Obras hidraulicas

Prévia do material em texto

Aula 1: Canais
Engenharia hidráulica
Quando pensamos na presença da água nos projetos de engenharia, somos levados a propor soluções que bloqueiem o contato da água com a estrutura, ou que alterem seu fluxo de modo que a estrutura não fique molhada.
Alguns projetos são muito peculiares e a presença da água será uma constante durante toda a vida útil da estrutura, como em galerias de drenagem, portos, barragens, entre outros.
Estrutura de concreto armado em formato de caixa dupla, por onde passa a água da chuva. São estruturas retangulares com altura maior que 1,5 m de altura.
Estrutura de concreto utilizada para represar a água de um rio com fins de geração de energia elétrica. A água passa por fendas onde há turbinas que giram com a força da água, gerando energia elétrica.
Estrutura de concreto construída na água para atracação de embarcações com a finalidade de desembarque/embarque de cargas ou pessoas.
É comum dizermos que a água necessita ser canalizada, com a manipulação de seu curso natural sendo direcionado para uma área de estocagem (reservatório) ou para um corpo hídrico mais próximo.
As intervenções são os sistemas hidráulicos, projetados para regular, transportar e armazenar a água.
Mas, o que fazer quando o volume de água a ser administrado é muito grande? Como saber qual intervenção necessita ser feita para canalizar a água e mantê-la sob controle?
Essas questões nos levam a refletir que, assim como nos dedicamos a otimizar os projetos estruturais para que sejam eficientes, precisamos compreender os projetos hidráulicos, de modo que sua singularidade esteja de acordo com as características que os cercam.
O conjunto único de condições físicas particulares associadas a cada projeto hidráulico é a engenharia hidráulica.
História
Presente desde a Antiguidade, a engenharia hidráulica mostra a importância da água para a vida humana.
Registros mostram o uso da engenharia hidráulica desde os anos 4000 a.C., com diques e canais de irrigação construídos no Egito. Os diques eram grandes reservatórios para armazenar a água e os canais direcionavam o fluxo das águas para regiões distantes, tornando possível utilizar a água na quantidade necessária e no momento certo, solucionando os problemas das cheias e secas da região.
Os aquedutos (duto ou tubo de água) romanos são estruturas com a finalidade de transportar água, são grandes colunas de rocha empilhada, que por meio de arcos na sua parte superior sustentam uma grande caixa aberta, ou seja, um canal. Este canal tem uma inclinação suficiente para transportar água que é captada no rio até a cidade. É um grande caminho de água, só que elevado. Também havia os enterrados, mas não é o caso da figura.
A irrigação egípcia ocorria por meio de valas escavadas no solo, por onde corria água para irrigar as plantações. O curso do rio era desviado para manter a plantação sempre úmida e o solo fértil.
Comentário: O Acqua Appia, foi o primeiro aqueduto romano, construído em 312 a.C. Embora associemos o aqueduto romano a uma estrutura de grandes arcos enfileirados, esta estrutura superelevada constituía menos de 20% do antigo sistema de transporte de água. Em alguns casos, como no Acqua Marcia, de 92 quilômetros de extensão, apenas 11 quilômetros eram de arcos.
A maior parte dos aquedutos era subterrânea, para que estivessem protegidos contra danos provocados por fatores climáticos e para que causassem o menor transtorno possível à população, o que os tornava mais econômicos.
Canal
Canais (ou condutos livres) são os condutos em que a superfície do líquido está sujeita à pressão atmosférica. Esse conceito difere do conceito do fluxo em tubos, pois no caso de tubos, o fluxo preenche todo o espaço livre do tubo e as fronteiras que delimitam este fluxo são as paredes do tubo. Há uma pressão hidráulica que varia de uma seção a outra ao longo do tubo, chamado de conduto forçado.
Nos canais abertos, por não haver um gradiente de pressão atuando sobre o fluido — a pressão se mantém relativamente constante ao longo do canal —, o escoamento ocorre por gravidade, em conjunto com as declividades do fundo do canal e da superfície do fluido.
Na prática, a distribuição de pressão em qualquer seção do canal é diretamente proporcional à profundidade medida a partir da superfície da água.
Tipos de canais
Canal Natural: Os canais podem ser naturais, como os rios, que são cursos d’água existentes na natureza. Por exemplo, o Rio Amazonas.
Canal Artificial: Ou artificiais, como os canais de irrigação, as tubulações de esgotamento sanitário e pluvial. Por exemplo, as obras de transposição do Rio São Francisco.
Canais naturais
O canal natural, é considerado o mais efetivo agente modificador da paisagem, dada sua capacidade de erosão, transporte e deposição, e drena naturalmente uma bacia hidrográfica.
Contribui para o escoamento de águas pluviais, permitindo a continuidade do ciclo hidrológico.
Os canais naturais são utilizados também como canais de navegação. Mas, o espaço mais limitado para a manobra das embarcações, impõe que a navegação decorra de forma constante e fluída, resguardada de perigos.
No Brasil, os canais naturais são chamados de paranás, que são como um braço de um rio, separado do tronco principal por uma série de ilhas, ou um canal que liga dois rios.
Esses canais podem ligar um rio ao outro, podem ligar o rio a um meandro dele mesmo, podem ligar um braço de rio a outro, ou podem ligar uma bacia hidrográfica à outra, como é o caso do Canal do Cassiquiare, que liga a bacia do Amazonas à bacia do Orinoco.
Canais artificiais
Os canais artificiais, desempenham um importante papel, pois são agentes do transporte marítimo e colaboram com o crescimento econômico mundial. Canais artificiais são construídos com o objetivo de articular dois ou mais cursos fluviais, ou ainda, melhorar a curvatura de determinados trechos de rios para que os comboios de navegação (embarcações) possam se deslocar com maior facilidade e menor risco de colisão com as margens dos rios.
Os primeiros canais de navegação foram construídos antes da invenção das estradas de ferro, e se tornaram o embrião da integração de transporte modal marítimo x terrestre.
Acredita-se que o primeiro canal artificial construído foi o Grande Canal da China, no século VI, ligando Pequim e Hancheu, sob ordens do imperador Yang Guang da dinastia Sui. Levou seis anos para ficar pronto, unindo todos os canais que se encontravam em seu curso e os rios Amarelo ao Haihe, ao Huai, ao Yangzi e ao Qiantangjiang.
Alguns dos canais de navegação artificiais mais conhecidos do mundo são:
· Grande Canal da Alsácia, na França;
· Canal de Corinto, na Grécia;
· Canal de Kiel, liga o mar do Norte ao mar Báltico na Alemanha;
· Canal du Midi, na França;
· Canal do Panamá, liga o oceano Atlântico ao oceano Pacífico no Panamá;
· Canal Reno-Meno-Danúbio, na Alemanha;
· Canal de Suez, liga o mar Mediterrâneo ao mar Vermelho;
· Canal Volga-Don, na Rússia;
· Canal de Castela, na Espanha;
· Canal Eclusas de San Antonio, no Uruguai (em projeto);
· Grande Canal Interoceânico da Nicarágua, ligando o oceano Atlântico ao oceano Pacífico na Nicarágua (em projeto).
Características dos canais
Os canais podem ser classificados como canais a céu aberto e canais de contorno fechado.
Os canais naturais podem ser associados diretamente à sua característica física por estarem a céu aberto — permite compreender o principal conceito do que é um canal —, bem como ocorre para os canais artificiais de navegação.
Os canais de contorno fechado, artificiais, seguem a mesma premissa relacionada à distribuição de pressão, e formam galerias, com geometria definida e fechada. Neste caso, a pressão no interior da galeria não obedece às leis de fluxo em tubos, pois a galeria não é preenchida totalmente pela água.
Comentário: Os canais a céu aberto e fechados podem sofrer uma intervenção em sua geometria, de modo a determinar o fluxo de água a ser escoado pelo canal, bem como o cálculo da vazão desse fluxo. Isso os torna canais artificiais.
O material constituintedas paredes do canal tem papel relevante no fluxo da água, pois quanto mais rugoso for o material, menor velocidade terá o fluxo e maior turbulência.
Os canais podem ser considerados prismáticos, se mantiverem a mesma forma de seção transversal e declividade constante. Sua seção transversal pode ser classificada como retangular, trapezoidal, triangular ou circular.
Saiba mais: Todas mostram medidas dedicadas ao seu dimensionamento, tais como a base, b, diâmetro d0; inclinação das paredes, indicada por "I", que é a altura do triângulo de inclinação e m, a sua base de inclinação; altura da água dentro dessas seções, y e a largura da água de margem T.
Os materiais mais comuns para revestimento utilizados para canais abertos são: terra, terra armada, gabião, enrocamento (rachão), pedra argamassada e concreto. Pode haver uma combinação entre os revestimentos.
Saiba mais: As figuras mostram seções de canais e seus revestimentos, tanto laterais quanto de fundo, mesmo que o fundo seja somente de solo. Existe um caso, em que o revestimento é de gabião e este revestimento lateral é feito em degraus em virtude da pressão da água. Para todos esses casos, o canal é a céu aberto, não é fechado na parte superior.
Os materiais usados para as galerias são concreto e aço corrugado.
No caso das galerias, o canal é fechado — trata-se de uma estrutura tubular retangular ou circular. Observe que o quadrado é um caso particular do retângulo, em que todos os lados são iguais.
Uma vez que o conceito de canal está consolidado, é preciso entender que, muitas vezes, é necessário projetar estruturas auxiliares, para permitir que os canais possam ser transpostos sem que o fluxo de água seja interrompido.
Observe as questões a seguir.
· Mas como atravessar um canal sem interromper o fluxo de água? Como seguir de uma margem a outra de um canal sem atrapalhar a navegação de embarcações? É possível que pessoas, animais ou veículos atravessem um canal sem entrar em contato com a água?
Vamos respondê-las a seguir.
Travessias
Travessias são estruturas que permitem a passagem de uma margem a outra de um curso d’água para pessoas, animais, veículos, água, gás, combustíveis, energia elétrica, telecomunicações, entre outros, por meio de pontes, cabos, condutos, túneis, entre outros. As travessias podem ser: aéreas, intermediárias e subterrâneas
Travessia Aérea
Passagem sobre o canal acima do nível-d ’água de projeto, geralmente na forma de pontes ou galerias (mais comuns). Na travessia aérea há estruturas que são elevadas, em forma de tubos ou em forma de lajes de passagem que estão acima dos canais. Podem ser tubos de água potável, que passam por cima de um rio de água ainda não tratada, um tubo de telefonia, uma ponte para passagem de pedestres sobre o rio etc. A imagem mostra uma ponte sobre um rio e uma ponte sobre uma galeria de águas pluviais, por onde poderiam passar carros ou pessoas. A outra mostra os tubos passando por cima do rio e da galeria e a última mostra o bueiro que está sobre uma galeria de águas pluviais, que pode ser circular ou retangular.
Travessia Intermediária
É a passagem através do corpo-d ’água, entre o nível-d ‘água máximo de projeto e o leito. A travessia intermediária é feita geralmente para cabos. O cabo ou o duto passam sob a superfície do corpo-d ‘água e sobre seu leito.
Geralmente não se recomenda ou autoriza travessias desse tipo em cursos d’água (rios), por se constituírem em obstáculos ao escoamento e pelas altas velocidades durante as cheias.
A travessia intermediária é característica dos tubos de óleo combustível que atravessam os oceanos nas extrações de petróleo, por exemplo (oleodutos) ou também no caso dos dutos de fibra ótica.
Travessia Subterrânea
Quando a passagem se faz abaixo do leito do corpo-d ‘água, ou seja, geralmente se implementa uma galeria escavada no solo.
A travessia subterrânea ocorre por baixo da água, como no caso dos túneis que são escavados a grandes profundidades e cortam o lençol freático.
Fluxo de água em canais abertos
Você já se perguntou porque é importante conhecer o fluxo de água em canais abertos? Afinal, o fluxo de um rio pode mudar de forma repentina? Com uma extensão de área tão grande, não seria possível prever uma mudança de fluxo da água previamente?
Existem algumas particularidades relacionadas ao fluxo de água em canais abertos. Os canais cuja geometria é manipulada, ou seja, quando há intervenções no fundo e na lateral dos canais para que estes se aproximem de uma forma geométrica pré-determinada, o fluxo de água nos canais tende a ser uniforme, principalmente se a profundidade da água permanecer a mesma ao longo de toda a extensão do canal.
Mas, essa não é única característica do fluxo de água em canais abertos. Ele pode ser classificado por dois critérios distintos.
· O critério de espaço, que verifica como o fluxo se desenvolve mediante sua limitação geométrica.
· O critério de tempo, que verifica como o fluxo se desenvolve mediante sua evolução no tempo, como em um maremoto.
Critério espaço — fluxo uniforme
É preciso compreender a representação gráfica do canal para entender seu comportamento. A representação de um segmento de um fluxo em canal aberto permite esclarecer as relações interdependentes entre a declividade do fundo do canal, a descarga, a profundidade da água e outras características do canal.
Se a profundidade do canal não se mantém e há variações de altura da lâmina-d ’água no canal, podemos dizer que o seu fluxo é variável.
Saiba mais: Na imagem acima verifica-se o equilíbrio de forças em um escoamento em um canal, onde um pequeno trecho é selecionado para a análise. F e F são as pressões exercidas pela água no trecho. F é a força de atrito com o fundo do canal, L é a extensão do trecho, S é a inclinação de fundo de acordo com o angulo de inclinação, W é a componente peso da água; acima estão as linhas de energia que compões esse equilíbrio.
Critério espaço — fluxo variável
Quando o fluxo é variável, ele pode ainda ser classificado em gradativamente variado e rapidamente variado, dependendo se as alterações na profundidade do fluxo são graduais ou abruptas. Variações abruptas no canal implicarão em um fluxo rapidamente variado, portanto turbulento, e variações graduais implicarão em um fluxo gradativamente variado.
É fácil perceber essa concepção de fluxo quando observamos o que acontece no processo de escoamento de águas pluviais para dentro de uma galeria (bueiro). Se houver pequenas pedras no caminho de escoamento da água (trajeto), o fluxo faz pequenas ondulações. Se houver um obstáculo maior, esse escoamento se torna turbulento e vemos a água espumar.
Saiba mais: A imagem mostra os três tipos de fluxo que serão discutidos no próximo capítulo, onde varia gradualmente em um escoamento, ganhando velocidade e aumentando a altura da lâmina de água, varia rapidamente, espumando devido a formação de bolhas decorrentes desta mudança abrupta e condição onde o fluxo é instável e há a mudança da altura da lâmina de água de modo inconsistente.
Critério tempo — fluxo estável e fluxo instável
No fluxo estável, a descarga e a profundidade da água em qualquer seção do percurso do canal não se alteram com o tempo durante o período considerado para a observação.
No fluxo instável, ambas se alteram com o período considerado para a observação. A maioria dos fluxos uniformes em canais abertos é estável, sendo os fluxos instáveis muito raros.
Os canais a céu aberto de fluxo uniforme e estável:
Satisfazem a condição de que a profundidade da água, a área do fluxo, a descarga e a velocidade de distribuição devem permanecer as mesmas em todas as seções de toda a extensão do canal.
Satisfazem a condição de que a linha de energia, a superfície da água e o fundo do canal devem estar paralelos uns aos outros.
Não possuem nenhum tipo de aceleração ou desaceleração do fluxo-d ’água entre as seções.
Aula 2: Dimensionamento hidráulico
Fluxo de água
É comum nos perguntarmos sobre a capacidade de transporte de água dos canais naturais ou artificiais.Essa dúvida é corrente, pois ao observarmos o fluxo de água nos canais a céu aberto percebemos que, dependendo da época do ano, o nível da água estará mais alto ou mais baixo.
Comentário: Na época de estiagem, muito comum no inverno, o nível de água é um pouco mais baixo e na época de cheia, muito comum no verão, o nível de água é mais elevado. Isso acontece devido ao volume de água que alimenta o canal.
Mas de onde vem essa água?
É comum nos perguntarmos sobre a capacidade de transporte de água dos canais naturais ou artificiais. Essa dúvida é corrente, pois ao observarmos o fluxo de água nos canais a céu aberto percebemos que, dependendo da época do ano, o nível da água estará mais alto ou mais baixo.
 
Inúmeros aspectos devem ser observados quando se trata de dimensionamento de canais, que implica na assertividade do tratamento necessário às ações previstas ao seu monitoramento. É importante compreender desde sua geometria à influência que exerce a vazão de água sobre o canal. Algumas questões precisam ser respondidas:
1. Será que o canal está preparado para receber essa quantidade adicional de água?
2. Qual a vazão limite para um canal?
3. Qual deve ser sua forma geométrica? Qual deve ser sua profundidade?
4. Por que os canais transbordam?
5. Existe um dimensionamento que possa determinar a capacidade de escoamento de um canal?
Escoamento dos canais
O escoamento em canais pode ocorrer de modo permanente ou não permanente, em que a vazão é o principal mecanismo a determinar o tipo de escoamento.
Dica: O escoamento será permanente e uniforme se a vazão for constante em determinada seção uniforme (ou seja, que não sofra variações), com profundidade e velocidade do canal constantes.
Se conhecermos a vazão do fluxo de água e o modo como seu escoamento se comporta ao longo do tempo, podemos determinar as características geométricas mais eficientes para o canal.
Para tanto, alguns outros fatores serão agregados a este estudo, como a rugosidade das paredes do canal e a declividade do fundo do canal, que implicam diretamente no balanceamento entre a força que move a água e a resistência oferecida pelo atrito com a estrutura do canal.
Atenção: Se houver um aumento na declividade do canal, a velocidade de escoamento será maior.
Para que seja mantido um balanceamento no fluxo, a rugosidade deverá ser aumentada, a fim de equilibrar as forças atuantes no sistema, por exemplo.
Para que se compreenda essa dinâmica, recorda-se a aplicação da Equação de Bernoulli 1, considerando, neste caso, o canal como sendo prismático, o escoamento permanente, em que a vazão é a mesma nas duas seções, e a energia cinética se mantendo ao longo do escoamento. Logo, a declividade da linha de energia será igual à declividade de fundo do canal.
A maior parte dos canais artificiais é calculada levando em consideração esse tipo de escoamento, sendo suficientemente longo. Uma vez que a velocidade é considerada constante (escoamento uniforme), reescreve-se a equação:
Saiba mais: Canais uniformes e de escoamento uniforme não existem na natureza. Embora se imagine que os canais artificiais prismáticos possam se aproximar dessa situação, essas condições de semelhança necessitam que o ponto de análise esteja afastado o suficiente das seções inicial e final do canal, em que se verifica maior variação de velocidade no fundo do canal.
Percebe-se que, normalmente, na entrada do canal, o escoamento ocorre em condições variáveis de geometria e velocidade.
O fluido percorre o canal movido pela força gravitacional, que provoca uma aceleração no escoamento, sofrendo influência da força de atrito, que causa uma força restritiva.
À medida que o escoamento se desenvolve, ou seja, se afasta, ocorre o equilíbrio dessas forças, e o escoamento sempre tende para o escoamento permanente uniforme. Por este motivo, esta condição não se aplica para canais curtos.
Uma análise criteriosa do fluxo deve ser feita, de modo a verificar em quais pontos do canal o regime de escoamento uniforme poderá se alterar, passando a ser variado, em consequência de mudanças de declividade, variação de seção ou presença de obstáculos.
Exemplo: Um caso comum, em que pode se observar essa mudança é em coletores de esgotos, que são dimensionados como canais de escoamento uniforme, porém o depósito de lodo nas paredes do canal e pequenos obstáculos provenientes de resíduos densos, provocam remansos e ressaltos no escoamento da água fazendo com o que o movimento se afaste da uniformidade.
De um modo mais simplificado retorna-se à figura em que são mostradas as características do escoamento permanente, para serem apresentadas as componentes de força em um fluxo uniforme em canais abertos.
Verifica-se que as forças atuando sobre o corpo livre na direção do fluxo incluem as forças de pressão hidrostática F1 e F2 atuando sobre o volume de controle (volume no trecho analisado, de extensão L), o peso do corpo de água nesta extensão, W e a força de atrito, Fat, exercida pelo canal em seu fundo e laterais no fluxo.
Uma das condições assumidas é a de que a declividade do fundo do canal deve ser mínima ou até mesmo igual a zero em uma situação ideal. Partindo desta premissa, entende-se que o ângulo Θ é tão pequeno que: 
Quanto ao peso do corpo de água, W, é correto dizer que seu valor pode ser determinado por:
A força de atrito exercida pelo fundo e paredes do canal também pode ser escrita em função da força de resistência por unidade de área, ou seja, em função da tensão e da área total do leito do canal que está em contato com a água que escoa.
Essa área de contato do canal com a água é conhecida como área molhada, Am. Já o perímetro molhado, Pm, é a linha que limita a área molhada junto às paredes e o fundo do canal, não abrangendo, portanto, a superfície livre das águas.
Atenção: Não se deve confundir a área de seção transversal de um canal com a área molhada, que trata da seção de escoamento.
A relação existente entre a área molhada e o perímetro molhado é conhecida como raio hidráulico, Rh:
Tratando-se de fluxo uniforme, é correto dizer que a declividade do fundo do canal S0 é igual a declividade da linha de carga, Se, então, a equação da velocidade é expressa por:
O coeficiente de Manning para rugosidade do canal, n, é tabelado e pode ser obtido facilmente.
Observe na tabela a seguir, em que o coeficiente de Manning pode ser analisado de acordo com as condições do canal:
O Uma vez que a equação de Manning permite conhecer a velocidade de escoamento, é possível também verificar a vazão de escoamento, em termos de descarga, Q, de acordo com a relação:
A área de água e o raio hidráulico são funções da profundidade da água, yn, que também é conhecida como profundidade uniforme ou profundidade normal, quando o fluxo é uniforme.
Comentário: Isto quer dizer que, embora o canal tenha uma altura pré-dimensionada, a altura da lâmina-d ’água é que influenciará no dimensionamento da velocidade e da vazão. Ao observarmos a figura onde o canal está preenchido com água, é possível perceber essa diferença.
Dimensionamento hidráulico
Tanto os canais a céu aberto como os canais fechados apresentam características geométricas particulares que permitem seu dimensionamento, ainda que de modo preliminar.
Apesar de se apresentar nas mais variadas formas, busca-se aproximar sua seção transversal de uma área de uma figura geométrica já conhecida, ou pelo menos uma combinação dessas áreas, onde seja possível desmembrá-las e associá-las.
Para cada tipo de seção é estabelecida uma fórmula para a determinação dos parâmetros do canal. As formas geométricas de seções mais usuais são:
A transposição do Rio São Francisco, por exemplo, é uma obra em que podemos observar área de seção transversal trapezoidal e paredes e fundo revestido com concreto.
Vamos estudar o seguinte exemplo:
Exemplo: “Você foi contratado por uma empresa do ramo de agronegócio para apresentar um laudo técnico, onde consta o dimensionamento um canal de irrigação, em uma área onde o abastecimento contínuo deágua é prejudicado durante o inverno, devido à estiagem. Após vistoriar a área, você propôs que fosse construído um canal retangular com largura de 3,000m e uma profundidade uniforme de 1,20m.
A empresa que o contratou pediu que o canal não fosse feito de concreto, pois há abundância de pedras na região e sugeriu que você, como engenheiro, desse uma solução alternativa. A solução apresentada por você e aceita pela empresa, foi utilizar gabião nas paredes e no fundo do canal.
Sabendo que a declividade do canal medida por você, em sua vistoria, é de 0,041 m/m, qual foi a vazão de escoamento determinada no laudo técnico apresentado?” Podemos calcular três parâmetros, baseados na geometria do canal, que são a área molhada, Am, o perímetro molhado, Pm e o raio hidráulico, Rh.
Ao verificar que o revestimento do canal é de gabião, determina-se o coeficiente de Manning, n (valor tabelado), que neste caso é igual a 0,022.
Como o fluxo é uniforme, é correto dizer que a declividade do fundo do canal S0 é igual a declividade da linha de carga, Se, logo, é possível determinar a velocidade média de escoamento, assim como a vazão.
Quando resolvemos algum exercício que envolve cálculos, é comum nos preocuparmos com números, entretanto, o dimensionamento hidráulico envolve mais que isso. É necessário analisarmos as condições do entorno da obra a ser implantada.
Se optássemos por utilizar outra seção transversal, o resultado obtido seria diferente. Se optássemos por utilizar outro tipo de revestimento no canal, que mudasse a sua rugosidade, o resultado também seria diferente. Teríamos vazões diferentes e velocidades diferentes de escoamento.
Sendo assim, é importante verificarmos as condições que norteiam nosso projeto, de modo a dimensionarmos o canal de modo eficaz e de modo a atender às reais necessidades do local onde será implantado.
Seções compostas
Quando projetamos um canal, é comum pensarmos que em relação à seção transversal teremos uma situação ótima, ou seja, o canal não terá nenhuma irregularidade e será possível manter a mesma seção durante todo o trajeto. Entretanto, não é isso o que acontece na prática.
É comum que a seção do canal seja adaptada às condições do relevo do fundo e laterais do canal, ou que sejam feitas otimizações da área da seção transversal de modo a se manipular a velocidade ou a vazão de escoamento, em determinados trechos.
Dica: Essa situação de irregularidade das paredes do canal é encontrada tipicamente em canais naturais a céu aberto e, nestes casos, deve ser feita uma medida ponto a ponto do fundo do canal a fim de se ter uma aproximação maior de como realmente se comporta este canal em termos de velocidade e vazão de escoamento, devido ao relevo do fundo.
Essa medição é chamada de batimetria (ou batometria) e contempla a medição da profundidade dos oceanos, lagos e rios, sendo expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos da mesma profundidade com equidistâncias verticais (curvas isobatimétricas), à semelhança das curvas de nível topográfico.
Desse modo, pode acontecer de termos de analisar não uma seção transversal tabelada, mas uma combinação de formas geométricas, ou uma aproximação deste perfil a figuras geométricas conhecidas, que nos leva a facilitar o cálculo da velocidade e da vazão de escoamento, que ocorrerá da mesma forma que em canais de forma geométrica única.
Os perfis transversais combinados mais comuns são:
1- Seção transversal de canal triangular com fundo circular.
2- Seção transversal de canal com formato trapezoidal.
3- Seção transversal em formato “U”.
Mas, pode haver uma grande variedade de combinações de seções de canais, como por exemplo:
Dessa forma, se supusermos um canal de geometria combinada, como deveríamos analisa-lo? No exemplo a seguir, a geometria do canal pode ser definida por uma combinação de figuras geométricas, como um retângulo e um triângulo.
Se considerarmos a altura da lâmina-d ’água y0 como sendo de 0,30 m, uma declividade de 0,0005m/m e o coeficiente de Manning igual a 0,015, qual deve ser a vazão de escoamento deste canal?
Inicialmente, devemos dividir a seção do canal em figuras geométricas conhecidas, às quais já definimos como um retângulo de 1,0 x 0,30m e um triângulo (metade de um quadrado na verdade, pois o ângulo apresentado é de 45º) de base 0,30m e altura 0,30m.
Podemos calcular três parâmetros, baseados na geometria do canal, que são a área molhada, Am, o perímetro molhado, Pm e o raio hidráulico, Rh. 
Considerando o fluxo uniforme, é correto dizer que a declividade do fundo do canal S0 é igual a declividade da linha de carga, Se, logo, é possível determinar a velocidade média de escoamento, assim como a vazão.
Percebe-se neste caso uma velocidade muito baixa, que está associada diretamente à pequena declividade do fundo do canal. Uma declividade maior, por uma questão de gravidade, mantendo-se a mesma rugosidade de “n”, consequentemente proporcionaria uma velocidade de escoamento maior.
Eficiência das seções
Quando analisamos a seção transversal de um canal devemos nos perguntar: existe uma seção otimizada, que seja mais eficiente hidraulicamente?
Se observarmos a equação do fluxo uniforme e considerarmos iguais a área de seção transversal e a declividade do canal, veremos que a seção com maior eficiência hidráulica é aquela que possui maior raio hidráulico, como consequência terá uma maior vazão de escoamento.
Como o conceito de raio hidráulico envolve a divisão da área molhada pelo perímetro molhado, a seção de mesma área molhada e menor perímetro molhado será considerada a melhor seção hidráulica, ou seja, a seção mais eficiente.
Por uma questão geométrica, o semicírculo possui o menor perímetro para uma determinada área e é a seção mais eficiente hidraulicamente comparada às demais seções, entretanto, ao otimizar a altura de lâmina-d ‘água em sua plenitude, fazemos com que suas bordas sejam curvas nas margens, o que torna cara sua execução e dificulta sua manutenção.
O conceito de seções hidraulicamente eficientes está submetido ao alinhamento do canal com os materiais utilizados no revestimento do mesmo, ou seja, a utilização de materiais erodíveis e não estabilizados, inviabiliza o conceito, pois implica no coeficiente de rugosidade, n.
Após a análise numérica das propriedades geométricas dos canais conclui-se que as seções mais eficientes hidraulicamente são:
1. Seções trapezoidais — meio hexágono.
2. Seções retangulares — meio quadrado.
3. Seções circulares — meio círculo (semicirculares).
A seção mais usual em canais artificiais é o trapezoidal em meio hexágono, que pode ser inscrito em um semicírculo com seu centro na superfície livre da água. Mas essa condição depende do alcance do nível da água no topo da seção (borda livre do canal).
É necessário garantir uma distância segura, acima da superfície da água, que evite ondas ou flutuações nas margens. Essa distância segura pode ser interpretada como uma área segura contra o transbordo em épocas de cheia, por exemplo.
Aula 3: Variação do escoamento em canais
Engenharia hidráulica
É importante que se conheça a variação do escoamento, pois em muitos casos ele não será uniforme. Ainda que possamos manipular a geometria de um canal e adaptar seu revestimento de modo que velocidade e vazão se enquadrem em projeto, pode ocorrer de uma situação externa alterar o modo de escoamento do canal.
Do mesmo modo, a declividade do canal influenciará significativamente no escoamento, pois quanto mais inclinado o canal, maior velocidade será propagada durante seu percurso.
A engenharia hidráulica sempre tenta aproximar as condições de suas obras às condições teóricas impostas para o comportamento da água ser o mais uniforme possível.
Variação do escoamento em canais
Conforme explicado anteriormente, canais uniformes e de escoamento uniforme não existem na natureza e é preciso verificar as condições de um escoamento uniforme.
Uma vez que a velocidade não é considerada constante (escoamento variado), a energia específica H para uma determinadaárea se seção de água e uma determinada vazão, pode ser interpretada como função somente da profundidade do fluxo.
Essa relação entre a energia específica He e a profundida do fluxo y resulta em uma curva de energia específica.
A curva de energia específica possui duas extremidades (tomemos a curva de linha sólida ABC), AC e CB, em que se percebe que a extremidade CB sempre se aproximará de uma reta a 45º que passa pelo ponto de origem dos eixos He (E) e y.
Para qualquer ponto da curva de energia específica, o eixo das ordenadas representa a profundidade do fluxo (y) e o eixo das abcissas representa a energia específica correspondente (He).
Se mantivermos a mesma seção de água e mudarmos apenas a vazão, curvas semelhantes à curva ABC podem ser traçadas. Se a vazão aumenta (Q+ΔQ), a curva se move para a direita (sobe) e se a vazão diminui (Q-ΔQ), a curva se move para a esquerda (desce).
O ponto C da curva representa a profundidade na qual a vazão (Q) pode ser distribuída por meio da seção de água com energia específica mínima. Essa profundidade y é conhecida como profundidade crítica yc e o fluxo nessa seção é dito como fluxo crítico.
Para esta seção, em uma profundidade menor, o mesmo valor de vazão implicará em uma velocidade maior e uma energia específica maior. Este fluxo é rápido e raso e conhecido como fluxo supercrítico.
1- Para esta seção, em uma profundidade maior, o mesmo valor de vazão implicará em uma velocidade menor e uma energia específica menor. Este fluxo é tranquilo e conhecido como fluxo subcrítico.
Ao observarmos a curva, percebemos que para um mesmo valor de energia específica He1(E1), fora do ponto C, a vazão do canal pode assumir dois valores de y, sejam estes na curva y1 e y2.
O valor de y1 representa o fluxo supercrítico e y2 representa o fluxo subcrítico. Essas profundidades são conhecidas como profundidades alternadas.
No estado crítico, a energia específica assume um valor mínimo e, a partir deste conceito, podemos obter a profundidade hidráulica da seção, D, que é determinada pela relação entre a largura do topo da seção do canal, T, e a área da água, A.
A partir da profundidade hidráulica da seção, D é possível determinarmos se o fluxo é subcrítico, crítico ou supercrítico por meio do número de Froude, NF.
 Sendo assim, se:
01- NF é menor que 1,0 o fluxo é classificado como subcrítico, pois a velocidade do fluxo é menor que a velocidade da onda de perturbação que viaja sobre a superfície da água.
02- NF é igual a 1,0 o fluxo é classificado como crítico, pois a velocidade do fluxo é igual a velocidade da onda de perturbação que viaja sobre a superfície da água.
03- NF é maior que 1,0 o fluxo é classificado como supercrítico, pois a velocidade do fluxo é maior que a velocidade da onda de perturbação que viaja sobre a superfície da água.
Baseando-se nesses conceitos, para o fluxo crítico é estabelecida a seguinte relação:
Onde, a partir da área da água se obtém a profundidade crítica, yc.
Exemplo: Imagine que será construído um canal e você, que é responsável pelo projeto, observou que será necessário construir um trecho de transição, pois em determinado ponto haverá uma inclinação do solo por 20,0m de extensão e a diferença entre a linha de referência no início do trecho e no final do mesmo será de 40,0cm (Z).
Em seu projeto, você considerou que o canal teria 3,0m de largura e que a vazão é de 15m/s3 a uma profundidade de 3,6 m (y). A perda de energia uniforme (hL) considerada foi de 0,1m.
Para este caso analisemos inicialmente que:
É possível construir a curva de energia específica variando-se o valor de y.
Conforme explicado anteriormente, canais uniformes e de escoamento uniforme não existem na natureza e é preciso verificar as condições de um escoamento uniforme.
Uma vez que a velocidade não é considerada constante (escoamento variado), a energia específica He para uma determinada área se seção de água e uma determinada vazão, pode ser interpretada como função somente da profundidade do fluxo.
Essa relação entre a energia específica He e a profundida do fluxo y resulta em uma curva de energia específica.
É possível calcular a altura crítica e a energia específica a partir da equação:
 
A partir da curva tem-se que para yc =1,37 m, Hec =2,05 m.
De posse desses valores verifica-se a velocidade na entrada da transição entre os trechos:
A altura de velocidade pode ser expressa pela diferença entre a linha de carga e a linha-d’água:
A partir daí pode ser calculada a altura de energia total na entrada da transição, medida em relação à linha de referência:
Na saída da transição, a energia total disponível é reduzida em 0,10 m (perda de energia uniforme, hL), logo a energia específica medida com relação ao fundo do canal é igual a:
Graficamente, os dados obtidos poderiam ser representados da seguinte forma:
Em canais abertos, o fluxo gradualmente variado é diferente do fluxo uniforme e do fluxo rapidamente variado, pois a alteração na profundidade da água no canal acontece muito gradativamente com a distância.
Enquanto no fluxo uniforme, a profundidade da água permanece um valor constante (profundidade uniforme), no fluxo gradualmente variado, as alterações de velocidade ocorrem gradualmente com a distância, de modo que os efeitos da aceleração no fluxo entre duas seções adjacentes são desprezíveis.
Exemplo: As condições de fluxo uniforme podem deixar de ser satisfeitas quando se executa uma barragem em um rio. A barragem causa a sobre-elevação das águas, influenciando o nível da água a uma grande distância a montante. É isso que se denomina remanso ou remonte hidráulico.
Observe a imagem a seguir:
Na análise de fluxos gradualmente variados, o papel da profundidade crítica, yc é muito importante, determinando uma seção de controle em fluxos de canais a céu aberto quando se considera a relação entre declividade do canal e sua vazão.
O traçado da curva de remanso é determinado pelas relações existentes entre a profundidade normal yn e a profundida crítica, yc, e dependendo da declividade, geometria, rugosidade e vazão, classificam os canais a céu aberto em canais acentuados, críticos, medianos, horizontais e adversos.
Essa classificação depende das condições de fluxo no canal, conforme a posição relativa entre a profundidade normal yn e a profundida crítica, yc, de acordo com o seguinte:
Dessa forma, ao se considerar uma determinada seção e a profundidade real na mesma, y, é possível analisar o tipo de canal e a curva característica deste. As curvas são divididas em tipo 1, 2 e 3.
 
Em resumo, as características das curvas de perfil da superfície da água podem ser expressas da seguinte maneira:
Características das curvas de perfil da superfície da água.
Em resumo, as características das curvas de perfil da superfície da água podem ser expressas da seguinte maneira:
 
A curva M1 representa um Canal Mediano, de declividade S0>0, em que a profundidade da água é maior que a profundidade natural e a profundidade crítica. O formato representativo do perfil da água é representado pelo formato da curva.
Na prática, o traçado aproximado da curva de remanso pode ser obtido por diversos métodos de repetição. Um desses métodos é conhecido como Método Direto (Direct Step Method), embora este método seja aplicável apenas a canais prismáticos com declividade e seção transversal uniformes, pois estes mantêm as mesmas relações geométricas nas seções transversais ao longo de todo o canal.
Neste método, as equações de fluxo gradualmente variado são reorganizadas para determinar a distância ∆L entre duas profundidades de fluxo selecionadas.
Para o fluxo subcrítico, os cálculos começam na extremidade inferior e progridem até a superior e no fluxo supercrítico acontece o oposto.
Desse modo, o cálculo do perfil da superfície da água, definido como as alterações ao longo da extensão do canal, pode ser realizado com base nas considerações sobre a energia.
Pode acontecer do escoamento se tornar gradualmente variado, entretanto, essa situação pode mudar caso ocorram ressaltoshidráulicos. Nestas situações o escoamento passa a ser bruscamente variado.
Em fluxos rapidamente variados, acontecem alterações rápidas na profundidade da água em curta distância. Uma mudança significativa nas velocidades da água que está associada à rápida variação da área da seção transversal da água. Essa alta taxa de desaceleração do fluxo implica em uma perda de energia alta. Por isso, calcular a profundidade da água utilizando os princípios da energia deixa de ser um método confiável.
Ressaltos hidráulicos
Saltos hidráulicos ou ressaltos hidráulicos podem ocorrer naturalmente em canais abertos, mas são mais comuns em estruturas construídas com o objetivo de dissiparem energia. Podemos entendê-los como uma sobre-elevação brusca da superfície da água, mudando o regime de escoamento de uma profundidade menor que a crítica para outra maior que esta, em consequência do retardamento do escoamento em regime rápido.
Para ocorrer o salto hidráulico, é necessário que a profundidade seja inferior à crítica. Observa-se esse fenômeno frequentemente em barragens após a represagem da água.
O ressalto hidráulico pode se apresentar em duas formas:
Os saltos hidráulicos convertem um fluxo supercrítico de alta velocidade (contrária ao fluxo) em um fluxo subcrítico de baixa velocidade (no sentido do fluxo). De modo análogo, uma profundidade supercrítica de baixo estágio (y1) transforma-se em uma profundidade subcrítica de alto estágio (y2). Essas profundidades são conhecidas como profundidade inicial (y1) e profundidade sequente (y2) do salto hidráulico.
A relação entre elas pode ser expressa como:
Aula 4: Parâmetros hidrológicos e sistemas de drenagem
Por que alagou?
Quando pensamos na chuva, é comum idealizarmos que o solo absorverá a água. Costumamos imaginar que toda a água precipitada irá fertilizar o solo, molhar as plantas e escoar até os rios, desaguando no mar, mas não é bem isso o que acontece.
Se pensarmos no ciclo hidrológico e no caminho natural que a água percorre após a chuva, conseguiremos entender que toda alteração feita nesse processo natural impactará o modo de escoamento.
O maior problema da chuva no ciclo hidrológico é como a água escoará superficialmente ou infiltrará no solo. Esse caminho percorrido pela água não pode ser barrado, deve ser mapeado, para que possamos traçar alternativas para que a água escoe e não se acumule desnecessariamente.
Para analisar as intervenções necessárias proporcionadas pela engenharia hidráulica para minimizar o impacto causado pelas enchentes decorrentes da precipitação, precisamos nos aprofundar no processo do ciclo hidrológico conhecido como escoamento.
Escoamento
Na área da Engenharia hidráulica, o escoamento superficial também é conhecido como deflúvio ou run-off.
Após a chuva, a água escoa pela superfície, infiltra no solo ou evapora. Neste momento, é mais importante analisar o aproveitamento da água do escoamento superficial e como estabelecer proteções contra seu deslocamento desordenado.
 
São muitos questionamentos e associados a todos eles está presente a variável tempo, pois, dependendo do volume de chuva, quanto maior o tempo de precipitação, maior a vazão de água.
Como prever o volume de água precipitado?
Como saber exatamente qual área será alagada?
Existe um modo de projetar a dimensão dos danos associados à chuva?
Existem medidas mitigadoras para esse processo?
Como se mede o volume de água que cai em forma de chuva?
Para identificar as características do volume de chuva precipitado, é preciso compreender a área necessária para a drenagem dessa água.
Essa área é a Bacia Hidrográfica, que recebe a drenagem natural de um ou mais rios e seu afluentes, ou seja, recebe o escoamento natural das águas após a chuva.
A bacia hidrográfica costuma coletar toda água superficial ou subterrânea de suas águas em direção ao leito de um curso-d’água, por isso, a delimitação de cada bacia influi diretamente no estudo do escoamento superficial.
Fatores que influenciam no escoamento superficial
O escoamento superficial é todo volume de água que escoa livremente sobre a superfície, seja ela impermeabilizada ou saturada.
Os fatores que influem no escoamento superficial podem ser climáticos e fisiográficos.
1. Fatores climáticos: Dependem diretamente da chuva — duração, intensidade e quantidade.
2. Fatores fisiográficos: Dependem da forma da bacia e de suas características físicas particulares.
Se chover muito por muito tempo, certamente o solo ficará encharcado e não absorverá mais água, que escoará superficialmente em grandes volumes. Da mesma forma, se houver chovido muito por dias seguidos, a água terá mais facilidade de escoar devido à saturação constante do solo.
01- A área, a forma, a permeabilidade, a capacidade de infiltração e a topografia da bacia são fatores fisiográficos importantes, pois dependendo do tamanho da bacia, ela pode captar mais ou menos volume de água.
02- Bacias que têm o solo mais permeável, absorvem mais água para o escoamento subterrâneo, sendo assim, o escoamento superficial é menor em relação a bacias de solos menos permeáveis.
03- As obras hidráulicas construídas nas bacias também são relevantes, pois o acúmulo de água em um reservatório (por exemplo, uma barragem) reduz as vazões máximas do escoamento superficial e retarda a sua propagação. Já o processo de retificação de um curso-d’água aumenta sua velocidade de escoamento superficial, como acontece em canais artificiais.
Parâmetros hidrológicos
Algumas grandezas caracterizam o escoamento superficial e estão relacionadas diretamente à vazão, outras estão relacionadas ao tempo.
A principal grandeza que caracteriza o escoamento é a Vazão (caudal), Q, que é o volume de água escoado por unidade de tempo (geralmente em m³/s ou l/s).
Atenção: Existe uma relação entre o volume que escoa sobre a superfície do terreno e o volume precipitado. Esse parâmetro, chamado de coeficiente de escoamento superficial, coeficiente runoff, ou coeficiente de deflúvio, pode ser relativo a uma chuva isolada ou relativo a um intervalo de tempo em que várias chuvas ocorreram.
Se conhecermos o coeficiente de deflúvio de uma determinada precipitação de chuva intensa e sua duração respectiva, podemos determinar o escoamento superficial de outras precipitações de intensidades diferentes, desde que a duração delas seja a mesma.
O coeficiente de deflúvio é expresso pela seguinte razão:
O coeficiente de escoamento superficial poderá variar, pois as parcelas de água que ficam retidas na superfície, as que escoam e as que infiltram, podem variar consideravelmente de uma chuva para outra.
Este coeficiente, na maioria das vezes, tem seu valor tabelado por órgãos que fazem o monitoramento das chuvas, tal como a American Society of Civil Engineers (ASCE) — Associação Americana de Engenheiros Civis.
A vazão máxima do escoamento produzido pelas chuvas em determinada bacia é fundamental para o dimensionamento de canais e pode ser calculada por meio do Método racional, um método muito conhecido, porém conservador, utilizado para vazões de pequenas bacias, até 80 hectares, aproximadamente (0,8 km²).
O Método racional estima a vazão máxima de escoamento de uma determinada área sujeita a uma intensidade máxima de precipitação, com um determinado tempo de concentração, que é representada da seguinte maneira:
O Método racional possui limitações, pois não considera o tempo para as perdas iniciais, a distribuição espacial e temporal da chuva, o efeito da intensidade da chuva e a variação em seu armazenamento, a umidade antecedendo do solo e áreas maiores que 80 hectares.
Uma modificação do Método racional foi feita para considerar áreas maiores de 80 até 200 hectares — o Método racional modificado.
 
Existem ainda outros métodos que foram desenvolvidos para o cálculo de bacias maiores e cada um é aplicado de acordo com as características de cada bacia.
Quanto às grandezas relacionadas ao tempo é preciso conhecer o tempo de concentração, Tc — o tempo que a água leva para percorrer superficialmente do pontomais longe da bacia até o ponto de deságue.
Pode ser calculado por meio de várias equações, dependendo do tamanho de cada bacia.
Uma equação muito popular é a equação de Picking que é aplicada para bacias hidrográficas com áreas menores que 2.500 ha. De acordo com a equação de Picking, o tempo de concentração é expresso por:
 
Outro método, é o Método Cinemático — Soil Conservation Service (SCS), Serviço de Conservação do Solo) —, que envolve as características específicas da bacia em análise e é um método mais criterioso que aplica a equação de Manning, já utilizada anteriormente para o cálculo de vazão em canais.
O cálculo de Tc analisa principalmente o comprimento e a declividade do principal rio da bacia (talvegue), permitindo que seja feita uma análise individual de cada bacia, de acordo com suas particularidades.
O período de retorno, T, expresso em anos, é o período de tempo médio em que uma determinada vazão é igualada ou superada pelo menos uma vez. Os valores adotados para T são recomendados de acordo com a análise a ser feita para a bacia. Geralmente, em áreas urbanas se utiliza um valor de período de retorno de 50 ou 100 anos.
Os modelos matemáticos que utilizam essas equações para relacionar a vazão de escoamento são chamados de Modelo chuva vazão não calibrados, pois dependem da coleta de dados e ajustes, dependendo da extensão das bacias, e não são muito precisos em virtude das variáveis do meio.
Exemplo: Você foi contratado como consultor técnico para analisar os dados referentes ao dimensionamento da vazão de escoamento de uma bacia hidrográfica. Ao verificar o tempo de concentração, ou seja, o tempo necessário para que toda a bacia contribua com escoamento superficial na seção considerada, você decidiu analisar essa variável de acordo com o modelo de Picking. De acordo com os dados de projeto, o comprimento do talvegue principal é de 10 km e sua declividade média é de 1,5 m a cada quilômetro. Qual o valor obtido para o tempo de concentração da bacia em análise?
Inicialmente verifica-se que L = 10 km, S0 = 1,5m/km e H = 15 m.
De acordo com Picking:
Mediante o resultado obtido, percebe-se que toda a bacia contribuirá com o escoamento superficial em um tempo de três horas e meia. Entretanto, na prática, se este tempo for superestimado, pode ser que ocorram enchentes.
Existem outros modelos que dependem do monitoramento hidrológico e são conhecidos como Modelo chuva vazão calibrados.
O monitoramento dos dados de precipitação por um longo período permite que seja elaborado um gráfico chamado Hidrograma, que relaciona a vazão ao tempo e resulta em uma interação de todos os componentes do ciclo hidrológico, considerando a heterogeneidade da bacia e os caminhos que a água percorre.
O hidrograma apresenta três fases distintas — ascensão, pico e recessão —, que englobam seis pontos de análise de acordo com o tempo.
Na fase de ascensão, a vazão cresce continuamente até atingir um valor de pico. Após a fase de pico, a vazão decresce até a fase de recessão, em que a vazão é alimentada apenas pelo escoamento subterrâneo.
 
Há ainda outro método, conhecido como Método da curva número, que permite estimar o volume do escoamento superficial a partir de dados de precipitação efetiva, Pe, ou excesso de precipitação, e de outros parâmetros da bacia.
Para:
Dependendo do tipo de solo e das condições que o cercam, o valor de CN será especificado por meio de tabelas. Esses dados são obtidos após o estudo das bacias.
1. Solo A: Alta infiltração, com menor escoamento superficial.
2. Solo B: Menos permeável que o solo A, mas com uma permeabilidade superior à média.
3. Solo C: Permeável, ocasiona escoamento superior à média.
4. Solo D: Baixíssima permeabilidade, baixa capacidade de infiltração.
Saiba mais: Os Modelos de chuva vazão calibrados e não calibrados empregam diversos métodos que visam estabelecer a vazão de escoamento em virtude do tempo de precipitação. É uma estimativa muito importante, pois implica diretamente no dimensionamento da drenagem, por exemplo.
Os custos da rede de drenagem estão associados aos parâmetros de vazão. O dimensionamento correto dos canais, a necessidade de criar reservatórios ou outras obras hidráulicas necessárias dependem desse estudo.
A alteração do ciclo hidrológico
Em um ambiente natural, o ciclo da água promove a circulação da água entre a atmosfera, a superfície e o subsolo. Este ciclo ocorre continuamente sem que percebamos, mas uma série de fatores pode alterar o ciclo hidrológico natural, inclusive atividades humanas — entre elas, a urbanização provoca os maiores impactos.
A construção de edifícios e vias pavimentadas, entre outras estruturas características em cidades causam a impermeabilização do solo. A água da chuva que antes infiltrava no solo, passa a formar um volume maior de escoamento superficial do que em relação ao ambiente natural, chegando rapidamente às áreas mais baixas por ação da gravidade, causando enchentes.
Além das perdas econômicas, inundações trazem riscos à saúde e prejudicam a qualidade de vida da população, pois a qualidade da água que escoa nessas condições carrega uma grande quantidade de sedimentos e lixo antes depositados nas vias públicas e nas edificações e essa carga é maior logo no início da precipitação.
Atenção: Embora seja convencionado que as redes de drenagem pluvial e de esgoto devam ser separadas, ligações clandestinas podem introduzir dejetos no escoamento, favorecendo a proliferação de doenças de veiculação hídrica, ou seja, além dos resíduos sólidos encontrados boiando em meio à água, é possível contrair doenças estando em contato com essa água. Um risco maior para quem é obrigado a fazer a limpeza das galerias de águas pluviais em meio à chuva, de modo a minimizar o impacto dos alagamentos.
A reflexão sobre o tema é muito pertinente porque é necessário conscientizar toda a população de que o despejo de lixo dentro das bacias influi diretamente na qualidade de vida da população.
Aumento da vazão das bacias hidrográficas
A urbanização produz grande impermeabilização do solo, aumenta a vazão máxima da bacia urbana em decorrência das áreas impermeáveis, pois há uma redução do tempo de concentração da bacia.
Para que não houvesse colapso devido à impermeabilização do solo, foram desenvolvidos os sistemas de drenagem.
Os sistemas de drenagem que conhecemos são formados por uma rede coletora que visa facilitar o rápido escoamento de água para fora das áreas das cidades.
Quanto mais rápida a velocidade do escoamento, maiores os volumes de água escoados. Se a rede de drenagem não for capaz de suportar grandes vazões, a água transbordará e causará inundações, ou seja, retorna-se ao problema inicial.
Esse modelo foi utilizado em países desenvolvidos até a década de 1960, quando foi repensado e adaptado para se aproximar ao máximo do modelo natural da bacia hidrográfica de cada região em particular.
No Brasil, o conceito de escoar a água precipitada o mais rápido possível ainda é utilizado, porém, esta realidade está mudando e já se percebem obras em que a preocupação com a velocidade da drenagem é posta em observação quando é projetado e executado um sistema de drenagem.
Sistemas de drenagem
O sistema de drenagem controla o escoamento da água da chuva e é fundamental no planejamento urbano, pois engloba a área impermeabilizada pela pavimentação, as redes coletoras de águas pluviais (canais superficiais e subterrâneos) e seu destino final até o corpo-d’água que receberá esta vazão.
A Lei 11.445 de 2007, em seu artigo 3º, inciso I, letra d (com nova redação na Lei 13.308 de 2016), conhecida como Lei Federal do Saneamento Básico define:
“Drenagem e manejo das águas pluviais, limpeza e fiscalização preventiva das respectivas redes urbanas: conjunto de atividades, infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas.”
Os sistemas de drenagempluvial são classificados em microdrenagem e macrodrenagem.
· Guia ou meio-fio: Faixa longitudinal que separa a calçada da pista (ou rua).
· Sarjeta: Canal artificial criado entre a guia e a pista (ou rua), que recebe a água escoada e a conduz até as bocas-de-lobo.
· Bocas-de-lobo: Recebe a água das sarjetas e a transporta para as galerias.
· Bueiros: Passagem construída por tubos ou galerias para a passagem da água (da chuva, de rios e de esgoto) por baixo de rodovias e ferrovias.
· Galerias: Canais de contorno fechado artificiais responsáveis por transportar a água. Geralmente, possuem diâmetro mínimo de 0,40 cm e diâmetro máximo de 1,50 m.
· Poços de visita: Câmaras de inspeção e limpeza de galerias subterrâneas.
· Trecho de galeria: Parte da galeria situada entre dois poços de visita consecutivos.
· Bacias de amortecimento: Grandes reservatórios construídos para o armazenamento temporário das chuvas.
Aula 5: Sistemas de microdrenagem no controle de cheias
Pilares do saneamento
A Lei 11.445 de 2007 estabelece que cada município elabore seu Plano Municipal de Saneamento Básico (PMSB), pois sem ele os municípios não poderiam receber nenhum recurso do Governo Federal para saneamento — abastecimento de água, drenagem, esgotamento sanitário e resíduos. A drenagem e o manejo de águas pluviais fazem parte de uma política pública que visa à saúde e o bem-estar da população como um todo.
O desenvolvimento do país depende da correta implantação e administração dos planos de drenagem urbana, uma vez que o planejamento urbano implica na efetividade dos projetos de drenagem.
A drenagem urbana é um dos quatro pilares do saneamento básico.
· Você consegue imaginar toda uma cidade um sistema de drenagem eficiente?
· Quais são as consequências de não haver um sistema de drenagem urbana em uma cidade populosa?
· Você já ficou com medo da chuva porque sabe que sua rua vai ficar alagada?
Centros urbanos alagados após a chuva mostrando que tanto na região norte do país, onde chove mais, quando no sudeste o problema é o mesmo:
Caso a drenagem urbana seja ineficiente, as condições após a chuva serão as mesmas: enchentes, inundações e alagamentos. A eficiência da drenagem urbana necessita ser uma realidade muito próxima no desenvolvimento das cidades.
Sistemas de drenagem pluvial urbana
O crescimento da urbanização implica no crescimento da impermeabilização do solo e em um aumento do volume escoado que deverá ser drenado. Os sistemas de drenagem urbana devem ser planejados em conjunto com o planejamento urbano, de modo que os planos de urbanização prevejam um projeto de drenagem urbana eficiente.
Em geral, nas áreas urbanizadas, o mau funcionamento dos sistemas de drenagem urbana é a principal causa de inundações, fazendo com que as enchentes urbanas se tornem um problema crônico. A drenagem urbana deve ser baseada em projetos hidráulicos, bem como em critérios ambientais, sociais e econômicos.
Os projetos de drenagem urbana devem prever ainda medidas de controle que visem ao controle do aumento da vazão máxima e à melhoria das condições ambientais. São classificados de acordo com suas dimensões em sistemas de microdrenagem — também denominados de sistemas iniciais de drenagem —, e de macrodrenagem.
Microdrenagem
Os sistemas de microdrenagem compreendem um conjunto de obras em cujo projeto são adotadas vazões produzidas por eventos hidrológicos com até 25 anos de período de retorno.
As áreas envolvidas na microdrenagem têm, em sua maioria, menos de 2,0 quilômetros quadrados (km2) ou 200 hectares (ha), compreendendo trechos de ruas ou quarteirões inteiros, que são influenciados pela arquitetura urbana.
As vazões são especificadas em projeto, de acordo com a malha urbana, criando-se minicursos artificiais (canais de contorno fechado e pequenos canais a céu aberto), que drenam chuvas de risco moderado.
As principais características dos componentes de um sistema de Microdrenagem implicam que sejam verificados os seguintes itens:
Sarjeta
A sarjeta é um canal que pode ser a céu aberto situado entre a guia (ou meio-fio) e a via, ou de contorno fechado, como as utilizadas em projetos de drenagem de estradas. Podem ser dimensionadas de acordo com a profundidade da lâmina-d’água (profundidade normal), y, por meio da equação de Manning, influenciando velocidade e vazão de escoamento de acordo om sua rugosidade.
Geralmente, utilizam-se limitadores, como a altura máxima da lâmina-d’água na sarjeta y=0,13 m e a largura máxima da lajeta de 0,45 m, de modo a não impactar negativamente no trânsito de pedestres, pois uma sarjeta muito profunda pode ocasionar acidentes. Recomenda-se que nas sarjetas, a velocidade máxima deve ser menor que 3 m/s e a velocidade mínima deve ser maior que 0,5 m/s.
Há duas maneiras de calcular a vazão em sarjetas:
01. Compreende que se adote o canal como uma seção que se estende até o centro da via;
02. Compreende apenas a própria seção transversal da sarjeta.
Essa escolha dependerá da caraterística de cada projeto em particular.
Pensemos na seguinte situação, em que você, como engenheiro, revisa um projeto de drenagem urbana. No projeto em análise, você examina o dimensionamento das sarjetas de um quarteirão de casas.
As vias (ruas) têm 6,00 m de largura e possuem uma inclinação transversal de 3,33%. De acordo com os dados de projeto, as sarjetas são construídas em concreto (n=0,012) e possuem uma declividade de fundo igual a 0,01m/m. As dimensões da sarjeta estão de acordo com a figura apresentada no projeto:
Inicialmente, calculamos a vazão do escoamento na sarjeta, considerando a seção transversal até o eixo da rua:
Para tanto, determinamos o raio hidráulico de acordo com a área molhada e o perímetro molhado, que extraímos de acordo com a equação:
Se convertermos essa medida para litros, a fim de termos uma noção do que representa, poderíamos dizer que essa vazão representa 166 l/s, ou seja, aproximadamente 9960 l/min.
O cálculo de vazão na sarjeta pode ser feito por meio de uma simplificação da equação de Manning, proposta por Izzard, que é a seguinte:
 
Podemos calcular o escoamento em uma sarjeta como:
 Apesar do método de Izzard ser mais direto em relação à sarjeta, o valor da vazão é maior que o obtido por Manning.
Bocas-de-lobo
De acordo com a necessidade de drenagem, as bocas-de-lobo podem ser simples, múltiplas e equipadas com grelhas pré-moldadas de concreto ou de ferro fundido dúctil.
As bocas-de-lobo:
· Devem estar nos pontos mais baixos do sistema para impedir alagamentos e águas paradas; podem ser posicionadas em ambos os lados da rua quando necessário.
· Não devem ser instaladas em esquinas (trecho de máxima vazão pela sarjeta) para que o fluxo da água não atrapalhe a passagem de pedestres.
· Sua abertura máxima não deve ultrapassar 0,15m.
 
O dimensionamento das bocas-de-lobo depende de diferentes aspectos, pois para cada tipo a vazão é calculada de um modo diferente:
No caso de boca-de-lobo com grelha, assume-se o seguinte:
· Quando um dos lados da grelha da boca-de-lobo for adjacente à guia, este comprimento não deve ser adicionado ao valor de P.
· Para o caso de boca-de-lobo combinada, pode ser feita a associação das duas equações anteriores: 
Exemplo: Suponha que na análise anterior você tenha de verificar também os dados de vazão das bocas-de-lobo. Nesse caso, você verifica que foram consideradas no projeto bocas-de-lobo combinadas sem depressão de entrada, posicionadas junto ao meio-fio com 0,40 x 0,30 m de tamanho e abertura de vão de 0,40 x 0,12 m.
O cálculo da vazão de cada boca-de-lobo que recebe o fluxo de uma sarjeta será:
Essa vazão corresponde a 74 l/s, ou seja, 4440l/min.
No caso da análise que estamos fazendo, tanto para o cálculo feito por Manning quanto para o cálculo feito por Izzard, seriam necessárias duas ou três bocas-de-lobo combinadas para comportar a vazão de escoamento da sarjeta, pois 0,074 < 0,166 < 0,202m3/s.
Galerias
O traçado das galerias deve ser desenvolvido simultaneamente com o projeto urbanístico e elas devem ser projetadasde modo homogêneo, dentro do possível, para que o sistema como um todo possa proporcionar condições adequadas de drenagem a todas as áreas da bacia.
As galerias de águas pluviais são projetadas para funcionamento à seção plena para a vazão do projeto e são executadas em dutos de concreto e concreto armado, o que influenciará na velocidade de escoamento.
A velocidade mínima para tubos de concreto deverá ser de 0,65m/s e a máxima de 5,0m/s e o recobrimento mínimo acima das galerias deve ser de 1,00 m.
A ligação das bocas-de-lobo às galerias pode ser feita por meio de tubos intermediários chamados de tubos de ligação.
O cálculo de vazão das galerias pode ser feito utilizando a equação de Manning, considerando-se a seção plena, ou seja, quando o raio hidráulico, Rh, é igual a um quarto do diâmetro da seção circular.
Para verificarmos esta propriedade, seja o cálculo da vazão de uma seção circular de concreto (n=0,012 com 0,50 m de diâmetro, dimensionada de modo a atender o escoamento de águas pluviais em um trecho onde a declividade é de 0,01 m/m.
Podemos determinar o raio hidráulico de acordo com a área molhada e o perímetro molhado, que deve ter o mesmo valor de um quarto do diâmetro proposto:
A velocidade na galeria deve ter velocidade máxima de 5m/s.
Essa vazão corresponde a 408 l/s, ou seja, 24480 l/min.
Recomenda-se que as galerias de águas pluviais trabalhem com lâmina de água máxima de 0,8D, ou para uma vazão máxima que esta seja de 0,94D.
A microdrenagem performa um caminho de escoamento das águas interligado, que é alimentado e dimensionado de acordo com a vazão limite de cada elemento.
Ainda que haja uma preocupação no dimensionamento dos elementos que compõem a microdrenagem, a limpeza desse sistema é primordial para mantê-lo em funcionamento.
Veja as seguintes reportagens para compreender melhor a necessidade de se higienizar periodicamente o sistema de microdrenagem urbana.
Dimensionamento do Sistema de Microdrenagem
O sistema de microdrenagem urbana é dimensionado de acordo com a necessidade de escoamento da bacia em estudo. Ao pensarmos na chuva, podemos imaginar que existem locais que, devido à travessia de pedestres ou à existência de edifício, deve manter a altura da água baixa.
Pode acontecer também que, com a subida da água, as linhas das pistas fiquem escondidas aumentando o perigo de desastres entre os veículos. A velocidade da água e a altura da água levam riscos para veículos, pessoas adultas e crianças. As pessoas podem escorregar e ser levadas pelas enxurradas causando danos físicos inclusive a morte.
A escolha do período de retorno e da altura do nível de água, bem como do risco que pode ser assumido devem ser levados em conta no dimensionamento dos sistemas de microdrenagem.
Na microdrenagem, é comum adotar períodos de retorno até 25 anos e na macrodrenagem de 100 anos.
Aula 6: Macrodrenagem e medidas de controle de cheias
Análise dos sistemas de drenagem
A macrodrenagem é tão importante quanto a microdrenagem, que estudamos na aula anterior, para a prevenção no controle de cheias de qualquer região. Ainda que a microdrenagem seja eficiente, se o sistema de macrodrenagem não estiver alinhado com esse objetivo, haverá danos diretos à sociedade, pois a presença dos grandes volumes de água concentrados nas cidades é um contraponto ao seu desenvolvimento urbano.
Atualmente, a integração dos sistemas de drenagem com as questões de sustentabilidade têm permitido uma releitura das condições naturais de escoamento das bacias hidrográficas. O aumento na velocidade de escoamento e aumento na vazão são maus indicadores em um projeto de drenagem, pois sobrecarregam os corpos hídricos e não impedem que as enchentes e inundações ocorram.
A análise criteriosa do dimensionamento dos sistemas de drenagem, assim como sua integração com o projeto urbanístico e o meio ambiente, se apresenta como o modo mais eficiente de lidar com um tema tão atual e de grande importância no cenário nacional.
Macrodrenagem
A macrodrenagem inclui, além da microdrenagem, as galerias de grande porte (D >1,5m) e os corpos receptores, como canais. As obras de macrodrenagem retificam os cursos de água natural, de modo que se obedeça, sempre que possível, o caminhamento natural dos corpos hídricos, reduzindo o percurso a ser vencido pelo escoamento superficial e drenam áreas superiores a 2 km2.
A macrodrenagem não compreende apenas obras estruturais, mas também as não estruturais, já que a ideia principal é preservar as características das bacias que, associadas a períodos de recorrência da ordem de cem anos, precisam ser devidamente observadas.
Os projetos de macrodrenagem são muito importantes, pois impactam diretamente na vida da população, em aspectos sociais, econômicos, financeiros e talvez o principal deles, o de saúde.
Obras de macrodrenagem:
Saiba mais: O dimensionamento dos sistemas de macrodrenagem leva em consideração a distribuição espaço-temporal da chuva na determinação de chuvas de projeto.
Reservatórios para controle de cheias
Com a finalidade de reduzir o efeito das enchentes em áreas urbanas, são construídos reservatórios para controle de cheias, que são estruturas preparadas para reter água, recuperando em parte, as características de armazenagem da bacia à qual pertence.
O piscinão do Pacaembu, na zona Oeste da cidade de São Paulo, foi o primeiro a ser construído no Brasil e opera desde 1994, embora os reservatórios, como forma de controlar as enchentes na cidade de São Paulo, tenham sido sugeridos, pela primeira vez, em 1925, pelo engenheiro Saturnino de Brito.
01. Além de auxiliar no controle de cheias (até um certo limite de projeto), os reservatórios urbanos, em alguns casos, podem ser usados para tratar a poluição carregada pela água nas cidades, bem como adquirir funções paisagísticas para se integrar mais harmoniosamente ao ambiente urbano.
02. Assim, o dimensionamento do reservatório depende dos dados de chuva do local, para um dado tempo de recorrência, ou seja, um tempo em que esse volume de chuva pode, estatisticamente, ser igualado ou superado.
03. A forma como é projetado e construído o reservatório possui várias condicionantes que envolvem desde a área disponível para sua construção, como suas características geométricas.
04. A densidade de urbanização também é decisória nesse processo. Cada projeto é único em suas particularidades. Tudo isso vai influenciar na solução mais apropriada para concepção do reservatório.
Tipos de reservatórios
Os reservatórios podem ser classificados como online, que operam com o fluxo de água no mesmo nível do rio, e os offline, que ficam fora desse nível, só captam o excesso de água. Geralmente, os reservatórios offline são mais fundos do que o nível da via e requerem bombas para que água volte até ao rio.
Os reservatórios podem ainda ser abertos ou fechados.
· Quando fechados tendem a ser enterrados, dispõem de grandes volumes e necessitam de bombeamento para seu esvaziamento.
· Quando abertos podem ser mais rasos e se comunicar diretamente com a rede de drenagem para descarregar, por gravidade, as águas que se acumulam.
O fechamento do reservatório pode ser uma questão urbanística, da característica do terreno. O reservatório pode ser fundido à paisagem urbana, com oportunidade de revitalização de espaços degradados e em paisagens multifuncionais, agregando paisagismo, recreação e controle de cheias.
No estado do Rio de Janeiro, o órgão responsável por avaliar e validar os estudos e mapeamentos das áreas que estão sob risco contínuo de inundações é o Instituto Estadual do Ambiente (Inea) e este órgão tem, ainda, como atribuição desenvolver projetos e obras de prevenção e mitigação de inundações para todo o território fluminense.
Comentário: Essas atribuições estão consolidadas na Lei nº 6442, de 02/05/2013, que dispõe sobre a incorporação nos planos diretores dos municípios fluminenses dos documentos do estado do Rio de Janeiro sobre estudos e mapeamentos de áreas de risco.
Essa integração com órgãos governamentais permite que seja feitoo monitoramento das cidades e que se integre uma política que visa evitar os prejuízos associados à inundações, enchentes e alagamentos.
Aula 7: Hidráulica marítima e fluvial
Estrutura portuária
A engenharia hidráulica, como visto anteriormente, não trata apenas de obras hidráulicas relacionadas à canalização de rios e drenagem urbana, mas estende-se também às obras de grande porte, como portos e barragens.
É comum relacionar a construção de uma barragem a um rio e a construção de um porto ao mar, porém essa visão deve ser mais ampla, pois existem rios que têm uma extensão de margem a margem muito grande, assim como uma profundidade considerável, a ponto de serem navegáveis por grandes embarcações.
Essas embarcações podem ter a finalidade de transportar pessoas, bem como de transportar cargas, e necessitam de uma estrutura para embarque e desembarque. Além disso, precisa de um conjunto auxiliar de outras estruturas de menor porte que vise amenizar os efeitos dinâmicos da água, como os causados pelas ondas sobre as estruturas.
Tanto o transporte de pessoas, como o transporte de cargas por meio marítimo e fluvial impactam diretamente no sistema econômico, pois este modal de transporte amplia a possibilidade da locomoção de modo particular, embora sua integração com os demais modais de transportes seja obrigatória.
Essa integração de modais de transporte e o impacto econômico provocado por essa abertura para trocas de produção, foram os principais agentes desenvolvedores da evolução das grandes cidades, que, em boa parte, têm seu desenvolvimento ao redor das zonas portuárias.
Os maiores comerciantes marítimos da Antiguidade foram os fenícios, que se destacaram no comércio marítimo, o que tornou seus portos e suas cidades muito prósperos. A cidade de Cartago, ao norte da costa africana, tornou-se uma poderosa cidade-estado por alguns séculos.
No Brasil não foi diferente, durante o processo de colonização, as cidades costeiras cresceram junto com seus portos, fortalecendo sua economia. O maior porto do Brasil, o Porto de Santos, nasceu como um ancoradouro em 1531 e após um decreto imperial em 1888 foi transformado em um porto muito diferente. Dali para frente, a atividade só aumentou, hoje o Porto de Santos, além de ser o maior do Brasil, é reconhecido internacionalmente.
Saiba mais: Conheça mais sobre a história do Porto de Santos e entenda como o desenvolvimento de um porto é vital para a economia.
Portos
O termo porto pode ser usado em diferentes âmbitos, desde o significado mais simples, que o relaciona a uma área posicionada junto à costa que visa à aproximação de embarcações de pequeno porte, quanto às obras hidráulicas que permite que as embarcações realizem operações de descarga e carga, armazenagem, ou de desembarque e embarque de pessoas.
Um porto, é uma área abrigada das ondas e correntes marítimas, localizado à beira de oceanos, mares, lagos ou rios, e proporciona às embarcações um lugar seguro para realizar diversas manobras, tanto com cargas quanto com pessoas.
A navegação pode ser feita entre portos de países diferentes, que é chamada de navegação de longo curso, ou seja, uma navegação internacional, ou entre portos do mesmo país, que é chamada de cabotagem, ou seja, uma navegação doméstica.
Essa modalidade de transporte no Brasil é considerada promissora, tendo em vista que o país possui uma extensa costa navegável e as principais cidades, polos industriais e grandes centros consumidores se concentram no litoral ou em cidades próximas a ele.
Saiba mais: No Brasil, foi criada a Agência Nacional de Transportes Aquaviários (ANTAQ) por meio da Lei nº 10.233, de 05 de junho de 2001. A ANTAQ tem por finalidade implementar as políticas formuladas pelo Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil, pelo Conselho Nacional de Integração de Políticas de Transporte (CONIT), segundo os princípios e diretrizes estabelecidos na legislação. É responsável por regular, supervisionar e fiscalizar as atividades de prestação de serviços de transporte aquaviário e de exploração da infraestrutura portuária e aquaviária no país.
Tipos de portos
Internacionalmente, os portos podem ser classificados por três linhas de análise. Entre essas linhas estão as seguintes considerações: quanto à localização, quanto à infraestrutura e quanto à atividade (função). Contudo, o enfoque principal se estabelece sobre a localização dos portos, que podem ser marítimos, fluviais (ou hidroviários) e lacustres.
A classificação de portos no Brasil está sujeita à análise da Secretaria Especial de Portos (SEP), que é responsável pela formulação de políticas e pela execução de medidas, programas e projetos de apoio ao desenvolvimento da infraestrutura dos portos marítimos e usa como classificação de porto marítimo ou fluvial o tipo de navegação de longo curso ou interior, e não por localização geográfica.
O sistema portuário brasileiro é composto por portos públicos, entre marítimos e fluviais. Os portos públicos são chamados de porto organizado, e estão sob jurisdição de autoridade portuária. Existem ainda terminais de uso privativo e complexos portuários que operam sob concessão à iniciativa privada.
Esquema com a tipologia dos portos (Fonte: Adaptado de Degrassa, 2001).
Saiba mais: Os portos marítimos são de competência da SEP, já os portos fluviais e lacustres são de competência do Ministério dos Transportes.
O Ministério dos Transportes classifica alguns portos fluviais como Instalações Portuárias Públicas de Pequeno Porte, devido à limitação de sua capacidade e tamanho. A operação dos portos públicos é regida pelo Governo Federal por meio das Companhias Docas, que são empresas operadas pelo Governo Federal com o intuito de administrar os portos presentes no país.
Os portos podem ser ainda delegados, ou seja, portos cuja administração exercida pelo Governo Federal (no caso das Companhias Docas), foi transferida (delegada), mediante convênio, para municípios ou estados, ou para consórcios públicos.
Ao todo, são sete Companhias Docas, responsáveis pelos portos:
1. Companhia Docas do Pará (CDP)
2. Companhia Docas do Ceará (CDC)
3. Companhia Docas do Rio Grande do Norte (Codern)
4. Companhia Docas do Estado da Bahia (Codeba)
5. Companhia Docas do Espírito Santo (Codesa)
6. Companhia Docas do Rio de Janeiro (CDRJ)
7. Companhia Docas do Estado de São Paulo (Codesp)
Apesar da complexidade da administração, é necessário que os portos sejam regulados, já que são portas de entrada e saída do país, para bens e pessoas, ou seja, o monitoramento dos portos é essencial, em termos sociais, econômicos, políticos, de meio ambiente e principalmente, de saúde.
A classificação dos portos quanto à localização se refere à área em a estrutura portuária é implantada. Pode haver muitos interesses para a construção de um posto em determinada área, como o de integrar com o transporte terrestre, ferroviário e o aéreo, bem como a busca na redução do custo do transporte.
Portos Marítimos, Costeiros ou Litorâneos: Estão abertos às linhas de navegação oceânicas e ficam localizados à beira do mar ou do oceano, tanto em navegação de longo curso (internacionais) como em navegação de cabotagem (domésticas), independente da sua localização geográfica. Podem ser subdivididos ainda em Portos Naturais, Portos de Mar Aberto e Portos Abrigados.
Portos Hidroviários ou Fluviais: Estão abertos às linhas de navegação de origem e destino a outros portos dentro da mesma região hidrográfica, ou com comunicação por águas interiores.
Portos Lacustres: Estão abertos às linhas de navegação de lagos, de grandes reservatórios restritos, sem comunicação com outras bacias.
Marina: Um pequeno porto destinado principalmente à recreação.
Saiba mais: Conheça quais são os portos brasileiros e onde se localizam.
Portos do Brasil
No território brasileiro há inúmeros portos, e alguns destacam-se por seu potencial de exportação e importação. Esse fator é decisório no escoamento de produtos e na difusão no território de produtos importados. Dos portos marítimos brasileiros podem