 512) 
 
A compreensão, interpretação dos condutos livres são essenciais para 
aspectos econômicos, ecológicos, sociais e para as atividades que estão alinhadas 
com a área, como a drenagem, irrigação, esgotos, transportes da água e outras 
(TRARBACH e BOTELHO, 2006). 
 
 
3 CONCEPÇÃO DO ESTUDO 
O estudo de caso se deu na Estação de Bombeamento de Águas Pluviais do 
Canal da Costa (EBAP2 e EBAP1), em Vila Velha, no Espírito Santo, próxima a alça 
da Terceira Ponte, onde foram levantadas as características da estação para assim 
propor melhorias. 
 
Figura 13 – Estação de Bombeamento de águas pluviais, Governador Élcio 
Alvares, em Itapuã, Vila Velha. 
 
Fonte: Borba, 2020 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Em ambas as estações, os canais possuem uma base quadrada de lado 6 m 
e 7 m de profundidade. 
Figura 14 – Canal da Estação de Bombeamento 
 
Fonte: Borba, 2020 
 
 
A EBAP1 possui duas bombas HIGRA que ficam submersas com capacidade 
de 1500 L/s e potência de 260 cv em cada bomba, tendo então uma capacidade 
total de 3 m3/s. Enquanto a EBAP2 possui 10 bombas com a mesma especificação, 
possuindo uma capacidade total de 15 m3/s. 
São utilizadas grades para reter o lixo e evitar que haja entupimento do canal. 
 
Figura 15 – Grades para reter lixo 
 
Fonte: Borba, 2020 
Figura 16 – Grades para reter lixo 
 
Fonte: Borba, 2020 
 
As bombas da estação são movidas por energia elétrica, e recebem energia 
através de geradores próprios a diesel com potência de 600 cv que geram 700 MW 
de energia. 
 
Figura 17 – Comportas de isolamento 
 
Fonte: Borba, 2020 
 
Figura 18 – Gerador de energia 
 
Fonte: Borba, 2020 
 
De acordo com informações do histórico de chuva obtido junto a Prefeitura 
Municipal de Vila Velha (PMVV), uma chuva com aproximadamente 90 a 100 mm 
num período de 24h ocasiona cheia na região, isso porque a capacidade máxima da 
estação é de 15 m3/s, porém só podem funcionar por 4 horas devido a limitação dos 
geradores de energia. As estações começaram a funcionar a partir de 2017. Os 
quadros de 10 a 13 mostram o histórico de chuva mensal para os anos de 2017 a 
 
2020 e mostra que chuvas que eram frequentes acima de 100 mm ocasionavam 
cheias. 
Quadro 10 – Média mensal de chuvas em 2017 
 
Fonte: Prefeitura Municipal de Vila Velha (2020) 
 
Quadro 11 – Média mensal de chuvas em 2018 
 
Fonte: Prefeitura Municipal de Vila Velha (2020) 
 
Quadro 12 – Média mensal de chuvas em 2019 
 
Fonte: Prefeitura Municipal de Vila Velha (2020) 
 
 
 
Quadro 13 – Média mensal de chuvas em 2020 
 
Fonte: Prefeitura Municipal de Vila Velha (2020) 
 
Como ocorre sempre que a chuva é forte, o nível do mar aumenta e dificulta o 
escoamento natural do canal. Quando a maré sobe, a água começa a retornar para 
o canal, então nesse momento a comporta é fechada. Com o canal já quase todo 
cheio, as bombas são ligadas até a maré começa a abaixar. Nesse momento, a 
comporta é aberta para a água escoar. 
Sendo assim, ao ver que está começando a chover, os operadores ficam 
responsáveis por manter os níveis do canal em baixa para evitar que haja 
inundações em uma chuva muito forte. 
4.1. PROPOSTAS DE MELHORIA 
Ambas as estações possuem espaço físico e estrutura para receber uma 
ampliação limitada, entretanto, essa ampliação ainda não seria suficiente para 
atender fortes chuvas. 
De acordo com informações passadas durante a visita técnica, mesmo que 
haja um aumento da capacidade de bombeamento, a EBAP1 consegue aumentá-la 
até no máximo para 4,5 m3/s, enquanto na EBAP2, pode chegar no máximo até 16,5 
m3/s, adicionando mais uma bomba no sistema. 
Ainda assim, nesses casos, não seria possível atender a chuvas acima de 
110 mm ao dia. 
Uma das soluções de imediato é o aumento da capacidade de EBAP1 e 
EBAP2 e, em conjunto com essa ampliação, fazer também uma subdivisão dos 
ramais que ligam a estação aos pontos de escoamento da água, e com essas 
melhorias e adequações, controlar a entrada e o escoamento de forma eficaz. 
 
Outra solução proposta, de grande importância, seria a construção de uma 
subestação de fornecimento de energia elétrica para alimentar as bombas pelo 
período das grande precipitações. 
Vale ressaltar que a estação recebe juntamente com a água da chuva, muito 
lixo que é jogado nas ruas. É extremamente importante que seja feito um trabalho de 
conscientização para reduzir a quantidade de lixo, pois isso pode resultar no 
entupimento do canal. 
 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A hidráulica se dedica ao comportamento dos fluidos em movimento e é 
responsável pelos conhecimentos das leis que determinam o transporte, conversões 
de energia, controle dos fluidos e regulação agindo sobre suas variáveis, como 
pressão, vazão, temperatura e etc. A hidráulica é considerada uma das partes mais 
antigas da física, sendo os primeiros estudos feitos em tempos egípcios. O fluido 
usado antigamente era água. 
A energia hidráulica consiste basicamente no controle da velocidade e a 
inversão instantânea do movimento, onde os sistemas são lubrificados e 
compactados as demais formas de transmissão de energia. Um sistema de circuito 
hidráulico baseia-se no estudo do comportamento e as aplicações dos fluidos para a 
geração e condução de energia. São vários componentes e particularidades que 
compõem todo o sistema de um circuito hidráulico, como bomba e válvulas dos mais 
diversificados para atender a demanda e a finalidade dos sistemas. 
Como é notável, os escoamentos em canais são caracterizados por 
apresentarem uma superfície livre que reina a pressão atmosférica. Esses 
escoamentos possuem um grande número de aplicabilidade prática na engenharia, 
sendo presentes em áreas de saneamento, drenagem urbana, irrigação, 
hidroeletricidade, navegação e até na área de conservação ao meio ambiente. 
Perante a essa diversidade e amplitude do tema constituiu-se a importância 
de abordar neste projeto toda a área da hidráulica, com ênfase em dados nos canais 
das estações de bombeamento de águas pluviais na cidade de Vila Velha, que em 
virtude do seu longo histórico de enchentes construiu em 2017 duas novas estações 
de bombeamento, a EBAP1 e a EBAP2 do Canal da Costa. 
 
Foi visto que essas estações juntas possuem uma capacidade de 18 m3/s, 
entretanto, essa capacidade não supre chuvas acima de 110mm que são 
recorrentes no município. 
Visando reduzir os danos causados pelas chuvas na cidade e a todos os 
cidadãos, se propôs o estudo de ampliação nas EBAP1 e a EBAP2, construção de 
uma subestação de fornecimento de energia elétrica, limpeza periódicas dos canais, 
monitoramento dos mesmos e de um trabalho de conscientização da população 
sobre o descarte correto do lixo. 
De acordo com matéria do Jornal A Gazeta, em dias de chuva, o descarte de 
lixo nos canais e nos bueiros contribui para o alagamento de diversos pontos da 
cidade. “Oacúmulo de lixo nos canais e no sistema de esgoto é prejudicial a 
milhares de moradores. Toda a sociedade deve se unir ao trabalho coibindo essa 
prática, não descartando o lixo nas ruas ou nas galerias da cidade” (A GAZETA, 
2008). 
Armelin (2011, p. 55) destaca que “as cidades com os valores mais elevados 
de resíduos sólidos na rede de drenagem são justamente as que enfrentam os 
maiores problemas”. 
Enfatiza-se a necessidade de pesquisas futuras explorando mais o conteúdo 
e contendo novos dados sobre as chuvas do município, para propor novas 
condições de solução para o problema. 
 
6 REFERÊNCIAS 
 
A GAZETA. 50 toneladas de lixo são retiradas de estações de bombeamento em 
Vila Velha. Em 07 de fevereiro de 2018. Disponível em: 
<https://www.agazeta.com.br/es/gv/50-toneladas-de-lixo-sao-retiradas-de-estacoes-
de-bombeamento-em-vila-velha-0218>. Acessado em 16 de novembro de 2020. 
ARMELIN, Liliane Frosini. Estudo do comportamento dos Resíduos Sólidos 
veiculados pelos rios urbanos junto aos vertedores de entrada de 
reservatórios de controle de cheias. Tese de doutorado apresentada a Escola 
Politécnica da USP. 140 p. São Paulo. 2011 
AZEVEDO N. J. M. et al. Manual de hidráulica. 8. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 
1998. 
BACK, N. Metodologia de projeto de produtos industriais. Rio de Janeiro: 
Guanabaras Dois, 1983. 
 
CHRISPIN, MARCELO R., Apostila pneumática, eletropneumática e hidráulica 
geral, 1 Ed. Organização Einsten, 2002. 
ÇENGEL, Yunus A. e CIMBALA, John M. Mecânica dos Fluidos – Fundamentos e 
Aplicações. McGraw-Hill. São Paulo. 2007. 
DE NEGRI, V. J. Estruturação da modelagem de sistemas automáticos e sua 
aplicação a um banco de testes para sistemas hidráulicos. 1996. Santa 
Catarina, Florianópolis. 
 ______. Introdução aos Sistemas para Automação e Controle Industrial. 
Florianópolis, 2005. 
FERREIRA FILHO, J.; RODRIGUES, R. C. Monitoramento e controle de 
processos. Rio de Janeiro: Petrobras Brasília: SENAI/DN, 2003. FIALHO, 
AriveltoBustamente, Automação hidráulica – Projetos, dimensionamento e análise de 
circuitos, 5ª Ed., Ed. Erica, 2007. 
 ______. Automação Hidráulica. São Paulo: Editora Érica Ltda, 2006. 
LINSINGEN, Irlan Von. Fundamentos de Sistemas Hidráulicos. Florianópolis: 
Edufsc, 2001. 
MACHADO, B, M. Modelagem Tridimensional da Dispersão de Poluentes em Rios. 
Campinas, São Paulo, 2006. 
MATTOS, E. E.; DE FALCO, R. Bombas Industriais 2 ed. Rio de Janeiro: 
Interciencia, 1998. 
MAREELS, I.; WEYER, E.; OOI, S.K.; CANTONI, M.; LI, Y.; NAIR, G. Systems 
engineering for irrigation systems: successes and challenges. Annual Reviews in 
Control, Oxford, v.29, n.2, 2005. 
PARKER.Tecnologiahidráulica industrial.Brasil, março de 2001. 
PORTO, R. M. Hidráulica básica. 4. ed. São Carlos: EESC-USP, 2006. 
SELLIN, R. P. H. Flow in channels. Belfast: Macmillan And Co Ltd., 2000. 
TRARBACH, R.; BOTELHO, H. C. Adequação das bombas centrífugas da REFAP 
as condições de projeto. In: I CONGRESSO CONFIABILIDADE, INSPEÇÃO E 
MANUTENÇÃO, 2006, Rio de Janeiro, PETROBRAS, 2006. 
WILSON, Jr. The relationship between preparation convergence and retention 
of extracoronal retainers.J. Prosthodont v. 03, 1990 
ZIMMERMANN, Marco Aurélio, Sistema especialista protótipo para auxílio na 
seleção de bombas hidrostáticas; UFSC, 2003; Florianópolis.