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<p>André Luís Teixeira Fernandes</p><p>Cristiano Dorça Ferreira</p><p>Patrícia Diniz Martins</p><p>Romina Beatriz Silva Moura Neves</p><p>Métodos e projetos hidráulicos e de</p><p>saneamento, volume 1</p><p>© 2013 by Universidade de Uberaba</p><p>Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser</p><p>reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio,</p><p>eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de</p><p>sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização,</p><p>por escrito, da Universidade de Uberaba.</p><p>Universidade de Uberaba</p><p>Reitor:</p><p>Marcelo Palmério</p><p>Pró-Reitora de Ensino Superior:</p><p>Inara Barbosa Pena Elias</p><p>Pró-Reitor de Logística para Educação a Distância:</p><p>Fernando César Marra e Silva</p><p>Assessoria Técnica:</p><p>Ymiracy N. Sousa Polak</p><p>Produção de Material Didático:</p><p>• Comissão Central de Produção</p><p>• Subcomissão de Produção</p><p>Editoração:</p><p>Supervisão de Editoração</p><p>Equipe de Diagramação e Arte</p><p>Capa:</p><p>Toninho Cartoon</p><p>Edição:</p><p>Universidade de Uberaba</p><p>Av. Nenê Sabino, 1801 – Bairro Universitário</p><p>Catalogação elaborada pelo Setor de Referência da Biblioteca Central UNIUBE</p><p>M567 Métodos e projetos hidráulicos e de saneamento, volume 1 / André</p><p>Luís Teixeira Fernandes ... [et al.]. – Uberaba :</p><p>Universidade de Uberaba, 2013.</p><p>364 p. : il.</p><p>ISBN 978-85-7777-488-3</p><p>1. Engenharia hidráulica. 2. Hidrologia. 3. Saneamento. I.</p><p>Fernandes, André Luís Teixeira. II. Ferreira, Cristiano Dorca. III.</p><p>Martins, Patrícia Diniz. IV. Neves, Romina Beatriz Moura.</p><p>CDD: 627</p><p>André Luís Teixeira Fernandes</p><p>Doutor em Engenharia de Água e Solo, com concentração em Irrigação</p><p>e Drenagem, pela Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade</p><p>de Campinas (Feagri/UNICAMP). Mestre em Irrigação e Drenagem,</p><p>com área de concentração em Uso Racional de Água e Energia Elétrica</p><p>na Agricultura e Pecuária, pela Escola Superior de Agricultura “Luiz de</p><p>Queiroz” − Universidade de São Paulo (ESALQ / USP), Piracicaba.</p><p>Engenheiro agrônomo, formado nessa universidade. Professor dos</p><p>cursos de graduação em Gestão de Agronegócios, Engenharia Ambiental</p><p>da Universidade de Uberaba (Uniube). Coordena os cursos de pós-</p><p>-graduação (especialização) de Cafeicultura Irrigada e MBA em Gestão</p><p>de Agronegócios e, ainda, o curso de Engenharia Ambiental dessa</p><p>universidade. Coordena o Núcleo de Cafeicultura Irrigada da Embrapa</p><p>Café e é membro do Conselho Diretor da Associação Brasileira de</p><p>Irrigação e Drenagem (ABID). É bolsista de produtividade em Pesquisa</p><p>do Conselho de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ).</p><p>Cristiano Dorça Ferreira</p><p>Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Campinas</p><p>(UNICAMP). Especialista em Geoprocessamento pela Universidade</p><p>Estadual de Campinas (UNICAMP). Graduado em Engenharia Civil</p><p>pela mesma universidade. Professor dos cursos de Engenharia Civil e</p><p>Engenharia Ambiental da Universidade de Uberaba (Uniube) e do Centro</p><p>de Ensino Superior de Uberaba (CESUBE). Gerente de Desenvolvimento</p><p>e Projetos do Centro Operacional de Desenvolvimento e Saneamento de</p><p>Uberaba (CODAU).</p><p>Sobre os autores</p><p>Patrícia Diniz Martins</p><p>Graduada em Engenharia Ambiental na Universidade de Uberaba</p><p>(Uniube). Técnica agrícola com habilitação em Agropecuária pelo Instituto</p><p>Federal de Minas Gerais (Bambuí). Professora dos cursos de Engenharia</p><p>Civil e Engenharia Ambiental da Uniube.</p><p>Romina Beatriz Silva Moura Neves</p><p>Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de</p><p>São Carlos, Universidade de São Paulo (EESC/USP). Engenheira civil</p><p>pela Universidade Federal de Viçosa (UFV). Engenheira civil da Caixa</p><p>Econômica Federal com análise de empreendimentos financiados com</p><p>recursos federais ou repassados pela União, nas áreas de saneamento e</p><p>infraestrutura com os agentes públicos – Empreendimentos do Programa</p><p>de Aceleração do Crescimento (PAC).</p><p>Sumário</p><p>Apresentação .............................................................................................................VII</p><p>Capítulo 1 Escoamento em conduto forçado de rede de distribuição</p><p>de água ...............................................................................1</p><p>1.1 Conceitos básicos ....................................................................................................3</p><p>1.1.1 Definição de vazão .........................................................................................3</p><p>1.1.2 Regimes de escoamento ..............................................................................4</p><p>1.1.3 Energia de escoamento .................................................................................9</p><p>1.1.4 Linha de carga ..............................................................................................12</p><p>1.2 Escoamento uniforme em tubulações ...................................................................14</p><p>1.2.1 Equação universal para a perda de carga ...................................................14</p><p>1.2.2 Equação Hazzen Willians para a perda de carga .......................................17</p><p>1.2.3 Perda de carga localizada ..........................................................................18</p><p>1.3 Sistema de tubulações .........................................................................................21</p><p>1.3.1 Relação entre o traçado das tubulações e a linha de carga ......................23</p><p>1.3.2 Vazão em marcha ........................................................................................29</p><p>1.3.3 Sistemas de reservatórios............................................................................29</p><p>1.3.4 Dimensionamento do volume do reservatório .............................................31</p><p>1.4 Rede de distribuição de água ................................................................................32</p><p>1.4.1 Vazão de adução.........................................................................................32</p><p>1.4.2 Tipos de redes ..............................................................................................34</p><p>1.4.3 Método de cálculo ........................................................................................35</p><p>1.5 Golpe de aríete ......................................................................................................43</p><p>Capítulo 2 Estações elevatórias ..........................................................49</p><p>2.1 Objetivo básico ......................................................................................................51</p><p>2.1.1 Componentes do sistema ..........................................................................51</p><p>2.1.2 Altura de elevação ........................................................................................52</p><p>2.1.3 Potência .....................................................................................................55</p><p>2.1.4 Exercício resolvido .......................................................................................55</p><p>2.2 Dimensionamento das tubulações ........................................................................56</p><p>2.2.1 Fórmula de Bresse .......................................................................................56</p><p>2.2.2 Exercício resolvido .......................................................................................58</p><p>2.3 Relações de semelhança ......................................................................................58</p><p>2.3.1 Exercícios resolvidos ..................................................................................59</p><p>2.4 Curvas características ...........................................................................................60</p><p>2.4.1 Curvas da bomba .........................................................................................61</p><p>2.4.2 Curvas do sistema .......................................................................................62</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Velocidade</p><p>(m/s)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda de carga</p><p>unitária (m/m)</p><p>R1 75 200 0,597133758 100 0,02391755</p><p>1 2 10 100 0,318471338 100 0,016821682</p><p>1A 65 150 0,920028309 100 0,074506594</p><p>A B 33,84 100 1,077707006 50 0,160441084</p><p>B C 13,84 100 0,440764331 200 0,030688185</p><p>C D 8,84 100 0,281528662 100 0,013390788</p><p>A E 11,16 100 0,355414013 100 0,020608586</p><p>E D 21,16 100 0,67388535 200 0,067309042</p><p>Tabela 8: Dimensionamento do sistema completo junto com a parte da rede malhada</p><p>Perda de carga</p><p>total (m)</p><p>Cota</p><p>piezométrica</p><p>montante</p><p>Cota piezométrica</p><p>jusante</p><p>Cota do</p><p>terreno</p><p>Pressão</p><p>disponível</p><p>2,40 120 117,608245 100 17,60824501</p><p>1,68 117,608245 115,9260768 100 15,92607676</p><p>7,45 117,608245 110,1575856 75 35,15758563</p><p>8,02 110,1575856 102,1355314 70 32,13553144</p><p>6,14 102,1355314 95,99789453 80 15,99789453</p><p>1,34 95,99789453 94,65881577 80 14,65881577</p><p>2,0612 110,1575856 108,096727 80 28,09672704</p><p>13,46 108,096727 94,63491868 80 14,63491868</p><p>UNIUBE 43</p><p>A pressão disponível, em todos os trechos, é superior aos 10 mca (Tabela</p><p>8); portanto, com os valores atribuídos aos diâmetros dos trechos,</p><p>atende-se os parâmetros de dimensionamento.</p><p>É um fenômeno que ocorre sempre que, num dado instante, a</p><p>velocidade é modificada bruscamente, produzindo variações de pressão</p><p>muito grandes. É sentido especialmente em válvulas de descargas</p><p>desreguladas, que produzem grande ruído, semelhante a uma martelada.</p><p>Em inglês, o fenômeno é denominado waterhammer, que significa</p><p>martelo d’água. Ocorre também ao ligarmos e desligarmos as bombas,</p><p>embora nem sempre de forma perceptível. O estudo do golpe de aríete</p><p>é muito especializado. Entretanto, algumas orientações básicas podem</p><p>ser apresentadas para minimizar seus efeitos:</p><p>a) a canalização de recalque deve ser a mais curta possível;</p><p>b) a velocidade da água nessa canalização não deve ser alta. Deve-se</p><p>evitar ultrapassar de 1,5 m/s;</p><p>c) a canalização de recalque deve ser construída com material metálico;</p><p>d) o traçado dessa canalização também é importante. (VIANNA, 2004).</p><p>O fenômeno do Golpe de aríete é devido à oscilação da pressão, que</p><p>pode ser positiva ou negativa, devido à altura manométrica em uma</p><p>instalação de recalque, ocorrendo uma parada brusca de funcionamento</p><p>do sistema. Essa oscilação de pressão é obtida por meio da seguinte</p><p>fórmula:</p><p>em que:</p><p>ΔH = variação de pressão mH2O;</p><p>g = aceleração da gravidade, m/s2;</p><p>U = velocidade média de escoamento da água no recalque, m/s;</p><p>a = celeridade (velocidade de propagação das ondas de golpe de aríete).</p><p>1.200 m/s em tubos de aço</p><p>700 m/s em tubos de PVC</p><p>Golpe de aríete1.5</p><p>a U</p><p>g</p><p>H∆ =</p><p>44 UNIUBE</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Para você entender melhor, vejamos algumas atividades.</p><p>Para uma instalação em aço, funcionando com uma velocidade de 1 m/s,</p><p>qual será a variação de pressão devida ao golpe de aríete no sistema?</p><p>Resolução:</p><p>2</p><p>12001,0</p><p>9,8</p><p>71,43a U mH O</p><p>g</p><p>H H H→ →∆ = ∆ = ∆ =</p><p>Em certa instalação de recalque (Figura 22), em que a tubulação é de</p><p>ferro fundido, a água escoa a uma vazão de 1,3 l/s sob o regime de</p><p>conduto forçado em uma tubulação de 32 mm de diâmetro interno. Qual</p><p>será a variação de pressão devida ao golpe de aríete no sistema?</p><p>Figura 22: Instalação de recalque.</p><p>Veja a resolução:</p><p>2</p><p>0,0013 1,61 /</p><p>0,032</p><p>4</p><p>QV m s</p><p>A π</p><p>= = =</p><p>⋅</p><p>2</p><p>12001,61</p><p>9,8</p><p>19,80a U mH O</p><p>g</p><p>H H H→ →∆ = ∆ = ∆ =</p><p>UNIUBE 45</p><p>Resumo</p><p>Neste capítulo, abordamos os conceitos básicos de escoamento</p><p>de conduto forçado, nas tubulações. Muitas instalações hidráulicas,</p><p>presentes em nosso dia a dia, como as instalações em nossas casas</p><p>(torneira, chuveiro, válvula de descarga etc.), rede de abastecimento</p><p>público de água etc., são exemplos de instalações que funcionam no</p><p>regime de conduto forçado. Vimos, também, o conceito de perda de carga</p><p>e como deve ser calculado, sendo fundamental para o dimensionamento</p><p>hidráulico desses sistemas. Como aplicação dos condutos forçados,</p><p>estudamos o dimensionamento de rede de abastecimento de água do</p><p>tipo ramificada e malhada.</p><p>Atividades</p><p>Atividade 1</p><p>Em um ponto de uma instalação de água, está instalado um medidor</p><p>de pressão com diâmetro de 50 mm e com uma vazão de escoamento</p><p>de 2,0 l/s. Este medidor está instalado a 7 metros de altura em relação</p><p>ao ponto de referência da instalação. Quando um medidor de pressão</p><p>indicar 3 mca, qual será a carga potencial, a carga de pressão e carga</p><p>cinética do ponto onde está localizado o medidor de pressão?</p><p>Atividade 2</p><p>Dois reservatórios mantidos a níveis constantes são interligados por uma</p><p>tubulação de diâmetro de 20 mm e 100 m de comprimento. Determine</p><p>a máxima diferença de cotas entre os níveis de água, para que o</p><p>escoamento ainda seja laminar. Dado 6- 10 = ט m²/s.</p><p>Atividade 3</p><p>Qual é o volume do reservatório que será implantado para um futuro</p><p>bairro formado por 220 lotes. Adotar 4 moradores por lote, consumo per</p><p>capita de 230 l/hab./dia; k1 = 1,2 2 k2 = 1,5.</p><p>46 UNIUBE</p><p>Atividade 4</p><p>Dimensione a rede de distribuição ramificada, a seguir, na figura. Para</p><p>isso, entenda que o nível d´água do reservatório é igual a 530 m. Entenda,</p><p>também, que, para que a mínima pressão disponível na rede de distribuição</p><p>de água na rede (a seguir) seja de 11 m.c.a. à jusante do ponto A, em</p><p>todos os trechos, a vazão de distribuição vale q = 0,01 l/s m⋅ . Material</p><p>das tubulações C=140.</p><p>Coeficiente de Hazzen-Williams = 140</p><p>Comprimento trecho RA = 80 m</p><p>Comprimento trecho AB = 75 m</p><p>Comprimento trecho BC = 75 m</p><p>Comprimento trecho CD = 69,52 m</p><p>Comprimento trecho CE = 110 m</p><p>PONTO COTA TERRENO</p><p>A 513,00</p><p>B 612,00</p><p>C 510,00</p><p>D 518,00</p><p>E 511,00</p><p>Figura: Rede de distribuição ramificada.</p><p>Atividade 5</p><p>Em certa instalação de recalque de PVC, a água escoa com velocidade</p><p>média de 2 m/s. Qual será a variação de pressão devida ao golpe de</p><p>aríete no sistema?</p><p>UNIUBE 47</p><p>Referências</p><p>AZEVEDO NETTO, José Martiniano. Manual de hidráulica. 8. ed. São Paulo:</p><p>Editora Edgard Blucher, 1998.</p><p>COIADO, Evaldo Miranda. Escoamento em conduto forçado. Notas de aula – EC</p><p>– 617 – Hidráulica Geral II – Universidade Estadual de Campinas – Faculdade de</p><p>Engenharia Civil – Departamento de Hidráulica e Saneamento, Campinas (SP). 1995.</p><p>ILHA, Marina Sangoi O. Qualidade dos sistemas hidráulicos prediais.</p><p>EC- 712 - Instalações prediais hidráulicas sanitárias – Universidade</p><p>Estadual de Campinas – Faculdade de Engenharia Civil – Departamento</p><p>de Hidráulica e Saneamento, Campinas – SP. 2009.</p><p>LEME, Francílio Paes. Engenharia de saneamento ambiental. 2. ed. Rio de</p><p>Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1984.</p><p>MACYNTIRE, Archibald Joseph. Instalações hidráulicas. 3. ed. Rio de Janeiro:</p><p>Livros Técnicos e Científicos, 1996.</p><p>VIANNA, Marcos Rocha. Instalações hidráulicas prediais. 3. ed. Belo Horizonte:</p><p>Editora Artes, 2004.</p><p>Cristiano Dorça Ferreira</p><p>Introdução</p><p>Estações elevatóriasCapítulo</p><p>2</p><p>No capítulo anterior, vimos a importância da hidráulica como</p><p>ciência que estuda o movimento dos líquidos e suas interferências.</p><p>Aprendemos, também, a dimensionar as redes de distribuição que</p><p>funcionam em gravidade e sob o regime de conduto forçado.</p><p>Muitos projetos não conseguem conduzir a água até o objetivo</p><p>final, apenas por gravidade, por estar localizado em postos mais</p><p>altos que o inicial ou devido à grande quantidade de energia</p><p>perdida durante a sua condução. Nesses casos, é necessária</p><p>a utilização de equipamentos conhecidos como bombas, para</p><p>solucionar o problema.</p><p>O dimensionamento das bombas merece um estudo especial</p><p>e detalhado. Assim, este capítulo está focado nos conceitos</p><p>fundamentais das estações elevatórias, nos cálculos necessários</p><p>da potência de motores e o dimensionamento de tubulações</p><p>utilizadas nas instalações.</p><p>Ao término dos estudos propostos, você estará apto(a) a:</p><p>• identificar os conceitos</p><p>básicos de estações elevatórias;</p><p>• calcular a potência dos motores;</p><p>Objetivos</p><p>50 UNIUBE</p><p>• dimensionar a tubulação de recalque e sucção;</p><p>• usar método para a escolha da bomba;</p><p>• analisar a existência do fenômeno da cavitação nas</p><p>instalações de bombeamento.</p><p>Esquema</p><p>2.1 Objetivo básico</p><p>2.1.1 Componentes do sistema</p><p>2.1.2 Altura de elevação</p><p>2.1.3 Potência</p><p>2.1.4 Exercício resolvido</p><p>2.2 Dimensionamento das tubulações</p><p>2.2.1 Fórmula de Bresse</p><p>2.2.2 Exercício resolvido</p><p>2.3 Relações de semelhança</p><p>2.3.1 Exercícios resolvidos</p><p>2.4 Curvas características</p><p>2.4.1 Curvas da bomba</p><p>2.4.2 Curvas do sistema</p><p>2.4.3 Curvas de associação de bombas e do sistema de</p><p>associação</p><p>2.4.4 Exercícios resolvidos</p><p>2.5 Escolha da bomba</p><p>2.5.1 Exercício resolvido</p><p>2.6 Cavitação</p><p>2.6.1 Definição</p><p>2.6.2 N.P.S.H – Net Positive Suction Head</p><p>2.6.3 Pressão atmosférica e pressão de vapor</p><p>2.6.4 Exercício resolvido</p><p>UNIUBE 51</p><p>Os sistemas elevatórios são de grande importância para as instalações</p><p>hidráulicas. Toda situação em que um fluido não possui carga suficiente</p><p>para chegar ao local desejado exige a instalação de um sistema</p><p>elevatório para adicionar carga ao fluido e este ter condições de chegar</p><p>ao local desejado.</p><p>Objetivo básico2.1</p><p>2.1.1 Componentes do sistema</p><p>O sistema elevatório é composto por bomba, motor elétrico, instalação</p><p>elétrica, abrigo da instalação e tubulação. Todos esses componentes</p><p>trabalham em conjunto, portanto o dimensionamento não é individual</p><p>e, sim, coletivo. Por esse motivo, torna-se um pouco mais complexo e</p><p>merece ser mais bem estudado.</p><p>Veja, a seguir, a ilustração (Figura 1) da estação elevatória de água bruta</p><p>da cidade de Uberaba-MG.</p><p>Figura 1: Estação elevatória de água bruta do Centro Operacional de</p><p>Desenvolvimento e Saneamento de Uberaba – CODAU.</p><p>Foto: CODAU (2011).</p><p>O ponto de captação se encontra a cerca de 120 m abaixo da Estação</p><p>de Tratamento de Água da cidade, necessitando, portanto, do auxílio</p><p>das bombas para a água atravessar este desnível. O abrigo tem, em seu</p><p>52 UNIUBE</p><p>interior, bombas, motores elétricos, painéis elétricos e as conexões que</p><p>são interligadas com a tubulação. Observe, na Figura 1, que temos várias</p><p>bombas com os seus motores elétricos e as conexões.</p><p>2.1.2 Altura de elevação</p><p>A altura de elevação é a somatória do desnível geométrico do sistema</p><p>mais a somatória das perdas de carga no sistema. A seguir, temos a</p><p>definição dos componentes da altura de elevação:</p><p>• altura de sucção (Hs): é a distância vertical do nível mínimo do lí-</p><p>quido em relação ao centro da bomba. Esta altura pode ser positiva</p><p>se a bomba estiver instalada acima do nível do líquido, e negativa</p><p>se a bomba estiver instalada abaixo do nível do líquido;</p><p>• altura de recalque (Hr): é a distância vertical, entre o nível máximo</p><p>do líquido em relação ao centro da bomba, quando a alimentação</p><p>é feita pelo fundo do reservatório de chegada, e, pelo ponto mais</p><p>alto do sistema, quando a chegada é pela parte superior do</p><p>reservatório;</p><p>• altura geométrica (Hg): é a somatória da altura de recalque (Hr)</p><p>e da altura de sucção (Hs), sendo que o sinal deve ser levado em</p><p>consideração;</p><p>• altura manométrica de sucção (Hms): é a somatória da altura de</p><p>sucção, mais a perda de carga no sistema do ponto da captação</p><p>até a chegada à bomba;</p><p>• altura manométrica de recalque (Hmr): é a somatória da altura de</p><p>recalque, mais a perda de carga no sistema do ponto da bomba</p><p>até o ponto de final do sistema.</p><p>Nas figuras 2 e 3, a seguir, são representadas todas as definições citadas</p><p>anteriormente. Sendo que, na Figura 2, a bomba está afogada e, na</p><p>Figura 3, a bomba não está afogada.</p><p>UNIUBE 53</p><p>Figura 2: Esquema dos dados para o dimensionamento de uma bomba, com a bomba</p><p>abaixo do nível de água da sucção.</p><p>Observe a Figura 3:</p><p>Figura 3: Esquema dos dados para o dimensionamento de uma bomba localizada acima do</p><p>nível de água da sucção.</p><p>Observe a Figura 2:</p><p>54 UNIUBE</p><p>Para ilustrar o que foi dito anteriormente, vamos adotar, como exemplo,</p><p>a Figura 4, a seguir:</p><p>Figura 4: Exemplo de situação que utiliza bomba para atingir o reservatório</p><p>elevado.</p><p>Foto: CODAU (2011).</p><p>Nesse processo da Figura 4, a água para abastecimento público chega</p><p>até o reservatório metálico apoiado sobre o solo. Uma estação elevatória,</p><p>localizada sobre o solo, transporta a água do reservatório metálico até o</p><p>reservatório elevado. Portanto, temos:</p><p>• a altura de sucção será a distância entre o nível de água do</p><p>reservatório apoiado até o eixo da bomba;</p><p>• a altura de recalque será a distância entre o eixo da bomba até o</p><p>nível de água do reservatório elevado;</p><p>• a altura geométrica será a diferença entre o nível do reservatório</p><p>metálico apoiado e o nível do reservatório elevado;</p><p>• a altura manométrica de sucção será a altura de sucção mais a</p><p>somatória das perdas de cargas, devido ao sistema que se inicia</p><p>no reservatório metálico apoiado e vai até a bomba;</p><p>• a altura manométrica de recalque será a somatória da altura</p><p>de recalque mais a perda de carga do sistema da bomba até a</p><p>chegada no reservatório elevado.</p><p>UNIUBE 55</p><p>SINTETIZANDO...</p><p>A altura manométrica é a somatória do desnível geométrico entre o ponto</p><p>de sucção e o ponto final do sistema, mais a somatória das perdas de</p><p>carga da água nesse caminho.</p><p>2.1.3 Potência</p><p>O sistema de bombeamento deverá ter condições de introduzir carga</p><p>suficiente no sistema, para vencer a somatória da altura geométrica</p><p>e mais a perda de carga do sistema em funcionamento. Esta carga é</p><p>fornecida por meio de um motor elétrico, que tem sua potência calculada</p><p>da seguinte maneira:</p><p>.Q.HManP</p><p>75.</p><p>γ</p><p>=</p><p>η</p><p>em que:</p><p>γ = Peso específico do líquido que está sendo recalcado (no caso da</p><p>água e esgoto 1000 kgf / m³);</p><p>Q = Vazão ou descarga em m³/s;</p><p>Hman = Altura manométrica (m);</p><p>η = rendimento do conjunto.</p><p>2.1.4 Exercício resolvido</p><p>Vejamos, a seguir, um exercício resolvido no qual abordamos um sistema</p><p>de bombeamento.</p><p>Uma estação elevatória transporta 50 l/s de água, a um desnível</p><p>geométrico de 20 m. Considere que, no total do sistema, aconteça</p><p>uma perda de carga de 5m em toda a tubulação e que o rendimento do</p><p>sistema seja de 74%; determine a potência da bomba necessária para</p><p>funcionar este sistema.</p><p>56 UNIUBE</p><p>Dados:</p><p>γ = 1000 kgf / m³</p><p>Q = 0,050 m³/s</p><p>Hman = 20+5 = 25m</p><p>η = 74% (motor)</p><p>Com os dados levantados, a potência do motor é:</p><p>1000.0,05.25P= =30,03cv</p><p>75.0,74</p><p>AGORA É A SUA VEZ</p><p>Uma estação elevatória transporta 65 l/s de água a um desnível geométrico</p><p>de 18m. Considere que, no total do sistema, aconteça uma perda de carga</p><p>de 5 m em toda a tubulação e o rendimento do conjunto seja de 65%;</p><p>determine a potência da bomba necessária para funcionar este sistema.</p><p>Dimensionamento das tubulações2.2</p><p>2.2.1 Fórmula de Bresse</p><p>Um sistema de bombeamento é formado por uma bomba, mais a</p><p>tubulação. O dimensionamento deste sistema é um conjunto das duas</p><p>partes que trabalham juntas. Se a tubulação for dimensionada com um</p><p>diâmetro maior, consequentemente, a perda de carga no sistema será</p><p>menor e a bomba necessária para o dimensionamento será de potência</p><p>menor; o custo da instalação será maior e o custo da bomba e do</p><p>consumo de energia será menor.</p><p>Caso o sistema seja dimensionado com uma tubulação com o diâmetro</p><p>menor, consequentemente, a perda de carga no sistema será maior e</p><p>será necessária uma bomba com a potência maior. O custo da tubulação</p><p>será menor, mas, em compensação, o custo da bomba e do consumo de</p><p>energia será maior. Portanto, deve-se determinar um diâmetro ideal que</p><p>apresente o melhor custo benefício, ou seja, que leve em consideração</p><p>UNIUBE 57</p><p>o custo da instalação e do funcionamento do sistema. Este diâmetro será</p><p>denominado de diâmetro econômico. Veja, a seguir, a representação</p><p>gráfica da fórmula de Bresse (Figura 5).</p><p>Figura 5: Representação gráfica da fórmula de Bresse.</p><p>Para determinar o diâmetro econômico, utiliza-se a fórmula de Bresse.</p><p>D Kx Q=</p><p>em que :</p><p>D = Diâmetro da tubulação de recalque (m);</p><p>Q = Vazão</p><p>em m³/s;</p><p>K = Coeficiente que depende do peso específico do líquido, regime de</p><p>trabalho e rendimento do conjunto elevatório, da natureza do material</p><p>da tubulação.</p><p>Para o dimensionamento do sistema de recalque, com funcionamento</p><p>diferente de 24 h por dia, foi proposta a seguinte fórmula:</p><p>0,251,3D X Q=</p><p>58 UNIUBE</p><p>X = número de horas de funcionamento de bombeamento por dia /24</p><p>Sempre que se partir de um valor médio de K, a solução obtida será</p><p>aproximada. Tratando-se de pequenas instalações, a fórmula de Bresse</p><p>pode levar a um diâmetro aceitável. Para o caso de grandes instalações,</p><p>uma pesquisa econômica, na qual sejam investigados os diâmetros mais</p><p>próximos inferiores e superiores, é importante para determinar os custos</p><p>relativos à instalação considerada.</p><p>Para o dimensionamento da linha de sucção, adota-se um</p><p>diâmetro comercial superior ao calculado para a linha de</p><p>recalque.</p><p>2.2.2 Exercício resolvido</p><p>Vejamos a resolução do seguinte problema.</p><p>Um sistema recalcará uma vazão de 40l/s de água. Sabendo que o</p><p>coeficiente de Bresse é igual a 1,1, determine o diâmetro de sucção e</p><p>recalque mais econômicos.</p><p>D= 1,1. 0,04= 0,22</p><p>O diâmetro comercial superior ao valor encontrado na fórmula de Bresse</p><p>é de 250 mm que será o diâmetro de recalque. E o diâmetro da sucção</p><p>será de 300 mm.</p><p>Relações de semelhança2.3</p><p>Para compreendermos o funcionamento de uma bomba mediante</p><p>alterações, pautaremo-nos em Azevedo Netto (1998, p.274) que discorre:</p><p>Os efeitos de alterações introduzidas nas condições</p><p>de funcionamento de uma bomba não devem ser</p><p>instalados exclusivamente com base na expressão que</p><p>permite determinar a sua potência. É indispensável o</p><p>exame das curvas das características que indicam a</p><p>variação do rendimento.</p><p>UNIUBE 59</p><p>As alterações de altura manométrica real de uma</p><p>bomba centrífuga trazem as seguintes consequências:</p><p>• aumentando-se a altura manométrica, a capa-</p><p>cidade Q (vazão) e a potência absorvida dimi-</p><p>nuem;</p><p>• reduzindo-se a altura manométrica, a descar-</p><p>ga Q e a potência absorvida elevam-se.</p><p>Vejamos, a seguir, as equações para o desenvolvimento dos cálculos de</p><p>vazão – Q, altura – H e potência – P.</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>3</p><p>2</p><p>Q1 rpm1=</p><p>Q2 rpm2</p><p>(rpm )H1 =</p><p>H2 (rpm )</p><p>(rpm )P1 =</p><p>P2 (rpm )</p><p>2.3.1 Exercícios resolvidos</p><p>1) Uma bomba centrífuga está funcionando com uma rotação por minuto</p><p>de 2500 com 30 HP de potência, uma vazão de 60l/s e uma altura</p><p>manométrica igual a 37m.</p><p>Se a velocidade da bomba passar a ser de 2.000 rpm, quais alterações</p><p>de vazão, altura manométrica e potência sofrerão o sistema?</p><p>2 2 2</p><p>1</p><p>2 2 2</p><p>2</p><p>3 3 3</p><p>1</p><p>3 3 3</p><p>2</p><p>Q1 rpm1 60 2.500 60x2.000= = Q2= Q2=48l/s</p><p>Q2 rpm2 Q2 2.000 2.500</p><p>(rpm )H1 37 (2.500) 37x(2.000)= = H2= H2=23,68m</p><p>H2 (rpm ) H2 (2.000) (2.500)</p><p>(rpm )P1 30 (2.500) 30x(2.000)= = P2= P2=15,</p><p>P2 (rpm ) P2 (2.000) (2.500)</p><p>→ → →</p><p>→ → →</p><p>→ → → 36HP</p><p>60 UNIUBE</p><p>2) Uma bomba centrífuga está funcionando com uma rotação por minuto</p><p>de 1500 com 40 HP de potência, uma vazão de 40l/s e uma altura</p><p>manométrica igual a 40m.</p><p>Se a velocidade da bomba passar a ser de 2000 rpm, quais as alterações</p><p>de vazão, altura manométrica e potência sofrerá o sistema?</p><p>2 2 2</p><p>1</p><p>2 2 2</p><p>2</p><p>3 3 3</p><p>1</p><p>3 3</p><p>2</p><p>Q1 rpm1 40 1.500 40x2.000= = Q2= Q2=53,33l/s</p><p>Q2 rpm2 Q2 2.000 1.500</p><p>(rpm )H1 40 (1.500) 40x(2.000)= = H2= H2=71,11m</p><p>H2 (rpm ) H2 (2.000) (1.500)</p><p>(rpm )P1 40 (1.500) 40x(2.000)= = P2=</p><p>P2 (rpm ) P2 (2.000)</p><p>→ → →</p><p>→ → →</p><p>→ → 3 P2= 94,82HP</p><p>(1.500)</p><p>→</p><p>AGORA É A SUA VEZ</p><p>Uma bomba centrífuga está funcionando com uma rotação por minuto</p><p>de 3.000 com 40 HP de potência, uma vazão de 70 l/s e uma altura</p><p>manométrica igual a 57 m.</p><p>Se a velocidade da bomba passar a ser de 2.200 rpm, quais as alterações</p><p>de vazão, altura manométrica e potência sofrerá o sistema?</p><p>Para o dimensionamento de uma bomba, é fundamental, primeiramente,</p><p>conhecer a definição de curva do sistema e curva da bomba, que são</p><p>descritas, a seguir.</p><p>Curvas características2.4</p><p>UNIUBE 61</p><p>2.4.1 Curvas da bomba</p><p>Para cada bomba, o fabricante faz um teste de funcionamento do seu</p><p>produto para verificar qual será a altura manométrica que renderá a uma</p><p>determinada bomba, para uma determinada vazão. Na medida em que a</p><p>vazão aumenta, a altura manométrica é reduzida. O gráfico da bomba é</p><p>descendente na medida em que aumenta a vazão.</p><p>Para pequena vazão, a bomba trabalha com a máxima altura manométrica.</p><p>Na medida em que a vazão aumenta, cai a altura manométrica. Existe</p><p>um ponto que é definido como ponto de máxima eficiência para a bomba,</p><p>que compreende o ponto de seu melhor funcionamento, levando em</p><p>consideração a vazão a ser transportada e a altura manométrica.</p><p>2.4.1.1 Curvas de bombas associadas em paralelo</p><p>Veja a Figura 6:</p><p>Figura 6: Estação elevatória de água tratada do CODAU.</p><p>Foto: CODAU (2011).</p><p>Quando duas bombas estão associadas em paralelo para um mesmo</p><p>sistema de recalque, é necessário gerar um curva correspondente</p><p>com as duas bombas funcionando em paralelo. Nesse caso, para cada</p><p>valor correspondente à altura manométrica, soma-se a vazão das duas</p><p>bombas em funcionamento, tendo-se, consequentemente, uma curva</p><p>correspondente às duas bombas no sistema, como é apresentado na</p><p>Figura 6.</p><p>62 UNIUBE</p><p>2.4.1.2 Curvas de bombas associadas em série</p><p>No caso das curvas de bombas associadas em série, para cada valor</p><p>correspondente de vazão da bomba em funcionamento, soma-se a altura</p><p>manométrica de cada uma. Será gerada uma curva que corresponde às</p><p>associações das bombas em série, conforme apresentado, a seguir, na</p><p>Figura 7.</p><p>Figura 7: Representação gráfica de associação de bomba em paralelo.</p><p>2.4.2 Curvas do sistema</p><p>As curvas do sistema são representadas por um gráfico em que, na</p><p>abcissa, registra-se a vazão e, na ordenada, a altura manométrica. Como</p><p>foi definida anteriormente, a altura manométrica é a somatória da altura</p><p>geométrica mais a perda de cargas. Para cada valor da vazão em um</p><p>determinado sistema, é gerada uma perda de carga.</p><p>Na medida em que se aumenta a vazão, a perda de carga no sistema</p><p>também aumenta e, consequentemente, aumenta a altura manométrica.</p><p>Portanto, a curva do sistema será sempre uma curva ascendente,</p><p>conforme apresentada, na Figura 8, a seguir:</p><p>UNIUBE 63</p><p>Figura 8: Representação gráfica de associação de bomba em série.</p><p>2.4.2.1 Curva do sistema para tubulação em série</p><p>Observe a Figura 9, a seguir:</p><p>Figura 9: Curva de associação de tubulação em série.</p><p>Caso o sistema seja formado por duas ou mais tubulações em série (ou</p><p>seja, em sequência) com diâmetros diferentes, será necessário calcular a</p><p>altura manométrica para cada tubulação independente. A curva caracte-</p><p>rística de cada tubulação deve ser lançada no mesmo gráfico, com</p><p>ambas iniciando na mesma origem das ordenadas. A curva do sistema</p><p>será a somatória da perda de carga, em cada trecho da tubulação mais</p><p>a altura geométrica do sistema, conforme apresentado na Figura 9.</p><p>64 UNIUBE</p><p>2.4.2.2 Curva do sistema para tubulação em paralelo</p><p>Observe a Figura 10, a seguir:</p><p>Figura 10: Associação de duas tubulações iguais.</p><p>Caso o sistema seja formado por tubulação em paralelo, a curva</p><p>característica do sistema será para cada altura manométrica</p><p>correspondente no sistema à somatória da vazão para cada tubulação,</p><p>conforme apresentado na Figura 10.</p><p>Explicando de outra forma, na determinação da curva do sistema em</p><p>paralelo que corresponde ao sistema com duas tubulações instaladas</p><p>em paralelo, cada sistema irá recalcar a água para a mesma altura</p><p>manométrica e, como são duas linhas, a vazão será o dobro. Portanto,</p><p>para cada valor da altura manométrica dobra-se o valor da vazão. O</p><p>resultado da curva é apresentado no gráfico anterior de cor azul.</p><p>2.4.3 Curvas de associação de bombas e do sistema de associação</p><p>Um sistema de recalque é composto por:</p><p>• tubulações que podem estar associadas em série, em paralelo, ou</p><p>individuais;</p><p>• conjuntos de bombas que podem estar associados em série, em</p><p>paralelo ou individuais.</p><p>UNIUBE 65</p><p>Esse sistema trabalha com as duas partes</p><p>e em conjunto.</p><p>Portanto, o funcionamento das partes tem que ser coincidente, por isso,</p><p>para determinar a vazão com que a bomba e a tubulação irão funcionar,</p><p>deve-se, em um mesmo gráfico, traçar as duas curvas. Ambas irão cruzar</p><p>em um ponto que será chamado ponto de funcionamento do sistema,</p><p>como pode ser visto, na Figura 11, a seguir.</p><p>Figura 11: Representação gráfica do ponto de funcionamento do sistema.</p><p>2.4.4 Exercícios resolvidos</p><p>2.4.4.1 Exercício resolvido 1</p><p>Para o sistema representado na Figura 12 e especificado a seguir,</p><p>determine a curva do sistema, sendo a tubulação de ferro galvanizado</p><p>(C=120), diâmetro de 200 mm e a somatória dos comprimentos equiva-</p><p>lentes das peças corresponde a 18 m. A tubulação tem um comprimento</p><p>real de 200 m. O desnível geométrico do reservatório 1 para o reserva-</p><p>tório 2 é de 10 m.</p><p>Determine o ponto de funcionamento do sistema, considerando duas</p><p>bombas trabalhando em paralelo com as seguintes características</p><p>(Tabela 1).</p><p>66 UNIUBE</p><p>Q (l/min) 2000 4000 6000 6500 7000 8000 10000</p><p>Dados da bomba (l/min) 100 98 92 90 88 82 68</p><p>Tabela 1: Dados da bomba</p><p>Na Tabela 1, são apresentados os dados da bomba e, na Figura 12, a</p><p>seguir, é apresentado como as duas bombas estão instaladas, sendo</p><p>que as duas são iguais.</p><p>Figura 12: Representação do sistema do Exercício resolvido 1.</p><p>Resolução:</p><p>Segue a Tabela 2, com os cálculos da tubulação com a linha de recalque:</p><p>Q (l/min) 0 2000 4000 6000 6500 7000 8000 10000</p><p>Perda de carga da</p><p>tubulação (m) 0 1,55 5,58 11,81 13,69 15,70 20,10 30,38</p><p>Altura manométrica</p><p>do sistema (m) 10 11,55 15,58 21,81 23,69 25,70 30,10 40,38</p><p>Vazão</p><p>correspondente para</p><p>o sistema em paralelo</p><p>0 4.000 8.000 12.000 13.000 14.000 16.000 20.000</p><p>Tabela 2: Cálculo da curva do sistema em paralelo</p><p>UNIUBE 67</p><p>Para a montagem do gráfico, é necessário o valor da altura manométrica</p><p>e da vazão correspondente. Como já foi dito, a altura manométrica é a</p><p>somatória da altura geométrica com a somatória de perda de carga. Na</p><p>Tabela 2, foi calculada, na segunda linha, a perda de carga para cada</p><p>respectiva vazão. Na terceira linha, calculamos a altura manométrica do</p><p>sistema, ou seja, somamos o valor encontrado na segunda linha, para</p><p>cada vazão, com o desnível geométrico, que corresponde a 10m. Como</p><p>o sistema funciona em paralelo, o gráfico é montado considerando o valor</p><p>da altura manométrica encontrado para cada vazão e esta vazão deverá</p><p>será multiplicada por dois.</p><p>Observe a Figura 13:</p><p>Figura 13: Gráfico da associação de duas linhas de tubulação iguais e em paralelo.</p><p>O gráfico apresenta a associação de duas linhas (tubulação) em paralelo.</p><p>Observe a Figura 14:</p><p>68 UNIUBE</p><p>Figura 14: Gráfico da associação de duas bombas iguais e em paralelo.</p><p>O gráfico apresenta a curva da associação de duas bombas em paralelo.</p><p>Observe a Figura 15:</p><p>Figura 15: Determinação da altura manométrica e vazão de funcionamento do sistema.</p><p>O ponto do gráfico no qual as duas linhas se cruzam é chamado de ponto</p><p>de funcionamento do sistema.</p><p>UNIUBE 69</p><p>2.4.4.2 Exercício resolvido</p><p>Para o sistema representado na Figura 16 e especificado a seguir,</p><p>determine a curva do sistema, considerando a tubulação de PVC (C=140).</p><p>A tubulação é dividida em duas partes, sendo uma parte na horizontal e</p><p>outra parte na vertical, sendo que as duas estão interligadas em série. A</p><p>tubulação na horizontal é de diâmetro de 250 mm, com comprimento real</p><p>de 160 m e comprimento equivalente das peças correspondente a 15 m.</p><p>A tubulação na vertical é de diâmetro de 200 mm, com um comprimento</p><p>real de 280 m e as peças correspondem a um comprimento equivalente</p><p>de 12 m. O desnível geométrico do reservatório 1 para o reservatório 2</p><p>é de 12 m.</p><p>Determine o ponto de funcionamento do sistema, considerando duas</p><p>bombas, trabalhando em série, com as seguintes características. Na</p><p>Tabela 3 constam os dados da bomba e na Tabela 4, a resolução do</p><p>problema.</p><p>Observe a Figura 16:</p><p>Figura 16: Representação do sistema do exercício resolvido 2.</p><p>70 UNIUBE</p><p>Q (l/min) 2000 4000 6000 6500 7000 8000 10000</p><p>Dados da bomba</p><p>(m) 25 25 24,5 23 22,5 22 20,5</p><p>Tabela 3: Dados da Bomba</p><p>Resposta: Perda de carga no trecho I.</p><p>Resolução:</p><p>Q (l/min) 0 2000 4000 6000 6500 7000 8000 10000</p><p>Perda de carga da</p><p>tubulação (m) –</p><p>trecho I</p><p>0 0,31 1,14 2,40 2,79 3,20 4,09 6,19</p><p>Altura manométrica</p><p>do sistema – trecho</p><p>I (m)</p><p>12 12,31 13,14 14,40 14,79 15,20 16,09 18,19</p><p>Perda de carga da</p><p>tubulação (m) –</p><p>trecho II</p><p>0 1,56 5,97 12,64 14,66 16,81 21,53 32,53</p><p>Altura manométrica</p><p>do sistema – trecho</p><p>II (m)</p><p>12 13,56 17,97 24,64 26,66 28,81 33,53 44,53</p><p>Curva</p><p>correspondente da</p><p>associação em série</p><p>12,00 13,87 19,11 27,05 29,45 32,01 37,62 50,71</p><p>Dados da bomba (m) 25 25 24,5 23 22,5 22 20,5 17</p><p>Dados da bomba</p><p>associado em série</p><p>(m)</p><p>50 50 49 46 45 44 41 34</p><p>Tabela 4: Resolução do problema</p><p>Observe a Figura 17, que contém a curva do sistema das bombas com</p><p>associação em série.</p><p>UNIUBE 71</p><p>Figura 17: Curva do sistema com a associação em série das bombas.</p><p>Na Figura 18, constam duas curvas, uma da bomba individual e outra da</p><p>associação em série. Note que as vazões bombeadas são as mesmas</p><p>(eixo x), mas a pressão dobrou (eixo y).</p><p>Figura 18: Curva da bomba associada em série.</p><p>Observe a Figura 19. Estão dispostas duas curvas, uma da bomba em</p><p>série e outra do sistema (curva de tubulação).</p><p>72 UNIUBE</p><p>Figura 19: Curva do sistema para bomba em série.</p><p>2.4.4.3 Exercício resolvido</p><p>Para o sistema representado na Figura 20 e especificado a seguir,</p><p>determine a curva do sistema, sendo que a tubulação tem o coeficiente</p><p>de Hazzen-Williams C=120.</p><p>A tubulação é dividida em duas partes: em uma parte na horizontal e outra</p><p>parte na vertical, sendo que as duas estão interligadas em série. A tubula-</p><p>ção na horizontal é de diâmetro de 150 mm, com comprimento real de</p><p>100 m e comprimento equivalente das peças correspondente a 12 m. A</p><p>tubulação na vertical é de diâmetro de 150 mm, com um comprimento real</p><p>de 80 m e as peças correspondem a um comprimento equivalente de 9 m.</p><p>O desnível geométrico do reservatório 1 para o reservatório 2 é de 12 m.</p><p>Determine o ponto de funcionamento do sistema, considerando duas</p><p>bombas de modelos diferentes, trabalhando em série, com as seguintes</p><p>características (Tabela 5).</p><p>Dados da bomba 1 (m) 25 25 24,5 23 22,5 22 20,5 17</p><p>Dados da bomba 2 (m) 30 30 29,5 27,8 27,3 26,7 24 21</p><p>Tabela 5: Dados de duas bombas instaladas no sistema</p><p>UNIUBE 73</p><p>Na Tabela 5, constam os dados das duas bombas instaladas no sistema.</p><p>Figura 20: Representação do sistema do exercício resolvido 3.</p><p>Na Tabela 6, a seguir, consta, passo a passo, como determinar o ponto</p><p>de funcionamento de um sistema de duas bombas em série e duas linhas</p><p>de tubulação em série.</p><p>Primeiramente, é determinada a altura manométrica do trecho I e do</p><p>trecho II. Depois, são determinados os valores para traçar a curva do</p><p>sistema, considerando o mesmo em série. Também, são calculados os</p><p>valores para determinar a curva das duas bombas em série.</p><p>Q (l/min) 0 2000 4000 6000 6500 7000 8000 10000</p><p>Perda de Carga da Tubulação</p><p>(m) - trecho I 0 3,23 11,63 24,62 28,56 32,75 41,93 63,36</p><p>Altura Manométrica do Sistema</p><p>- Trecho I (m) 12 15,23 23,63 36,62 40,56 44,75 53,93 75,36</p><p>Perda de Carga da Tubulação</p><p>(m) -trecho II 0 2,56 9,24 19,57 22,69 26,03 33,32 50,35</p><p>Altura Manométrica do Sistema</p><p>- Trecho II (m) 12,00 14,56 21,24 31,57 34,69 38,03 45,32 62,35</p><p>Curva correspondente da</p><p>associação em Série 12,00 17,79 32,87 56,19 63,25 70,78 87,25 125,70</p><p>Dados da Bomba 1 (m) 25 25 24,5 23 22,5 22 20,5 17</p><p>Dados da Bomba 2 (m) 30 30 29,5 27,8 27,3 26,7 24 21</p><p>Dados da Bomba associada em</p><p>série (m) 55 55 54 50,8 49,8 48,7 44,5 38</p><p>Tabela 6: Passo a passo para a determinação do funcionamento de um sistema de duas</p><p>bombas em série e de duas linhas de tubulação em série</p><p>74 UNIUBE</p><p>Observe a Figura 21. Nela constam as curvas de perda de carga das</p><p>tubulações nos trechos I e II e da curva correspondente à associação</p><p>em série.</p><p>Figura 21: Curva do sistema associado em série.</p><p>Na Figura 22, estão dispostas as curvas das duas bombas</p><p>individualmente e a curva da associação em série.</p><p>Figura 22: Gráfico das duas bombas associadas em série.</p><p>Observe a Figura 23. Nela, constam as duas curvas, uma do sistema e</p><p>outra das bombas em associação em série.</p><p>UNIUBE 75</p><p>Figura 23: Curva do sistema associada com a curva das duas bombas em série.</p><p>Para melhor explicar como procede o modelo de escolha de uma bomba,</p><p>vamos apresentar, a seguir, um exemplo para facilitar a compreensão.</p><p>O exemplo está representado na Figura 24, a seguir, e será um sistema</p><p>para recalcar uma vazão de 40l/s de água limpa de um reservatório até</p><p>outro. A tubulação utilizada no sistema é em PVC. A extensão de 1300 m</p><p>inclui a extensão da tubulação e as perdas de cargas localizadas.</p><p>Escolha da bomba2.5</p><p>Figura 24: Esquema da Instalação que será utilizado para exemplificar a</p><p>escolha da bomba.</p><p>76 UNIUBE</p><p>A seguir, descreveremos os passos para a escolha da bomba.</p><p>1) Trace a curva do sistema no qual deseja a implantação da estação</p><p>elevatória, de acordo com o objetivo que se espera atingir. Nesse</p><p>caso, será utilizada a fórmula de Hazzen-Williams.</p><p>Veja a Tabela 7:</p><p>Q (l/s) 0 10 20 30 40 50 60 70</p><p>Perda de carga da</p><p>tubulação 0 0,75 2,70 5,71 9,72 14,69 20,58 27,37</p><p>Altura manométrica do</p><p>sistema (m) 37 37,75 39,70 42,71 46,72 51,69 57,58 64,37</p><p>Tabela 7: Passo a passo para a escolha da bomba</p><p>Na Tabela 7, constam os valores da perda de carga e o valor da altura</p><p>manométrica para cada vazão correspondente. A altura manométrica</p><p>corresponde à soma da perda de carga mais o desnível geométrico.</p><p>Observe a Figura 25:</p><p>Figura 25: Curva do sistema.</p><p>UNIUBE 77</p><p>2) De acordo com o líquido que será transportado, a vazão e a altura</p><p>manométrica, o modelo a ser utilizado é escolhido no catálogo</p><p>do fabricante. Sendo assim, com os dados da curva do sistema,</p><p>é escolhido o modelo da bomba mais adequado para a estação</p><p>elevatória.</p><p>3) O Modelo 65-160, com rotação de 3500 rpm, tem várias opções de</p><p>acordo com o tamanho do rotor. A escolha deve se basear no maior</p><p>rendimento, de maneira que tenha um menor consumo de energia.</p><p>Portanto, deve-se escolher a bomba de maneira que intercepte a</p><p>curva do sistema no ponto de maior rendimento. Nesse exemplo,</p><p>o rotor escolhido será o de diâmetro de 172.</p><p>4) Com a bomba determinada, traça-se um gráfico da curva do</p><p>sistema com a curva da bomba (Figura 26).</p><p>Figura 26: Curva do sistema.</p><p>5) O sistema funcionará com uma vazão de 45 l/s, e conseguirá</p><p>recalcar uma altura manométrica de 48,6 m e com um rendimento</p><p>acima de 81,5 %. Caso o ponto de funcionamento atenda</p><p>satisfatoriamente os itens mencionados anteriormente, estará</p><p>definido o modelo da bomba que será utilizado. Caso contrário, o</p><p>processo deve ser iniciado novamente a partir do item 3.</p><p>78 UNIUBE</p><p>2.5.1 Exercício resolvido</p><p>O sistema, representado na Figura 27, e especificado a seguir, deverá</p><p>recalcar uma vazão de 10 l/s de água limpa de um reservatório até outro,</p><p>conforme o esquema. A tubulação utilizada no sistema é em PVC. A</p><p>extensão de 300 m inclui a extensão da tubulação e as perdas de carga</p><p>localizadas. Determine qual das bombas propostas é mais adequada</p><p>para esta instalação.</p><p>Figura 27: Representação do Sistema do Exercício resolvido.</p><p>A seguir, é apresentado o gráfico de vários modelos de bombas e um</p><p>desses modelos é mais adequado para o sistema apresentado (Figura 28).</p><p>Figura 28: Representação gráfica de vários modelos de bomba, sendo um deles adequado para</p><p>o projeto.</p><p>UNIUBE 79</p><p>Primeiramente, será construída a curva na tubulação para, posteriormente,</p><p>traçar o gráfico.</p><p>Observe a Tabela 8:</p><p>Q (l/s) 0 3 6 9 12 15 18 21</p><p>Perda de carga da</p><p>tubulação (m) 0 0,08 0,27 0,58 0,98 1,48 2,08 2,76</p><p>Altura manométrica do</p><p>sistema (m) 65 65,08 65,27 65,58 65,98 66,48 67,08 67,76</p><p>Tabela 8: Tabela do sistema</p><p>Veja que, a partir da curva do sistema especificada a seguir, com as</p><p>opções para a escolha da bomba, verifica-se que a melhor solução é a</p><p>bomba de rotor de D=199. Pois, de todas as opções, é a que representa</p><p>o ponto de funcionamento do sistema com o maior rendimento, e, ainda,</p><p>no ponto de funcionamento, a vazão é superior à demanda.</p><p>Observe a Figura 29, onde consta a curva do sistema.</p><p>Figura 29: Curva do sistema (exercício)</p><p>Observe a Figura 30. Nela constam as duas curvas, uma do sistema e</p><p>a outra da bomba.</p><p>80 UNIUBE</p><p>Figura 30: Curva do sistema e curva da bomba.</p><p>Um fenômeno que merece grande atenção em relação ao funcionamento</p><p>de uma estação elevatória de água é a cavitação. Quando acontece a</p><p>cavitação em uma estação elevatória, ela acarreta queda de rendimento</p><p>na instalação, ruídos e vibrações na bomba podendo até chegar ao</p><p>colapso dos equipamentos.</p><p>2.6.1 Definição</p><p>O fenômeno cavitação está relacionado com a pressão de vapor do líquido</p><p>que está sendo recalcado. Quando um líquido, em escoamento, passa</p><p>por uma região de baixa pressão, que pode atingir a sua pressão de</p><p>vapor, há a transição do estado líquido para o estado de vapor do fluído</p><p>que está sendo transportado. As bolhas formadas no interior do líquido</p><p>são arrastadas juntamente com o fluído e atravessam regiões em que a</p><p>pressão volta a ser maior que a pressão de vapor.</p><p>As bolhas formadas, ao entrarem na região de maior pressão, acabam</p><p>estourando. Esse processo é rápido, e o estouro das bolhas ocorre</p><p>com as partes da bomba em funcionamento ou com as paredes dos</p><p>equipamentos. No primeiro caso, causam a vibração do rotor da bomba e,</p><p>no segundo caso, ocorre inúmeros choques de bolhas com as paredes dos</p><p>equipamentos, causando um fenômeno de erosão com estas superfícies.</p><p>Cavitação 2.6</p><p>UNIUBE 81</p><p>IMPORTANTE!</p><p>Para evitar que este fenômeno ocorra, a instalação deverá ser</p><p>dimensionada, de maneira que a pressão em toda a instalação seja</p><p>sempre maior que a pressão de vapor do líquido que está sendo</p><p>recalcado. Por isso, quando for dimensionar uma instalação elevatória,</p><p>é muito importante conhecer a temperatura que estará o líquido que será</p><p>recalcado. Pois a pressão de vapor do líquido oscila de acordo com a</p><p>temperatura.</p><p>Em relação a esses aspectos, Coiado (1995, p. 2) discorre que:</p><p>Em geral, o ponto mais crítico ocorre na entrada do</p><p>rotor da bomba. A queda de pressão, desde a superfície</p><p>do poço de sucção até a entrada da bomba, depende</p><p>da vazão, do diâmetro, do comprimento virtual da</p><p>tubulação, da rugosidade do material e principalmente</p><p>da altura estática de sucção, distância vertical do eixo</p><p>da bomba até o nível d´água do poço. Estes são os</p><p>elementos susceptíveis de mudanças, por parte do</p><p>projetista, para sanar os danosos efeitos da cavitação.</p><p>2.6.2 N.P.S.H – Net Positive Suction Head</p><p>2.6.2.1 N.P.S.H Disponível</p><p>N.P.S.H Disponível é a energia disponível do líquido, no início do</p><p>processo, ou seja, é a energia do líquido, na maioria das vezes, a água,</p><p>na entrada da tubulação de sucção na bomba, acima da pressão de</p><p>vapor do líquido.</p><p>Então, explicando melhor, N.P.S.H disponível é a carga (energia) em</p><p>pressão absoluta disponível na entrada de sucção de uma bomba</p><p>hidráulica. Em qualquer seção transversal de um circuito hidráulico, o</p><p>NPSH mostra a diferença entre a pressão atual de um líquido em uma</p><p>tubulação e a pressão de vapor do líquido, a uma dada temperatura.</p><p>Observe a Figura 31, que representa a altura de sucção de uma bomba.</p><p>82 UNIUBE</p><p>Figura 31: Representação da altura de sucção.</p><p>2</p><p>2 2. . . .</p><p>2</p><p>Pressão_Vapor_Líquido</p><p>= + − −</p><p>=</p><p>v</p><p>v</p><p>PP VN P S H d EqI</p><p>g</p><p>P</p><p>γ γ</p><p>γ</p><p>Aplicando a equação de Bernoulli, entre o nível d´água no poço de sucção</p><p>e o eixo da bomba, mantido constante e a entrada da bomba, temos:</p><p>2 2</p><p>1 1 2 2</p><p>1 2</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>1</p><p>2</p><p>2</p><p>2 2</p><p>2 2</p><p>:</p><p>_(Pr _ _ )</p><p>0</p><p>2</p><p>0</p><p>_( _ _ )</p><p>_( _ _ arg _ _ )</p><p>_</p><p>2</p><p>atm</p><p>atm</p><p>P V P VZ Z Hs</p><p>g g</p><p>onde</p><p>PP essão Atmosférica Local</p><p>V</p><p>g</p><p>Z</p><p>Z Z Altura estática Sucção</p><p>Hs Somatória Perdas c a sucção bomba</p><p>Substituindo Tem se</p><p>P P VZ Hs EqII</p><p>g</p><p>γ γ</p><p>γ γ</p><p>γ γ</p><p>+ + = + + + ∆</p><p>=</p><p>=</p><p>=</p><p>=</p><p>∆</p><p>−</p><p>− −∆ = + −</p><p>(Pressão_Atmosférica_Local)</p><p>UNIUBE 83</p><p>Substituindo as equações I em II, tem-se:</p><p>. . . .</p><p>. . . .</p><p>v</p><p>v</p><p>PPatmN P S H d Z Hs</p><p>Patm PN P S H d Z Hs EqIII</p><p>γ γ</p><p>γ</p><p>= − −∆ −</p><p>−</p><p>= − −∆ −</p><p>2.6.2.2 N.P.S.H Requerido</p><p>O N.P.S.H requerido é específico da bomba, pois representa a perda de</p><p>carga que a água sofrerá para atravessar toda a bomba. Este dado é</p><p>fornecido pelo fabricante, pois é um dado muito específico da bomba e</p><p>não tem como ser calculado.</p><p>O fabricante geralmente fornece um gráfico de N.P.S.H por vazão, no</p><p>qual o engenheiro responsável pelo dimensionamento terá condições</p><p>de levantar o dado.</p><p>IMPORTANTE!</p><p>Para que o fenônemo da cavitação não ocorra, é necessário que a</p><p>seguinte condição seja atendida:</p><p>N.P.S.Hd > N.P.S.Hr.</p><p>Pode-se calcular o valor da altura máxima de sucção, de maneira que</p><p>não ocorra o fenômeno da cavitação. Esta condição limite será atingida</p><p>quando o N.P.S.Hd = N.P.S.Hr.</p><p>2 2</p><p>1 1 2 2</p><p>1 2</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>1</p><p>2</p><p>2</p><p>2 2</p><p>2 2</p><p>:</p><p>_(Pr _ _ )</p><p>0</p><p>2</p><p>0</p><p>_( _ _ )</p><p>_( _ _ arg _ _ )</p><p>_</p><p>2</p><p>atm</p><p>atm</p><p>P V P VZ Z Hs</p><p>g g</p><p>onde</p><p>PP essão Atmosférica Local</p><p>V</p><p>g</p><p>Z</p><p>Z Z Altura estática Sucção</p><p>Hs Somatória Perdas c a sucção bomba</p><p>Substituindo Tem se</p><p>P P VZ Hs EqII</p><p>g</p><p>γ γ</p><p>γ γ</p><p>γ γ</p><p>+ + = + + + ∆</p><p>=</p><p>=</p><p>=</p><p>=</p><p>∆</p><p>−</p><p>− −∆ = + −</p><p>carga</p><p>84 UNIUBE</p><p>. . . .</p><p>. . . . . . . .</p><p>. . . .</p><p>. . . .</p><p>= − −∆ −</p><p>=</p><p>= − −∆ −</p><p>= −∆ − −</p><p>v</p><p>v</p><p>v</p><p>PPatmN P S H d Z Hs</p><p>N P S H r N P S H d</p><p>PPatmN P S H r Z Hs</p><p>PPatmZmáx Hs N P S H r</p><p>γ γ</p><p>γ γ</p><p>γ γ</p><p>2.6.3 Pressão atmosférica e pressão de vapor</p><p>O fenômeno da cavitação traz prejuízos para as bombas. A ocorrência</p><p>deste fenômeno depende da pressão de vapor do líquido. Como a</p><p>pressão do líquido é fixa para cada tipo e não está sujeita a alterações,</p><p>a única variável é a cota de instalação da bomba em relação ao nível</p><p>d´água. Portanto, para evitar a cavitação, o projetista deve determinar a</p><p>máxima cota que uma bomba possa ter instalada.</p><p>A pressão de vapor da água, para cada temperatura, apresenta um valor</p><p>diferente.</p><p>A pressão atmosférica pode ser calculada de acordo com a seguinte</p><p>equação para regiões com até 2000 m de altitude. O resultado desta</p><p>equação é fornecido em m.c.a.</p><p>760 0,08113,6( )</p><p>1000</p><p>−</p><p>=</p><p>ϒ</p><p>atmP h</p><p>Em que:</p><p>h: altitude</p><p>UNIUBE 85</p><p>2.6.4 Exercício resolvido</p><p>Determine a máxima cota em que deve ser instalada uma bomba, para</p><p>recalcar 8 m³/h de água à temperatura de 20ºC. Estime a perda de carga</p><p>na sucção em 0,29 m.</p><p>Dados :</p><p>Nível d´água do reservatório de sucção = 380,00 m;</p><p>pressão atmosférica do local = 9,60 m.c.a;</p><p>Pv/ϒ = 0,24 m.c.a. e curva do NPSHr.</p><p>Figura 32: NPSHr do Equipamento.</p><p>Resolução:</p><p>A máxima cota que a bomba pode ser instalada, em relação à bomba,</p><p>sem que ocorra o fenômeno da cavitação, é de 6,07 m.</p><p>. . . .</p><p>. . . . 9,60 0,29 0,24</p><p>. . . . 9,07</p><p>. . . . 3</p><p>. . . . . . . .</p><p>9,07 3,0</p><p>6,07</p><p>= − −∆ −</p><p>= − − −</p><p>= −</p><p>=</p><p>></p><p>− ></p><p><</p><p>vPPatmN P S H d Z Hs</p><p>N P S H d Z</p><p>N P S H d Z</p><p>N P S H r mca</p><p>N P S H d N P S H r</p><p>Z</p><p>Z m</p><p>γ γ</p><p>86 UNIUBE</p><p>Resumo</p><p>Neste capítulo, foi exposto como é feita a escolha mais eficiente de uma</p><p>bomba. Vimos que a escolha da bomba depende também de como o</p><p>sistema irá funcionar. Mostramos como é determinada a vazão e a altura</p><p>manométrica do sistema, associando a bomba com o sistema.</p><p>Atividades</p><p>Atividade 1</p><p>Na Figura, a seguir, a bomba recalca água do reservatório A para o</p><p>reservatório B. Determine a vazão da bomba e as vazões que entram</p><p>nos reservatórios.</p><p>Figura: Bomba.</p><p>Dados:</p><p>Q (l/min) 2000 4000 6000 6500 7000 8000 10000</p><p>H (m) 100 98 92 90 88 82 68</p><p>Rendimento (%) 38 58 74 78 79 81 75</p><p>Tabela: Dados da bomba</p><p>UNIUBE 87</p><p>Trecho A- Bomba</p><p>Comprimeto = 300m</p><p>Diâmetro = 300mm</p><p>C =100</p><p>Trecho Bomba – B</p><p>Comprimento = 900m</p><p>Diâmetro = 300mm</p><p>C=100</p><p>Atividade 2</p><p>Com base em seus estudos, determine a potência da bomba especifica-</p><p>da, na atividade 1.</p><p>Atividade 3</p><p>Trace o gráfico para o funcionamento do seguinte sistema, considerando</p><p>duas bombas iguais, funcionando em paralelo. Seguem os dados da</p><p>bomba em funcionamento.</p><p>Q ( m3/h) 0 50 100 150 200 250 300</p><p>Hm 26 25.5 25 24 22 19 15</p><p>Tabela: Dados da bomba</p><p>Atividade 4</p><p>Para a bomba da atividade 3, trace o gráfico do sistema, considerando</p><p>que as duas bombas iguais irão trabalhar em série.</p><p>Atividade 5</p><p>Para uma instalação de bombeamento, que recalca a água de um poço</p><p>até um reservatório, calcule qual deve ser o diâmetro econômico da</p><p>instalação. Adotar o coeficiente de Bresse igual a 1,2. Vazão do Sistema</p><p>é de 7,0 l/s.</p><p>88 UNIUBE</p><p>AZEVEDO NETTO, José Martiniano. Manual de hidráulica. 8. ed. São</p><p>Paulo - SP, 1998.</p><p>VIANNA, Marcos Rocha. Instalações hidráulicas prediais. 3. ed. Belo</p><p>Horizonte - MG, 2004.</p><p>MACYNTIRE, Archibald Joseph. Instalações hidráulicas. 3. ed. Rio de</p><p>Janeiro - RJ, 1996.</p><p>COIADO, Evaldo Miranda - Escoamento em Condutos Forçados. Notas de Aula.</p><p>EC – 617. Hidráulica Geral II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de</p><p>Engenharia Civil. Departamento de Hidráulica e Saneamento, Campinas – SP, 1995.</p><p>Referências</p><p>André Luís Teixeira Fernandes</p><p>Patrícia Diniz Martins</p><p>Introdução</p><p>Fundamentos de Hidrologia</p><p>para a Engenharia</p><p>Capítulo</p><p>3</p><p>A preservação do meio ambiente e, consequentemente, dos</p><p>recursos hídricos, é uma necessidade atual em todo o mundo.</p><p>Já são sentidas, em algumas regiões do planeta, evidências,</p><p>constatadas e mensuradas, do grau de deterioração que vêm</p><p>sofrendo os Recursos Naturais (em consequência da sua</p><p>exploração irracional e da escassez de grande parte desses</p><p>recursos). A situação é alarmante no que se refere à demanda</p><p>existente e é ainda mais preocupante em relação à futura.</p><p>Os recursos hídricos são renováveis, porém, finitos. Assim, sua</p><p>preservação é de extrema importância. O consumo de água é</p><p>crescente para os diversos fins e a disponibilidade de água de boa</p><p>qualidade está se tornando cada vez menor. A escassez de água</p><p>é um problema ambiental e seus impactos tendem a ser cada vez</p><p>mais graves caso o manejo dos recursos hídricos não seja revisto</p><p>pelos países. Atualmente, mais de um bilhão de pessoas já não</p><p>têm acesso à água limpa suficiente para suprir suas necessidades</p><p>básicas diárias.</p><p>Segundo Carvalho; Batista da Silva (2006), a ideia que a grande</p><p>maioria da população possui com relação à água é que esta é</p><p>infinitamente abundante e sua renovação é natural. No entanto,</p><p>ocupando 71% da superfície do planeta (Figura 1), sabe-se que</p><p>97,30% deste total constituem-se de águas salgadas, 2,70% são</p><p>águas doces. Do total de água doce, 2,07% estão congeladas</p><p>em geleiras e calotas polares (água em estado sólido) e, apenas</p><p>90 UNIUBE</p><p>0,63% restam de água doce não totalmente aproveitada por</p><p>questões de inviabilidade técnica, econômica, financeira e de</p><p>sustentabilidade ambiental (Figura 2).</p><p>Figura 1: Cobertura de água do planeta terra (71%).</p><p>Fonte: Adaptado de Wikipédia (2011).</p><p>Figura 2: Distribuição da água no planeta Terra.</p><p>Fonte: Carvalho; Fonseca da Silva (2006).</p><p>Nas diversas atividades humanas, agrícolas, industriais ou</p><p>recreativas em que, de alguma forma, a água é consumida,</p><p>técnicas para a utilização mais racional desse recurso hídrico</p><p>devem ser procuradas, tanto no sentido de minimizar o seu</p><p>consumo quanto para preservar sua finalidade. Segundo Testezlaf;</p><p>Matsura; Cardoso (2002), a agropecuária é responsável pela</p><p>utilização de 61% da água doce do mundo, percentual muito</p><p>superior aos 18% da indústria e aos 21% do consumo humano.</p><p>Dentro deste contexto, surge a Hidrologia, que se constitui na</p><p>ciência que estuda a água na Terra, sua ocorrência, circulação e</p><p>distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua relação</p><p>com o meio ambiente, incluindo sua relação com a vida.</p><p>UNIUBE 91</p><p>Objetivos</p><p>Mas, onde entra a hidrologia nisso tudo?</p><p>Hidrologia é o estudo da água na superfície terrestre, no solo e</p><p>no subsolo. A Hidrologia pode ser tanto uma ciência como um</p><p>ramo da engenharia e tem muitos aspectos em comum com</p><p>a meteorologia, geologia, geografia, agronomia, engenharia</p><p>ambiental e a ecologia. Utiliza como base os conhecimentos</p><p>de</p><p>hidráulica, física e estatística.</p><p>Existem outras ciências que também estudam o comportamento</p><p>da água em diferentes fases, como a meteorologia, a climatologia,</p><p>a oceanografia e a glaciologia. Algumas delas já foram estudadas,</p><p>por você, em outros componentes do nosso curso. A diferença</p><p>fundamental é que a Hidrologia estuda os processos do ciclo da</p><p>água em contato com os continentes.</p><p>Após os estudos propostos neste capítulo, esperamos que você</p><p>seja capaz de:</p><p>• demonstrar o ciclo da água na natureza e explicar os conflitos</p><p>atuais sobre a sua utilização no Brasil e no mundo;</p><p>• explicar conceitos a respeito das bacias hidrográficas;</p><p>• explicar conceitos de precipitação, bem como as formas de</p><p>chuva e medidas;</p><p>• explicar conceitos de infiltração da água no solo e escoa-</p><p>mento superficial;</p><p>• definir o que é evapotranspiração e suas formas de medida</p><p>e estimativa.</p><p>92 UNIUBE</p><p>3.1 Ciclo Hidrológico</p><p>3.1.1 A água na natureza</p><p>3.1.2 Recursos hídricos: disponibilidade e usos</p><p>3.1.3 A crise da água</p><p>3.1.4 Gestão dos recursos hídricos</p><p>3.1.5 A água no terceiro milênio</p><p>3.2 A bacia hidrográfica</p><p>3.2.1 Classificação das bacias hidrográficas</p><p>3.2.2 Forma da bacia</p><p>3.2.3 Declividade e orientação</p><p>3.2.4 Atitude média</p><p>3.2.5 Características fluviomorfológicas</p><p>3.2.6 Outras características importantes das bacias</p><p>3.3 Precipitação</p><p>3.3.1 Formas de chuvas</p><p>3.3.2 Tipos de chuvas</p><p>3.3.3 Medidas e registro da chuva</p><p>3.4 Escoamento superficial</p><p>3.5 Infiltração e armazenamento de água do solo</p><p>3.6 Evaporação e evapotranspiração</p><p>3.6.1 Conceitos de evapotranspiração</p><p>3.6.2 Medidas de evaporação e evapotranspiração</p><p>Esquema</p><p>Ciclo Hidrológico3.1</p><p>3.1.1 A água na natureza</p><p>Com o progressivo aumento das populações e a evolução da civilização</p><p>moderna, vêm crescendo as demandas de água para os inúmeros fins:</p><p>domésticos, industriais e agrícolas. Isto porque, na sociedade atual, a</p><p>água desempenha uma função sem precedentes.</p><p>UNIUBE 93</p><p>Embora 3/4 da superfície terrestre sejam cobertos por água, as</p><p>expectativas para o próximo século são preocupantes quanto à</p><p>disponibilidade de água potável para o consumo humano, tanto pelo</p><p>crescimento populacional como, principalmente, pela poluição dos</p><p>reservatórios naturais, rios, lagos, depósitos subterrâneos etc. Entre 1940</p><p>e 1960, o consumo total de água dobrou de 1 mil para 2 mil km3 ano-1;</p><p>de 1960 para 1990, saltou para 4,13 mil km3; e, no ano 2.000, prever-</p><p>se atingir 5,19 mil km3 ano-1. As estimativas são de que, ao final deste</p><p>século, o consumo de água tenha aumentado em cerca de 10 vezes</p><p>em relação ao ano de 1900, continuando a agricultura como o maior</p><p>consumidor, embora que em menor proporção, 90,5% no ano de 1900 e</p><p>cerca de 60% atualmente (GHASSEMI et al., 1995).</p><p>Por outro lado, cerca de 9.000 km3 de água doce são disponíveis para</p><p>exploração humana em todo o mundo, o que seria suficiente para a</p><p>manutenção de 20 bilhões de pessoas, correspondendo ao triplo da</p><p>população atual (GHASSEMI et al., 1995). Entretanto, existem problemas</p><p>sérios de distribuição. Países cuja disponibilidade de água não atinge 1</p><p>mil m3 hab-1 ano-1 sofrem de escassez de oferta. Em 1990, cerca de 20</p><p>países integravam o bloco dos deficitários, prevendo-se para 2.025 a</p><p>inclusão de mais 10, entre os quais: Haiti, Marrocos, África do Sul, Síria,</p><p>Etiópia, Egito etc.</p><p>A água existe na natureza nas fases sólida, líquida e gasosa, como</p><p>componentes do chamado ciclo hidrológico ou ciclo da água. O ciclo</p><p>hidrológico é um ciclo contínuo em que a água no estado líquido se</p><p>evapora da superfície da terra, dos oceanos e outras reservas e se</p><p>incorpora à atmosfera no estado gasoso, retornando ao estado anterior</p><p>sob a forma de chuva ou neve. Anualmente, a energia do sol faz com</p><p>que um volume aproximado de 500 mil km3 de água se evapore,</p><p>principalmente dos oceanos. Do ponto de vista de suprimento de água</p><p>para as plantas e uso em agricultura irrigada, é de grande interesse</p><p>estudos que envolvam a água de chuva, água armazenada em</p><p>reservatório de superfície e água subterrânea.</p><p>Segundo Tundisi (2003), o ciclo hidrológico é o modelo pelo qual são</p><p>representados a interdependência e o movimento contínuo da água nas</p><p>fases sólida, líquida e gasosa, entretanto, a fase de maior interesse é a</p><p>94 UNIUBE</p><p>líquida, pois é fundamental para satisfazer as necessidades do homem</p><p>e de todos os outros organismos, animais e vegetais. De acordo com</p><p>Speidel et al. (1988), os componentes do ciclo hidrológico são:</p><p>• precipitação: água adicionada à superfície da Terra a partir da</p><p>atmosfera, que pode ser líquida (chuva) ou sólida (neve ou gelo);</p><p>• evaporação: processo de transformação da água líquida para a</p><p>fase gasosa, sendo a maior contribuição dos oceanos;</p><p>• transpiração: perda de vapor de água pelas plantas, que entra na</p><p>atmosfera;</p><p>• infiltração: processo pelo qual a água é absorvida pelo solo;</p><p>• percolação: processo pelo qual a água entra no solo e nas</p><p>formações rochosas até o lençol freático;</p><p>• drenagem: deslocamento de água nas superfícies, durante a</p><p>precipitação.</p><p>Na Figura 3, é possível visualizar as peculiaridades do ciclo hidrológico</p><p>e seus principais processos.</p><p>Figura 3: O ciclo hidrológico.</p><p>Fonte: Adaptado de TUNDISI (2003).</p><p>UNIUBE 95</p><p>Na Figura 3, os números em km3 (x 103) indicam os fluxos de evaporação,</p><p>precipitação e drenagem para os oceanos.</p><p>Na Tabela 1, a seguir, podem ser comparados os volumes de água em</p><p>circulação na terra:</p><p>Componente hidrológico Volume (km3 hab-1 ano-1)</p><p>Precipitação nos oceanos 458.000</p><p>Precipitação nos continentes 119.000</p><p>Descarga total nos rios 43.000</p><p>Volume vapor atmosférico 13.000</p><p>Evaporação dos oceanos 503.000</p><p>Evaporação dos continentes 74.200</p><p>Contribuição dos fluxos subterrâneos</p><p>às descargas dos rios</p><p>43.000</p><p>Tabela 1: Volume de água em circulação na terra, em km3 hab-1 ano-1</p><p>Fonte: COSTA (2007a).</p><p>Vamos ver, a seguir, alguns componentes do ciclo hidrológico, mais</p><p>detalhadamente.</p><p>3.1.1.1 Água de chuva</p><p>A água de chuva é o componente mais importante do ciclo hidrológico por</p><p>se constituir na principal fonte de uso pelas plantas por meio da reposição</p><p>da capacidade de armazenamento hídrico do solo e do reabastecimento</p><p>dos reservatórios de águas superficiais e subterrâneas. Estima-se que</p><p>a contribuição do ciclo hidrológico, de água oriunda dos oceanos para</p><p>a terra firme, apresenta um saldo positivo próximo de 40 mil km3 ano-1,</p><p>servindo como alimentador dos rios e recarga dos depósitos superficiais</p><p>e subterrâneos (CRISE DE ÁGUA..., 1994).</p><p>A chuva é uma forma de irrigação natural das lavouras com água</p><p>praticamente isenta de sais, apresentando condutividade elétrica (CE)</p><p>em torno de 0,010 dS m-1 (MOLLE; CADIER, 1992), o que confere à</p><p>planta um ótimo sabor para consumo humano.</p><p>96 UNIUBE</p><p>3.1.1.2 Águas de superfície</p><p>Entende-se como águas de superfície as águas doces armazenadas em</p><p>barragens, açudes, lagos, represas em geral e as contidas nos fluxos dos</p><p>rios. Cerca de 2,5 % das águas da Terra, o que corresponde a 35 milhões</p><p>de km3, é considerada potável. Entretanto, 24 milhões de km3 desse total</p><p>(1,74 %) estão indisponíveis por estocagem na forma de gelo ou neve</p><p>no topo de montanhas ou nas calotas polares. O volume de água doce</p><p>contido nos lagos é estimado em 91.000 km3, o que corresponde apenas</p><p>a 0,007 % de toda a água existente, e o volume dos rios compreende</p><p>cerca de 2.120 km3 (CRISE DE ÁGUA.., 1994; GHASSEMI et al., 1995).</p><p>O Brasil detém 13% das reservas de água doce do</p><p>Planeta, que são de apenas 3%. Esta visão de</p><p>abundância, aliada à grande dimensão continental do</p><p>País, favoreceu o desenvolvimento de uma consciência</p><p>de inesgotabilidade, isto é um consumo distante dos</p><p>princípios de sustentabilidade e sem preocupação com</p><p>a escassez. A elevada taxa de desperdício de água</p><p>no Brasil, 70%, comprova essa despreocupação. A</p><p>oferta gratuita de recursos naturais pela natureza e a</p><p>crença de sua capacidade ilimitada de recuperação</p><p>frente às ações exploratórias, contribuiu para essa</p><p>postura descomprometida com a proteção</p><p>e o equilíbrio</p><p>ecológico (TOCCHETTO; PEREIRA, 2004, p.2).</p><p>As principais fontes de água para irrigação são representadas pelas</p><p>águas de superfície, que são abastecidas pelas águas de chuva e</p><p>apresentam maior facilidade de captação.</p><p>3.1.1.3 Água subterrânea</p><p>A água subterrânea estende-se por toda parte sob a superfície do solo,</p><p>distribuída desde as planícies mais áridas até os pontos mais altos do</p><p>relevo terrestre e se constitui em uma das principais fontes de toda a</p><p>água utilizável pelo homem. As reservas subterrâneas são abastecidas</p><p>por infiltração lenta das águas superficiais, através dos solos e se</p><p>acomodam em camadas rochosas a diferentes profundidades, sendo</p><p>mantidas, muitas vezes, sob pressão. São essas águas que abastecem</p><p>os poços utilizados nas zonas rurais, e nas pequenas e médias cidades.</p><p>UNIUBE 97</p><p>Com um custo maior que o da água de superfície, a subterrânea deve</p><p>ser tratada como reserva estratégica e protegida como recurso natural</p><p>capaz de assegurar a sobrevivência humana com direito à boa qualidade</p><p>de vida.</p><p>No que diz respeito à gestão de águas, Rodriguez (1991) afirma que</p><p>as águas subterrâneas não podem ter tratamento distinto das águas</p><p>de superfície, já que no ciclo hidrológico elas interagem. Os cursos de</p><p>águas perenes se mantêm com as águas das chuvas que se infiltram</p><p>e abastecem depósitos subterrâneos. Problemas, no entanto, podem</p><p>surgir quando o uso consultivo superar a recarga natural do manancial</p><p>subterrâneo.</p><p>Em algumas regiões cafeeiras, como Araguari, no Triângulo Mineiro, a</p><p>utilização de água subterrânea para a irrigação tem grande importância,</p><p>tanto no que diz respeito ao aumento de produtividade da cultura, como</p><p>na incidência de constantes conflitos pelo uso dessa água.</p><p>Você verá este assunto, com maior aprofundamento, nos</p><p>próximos estudos!</p><p>3.1.2 Recursos hídricos: disponibilidade e usos</p><p>Sabe-se que a maior parte do nosso planeta é coberta de água.</p><p>Entretanto, apenas uma pequena parcela pode ser facilmente utilizada</p><p>pelo homem para suas diversas atividades. A maior parte da água que</p><p>cobre 71% da superfície da Terra está contida nos mares e oceanos e</p><p>corresponde a 96,5% de toda água existente no planeta. Há também uma</p><p>significativa parcela de água presente nas geleiras e neves que são de</p><p>difícil captação e, portanto, não são aproveitáveis.</p><p>Segundo Setti (1995), a qualidade de água livre sobre a Terra atinge 1370</p><p>milhões de km3, sendo apenas 0.6% de água doce líquida disponível</p><p>naturalmente. Desse valor, apenas 1,2% são águas superficiais</p><p>encontradas nos rios e lagos, e o restante (98,8%) está no subsolo.</p><p>Dessa água subterrânea, somente a metade é utilizada, já que a outra</p><p>parte é encontrada a profundidades maiores que 800m e, portanto, de</p><p>difícil captação. Assim, restam apenas 0,3% de toda água do planeta que</p><p>pode ser aproveitada facilmente e captada dos rios e lagos.</p><p>98 UNIUBE</p><p>A disponibilidade de água no planeta é superior à</p><p>demanda da população. No entanto, sua distribuição</p><p>aos diferentes setores consumidores para os diversos</p><p>usos é extremamente desigual, o que confere a muitas</p><p>regiões déficit de recursos hídricos, comprometendo o</p><p>atendimento à população em geral.</p><p>Além da má distribuição e perdas, a crescente degrada-</p><p>ção dos recursos hídricos, devido à concentração de</p><p>cargas poluidoras em algumas regiões e a falta de</p><p>escrúpulos quanto ao lançamento dessa carga nos</p><p>cursos d’água, também deve ser considerada um dos</p><p>fatores que tornam a água imprópria para diversos</p><p>usos. Assim, diversas regiões do mundo enfrentam hoje</p><p>problemas relativos à escassez de água com qualida-</p><p>de compatível ao uso que se fará dela. (PATERNIANI,</p><p>2012, p.2)</p><p>Mota (1997) classifica os principais usos da água como consultivos</p><p>(quando há perdas entre o que é retirado e o que retorna ao sistema</p><p>natural) e não consultivos (quando ocorre o contrário). Os consultivos</p><p>são: abastecimento humano, abastecimento industrial, irrigação e</p><p>dessedentação de animais. Os não consultivos são: recreação, harmonia</p><p>paisagística, geração de energia elétrica, conservação da flora e da</p><p>fauna, navegação, pesca e diluição, assimilação e afastamento de</p><p>despejos.</p><p>O consumo de água tende a crescer com o aumento da população, o</p><p>desenvolvimento industrial e outras atividades humanas. Cada vez mais</p><p>se retira água dos mananciais e se produzem resíduos líquidos, que</p><p>voltam para seus recursos hídricos alterando a sua qualidade.</p><p>Para cada situação de uso da água, há necessidade de que a mesma</p><p>tenha uma determinada qualidade. A água para beber, por exemplo, deve</p><p>obedecer a critérios mais rígidos do que a utilização na recreação ou para</p><p>fins paisagísticos. A qualidade desejável para a água usada na irrigação</p><p>varia em função dos tipos de culturas onde será aplicada. Culturas</p><p>alimentícias, por exemplo, exigem uma qualidade de água superior à de</p><p>culturas não alimentícias. O mesmo acontece com a água destinada às</p><p>indústrias, cujas características dependem dos tipos de processamentos</p><p>e produtos das fábricas.</p><p>UNIUBE 99</p><p>Alguns usos provocam alterações nas características da água, tornando-</p><p>-a imprópria para outras finalidades. A recreação pode modificar a</p><p>qualidade da água, prejudicando o abastecimento humano. A irrigação,</p><p>com o uso de fertilizantes e pesticidas, pode provocar a poluição de</p><p>mananciais, causando prejuízos a outros usos. A água utilizada para diluir</p><p>despejos, mesmo tratada, torna-se imprópria para consumo humano e</p><p>para outros fins.</p><p>Observa-se que há necessidade do manejo adequado dos recursos</p><p>hídricos, compatibilizando-se os seus diversos usos de forma a garantir</p><p>a água na qualidade e na quantidade desejáveis aos seus diversos fins.</p><p>Este é um dos grandes desafios da humanidade: saber aproveitar os</p><p>seus recursos hídricos de forma a garantir os seus múltiplos usos hoje</p><p>e sempre.</p><p>Em algumas regiões, há água em abundância, suficiente para suprir as</p><p>necessidades da população e para diluir os resíduos líquidos resultantes</p><p>dos diversos usos. Em outras regiões, com características áridas ou</p><p>semiáridas, há escassez de água, muitas vezes até para fins mais</p><p>nobres, como o abastecimento humano. No Brasil, por exemplo, na região</p><p>semiárida do Nordeste, em períodos longos de estiagem, a população</p><p>de algumas áreas é, muitas vezes, obrigada a percorrer grandes</p><p>distâncias para apanhar água que, frequentemente, é de péssima</p><p>qualidade. Em outras regiões do país, onde há relativa abundância de</p><p>água, os problemas de poluição são graves, resultantes da urbanização,</p><p>industrialização, mineração, irrigação e outras atividades, havendo,</p><p>muitas vezes, dificuldade de se obter água na qualidade adequada para</p><p>determinados usos. Com isso, torna-se necessária a implantação de</p><p>processos de tratamento mais rigorosos, e isso será refletido no custo</p><p>da água fornecida.</p><p>Constata-se assim que, no manejo dos recursos hídricos, é importante</p><p>considerar os aspectos de qualidade e quantidade de água. Os múltiplos</p><p>usos desse líquido devem ocorrer de forma equilibrada, considerando a</p><p>sua disponibilidade e a capacidade dos mananciais de diluir e depurar</p><p>recursos líquidos.</p><p>100 UNIUBE</p><p>3.1.3 A crise da água</p><p>De acordo com Tundisi (2003), a deterioração dos mananciais e do</p><p>suprimento de água é resultado do constante aumento no volume de água</p><p>utilizado para vários fins e do aumento da poluição e da contaminação</p><p>hídrica. Os impactos causados têm custos econômicos elevados na</p><p>recuperação das fontes de água para abastecimento, incidindo sobre</p><p>a sociedade nos diferentes continentes e países. Um dos maiores</p><p>agravantes da deterioração dos recursos hídricos é a repercussão na</p><p>saúde humana e no aumento da mortalidade infantil e das internações</p><p>hospitalares.</p><p>Segundo o mesmo autor, outra causa das mudanças no ciclo hidrológico</p><p>são as alterações globais no planeta, que deverão causar impactos</p><p>na evaporação, no balanço hídrico e na biodiversidade dos sistemas</p><p>aquáticos. Águas superficiais e subterrâneas sofrem contínuos impactos</p><p>com grandes danos</p><p>ao funcionamento dos ecossistemas, ao balanço</p><p>hídrico e à disponibilidade de recursos hídricos para a espécie humana</p><p>e outras espécies de animais e plantas.</p><p>Conforme a Unesco (2003), os principais problemas mundiais de água</p><p>no planeta são os seguintes:</p><p>• o programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA)</p><p>identifica 80 países com grandes problemas de água, representan-</p><p>do 40% da população mundial;</p><p>• 1/3 da população mundial vive em países onde a falta de água vai</p><p>de moderada a alta;</p><p>• mais de 1 bilhão de pessoas têm problemas de acesso à água po-</p><p>tável e 2,4 bilhões não tem acesso a saneamento básico, provo-</p><p>cando centenas de milhões de casos de doenças de veiculação</p><p>hídrica e mais de 5 milhões de mortes a cada ano. Estima-se que</p><p>de 10.000 a 20.000 crianças morrem todo dia vítimas de doenças</p><p>de veiculação hídrica;</p><p>• mais de 20% de todas as espécies de água doce estão ameaçadas</p><p>em função da construção de barragens, diminuição do volume de</p><p>água e danos causados por poluição e contaminação;</p><p>UNIUBE 101</p><p>• 37% da população mundial vivem próximo à costa, onde o esgoto</p><p>doméstico é a maior fonte de contaminação;</p><p>• 30 a 60 milhões de pessoas foram deslocadas diretamente pela</p><p>construção de represas em todo o planeta;</p><p>• 120.000 km3 de água estão contaminados.</p><p>Segundo Watson et al. (1998), as perspectivas para o futuro não são</p><p>nada promissoras. Os autores observam que:</p><p>• em 2025, dois terços da população mundial estarão vivendo em</p><p>regiões com estresse hídrico. Em muitos países em desenvolvi-</p><p>mento, a pouca disponibilidade de água afetará o crescimento e a</p><p>economia local e regional;</p><p>• a poluição da água continuará afetando os recursos hídricos conti-</p><p>nentais e as águas costeiras;</p><p>• o uso inadequado do solo afetará bacias hidrográficas nos conti-</p><p>nentes, águas costeiras e estuários.</p><p>Na Tabela 2, pode-se visualizar a disponibilidade de água nos continentes</p><p>em relação ao percentual populacional, segundo a UNESCO (2003).</p><p>Nota-se que o problema mais sério é no continente asiático, que possui</p><p>mais da metade de população do mundo, mas tem disponíveis somente</p><p>36% dos recursos hídricos mundiais.</p><p>Tabela 2: Relação entre a disponibilidade de água e a população, em %</p><p>Continente Água População</p><p>América do Norte e Central 15 8</p><p>América do Sul 26 6</p><p>Europa 8 13</p><p>África 11 13</p><p>Ásia 36 60</p><p>Austrália e Oceania 5 1</p><p>Fonte: UNESCO (2003).</p><p>102 UNIUBE</p><p>Em algumas regiões do mundo, a disponibilidade hídrica já é problema</p><p>sério, com regiões e países à beira do colapso (tabelas 3 e 4).</p><p>Continente Região / Área)</p><p>África Saara (9.000.000 km2)</p><p>Kalahari (260.000 km2)</p><p>Ásia Arábia (225.000 km2)</p><p>Gobi (1.295.000 km2)</p><p>Chile Atacama (78.268 km2)</p><p>Tabela 3: Regiões onde há deficiência de água</p><p>Fonte: UNIÁGUA (2006).</p><p>País Disponibilidade de água</p><p>(m3 hab1 ano-1)</p><p>Kuwait Praticamente nula</p><p>Malta 40</p><p>Quatar 54</p><p>Gaza 59</p><p>Bahamas 75</p><p>Arábia Saudita 105</p><p>Líbia 111</p><p>Bahrein 185</p><p>Jordânia 185</p><p>Cingapura 211</p><p>União dos Emirados Árabes 279</p><p>Tabela 4: Países pobres em água</p><p>Fonte: MARGAT (1998).</p><p>De acordo com Costa (2007a), a situação também é crítica no México,</p><p>Hungria, Índia, China, Tailândia e Estados Unidos. Os países mais pobres</p><p>em água têm a sua população concentrada nas áreas próximas a rios,</p><p>em regiões áridas ou insulares da terra. A disponibilidade de menos</p><p>de 1.000 m3 hab1 ano-1 já representa condição de “estresse de água”</p><p>e menos de 500 m3 hab1 ano-1 configura “escassez de água”, segundo</p><p>Falkenmark (1986). Outro fator que também deve ser considerado no</p><p>UNIUBE 103</p><p>consumo de água é a faixa de renda da população, que envolve fatores</p><p>ligados ao desperdício por falta de conscientização, por falta de instrução</p><p>(classe baixa) ou por descaso provocado pelo seu baixo valor monetário</p><p>(classe alta), conforme Figura 4.</p><p>Figura 4: Relação entre consumo de água e faixa de renda da população</p><p>mundial.</p><p>Fonte: Adaptado de UNIÁGUA (2006).</p><p>Segundo Costa (2007a), o Brasil se destaca no cenário mundial pela</p><p>grande descarga de água doce dos seus rios, cuja produção hídrica é</p><p>de 177.900 m3 s-1. Este valor, somado aos 73.100 m3 s-1 da Amazônia</p><p>internacional, representa 53% da produção de água doce do continente</p><p>sul-americano e 12% do total mundial, valor este distribuído em quatro</p><p>bacias hidrográficas: Amazônica, Prata ou Platina, São Francisco e</p><p>Tocantins.</p><p>Porém, mesmo possuindo grandes bacias hidrográficas, que totalizam</p><p>cerca de 80% da produção hídrica, cobrindo 72% do território brasileiro,</p><p>o Brasil sofre com escassez de água, devido à má distribuição da</p><p>densidade populacional dominante, que cresce exageradamente e se</p><p>concentra em áreas de pouca disponibilidade hídrica.</p><p>3.1.4 Gestão dos recursos hídricos</p><p>Todos os problemas relacionados à escassez de água no mundo,</p><p>segundo Costa (2007b), confirmam a necessidade de maior controle em</p><p>104 UNIUBE</p><p>sua utilização. Porém, a água pode ser hoje considerada como o produto</p><p>mais valoroso do mundo, abrindo nova fronteira para os investidores</p><p>privados.</p><p>Em 8 de janeiro de 1997, foi promulgada a Lei Federal de número</p><p>9.433, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos. Esta lei,</p><p>popularmente conhecida como “lei das águas”, estabelece como</p><p>fundamentos:</p><p>• a água é um bem de domínio público;</p><p>• a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico;</p><p>• em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é</p><p>o consumo humano e a dessedentação de animais;</p><p>• a gestão de recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso</p><p>múltiplo das águas;</p><p>• a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação</p><p>da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema</p><p>Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos;</p><p>• a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e</p><p>contar coma participação do Poder Público, dos usuários e das</p><p>comunidades.</p><p>Segundo Tundisi (2003), o gerenciamento preditivo, integrado e</p><p>adaptativo de recursos hídricos implica em um conjunto de estratégias</p><p>de planejamento, participação de usuários e organizações institucionais,</p><p>implementando tecnologias diferenciadas, avançadas e de baixo custo.</p><p>Este gerenciamento deve ser efetuado a partir da bacia hidrográfica,</p><p>sendo mais efetivo à medida que a organização institucional incorpora</p><p>a participação de usuários, a promoção de políticas públicas e o</p><p>treinamento de gerentes com visão sistêmica tecnológica de problemas</p><p>sociais e econômicos.</p><p>A gestão atual dos recursos hídricos passa por um processo de</p><p>transição em que a descentralização, a gestão por bacias hidrográficas,</p><p>o monitoramento permanente e a disponibilização de informações para</p><p>a sociedade são pontos fundamentais.</p><p>UNIUBE 105</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Sobre este assunto, gestão de recursos hídricos, você pode se aprofundar</p><p>nos dois capítulos que já estudamos, em etapa anterior do nosso curso.</p><p>3.1.5 A água no terceiro milênio</p><p>Segundo Tundisi (2003), a água é um recurso natural, distribuído</p><p>desigualmente pela superfície e aquíferos do planeta e sua</p><p>disponibilidade, uso e gerencialmente adequado são fundamentais</p><p>para o futuro sustentável da humanidade. A água apresenta algumas</p><p>características essenciais:</p><p>a) a água é ubíqua e está em quase todas as regiões do planeta,</p><p>principalmente onde há concentração humana;</p><p>b) a água é um recurso heterogêneo, existindo nas formas líquida,</p><p>sólida e gasosa, sendo a líquida a mais utilizada;</p><p>c) a água é um recurso renovável: o ciclo da água implica permanente</p><p>renovação do estoque de água e da sua qualidade. Tecnologias</p><p>modernas têm interferido no ciclo natural, como dessalinização,</p><p>alteração nos padrões de precipitação etc.;</p><p>d) a água é uma propriedade comum: não há ainda definição clara</p><p>dos diretos de propriedade da água em muitos países;</p><p>e) a água é utilizada em grandes volumes, excedendo consideravel-</p><p>mente as quantidades de outros recursos naturais usados pelo</p><p>homem;</p><p>f) a água doce é muito barata: águas municipais custam menos de U$</p><p>0,30 por tonelada métrica, enquanto areia custa U$ 3,00/tonelada, o</p><p>ferro,</p><p>R=U$ 30,00/tonelada. No Brasil, a água municipal, cujo custo</p><p>varia, está em torno de R$ 0,35/1.000 m3 para uso doméstico.</p><p>Ainda, segundo o mesmo autor, é fundamental persistir na proposta do</p><p>gerenciamento integrado, preditivo em nível de ecossistema, utilizando</p><p>a bacia hidrográfica como um mecanismo básico de gestão do solo e</p><p>das águas. As missões mais importantes para a gestão de águas e para</p><p>a política de gerenciamento devem ser: fornecer água adequada e com</p><p>qualidade e quantidades suficientes para uso doméstico, indústrias e</p><p>106 UNIUBE</p><p>agricultura; promover e proporcionar suprimentos adequados a todos;</p><p>gerenciar adequadamente a água, seu uso e seu suprimento; proteger a</p><p>capacidade de renovação da água superficial e subterrânea; conservar</p><p>a biodiversidade dos sistemas aquáticos; reduzir conflitos internacionais,</p><p>locais e regionais sobre o uso das águas; proteger comunidades rurais e</p><p>urbanas de enchentes; purificar e tratar água de esgoto e de efluentes;</p><p>proteger os mananciais.</p><p>Segundo Rosengrant (1996), os desafios referentes à escassez de água</p><p>devem ser enfrentados com gerenciamento do suprimento e da demanda,</p><p>com a inclusão de novas fontes, como a exploração sustentada dos</p><p>aquíferos subterrâneos, reflorestamento intensivo para proteger recargas</p><p>e proteção e recuperação dos solos para melhor gestão da qualidade da</p><p>água. O reuso da água deve ser um fator cada vez mais preponderante</p><p>no século XXI, podendo desempenhar papel econômico fundamental.</p><p>Além do reuso, a captação das águas de precipitação ou enchentes</p><p>para suprir cultivos irrigados deve ser intensificada em regiões áridas e</p><p>semiáridas. Este procedimento pode melhorar o padrão de conservação</p><p>do solo, evitando a erosão (CLARKE, 1993 apud TUNDISI, 2003).</p><p>Várias estratégias podem ser utilizadas para enfrentar a escassez</p><p>e aumentar a disponibilidade de água (SHIKLOMANOV, 1998; De</p><p>VILLIERS, 2000; REBOUÇAS, 1999):</p><p>a) estratégia para a obtenção de mais água: deve-se aumentar</p><p>áreas de reservas, proteger os aquíferos subterrâneos e desenvol-</p><p>ver sistemas de transporte de água para onde há escassez. A</p><p>dessalinização pode ser importante instrumento para a obtenção</p><p>de água doce no futuro, tendo como principal problema o custo da</p><p>energia despendida no sistema. Outro mecanismo que pode ser</p><p>um fator decisivo para muitas regiões no alívio da pressão sobre</p><p>recursos e mananciais é a transposição de águas, porém, devendo</p><p>ser acompanhada de um processo permanente de auditoria,</p><p>avaliando-se o impacto da transposição e seus efeitos posteriores;</p><p>b) estratégias para diminuir o consumo e reciclar água: deve-se</p><p>reduzir a demanda de água, colocando-se preços adequados no</p><p>fornecimento, taxando a poluição ou tornando o consumo mais</p><p>eficiente, com técnicas mais baratas, educação da população e</p><p>UNIUBE 107</p><p>uma nova ética da água. Técnicas inovadoras de irrigação, como</p><p>a irrigação por gotejamento, aspersão com baixa pressão, podem</p><p>ser estimuladas, com muitos benefícios para a conservação.</p><p>Folegatti; Da Silva; Casarini (2004) apresentam informações muito</p><p>importantes a respeito do consumo diário de cada um dos sistemas de</p><p>irrigação mais utilizados no Brasil (Tabela 5). Nota-se que alguns são</p><p>muito mais eficientes no que diz respeito à economia de água, como a</p><p>microaspersão e o gotejamento.</p><p>Sistema de</p><p>irrigação</p><p>Vazão contínua</p><p>(l s-1 ha-1 24h-1)</p><p>Consumo diário</p><p>(m3 ha-1)</p><p>População</p><p>equivalente</p><p>(habitantes)</p><p>Gotejamento 0,35 a 0,50 30 a 44 300 a 440</p><p>Microaspersão 0,50 a 0,70 44 a 61 440 a 610</p><p>Aspersão</p><p>(todos os tipos) 1,00 86,4 864</p><p>Inundação 2,00 a 2,50 >121 >1210</p><p>Tabela 5: Comparação de vazão, consumo diário e população equivalente dos principais</p><p>sistemas de irrigação utilizados no Brasil</p><p>Fonte: Folegatti; Da Silva; Casarini (2004).</p><p>Conforme Carmo et al. (2005), a grande participação do setor agrícola</p><p>no consumo de água se explica principalmente pelo uso da água para</p><p>irrigação. Com a intensificação da prática da irrigação como uma</p><p>alternativa estratégica para aumentar a oferta de produtos agrícolas, as</p><p>áreas irrigadas no Brasil vêm aumentando. No período de 1992 a 2002, a</p><p>área irrigada teve crescimento de 8%. É necessário que haja um manejo</p><p>racional da irrigação, não apenas utilizando as técnicas mais modernas,</p><p>mas também aplicando quantidades adequadas de água para cada tipo</p><p>de cultura nos períodos ótimos. Atualmente, por não adotar métodos de</p><p>manejo de irrigação, o produtor rural acaba utilizando água em excesso</p><p>para garantir que a cultura não sofra um estresse hídrico, o que poderia</p><p>comprometer a produção. Esse excesso tem como consequência</p><p>um desperdício de energia e de água, usado em um bombeamento</p><p>desnecessário.</p><p>108 UNIUBE</p><p>Assumindo que um programa de conscientização sobre o uso racional</p><p>da água de irrigação conseguiria reduzir, em média, 1 mm dia-1 a água</p><p>aplicada nas áreas irrigadas, isso equivaleria a 10 m3 ha-1 dia-1 , ou seja, 3</p><p>milhões de hectares irrigados atualmente no Brasil, o que corresponderia</p><p>a uma economia de 30.000.000 m3 dia-1. Admitindo-se que se irriga, em</p><p>média, apenas 180 dias do ano, a economia total seria de 5.400.000.000</p><p>m3 ano-1. Para entendermos melhor, vamos comparar essa economia</p><p>com o consumo de uma cidade como Belo Horizonte. Considerando que</p><p>o consumo de água numa cidade do porte de Belo Horizonte (3 milhões</p><p>de habitantes) seja de 12 m-1 s-1 ou 1.063.800 m3 dia-1, em um ano,</p><p>consome-se 378.432.000 m3 de água. A economia com o uso racional</p><p>da água daria para suprir 14 cidades do porte de Belo Horizonte por ano</p><p>(RESENDE, 2001 apud MIRANDA, 2004).</p><p>No uso inadequado da água para a irrigação e para a dessedentação</p><p>de animais, os pontos de maior conflito são o desperdício e a pouca</p><p>preocupação com a qualidade da água. Outro aspecto a ser mencionado</p><p>é que a água, utilizada amplamente no setor agropecuário, não retorna</p><p>à suas fontes de origem ou retorna a esses mananciais, comprometida</p><p>por contaminação de pesticidas ou dejetos do rebanho.</p><p>A importância do manejo adequado da água nos grandes centros urbanos</p><p>se destaca por conta da pressão exercida pelo não tratamento e pela</p><p>relativa escassez hídrica encontrada na maioria dessas áreas, conforme</p><p>aponta Carmo (2005):</p><p>• estratégias para o gerenciamento integrado: deve-se estabe-</p><p>lecer bases sólidas para o gerenciamento integrado, aprimorando</p><p>capacidades institucionais, integrando sistemas federais, estaduais</p><p>e municipais, implantando comitês de bacias hidrográficas, dando</p><p>proteção para as questões relacionadas à proteção dos manan-</p><p>ciais e aos usos múltiplos da água e educação da população;</p><p>• estratégias para a conservação da água em nível internacional e</p><p>entre fronteiras estaduais: atualmente, há 200 bacias internacionais</p><p>cujos usos múltiplos de água têm gerado conflitos, produzindo efeitos</p><p>no volume de água (enchentes) e grandes perdas econômicas em</p><p>razão da poluição e da eutrofização de grandes volumes de água.</p><p>A conservação da água em nível internacional somente pode ser</p><p>realizada se grupos internacionais puderem administrar os recursos</p><p>UNIUBE 109</p><p>hídricos com legislação apropriada, internacional, com novas</p><p>tecnologias e investimentos compartilhados.</p><p>PARADA OBRIGATÓRIA</p><p>Agora que pudemos ver um panorama dos recursos hídricos no Brasil e</p><p>no mundo, vamos partir para o estudo da Bacia Hidrográfica, de grande</p><p>importância para a hidrologia.</p><p>A bacia hidrográfica3.2</p><p>A bacia hidrográfica é um sistema físico sujeito a entradas de água</p><p>(precipitação) que gera saídas de água (escoamento e evapotranspira-</p><p>ção). Transforma uma entrada concentrada no tempo (precipitação) em</p><p>uma saída relativamente distribuída no tempo (escoamento).</p><p>Veja a Figura 5:</p><p>Figura 5: Bacia hidrográfica, sub-bacias e divisores de água.</p><p>110 UNIUBE</p><p>A área da bacia é fundamental para definir a potencialidade hídrica da</p><p>mesma, uma vez que esta é a região de captação da água da chuva.</p><p>Assim, a área da bacia multiplicada pela lâmina precipitada ao longo de</p><p>um intervalo de tempo define o volume</p><p>2.4.3 Curvas de associação de bombas e do sistema de associação.................64</p><p>2.4.4 Exercícios resolvidos ...................................................................................65</p><p>2.5 Escolha da bomba .................................................................................................75</p><p>2.5.1 Exercício resolvido .....................................................................................78</p><p>2.6 Cavitação ...............................................................................................................80</p><p>2.6.1 Definição .....................................................................................................80</p><p>2.6.2 N.P.S.H – Net Positive Suction Head...........................................................81</p><p>2.6.3 Pressão atmosférica e pressão de vapor ....................................................84</p><p>2.6.4 Exercício resolvido ......................................................................................85</p><p>Capítulo 3 Fundamentos de Hidrologia para a Engenharia ................89</p><p>3.1 Ciclo Hidrológico ....................................................................................................92</p><p>3.1.1 A água na natureza ......................................................................................92</p><p>3.1.2 Recursos hídricos: disponibilidade e usos ...................................................97</p><p>3.1.3 A crise da água ...........................................................................................100</p><p>3.1.4 Gestão dos recursos hídricos ....................................................................103</p><p>3.1.5 A água no terceiro milênio ..........................................................................105</p><p>3.2 A bacia hidrográfica ..............................................................................................109</p><p>3.2.1 Classificação das bacias hidrográficas ......................................................112</p><p>3.2.2 Forma da bacia ..........................................................................................113</p><p>3.2.3 Declividade e orientação ............................................................................114</p><p>3.2.4 Altitude média .............................................................................................116</p><p>3.2.5 Características fluviomorfológicas .............................................................118</p><p>3.2.6 Outras características importantes das bacias ..........................................119</p><p>3.3 Precipitação .........................................................................................................122</p><p>3.3.1 Formação de chuvas ..................................................................................124</p><p>3.3.2 Tipos de chuvas .........................................................................................124</p><p>3.3.3 Medida e registro da chuva ........................................................................126</p><p>3.4 Escoamento superficial ........................................................................................131</p><p>3.5 Infiltração e armazenamento de água no solo ....................................................134</p><p>3.6 Evaporação e evapotranspiração ........................................................................141</p><p>3.6.1 Conceitos de evapotranspiração ...............................................................143</p><p>3.6.2 Medidas de evaporação e evapotranspiração ...........................................148</p><p>Capítulo 4 Hidrologia aplicada à engenharia ....................................171</p><p>4.1 Águas subterrâneas .............................................................................................173</p><p>4.1.1 Distribuição das águas subterrâneas .......................................................173</p><p>4.1.2 Aquíferos ...................................................................................................178</p><p>4.1.3 Princípios básicos do escoamento em meios porosos .............................184</p><p>4.1.4 Escoamento ...............................................................................................188</p><p>4.1.5 Estruturas de descarga (Poços) ................................................................191</p><p>4.2 O Hidrograma unitário..........................................................................................193</p><p>4.2.1 Hidrograma unitário a partir de precipitações isoladas .............................193</p><p>4.2.2 Hidrogramas unitários sintéticos ................................................................198</p><p>4.3 Controle e previsão de enchentes .......................................................................208</p><p>4.3.1 Enchentes ..................................................................................................208</p><p>4.3.2 Avaliação das enchentes ...........................................................................210</p><p>4.3.3 Medidas para controle da inundação .........................................................211</p><p>4.3.4 Zoneamento de áreas de inundação .........................................................213</p><p>4.3.5 Avaliação dos prejuízos das enchentes .....................................................216</p><p>4.3.6 Previsão de enchentes...............................................................................218</p><p>4.4 Manipulação dos dados de vazão .......................................................................220</p><p>4.4.1 Regionalização da vazão máxima, média e mínima ................................220</p><p>4.4.2 Curva de permanência ..............................................................................222</p><p>4.4.3 Curva de massa das vazões .....................................................................223</p><p>4.5 Medições de vazão ..............................................................................................225</p><p>4.5.1 Estações hidrométricas .............................................................................225</p><p>4.5.2 Controles naturais e artificiais ...................................................................226</p><p>4.5.3 Curvas-chave ............................................................................................232</p><p>4.5.4 Medidas de vazão .....................................................................................233</p><p>4.5.5 Medidas do nível de água .........................................................................235</p><p>4.6 Hidrologia estatística ............................................................................................237</p><p>4.6.1 Conceitos de hidrologia estatística ............................................................237</p><p>4.6.2 Ajuste de distribuições estatísticas ............................................................240</p><p>Capítulo 5 Introdução ao saneamento ambiental: saúde pública</p><p>e abastecimento de água.................................................255</p><p>5.1 Saúde pública ......................................................................................................257</p><p>5.1.1 Saneamento e saúde pública: um breve histórico.....................................257</p><p>5.1.2 Saneamento ambiental ..............................................................................258</p><p>5.2 Abastecimento de água .......................................................................................268</p><p>5.2.1 Usos da água .............................................................................................268</p><p>5.2.2 Sistema de abastecimento de água ........................................................280</p><p>Capítulo 6 Introdução ao saneamento ambiental: esgotamento</p><p>sanitário e resíduos sólidos .............................................301</p><p>6.1 Esgotamento sanitário .........................................................................................304</p><p>6.1.1 Caracterização da qualidade dos esgotos: parâmetros de qualidade ......304</p><p>6.1.2 Sistemas de tratamento de esgoto ...........................................................313</p><p>de água recebido ao longo deste</p><p>intervalo de tempo. A área deve ser definida em relação a um dado ponto</p><p>ao longo do canal, ou à própria saída ou confluência da bacia. A área</p><p>total inclui todos os pontos situados a altitudes superiores à da saída da</p><p>bacia e dentro do divisor topográfico que separa duas bacias adjacentes.</p><p>A área de uma bacia hidrográfica pode ser</p><p>estimada a partir da delimitação dos divisores</p><p>da bacia (Figura 5) em um mapa topográfi-</p><p>co. Pode ser medida por meio de um instru-</p><p>mento denominado planímetro ou utilizando</p><p>representações digitais da bacia em CAD ou</p><p>em Sistemas de Informação Geográfica (SIG).</p><p>Planímetro</p><p>O planímetro é um</p><p>instrumento para desenho</p><p>técnico usado para medir</p><p>a área de uma superfície</p><p>plana arbitrária.</p><p>Mas, as bacias são sempre grandes?</p><p>Ao contrário do que muitas vezes imaginamos, bacias podem ser</p><p>áreas pequenas ou grandes. Não é somente o Rio Amazonas ou o São</p><p>Francisco que têm bacias, mas, até mesmo, pequenos córregos, por</p><p>exemplo, de 150 m de comprimento, como os que existem próximo de</p><p>sua cidade.</p><p>Conforme Lima (2008), como a produção de água pela bacia (deflúvio)</p><p>pode ser originada de componentes superficiais e subsuperficiais, é</p><p>possível, na paisagem normal, existir uma área de drenagem superficial</p><p>que não corresponde exatamente aos limites subterrâneos da bacia, ou</p><p>seja, o divisor topográfico pode não coincidir com o divisor freático. Na</p><p>Figura 6, consta esta situação.</p><p>UNIUBE 111</p><p>Figura 6: Exemplo em que não ocorre a coincidência entre a área superficial e a área</p><p>subsuperficial das bacias.</p><p>Fonte: Adaptado de Lima (2008).</p><p>No balanço hídrico, ocorre vazamento para fora em A e para dentro em</p><p>B. Pela importância da área, tentativas foram feitas no sentido de se</p><p>desenvolver métodos de classificação ou de ordenamento das bacias de</p><p>acordo com seu tamanho, principalmente baseados na rede de canais</p><p>da bacia.</p><p>O método de ordenamento de Sthraler (1957) é ilustrado na Figura 7.</p><p>Figura 7: Ilustração do método de ordenação dos canais de STHRALER (1957).</p><p>Fonte: Adaptado de Lima (2008).</p><p>112 UNIUBE</p><p>Os canais primários (nascentes) são designados de 1ª ordem. A junção</p><p>de dois canais primários forma um de 2ª ordem, e assim sucessivamente.</p><p>A junção de um canal de uma dada ordem a um canal de ordem superior</p><p>não altera a ordem deste. A ordem do canal à saída da bacia é também</p><p>a ordem da bacia.</p><p>Na primeira bacia, o curso de água que sai dela é de ordem 4, daí a</p><p>bacia também é denominada de ordem 4. A segunda bacia é de ordem</p><p>3, mesmo tendo a mesma área da primeira.</p><p>3.2.1 Classificação das bacias hidrográficas</p><p>Segundo Lima (2008, p. 53),</p><p>uma bacia hidrográfica compreende toda a área de</p><p>captação natural da água da chuva que proporciona</p><p>escoamento superficial para o canal principal e seus</p><p>tributários. O limite superior de uma bacia hidrográfica é</p><p>o divisor de águas (divisor opográfico), e a delimitação</p><p>inferior é a saída da bacia (confluência, exutório).</p><p>Alguns autores classificam as bacias mais em critérios geométricos do</p><p>que genéticos, dando origem aos seguintes tipos (Figura 8):</p><p>Figura 8: Classificação geométrica de bacias.</p><p>Fonte: Adaptado de Lima (2008).</p><p>UNIUBE 113</p><p>Na Figura 8, podemos perceber as características dos tipos, veja:</p><p>a) dendrítica: lembra a configuração de uma árvore, essa bacia</p><p>é típica de regiões onde predominam rochas de resistência</p><p>uniforme;</p><p>b) treliça: composta por rios principais consequentes correndo para-</p><p>lelamente, recebendo afluentes subsequentes que fluem em dire-</p><p>ção transversal aos primeiros. O controle estrutural é muito acen-</p><p>tuado, devido à desigual resistência das rochas. A extensão e a</p><p>profundidade dos leitos serão maiores sobre rochas menos resis-</p><p>tentes, dando formação a vales ladeados por paredes de rochas</p><p>mais resistentes. Este tipo é encontrado em regiões de rochas se-</p><p>dimentares estratificadas, assim como em áreas de glaciação;</p><p>c) retangular: variação do padrão treliça, caracterizado pelo aspecto</p><p>ortogonal devido às bruscas alterações retangulares nos cursos</p><p>fluviais. Deve-se à ocorrência de falhas e de juntas na estrutura</p><p>rochosa;</p><p>d) paralela: também chamada "cauda equina", ocorre em regiões de</p><p>vertentes com acentuada declividade, ou onde existam controles</p><p>estruturais que favoreçam a formação de correntes fluviais</p><p>paralelas;</p><p>e) radial: pode desenvolver-se sobre vários tipos e estruturas</p><p>rochosas, como por exemplo, em áreas vulcânicas e dômicas;</p><p>f) anelar: típica de áreas dômicas; a drenagem acomoda-se aos</p><p>afloramentos das rochas menos resistentes.</p><p>3.2.2 Forma da bacia</p><p>Uma bacia hidrográfica apresenta a forma geral de uma pera.</p><p>Dependendo da interação clima-geologia, todavia, várias outras formas</p><p>geométricas podem existir. Em qualquer situação, a superfície da bacia</p><p>é côncava, a qual determina a direção geral do escoamento.</p><p>A forma é uma das características físicas mais difíceis de ser expressas</p><p>em termos quantitativos. A forma da bacia, bem como a forma do sistema</p><p>de drenagem, pode ser influenciada por algumas outras características</p><p>da bacia, principalmente pela geologia.</p><p>114 UNIUBE</p><p>Horton (1932) propôs o fator de forma, definido pela equação 1:</p><p>2L</p><p>AF = ...(1)</p><p>em que:</p><p>F = fator de forma;</p><p>A = área da bacia;</p><p>L = comprimento do eixo da bacia (da foz ao ponto extremo mais</p><p>longínquo no espigão).</p><p>Este índice de forma pode, por exemplo, dar alguma indicação sobre a</p><p>tendência a inundações, conforme ilustrado na Figura 9.</p><p>Figura 9: Ilustração da determinação do fator de forma para duas bacias de mesma área.</p><p>Fonte: Adaptado de Lima (2008).</p><p>O escoamento direto de uma dada chuva na bacia (A) não se concentra</p><p>tão rapidamente como em (B), além do fato de que bacias longas e</p><p>estreitas como a (A) são mais dificilmente atingidas integralmente por</p><p>chuvas intensas (SCHWAB et al.,1966) do que bacias de fator de forma</p><p>menor.</p><p>3.2.3 Declividade e orientação</p><p>A declividade de uma bacia hidrográfica tem relação importante com</p><p>vários processos hidrológicos, tais como a infiltração, o escoamento</p><p>superficial, a umidade do solo etc. Trata-se de um dos fatores principais</p><p>UNIUBE 115</p><p>que regulam o tempo de duração do escoamento superficial e de</p><p>concentração da precipitação nos leitos dos cursos d’água.</p><p>A diferença entre a elevação máxima e a</p><p>elevação mínima define a chamada "amplitude</p><p>altimétrica" da bacia. Dividindo-se a amplitude</p><p>altimétrica pelo comprimento da bacia, obtém-se</p><p>uma medida do gradiente ou da declividade geral</p><p>da bacia, que guarda relação com o processo</p><p>erosivo.</p><p>Amplitude</p><p>altimétrica</p><p>Amplitude altimétrica</p><p>é a diferença</p><p>entre a maior e a</p><p>menor altitude da</p><p>microbacia, sendo</p><p>expressa em metros.</p><p>A declividade média da bacia pode ser calculada pela equação 2:</p><p>S = (D x L / A) x 100...(2)</p><p>em que:</p><p>S = declividade média (%)</p><p>D = distância entre as curvas de nível (m)</p><p>L = comprimento total das curvas de nível (m)</p><p>A = área da bacia hidrográfica (m2)</p><p>Por este método, verifica-se que o material</p><p>necessário compreende um mapa planialti-</p><p>métrico, um curvímetro para a medição de</p><p>distâncias no mapa, e um planímetro para a</p><p>determinação da área. Para bacias maiores, ou</p><p>muito acidentadas, pode-se ampliar o interva-</p><p>lo entre duas curvas de nível, isto é, pode-se,</p><p>por exemplo, medir apenas o comprimento de</p><p>curvas alternadas.</p><p>Apesar da declividade ter influência na relação</p><p>entre a precipitação e o deflúvio, principal-</p><p>mente devido ao aumento da velocidade</p><p>de escoamento superficial, o que reduz, em</p><p>consequência, a possibilidade de infiltração da</p><p>água no solo, não se deve desprezar a influên-</p><p>cia secundária da direção geral da declividade,</p><p>ou seja, da orientação da bacia.</p><p>Mapa planialtimétrico</p><p>O mapa planialtimétrico</p><p>é um documento que</p><p>descreve o terreno</p><p>com exatidão; nele são</p><p>anotadas as medidas</p><p>planas, ângulos e</p><p>diferenças de nível</p><p>(inclinação).</p><p>Curvímetro</p><p>O curvímetro é</p><p>um instrumento</p><p>mecânico ou eletrônico</p><p>usado para medir o</p><p>comprimento de uma</p><p>curva. Em cartografia</p><p>é usado para medir</p><p>pequenas distâncias</p><p>sobre um mapa.</p><p>Deflúvio (superficial)</p><p>O deflúvio (superficial)</p><p>é o volume de</p><p>água que escoa da</p><p>superfície de uma</p><p>determinada área</p><p>devido à ocorrência de</p><p>uma chuva torrencial</p><p>sobre aquela área.</p><p>116 UNIUBE</p><p>3.2.4 Altitude média</p><p>A variação de altitude e também a altitude média de uma bacia</p><p>hidrográfica são importantes fatores relacionados com a temperatura</p><p>e a precipitação (LIMA, 2008). Em bacias hidrográficas grandes, a</p><p>altitude média pode ser mais facilmente determinada pelo método das</p><p>interseções. Sobrepondo-se uma transparência reticulada sobre o mapa</p><p>da bacia, contam-se as interseções que se encontram dentro da área da</p><p>bacia. A altitude média é, então, obtida pela equação 3.</p><p>H = h / n....(3)</p><p>em que:</p><p>H = altitude média da bacia;</p><p>h = altitude nas interseções;</p><p>n = número de interseções.</p><p>Uma análise mais completa das características de altitude de uma bacia</p><p>pode ser feita pela medição, em mapa topográfico conveniente, das</p><p>subáreas compreendidas entre pares sucessivos de curvas de nível.</p><p>Avalia-se, então, a porcentagem correspondente a cada uma destas</p><p>subáreas, em relação à área total da bacia. Por simples soma, obtém-se,</p><p>a seguir, a porcentagem da área total que fica acima ou abaixo de uma</p><p>dada altitude.</p><p>Esse método, descrito em Wisler; Brater (1964 apud LIMA, 2008), pode ser</p><p>melhor compreendido por meio do esquema demonstrativo da Tabela 6.</p><p>Intervalo de</p><p>classe (m)</p><p>Subárea</p><p>entre as</p><p>curvas (km2)</p><p>(a)</p><p>Altitudes</p><p>médias do</p><p>intervalo</p><p>(m) (h)</p><p>(a).(h) % sobre o</p><p>total</p><p>% do total acima</p><p>do limite inferior do</p><p>intervalo</p><p>380-400 0,03 390 11,7 0,8 100</p><p>400-420 0,25 410 61,5 1,2 98,8</p><p>420-440 0,45 430 193,5 3,0 95,8</p><p>Σ = A Σ (a.h)</p><p>Tabela 6: Esquema demonstrativo do cálculo da altitude média de uma bacia hidrográfica</p><p>Fonte: Adaptado de Lima (2008).</p><p>UNIUBE 117</p><p>A altitude média da bacia é, então, calculada</p><p>pela equação 4:</p><p>H = Σ (a.h) / A....(4)</p><p>Os dados da Tabela 6 servem, ainda,</p><p>para a determinação da chamada curva</p><p>hipsométrica da bacia, a qual mostra</p><p>a porcentagem da área da bacia que se</p><p>encontra acima de uma determinada altitude</p><p>básica. A conformação geral da curva</p><p>hipsométrica é mostrada na Figura 10.</p><p>Curva hipsométrica</p><p>Curva hipsométrica é a</p><p>representação gráfica</p><p>do relevo de uma bacia.</p><p>Representa o estudo da</p><p>variação da elevação dos</p><p>terrenos diversos da bacia</p><p>com referência ao nível</p><p>médio do mar. Esta variação</p><p>é representada por meio</p><p>de um gráfico que mostra</p><p>a percentagem da área</p><p>de drenagem que existe</p><p>acima ou abaixo das várias</p><p>elevações (Figura 10).</p><p>Figura 10: Curva hipsométrica hipotética de uma microbacia.</p><p>Pela curva hipsométrica, é possível determinar outra característica</p><p>altitudinal da bacia − a altitude mediana − que é o valor da escala de</p><p>altitudes que corresponde a 50% da escala do eixo das abcissas. A</p><p>altitude mediana é ligeiramente inferior à altitude média, de maneira</p><p>geral.</p><p>118 UNIUBE</p><p>3.2.5 Características fluviomorfológicas</p><p>Índice de conformação</p><p>Trata-se da relação entre a área de uma bacia hidrográfica e o quadrado</p><p>do seu comprimento axial, medido ao longo do curso de água, da</p><p>desembocadura ou seção de referência à cabeceira mais distante, no</p><p>divisor de águas.</p><p>Índice de compacidade</p><p>É a relação do perímetro de uma bacia hidrográfica e a circunferência de</p><p>círculo de área igual à da bacia hidrográfica.</p><p>Para uma bacia circular ideal, o índice de compacidade (Kc) é igual a 1.</p><p>Para uma bacia qualquer, chamando-se de “P” o seu perímetro e de “C” a</p><p>circunferência de círculo de área “A” igual à da bacia, temos (equação 5):</p><p>C</p><p>PKc = ....(5)</p><p>Chamando de “D” o diâmetro do círculo de área “A”, temos:</p><p>ππ</p><p>ACD .4== ....(6)</p><p>Finalmente:</p><p>0,28.</p><p>2 .c</p><p>P PK</p><p>A Aπ</p><p>= ≅</p><p>....(7)</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Numa determinada bacia hidrográfica em Minas Gerais, de A = 400 km2 e</p><p>Kc = 1,35, o Kc é uma medida do grau de irregularidade da bacia. Esses</p><p>índices são importantes no estudo comparativo das bacias e permitem,</p><p>em alguns casos, tirar conclusões sobre as vazões. Se outros fatores não</p><p>interferirem, valores menores do índice de compacidade indicam maior</p><p>potencialidade de produção de picos de enchentes elevados. Quanto</p><p>ao índice de conformação, quanto maior for o seu valor, maior será a</p><p>potencialidade de ocorrência de picos de enchentes elevados (GARCEZ;</p><p>ALVAREZ, 2009).</p><p>UNIUBE 119</p><p>Densidade de Drenagem</p><p>Horton (1932) definiu densidade de drenagem como a razão entre o</p><p>comprimento total dos canais e a área da bacia hidrográfica. Reflete</p><p>a influência da geologia, topografia, do solo e da vegetação da bacia</p><p>hidrográfica, e está relacionado com o tempo gasto para a saída do</p><p>escoamento superficial da bacia. É dado pela equação 8:</p><p>...(8)</p><p>Em que:</p><p>DD = densidade de drenagem (km/km²);</p><p>L = comprimento total de todos os canais (km);</p><p>A = área da bacia hidrográfica (km²).</p><p>No Quadro 1, podemos visualizar a classificação das bacias, quanto à</p><p>densidade de drenagem, segundo Sthraler (1957).</p><p>LDD</p><p>A</p><p>=</p><p>Classificação da bacia quanto à drenagem Densidade de drenagem (DD)</p><p>baixa DD até 5.0 km/km²</p><p>média DD entre 5,0 e 13,5 km/km²</p><p>alta DD entre 13,5 e 155,5 km/km²</p><p>muito alta DD >> 155, km/km²</p><p>Quadro 1: Classificação das bacias quanto à densidade de drenagem</p><p>A densidade de drenagem depende do clima e das características</p><p>físicas da bacia hidrográfica. O clima atua tanto diretamente (regime e</p><p>vazão dos cursos), como indiretamente (influência sobre a vegetação).</p><p>Valores baixos de densidade de drenagem estão geralmente associados</p><p>a regiões de rochas permeáveis e de regime pluviométrico caracterizado</p><p>por chuvas de baixa intensidade.</p><p>3.2.6 Outras características importantes das bacias</p><p>Outras características importantes da bacia hidrográfica que não estão</p><p>diretamente relacionadas ao relevo são os tipos de solos, a geologia, a</p><p>120 UNIUBE</p><p>vegetação e o uso do solo. Os tipos de solos e a geologia vão determinar</p><p>em grande parte a quantidade de água precipitada que vai infiltrar no solo</p><p>e a quantidade que vai escoar superficialmente. A vegetação tem um</p><p>efeito muito grande sobre a formação do escoamento superficial e sobre</p><p>a evapotranspiração (estes são conceitos que vamos estudar em itens</p><p>a seguir, neste capítulo). O uso do solo pode alterar as características</p><p>naturais, modificando as quantidades de água que infiltram, que escoam</p><p>e que evaporam, alterando o comportamento hidrológico de uma bacia.</p><p>O balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica</p><p>é denominado balanço hídrico. A principal entrada de água de uma</p><p>bacia é a precipitação. A saída de água da bacia pode ocorrer por</p><p>evapotranspiração e por escoamento. Estas variáveis podem ser medidas</p><p>com diferentes graus de precisão. O balanço hídrico (Figura 10) de uma</p><p>bacia exige que seja satisfeita a equação (9):</p><p>dV P E Q</p><p>dt</p><p>= − − ...(9)</p><p>Ou, num intervalo de tempo finito:</p><p>QEP</p><p>t</p><p>V</p><p>−−=</p><p>∆</p><p>∆ ...(10)</p><p>em que:</p><p>∆V é a variação do volume de água armazenado na bacia (m3);</p><p>∆t é o intervalo de tempo considerado (s);</p><p>P é a precipitação (m3.s-1);</p><p>E é a evapotranspiração (m3.s-1);</p><p>e Q é o escoamento(m3.s-1).</p><p>UNIUBE 121</p><p>Figura 11: Relevo de uma bacia hidrográfica e as entradas e</p><p>saídas de água: P é a precipitação; ET é a evapotranspiração</p><p>e Rs é o escoamento.</p><p>Fonte: Adaptado de Hornberger et al. (1998).</p><p>Em intervalos de tempo longos, por exemplo, um ano ou mais, a variação</p><p>de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias, e</p><p>a equação pode ser reescrita em unidades de mm.ano-1, o que é feito</p><p>dividindo os volumes pela área da bacia.</p><p>P = E + Q...(11)</p><p>em que:</p><p>P é a precipitação em mm.ano-1;</p><p>E é a evapotranspiração em mm.ano-1;</p><p>Q é o escoamento mm.ano-1.</p><p>As unidades de mm são mais usuais para a precipitação e para a</p><p>evapotranspiração. Uma lâmina de 1 mm de chuva corresponde a um litro</p><p>de água distribuído sobre uma área de 1 m2. O percentual da chuva que</p><p>se transforma em escoamento é chamado coeficiente de escoamento de</p><p>longo prazo e é dado pela equação 12:</p><p>P</p><p>QC = ...(12)</p><p>O coeficiente de escoamento tem, teoricamente, valores entre 0 e 1. Na</p><p>prática, os valores vão de 0,05 a 0,5 para a maioria das bacias.</p><p>122 UNIUBE</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>3 1 1</p><p>1</p><p>2</p><p>( . ).3600.24.365.( . )( / ) .1000( . )</p><p>( )</p><p>Q m s s anoQ mm ano mm m</p><p>A m</p><p>− −</p><p>−=</p><p>A região da bacia hidrográfica do rio Formoso (BA), recebe precipitações</p><p>médias anuais de 1600 mm. Em Mambaí (BA) há um local em que são</p><p>medidas as vazões deste rio. Uma análise de uma série de dados diários</p><p>ao longo de 30 anos revela que a vazão média do rio é de 400 m3.s-1.</p><p>Considerando que a área da bacia nesse local é de 15.000 Km2, qual é</p><p>a evapotranspiração média anual nesta bacia? Qual é o coeficiente de</p><p>escoamento de longo prazo?</p><p>Resposta:</p><p>A vazão média de 400 m3s-1 em uma bacia de 15.000 km2 corresponde ao</p><p>escoamento anual de uma lâmina dada por:</p><p>e a evapotranspiração é dada por E = P – Q =1600 – 841 = 759 mm.ano-1.</p><p>O coeficiente de escoamento de longo prazo é dado por C = Q/P =</p><p>841/1600 = 0,52.</p><p>13,6.24.365( / ) 400. 841 .</p><p>15000</p><p>Q mm ano mm ano−= =</p><p>Precipitação 3.3</p><p>A precipitação pluvial (chuva) é a forma principal pela qual a água</p><p>retorna da atmosfera para a superfície terrestre, após os processos de</p><p>evaporação/transpiração e condensação, completando assim o “Ciclo</p><p>Hidrológico”.</p><p>UNIUBE 123</p><p>RELEMBRANDO</p><p>Já vimos sobre o ciclo hidrológico no início deste capítulo, mais</p><p>precisamente na Figura 3, mas, vamos revê-lo!</p><p>A quantidade e a distribuição das chuvas definem o clima de uma região</p><p>(seco ou úmido) e, juntamente com a temperatura do ar, define o tipo de</p><p>vegetação natural que ocorre nas diferentes regiões do globo. De forma</p><p>análoga, a quantidade e a distribuição das chuvas definem também o</p><p>potencial agrícola de uma determinada região.</p><p>Para que haja condensação na atmosfera, há necessidade da presença</p><p>de núcleos de condensação, em torno dos quais se formam os elementos</p><p>de nuvem (pequenas gotículas de água que permanecem em suspensão</p><p>no ar). O principal núcleo de condensação é o cloreto de sódio (NaCl).</p><p>No entanto, em algumas regiões específicas, outras substâncias podem</p><p>atuar como núcleos de condensação, como é o caso do 2-metiltreitol,</p><p>álcool proveniente da reação do isopreno emitido pela floresta com a</p><p>radiação solar, considerado o principal núcleo de condensação para</p><p>formação das chuvas convectivas na região Amazônica (PEREIRA;</p><p>ANGELOCCI; SENTELHAS, 2002).</p><p>Além dos núcleos de condensação, há necessidade de que o ar fique</p><p>saturado de vapor, o que ocorre por duas vias: aumento da pressão de</p><p>vapor d´água no ar e resfriamento do ar (mais eficiente e comum). Esse</p><p>resfriamento do ar se dá normalmente por processo adiabático, ou seja,</p><p>a parcela de ar sobe e se resfria devido à expansão interna, que se deve</p><p>à redução de pressão.</p><p>A taxa de decréscimo da temperatura do ar com a elevação é denominada</p><p>de GRADIENTE ADIABÁTICO (Γ ):</p><p>ar seco = -0,98ºC / 100m</p><p>ar saturado = -0,98ºC / 100m</p><p>ar úmido = -0,98ºC / 100m</p><p>G</p><p>G</p><p>G</p><p>124 UNIUBE</p><p>A ascensão de uma parcela de ar irá depender das condições atmosfé-</p><p>ricas. Isso explica por que, em alguns dias, ocorre formação intensa</p><p>de nuvens pelo processo convectivo e em outros dias não. Quando as</p><p>condições atmosféricas favorecem a formação, os movimentos convec-</p><p>tivos e, consequentemente, a formação de nuvens, a atmosfera é dita</p><p>“instável”, ao passo que sob condições desfavoráveis à formação de</p><p>nuvens, a atmosfera é dita “estável”.</p><p>3.3.1 Formação de chuvas</p><p>O processo de condensação por si só não é capaz de promover</p><p>a ocorrência de precipitação, pois nesse processo são formadas</p><p>gotículas muito pequenas, denominadas de elementos de nuvem, que</p><p>permanecem em suspensão na atmosfera, não tendo massa suficiente</p><p>para vencer a força de flutuação térmica.</p><p>Para que haja a precipitação, deve haver a formação de gotas maiores,</p><p>denominadas de elementos de precipitação, resultantes da coalescência</p><p>das gotas menores, que ocorre devido a diferenças de temperatura,</p><p>tamanho, cargas elétricas e, também, devido ao próprio movimento</p><p>turbulento.</p><p>3.3.2 Tipos de chuvas</p><p>3.3.2.1 Chuva frontal:</p><p>Veja a Figura 12:</p><p>Figura 12: Chuva frontal (frente fria – esquerda e frente quente – direita.</p><p>Fonte: Adaptado de Varejão-silva (2001).</p><p>UNIUBE 125</p><p>A chuva frontal é originada do encontro de massas de ar com diferentes</p><p>características de temperatura e umidade (Figura 12). Dependendo do tipo</p><p>de massa que avança sobre a outra, as frentes podem ser denominadas</p><p>basicamente de frias e quentes. Nesse processo, ocorre a “convecção</p><p>forçada”, com a massa de ar quente e úmida se sobrepondo à massa</p><p>fria e seca. Com a massa de ar quente e úmida se elevando, ocorre</p><p>o processo de resfriamento adiabático, com condensação e posterior</p><p>precipitação. Tem distribuição generalizada na região, intensidade fraca a</p><p>moderada, dependendo do tipo de frente. Não tem horário predominante</p><p>e duração de média a longa (horas a dias), dependendo da velocidade</p><p>de deslocamento da frente.</p><p>3.3.2.2 Chuva convectiva</p><p>Observe a Figura 13:</p><p>Figura 13: Chuva convectiva.</p><p>É originada do processo de convecção livre, em que ocorre resfriamen-</p><p>to adiabático, formando-se nuvens de grande desenvolvimento vertical</p><p>(Figura 13). Tem distribuição localizada, com grande variabilidade</p><p>espacial, intensidade de moderada a forte, dependendo do desenvolvi-</p><p>mento vertical da nuvem. Tem predominância no período da tarde e início</p><p>da noite, com duração de curta a média (minutos a horas).</p><p>3.3.2.3 Chuva orográfica</p><p>Veja Figura 14:</p><p>126 UNIUBE</p><p>Figura 14: Chuva orográfica.</p><p>A chuva orográfica ocorre em regiões onde</p><p>barreiras orográficas forçam a elevação do</p><p>ar úmido, provocando convecção forçada,</p><p>resultando em resfriamento adiabático e em</p><p>chuva na face a barlavento (Figura 14). Na</p><p>face a sotavento, ocorre a sombra de chuva,</p><p>ou seja, ausência de chuvas devido ao efeito</p><p>orográfico.</p><p>Sotavento e barlavento</p><p>Sotavento é o lado oposto</p><p>ao lado do qual sopra o</p><p>vento. Quando se veleja</p><p>com o vento entrando</p><p>pela valuma ou em popa</p><p>rasa, o lado de sotavento</p><p>é o lado em que está sua</p><p>vela grande. O outro lado</p><p>é o de barlavento.</p><p>3.3.3 Medida e registro da chuva</p><p>A medida da chuva é feita pontualmente em estações meteorológicas,</p><p>tanto automáticas como convencionais. O equipamento básico para a</p><p>medida da chuva é o pluviômetro, o qual tem diversos tipos (formato,</p><p>tamanho, sistema de medida/registro). A unidade de medida da chuva é</p><p>a altura pluviométrica (h), que normalmente é expressa em milímetros</p><p>(mm). Em alguns países, são utilizadas outras unidades, como a</p><p>polegada (inches – in.), sendo 1mm = 0,039 in.</p><p>A altura pluviométrica (h) é dada pela seguinte relação:</p><p>h = Volume precipitado / Área de captação ..........(13)</p><p>Se 1 litro de água for captado por uma área de 1 m2, a lâmina de água</p><p>coletada terá a altura de 1mm. Em outras palavras, 1 mm = 1L / 1 m2.</p><p>UNIUBE 127</p><p>Portanto, se um pluviômetro coletar 52 mm, isso corresponderá a 52</p><p>litros por 1m2.</p><p>h= 1L / 1m2 = 1.000 cm3 / 10.000 cm2 = 0,1 cm = 1 mm</p><p>Para medir a chuva, em geral se utilizam os pluviômetros, que são instru-</p><p>mentos normalmente operados em estações meteorológicas conven-</p><p>cionais ou miniestações termopluviométricas. Os tipos comerciais mais</p><p>comuns são o Ville de Paris, o Paulista e o tipo Hellmann (Figura 15):</p><p>Figura 15: Pluviômetros Ville de Paris (esquerda), Paulista (centro) e de Helmann</p><p>(direita).</p><p>Fonte: Adaptado de Varejão-silva (2001).</p><p>O pluviômetro padrão utilizado na rede de postos do Brasil é o Ville</p><p>de Paris (Figura 16a). Outros tipos de pluviômetro (Figura 16b) são</p><p>comercializados a um custo menor e tem por finalidade monitorar as</p><p>chuvas em propriedades agrícolas. A durabilidade desses pluviômetros e</p><p>sua precisão, em função da menor área de captação, são menores do que</p><p>a dos pluviômetros padrões. A área de captação mínima recomendável</p><p>é de 100 cm2. O pluviômetro agronômico, ilustrado na Figura 16b, tem a</p><p>área de captação muito pequena, em torno de 15 cm2. Por este motivo,</p><p>deve ser evitado para</p><p>as medidas de precipitação, já que não permite a</p><p>obtenção de medidas com precisão. Existem no mercado outras opções</p><p>de pluviômetros agronômicos plásticos, de baixo custo, com boa área de</p><p>captação, como o ilustrado na Figura 16c.</p><p>128 UNIUBE</p><p>a) b) c)</p><p>Figura 16: Pluviômetros Ville de Paris (a); Pluviômetro agronômico com pequena área de</p><p>captação (b) e (c) Pluviômetro agronômico com área de captação adequada.</p><p>PESQUISANDO NA WEB</p><p>Veja maiores informações sobre a estimativa de chuvas, utilizando</p><p>pluviômetros plásticos no Comunicado Técnico da Embrapa de Bento</p><p>Gonçalves, RS. No comunicado, os autores concluem que os erros</p><p>de medida (para medidas de até 10 mm de chuva) dos pluviômetros</p><p>agronômicos com área de captação inferior a 15 cm2 podem chegar a</p><p>67%. As comparações foram feitas em relação ao pluviômetro Ville de</p><p>Paris (Figura 16a).</p><p>CONCEIÇÃO, M.A.F.; ZANETONI, L.P. Estimativa de chuvas usando</p><p>pluviômetros plásticos. EMBRAPA: Bento Gonçalves. Comunicado Técnico</p><p>75, maio 2007. 2p. Disponível em: <http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/</p><p>bitstream/doc/541854/1/cot075.pdf>. Acesso em 23 maio 2012.</p><p>Outro instrumento utilizado para medir a chuva e também registrar, é o</p><p>pluviógrafo; veja a Figura 17, que mostra detalhes de um pluviógrafo:</p><p>UNIUBE 129</p><p>Figura 17: Pluviógrafo de boia e respectivo esquema</p><p>de registro e acumulação de água.</p><p>Fonte: Adaptado de Varejão-silva (2001).</p><p>Os pluviógrafos são dotados de um sistema de registro diário, no qual um</p><p>diagrama (pluviograma) é instalado. Ele registra a chuva acumulada em</p><p>24 h, o horário da chuva e a sua intensidade. São equipamentos usados</p><p>nas estações meteorológicas convencionais.</p><p>Portanto, pode-se obter, diretamente de um pluviograma, informações</p><p>sobre altura de chuva instantânea, altura de chuva durante qualquer</p><p>intervalo de tempo menor ou igual a 24h, e, indiretamente, informações</p><p>sobre a intensidade de chuva nos mesmos intervalos de tempo</p><p>mencionados anteriormente.</p><p>Na Figura 18, temos um segmento de pluviograma:</p><p>130 UNIUBE</p><p>Figura 18: Parte de pluviograma após medições de um dia. A linha A-B corresponde a uma</p><p>sifonagem (10 mm de chuva); as horas estão indicadas no alto e a escala vertical está em</p><p>milímetros pluviométricos.</p><p>Fonte: Varejão-silva (2001).</p><p>A medida de chuva também pode ser feita em pluviômetros automáticos,</p><p>os chamados de “báscula” (Figura 19):</p><p>Figura 19: Pluviômetro de báscula em</p><p>estação meteorológica automática.</p><p>UNIUBE 131</p><p>Os pluviômetros de báscula são sensores eletrônicos para a medida da</p><p>chuva, usados nas estações meteorológicas automáticas. Eles possuem</p><p>duas básculas, dispostas em sistema de gangorra, com capacidade para</p><p>armazenar de 0,1 a 0,2 mm de chuva. Conforme a chuva vai ocorrendo,</p><p>o sistema é acionado e um contador disposto no sistema de aquisição</p><p>de dados registra a altura pluviométrica acumulada. Esse equipamento</p><p>registra o total de chuva, o horário de ocorrência e a intensidade.</p><p>Quando a água da chuva ou irrigação não infiltra totalmente no solo,</p><p>o excesso escorre por sua superfície, depositando-se em depressões,</p><p>ou, em casos de declividade acentuada, saindo completamente da área</p><p>de interesse. Essa água que não infiltra, escorre e forma a enxurrada</p><p>constitui-se no processo denominado escoamento superficial ou run off.</p><p>Vários fatores afetam o processo de escoamento superficial, principal-</p><p>mente a declividade do terreno e as características de infiltração de água,</p><p>que veremos no item seguinte deste capítulo.</p><p>O escoamento superficial é um problema sério tanto na agricultura como</p><p>em áreas urbanas. Primeiro, porque se trata da água que foi perdida pelo</p><p>local que a recebeu, indo infiltrar-se em outro local ou se perder num</p><p>curso de água. Depois, porque a enxurrada arrasta consigo partículas</p><p>de solo, provocando a erosão hídrica. Normalmente, os horizontes</p><p>superficiais dos solos, que são os mais férteis, são os mais afetados</p><p>com o escoamento superficial.</p><p>No Brasil, estima-se que são perdidos, por erosão, todos os anos,</p><p>quinhentos milhões de toneladas de terra, principalmente quando se</p><p>cultiva de forma convencional (com revolvimento do solo).</p><p>Quando o terreno tem declividade, a medida da enxurrada é feita em</p><p>mm, assim como é feito para o armazenamento de água no solo, para a</p><p>chuva, para a infiltração acumulada, para a evapotranspiração e para a</p><p>absorção de água pelas plantas. Em geral, a forma de determinação é</p><p>simples: se conseguirmos medir o volume V de água que escorre e sal</p><p>de uma área A, o escoamento superficial é dado por h = V/A. É, porém,</p><p>muito difícil estimar o volume de água que escorre e também definir o</p><p>tamanho de uma área que seja representativa.</p><p>Escoamento superficial 3.4</p><p>132 UNIUBE</p><p>São muitos os fatores que afetam a intensidade do escoamento</p><p>superficial; dentre eles:</p><p>• intensidade e duração da chuva;</p><p>• declividade do terreno;</p><p>• tipo de solo;</p><p>• cobertura do terreno;</p><p>• comprimento da rampa.</p><p>Por isso, é difícil encontrar uma forma universal para se medir o</p><p>escoamento. Na prática, é comum desprezar-se o efeito da enxurrada</p><p>para declividades entre 0 e 5% (0,5 m de desnível para cada 100m na</p><p>horizontal). Para declividades maiores, já são recomendadas práticas</p><p>conservacionistas, como culturas em faixa de nível, cultivo em curvas de</p><p>nível, terraceamento, uso de cordões permanentes de contorno, dentre</p><p>outras práticas.</p><p>Por exemplo, em caso de solo com terraços, toda a água que escorre</p><p>é retida pelo terraço e nele se infiltra. Há, portanto, uma distribuição</p><p>desigual de água, havendo faixas mais úmidas (terraços) e faixas mais</p><p>secas (entre os terraços). Se quisermos medir a água que escorre para</p><p>o terraço, devemos delimitar uma faixa que cubra a rampa inteira entre</p><p>dois terraços consecutivos, conforme a Figura 20.</p><p>Figura 20: Esquema de terraços em solo.</p><p>Fonte: Adaptado de Reichardt (1990).</p><p>UNIUBE 133</p><p>Seja, por exemplo, o caso de uma rampa de comprimento 20m e largura</p><p>de 10m, o que corresponde a uma área A de 10 x 20m (200 m2), na qual</p><p>se coletou um volume V de 860 litros, durante uma chuva de 24 mm. O</p><p>escoamento superficial é de 860 l/200 m2 = 1,3 l/m2 = 4,3 mm. Portanto,</p><p>pode-se dizer que dos 24mm de chuva, 4,3 escorreram pela superfície</p><p>do solo e 19,7 infiltraram.</p><p>Outra forma de estimar a água que, potencialmente, pode causar a</p><p>enxurrada é por meio da superposição do gráfico da velocidade de</p><p>infiltração com o gráfico da intensidade da chuva, conforme Figura 21.</p><p>Figura 21: Gráfico de vi e i versus t, mostrando o total de água A,</p><p>potencialmente disponível para enxurrada.</p><p>Fonte: Adaptado de Reichardt (1990).</p><p>A área sob a curva de Vi em dado intervalo de tempo representa</p><p>a infiltração acumulada. Da mesma forma, a área sob a curva da</p><p>intensidade da chuva i é o total acumulado de chuva h. Se I for maior</p><p>que h, toda a água da chuva se infiltra e, se h for maior que i, a diferença</p><p>h – I = A é a quantidade de água que potencialmente pode escoar</p><p>superficialmente. Como já falamos, a quantidade que efetivamente</p><p>escorre depende dos fatores já discutidos: tipo de solo, declividade,</p><p>comprimento de rampa etc.</p><p>134 UNIUBE</p><p>Infiltração é o processo pelo qual a água atravessa a superfície do solo.</p><p>As vazões dos cursos de água nos períodos de estiagem dependem da</p><p>água que infiltra no solo, reabastecendo os aquíferos subterrâneos, o</p><p>que torna melhor as condições de infiltração da água essencial para o</p><p>aumento da disponibilidade hídrica nestes períodos.</p><p>O conhecimento do processo de infiltração, segundo Brandão et al. (2006),</p><p>é de fundamental importância para o manejo e a conservação do solo e</p><p>da água, por ser determinante da ocorrência do escoamento superficial,</p><p>responsável por processos indesejáveis, como a erosão a as inundações.</p><p>Assim, o conhecimento do processo de infiltração fornece subsídios não</p><p>apenas para o dimensionamento de estruturas de controle da erosão e de</p><p>inundação, mas também para definição de práticas de uso e manejo do</p><p>solo que sejam capazes de reduzir a erosão a níveis toleráveis.</p><p>Durante a infiltração, se o solo estiver relativamente seco, existe uma</p><p>diferença “visível” entre o solo umedecido pela lâmina de água que</p><p>avança e o solo seco. Este plano é denominado frente de molhamento.</p><p>Em solos relativamente úmidos, a frente de molhamento é difícil de ser</p><p>determinada.</p><p>No início da infiltração, quando o solo ainda está seco, o gradiente é</p><p>muito grande. Depois de longo tempo de infiltração, o gradiente total</p><p>passa a ser igual ao gravitacional, que é relativamente pequeno em</p><p>relação ao início do processo. Por este motivo, o processo de infiltração</p><p>é desacelerado, isto é, rápido no início, decaindo com o andamento do</p><p>processo. (CAMPOS; BURGOS, 2012)</p><p>O estudo é feito inundando-se a superfície do solo com uma lâmina</p><p>de água de 2 a 10 cm de altura, mantendo-se esta lâmina por adição</p><p>contínua de água. A altura de 2 a 10 cm confere à água um potencial</p><p>positivo. Porém, na prática, é considerado nulo, assumindo-se a infiltração</p><p>como sendo a potencial nulo.</p><p>Na prática, utiliza-se o método dos anéis concêntricos (com 30 e 60cm</p><p>de diâmetro, aproximadamente), que são encravados no solo e cheios de</p><p>água para proceder à inundação (Figura 22). Em laboratório, utiliza-se o</p><p>Infiltração e armazenamento de água no solo 3.5</p><p>UNIUBE 135</p><p>cilindro de Mariott (Figura 23). No método dos infiltrômetros (no campo),</p><p>as medidas de infiltração são feitas no cilindro interno (o externo é para</p><p>diminuir os efeitos da bordadura). Entende-se por medida da infiltração a</p><p>medida da velocidade com que a água penetra no solo. Ela é denomina-</p><p>da velocidade de infiltração (Vi), representando o volume de água (cm3)</p><p>que infiltra na unidade de área (cm2) e de tempo (seg, min, hora, dia),</p><p>resultando em cm/s, cm/min, cm/h, cm/dia ou mm/s, mm/h ou mm/d.</p><p>Figura 22: Infiltrômetro de anéis.</p><p>Figura 23: Infiltrômetro vertical.</p><p>Se o nível de água dentro de um cilindro para medir Vi é h1, no instante</p><p>t1 e h2, no instante t2, temos a equação (14):</p><p>.....(14)</p><p>Se, para um dado solo inundado, às 13:00 h1 for de 20 cm e às 16:00 h2</p><p>for 15 cm, teremos:</p><p>20 15 1,67 / 16,7 /</p><p>3</p><p>Vi cm h mm h−</p><p>= = =</p><p>1 2</p><p>2 1</p><p>h hVi</p><p>t t</p><p>−</p><p>=</p><p>−</p><p>136 UNIUBE</p><p>Conforme já comentamos, a velocidade de infiltração é alta no início</p><p>da infiltração e vai diminuindo com o tempo. Na Figura 24, podemos</p><p>visualizar as curvas de infiltração para dois solos de textura diferente, um</p><p>arenoso e um argiloso. Podemos ver que, depois de certo tempo (que</p><p>é diferente para os dois solos), a velocidade de infiltração se estabiliza,</p><p>assumindo um valor constante, denominado infiltração básica (VIB).</p><p>Figura 24: Infiltração em função do tempo para dois tipos de solos.</p><p>Fonte: Adaptado de Reichardt (1990).</p><p>Vamos agora aprender, na prática, como se faz a determinação da</p><p>velocidade de infiltração, conforme nos mostra o Prof. Antonio Augusto</p><p>Alves Pereira, da UFSC (MASATO, 2009), no texto “Prática de infiltração</p><p>com infiltrômetros de anéis”, a seguir.</p><p>Prática de infiltração com infiltrômetros de anéis</p><p>Material necessário:</p><p>• dois cilindros de aço com 30 e 60 cm de diâmetro interno e 30 e 20</p><p>cm de altura, respectivamente (Figura 6.1);</p><p>• régua de 30 cm;</p><p>SAIBA MAIS</p><p>UNIUBE 137</p><p>• suporte para a régua - serve como referência para as leituras do</p><p>nível da água no cilindro interno e para manter a régua na vertical.</p><p>(Pode ser feito com tubo de p.v.c. ou de madeira, deixando-se um</p><p>orifício para passagem da régua);</p><p>• disco de isopor para ser preso à base da régua e permitir que ela</p><p>flutue com a oscilação do nível da água;</p><p>• cronômetro;</p><p>• dois baldes com capacidade de 10 litros, aproximadamente;</p><p>• marreta e caibro de madeira para cravar o anel;</p><p>• nível de bolha;</p><p>• pedaço de filme plástico de 60 cm x 60 cm;</p><p>• proveta graduada ou becker de 500 ou 1000 ml;</p><p>• quadro para registro dos dados;</p><p>• tesoura para aparar a vegetação.</p><p>Sequência de procedimentos:</p><p>Escolher, no campo, um local aproximadamente plano e com microrrelevo</p><p>uniforme para cravar os cilindros. A vegetação deve ser aparada rente</p><p>com uma tesoura e não arrancada, para não perturbar a estrutura</p><p>da camada superficial do solo que não deve sofrer qualquer tipo de</p><p>revolvimento ou perturbação.</p><p>O cilindro de maior diâmetro deve ser cravado em primeiro lugar, até</p><p>metade de sua altura. Deve-se apoiar sobre o mesmo, o caibro de madeira</p><p>(Figura 6.1). A seguir, bate-se com a marreta no centro do caibro para</p><p>que o cilindro penetre verticalmente no solo. A posição do caibro deve ser</p><p>constantemente trocada (giros de 45°). O nível de bolha deve ser utilizado</p><p>durante essa operação para garantir que o cilindro não esteja se inclinando</p><p>enquanto penetra o solo. A seguir deve ser cravado o cilindro interno,</p><p>seguindo o mesmo procedimento.</p><p>Figura 6.1: O uso do nível de bolha auxilia para que a cravação do</p><p>cilindro aconteça na direção vertical.</p><p>138 UNIUBE</p><p>Recomenda-se, para fins de comparação com testes feitos em outros</p><p>locais, retirar uma amostra de solo com estrutura natural ao lado do local</p><p>onde foram instalados os cilindros para determinar a densidade do solo</p><p>e sua umidade. Para dar início à determinação da infiltração, coloca-se</p><p>o filme plástico, o suporte e a régua no cilindro interno e acrescenta-se</p><p>água suficiente para formar uma lâmina com altura em torno de 5cm,</p><p>como está ilustrado na Figura 6.2.</p><p>Figura 6.2: Preparação para o início do teste: o volume de água deve</p><p>ser calculado para que se tenha a lâmina de água desejada.</p><p>A seguir, coloca-se água no cilindro externo até que se forme em seu</p><p>interior uma lâmina equivalente à que existirá no cilindro interno. Retira-</p><p>-se rapidamente o filme plástico disparando o cronômetro nesse instante,</p><p>dando início ao teste. A altura inicial da lâmina de água deve ser lida e</p><p>registrada.</p><p>Em tempos previamente estabelecidos, registrados num quadro de</p><p>anotações, deverá ser feita a leitura da altura da lâmina de água no</p><p>cilindro interno, na marca de referência existente no suporte da régua.</p><p>Deve-se evitar que haja impedimento à livre flutuação da régua, para</p><p>o correto registro da variação da altura da lâmina de água no interior</p><p>do cilindro interno. A montagem final do ensaio pode ser observada na</p><p>Figura 6.3.</p><p>UNIUBE 139</p><p>Figura 6.3: Ilustração dos cilindros instalados para a realização da</p><p>medição da taxa de infiltração.</p><p>Durante os primeiros 5 a 10 minutos, as leituras devem ser feitas a</p><p>intervalos curtos (30s a 1min em solos arenosos, dois a cinco minutos</p><p>nos argilosos). A partir daí, se for observada uma redução na taxa de</p><p>infiltração, as leituras podem passar a ser mais espaçadas. O intervalo de</p><p>tempo entre leituras deve ser definido de forma que a variação da lâmina</p><p>d’água entre duas leituras consecutivas não ultrapasse 3,0 cm.</p><p>O desenrolar do teste consiste nas leituras do nível da água no cilindro</p><p>interno, por meio da régua. Deve-se observar a redução do nível da água</p><p>no anel interno: caso esteja próxima de 3,0 cm, deve-se completar o nível</p><p>da água, preferencialmente no momento da leitura, até atingir o valor</p><p>registrado na régua no início do teste. As adições de água devem ser</p><p>registradas no quadro de anotações. O nível da água no cilindro externo</p><p>deve acompanhar o nível do cilindro interno durante todo o teste, mas os</p><p>registros da altura de água são feitos no cilindro interno.</p><p>O teste deverá prosseguir até que a taxa de infiltração, calculada através</p><p>dos dados da Tabela 6.1, mostrar valores semelhantes durante duas ou</p><p>três leituras consecutivas. Pode-se dizer que em solos de perfil uniforme</p><p>e suficientemente profundo, a duração do teste é de uma a duas horas</p><p>em solos arenosos e de 3 a 4 horas em solos argilosos.</p><p>140 UNIUBE</p><p>TEMPO MEDIDAS INFILTRAÇÃO</p><p>ACUMULADA</p><p>(cm)</p><p>TAXA DE</p><p>INFILTRAÇÃO</p><p>(cm/h)</p><p>Acumulado</p><p>(min)</p><p>Acumulado</p><p>(h)</p><p>Leitura</p><p>(cm)</p><p>Diferença</p><p>(cm)</p><p>(A) (B) (C) (D) (E) (F)</p><p>0 - 10,0 - 0 -</p><p>5 0,0833 10,9 0,9 0,9 10,8</p><p>10 0,1667 11,6 0,7 1,6 8,4</p><p>20 0,3333 12,4 0,8 2,4 4,8</p><p>40 0,6667 13,5 1,1 3,5 3,3</p><p>80 1,3333 15,1</p><p>(12,0) 1,6 5,1 2,4</p><p>120 2,0000 10,5 1,5 6,6 2,25</p><p>160 2,6667</p><p>9,2 1,3 7,9 1,95</p><p>200 3,3333 8,0 1,2 9,1 1,80</p><p>240 4,0000 6,8 1,2 10,3 1,80</p><p>Fonte: MASATO, K. Curso de capacitação em hidrologia e hidrometria para</p><p>conservação de mananciais. Florianópolis: UFSC/CTC/ENS/LabHidro, 2009, 211p.</p><p>Tabela 6.1: Exemplo de dados obtidos durante a determinação da curva de infiltração</p><p>pelo método dos cilindros concêntricos</p><p>Um sistema de cultivo que revolucionou a agricultura no Brasil foi o</p><p>plantio direto na palha, que tem como uma das principais vantagens o</p><p>favorecimento da infiltração da água nas áreas onde o mesmo é adotado.</p><p>Em artigo científico, Alves Sobrinho et al.(2003) estudaram a infiltração</p><p>de água em solo cultivado sob diferentes sistemas de manejo e rotação</p><p>de culturas. As estimativas da infiltração foram realizadas em quatro</p><p>sistemas de sucessão de culturas cultivadas em parcelas de plantio direto</p><p>e convencional.</p><p>Caso você queira saber mais sobre esse sistema de plantio que pode</p><p>favorecer ou desfavorecer o processo de infiltração da água no solo,</p><p>leia o artigo “Infiltração de água no solo em sistemas de plantio direto e</p><p>convencional”, acessando o endereço:</p><p>http://www.scielo.br/pdf/rbeaa/v7n2/v7n2a01.pdf</p><p>PESQUISANDO NA WEB</p><p>UNIUBE 141</p><p>Várias sugestões foram apresentadas para descrever o processo de</p><p>infiltração por meio de uma equação. A que mais se adapta a dados</p><p>experimentais da maioria dos solos, e, por isso, a mais utilizada é</p><p>(equação 15):</p><p>ntaI ⋅= ....(15)</p><p>Em que:</p><p>I é a infiltração acumulada, cm;</p><p>T é o tempo acumulado em min, h ou dia;</p><p>a e n são as duas constantes, dependentes do tipo de solo.</p><p>Na Figura 25, podemos visualizar a velocidade de infiltração e a infiltração</p><p>acumulada em função do tempo.</p><p>Figura 25: Velocidade de infiltração e infiltração acumulada em função do tempo.</p><p>Fonte: Adaptado de Reichardt (1990).</p><p>A evapotranspiração é a forma pela qual a água da superfície terrestre</p><p>passa para a atmosfera no estado de vapor, tendo papel importantíssimo</p><p>no ciclo hidrológico em termos globais. Esse processo envolve a</p><p>evaporação da água de superfícies de água livre (rios, lagos, represas,</p><p>oceano etc.), dos solos e da vegetação úmida (que foi interceptada</p><p>durante uma chuva) e a transpiração dos vegetais.</p><p>Evaporação e evapotranspiração3.6</p><p>142 UNIUBE</p><p>Em uma escala intermediária, a ET assume papel fundamental no balanço</p><p>hídrico de microbacias hidrográficas, juntamente com a precipitação. O</p><p>balanço entre a água que entra na microbacia pela chuva e que sai por</p><p>ET, irá resultar na vazão (Q) do sistema de drenagem (Figura 26).</p><p>Figura 26: Evapotranspiração e precipitação em bacias hidrográficas.</p><p>Segundo Pereira; Angelocci; Sentelhas (2002), a evaporação é um</p><p>processo físico de mudança de fase, passando do estado líquido para o</p><p>estado gasoso. A evaporação de água na atmosfera ocorre de oceanos,</p><p>lagos, rios, do solo e da vegetação úmida (evaporação do orvalho ou da</p><p>água interceptada das chuvas). Para que ocorra evaporação da água, há</p><p>a necessidade de energia. Essa energia é chamada de calor latente de</p><p>vaporização (λE), que, em média, corresponde a λE = 2,45 MJ/kg (a 20oC).</p><p>A transpiração é um processo biofísico pelo qual a água que passou</p><p>pela planta, fazendo parte de seu metabolismo, é transferida para a</p><p>atmosfera preferencialmente pelos estômatos, obedecendo a uma série</p><p>de resistências desde o solo, passando pelos vasos condutores (xilema),</p><p>mesófilo, estômatos e, finalmente, indo para a atmosfera (Figura 27).</p><p>UNIUBE 143</p><p>Figura 27: Definição de transpiração.</p><p>Fonte: Adaptado de Pereira et al (2002).</p><p>Como é praticamente impossível se distinguir o vapor de água</p><p>proveniente da evaporação da água no solo e da transpiração das</p><p>plantas, a evapotranspiração é definida como sendo o processo</p><p>simultâneo de transferência de água para a atmosfera por evaporação</p><p>da água do solo e da vegetação úmida e por transpiração das plantas.</p><p>3.6.1 Conceitos de evapotranspiração</p><p>No Quadro 2, podemos visualizar os diferentes conceitos de evapotrans-</p><p>piração.</p><p>a) Evaporação</p><p>b) Coesão (no xilema)</p><p>c) Absorção de água</p><p>(do solo)</p><p>Explicação:</p><p>a) evaporação: o abaixamento do potencial hídrico da atmosfera (ar)</p><p>promove a evaporação das paredes celulares. Isso promove a redução</p><p>do potencial hídrico nas paredes celulares e no citoplasma;</p><p>b) coesão (no xilema): a coluna de água no xilema é mantida por</p><p>coesão das moléculas de água nos vasos. Bolhas de ar bloqueiam o</p><p>movimento;</p><p>c) absorção de água (do solo): o menor potencial hídrico das raízes</p><p>provoca a entrada de água. A área de absorção depende da</p><p>quantidade de radículas. A água se move através da endoderme por</p><p>osmose.</p><p>Transpiração - Teoria da coesão</p><p>144 UNIUBE</p><p>Quadro 2: Tipos de evapotranspiração</p><p>Evapotranspiração Definição</p><p>Evapotranspiração</p><p>Potencial (ETP) ou de</p><p>referência (ETo)</p><p>é a evapotranspiração de uma extensa superfície vegetada</p><p>com vegetação rasteira (normalmente gramado), em</p><p>crescimento ativo, cobrindo totalmente o solo, com altura</p><p>entre 8 e 15 cm (IAF ≈ 3), sem restrição hídrica e com</p><p>ampla área de bordadura para evitar a advecção de calor</p><p>sensível (H) de áreas adjacentes. Nesse caso, a ET</p><p>depende apenas das variáveis meteorológicas, sendo</p><p>portanto ETP uma variável meteorológica, que expressa</p><p>o potencial de evapotranspiração para as condições</p><p>meteorológicas vigentes.</p><p>Evapotranspiração de</p><p>oásis (ETO)</p><p>é a evapotranspiração de uma área vegetada úmida</p><p>(irrigada) que é circundada por uma extensa área seca, de</p><p>onde provém energia por advecção (calor sensível, H´), a</p><p>qual aumenta a quantidade de energia disponível para a ET.</p><p>Evapotranspiração de</p><p>Cultura (ETc)</p><p>é a evapotranspiração de uma cultura em dada fase</p><p>de seu desenvolvimento, sem restrição hídrica, em</p><p>condições ótimas de crescimento e com ampla área de</p><p>bordadura para evitar a advecção de calor sensível (H)</p><p>de áreas adjacentes. Assim ETc depende das condições</p><p>meteorológicas, expressas por meio da ETP (ou ETo), do</p><p>tipo de cultura (maior ou menor resistência à seca) e da</p><p>área foliar. Como a área foliar da cultura padrão é constante</p><p>e a da cultura real varia, o valor de Kc também irá variar.</p><p>Para o cálculo da ETc, utiliza-se a equação 16:</p><p>...(16)</p><p>em que:</p><p>ETP = evapotranspiração potencial, mm;</p><p>Kc = coeficiente de cultura.</p><p>c cET K ETP= ⋅</p><p>Note, na Figura 28, a seguir, que dependendo da fase fenológica</p><p>da cultura, o Kc varia, sendo menor no início do desenvolvimento,</p><p>aumentando nas fases de vegetação, estabilizando na fase produtiva e</p><p>novamente caindo na fase final, de maturação.</p><p>UNIUBE 145</p><p>Figura 28: Coeficiente de cultura para cultivos anuais (Kc).</p><p>Esse gráfico (Figura 28) é comum para culturas chamadas anuais,</p><p>como soja, milho etc. Para culturas perenes, com espécies arbóreas</p><p>ou vegetação rasteira (gramas, por exemplo), o coeficiente de cultura é</p><p>estável ao longo do ano.</p><p>Na Tabela 7, constam os valores de Kc, segundo o boletim da FAO. Para</p><p>facilitar as determinações, foram divididos os ciclos das culturas em 3</p><p>fases: início, meia estação e final da estação.</p><p>Cultura</p><p>Kc</p><p>Início Meia-estação Final</p><p>a) Pequenos vegetais 0,7 1,05 0,95</p><p>Aipo 0,7 1,05 1,00</p><p>Alface 0,7 1,00 0,95</p><p>Alho 0,7 1,00 0,70</p><p>Brócolis 0,7 1,05 0,95</p><p>Cebola (seca) 0,7 1,05 0,75</p><p>Cenoura 0,7 1,05 0,95</p><p>Couve-de-Bruxelas 0,7 1,05 0,95</p><p>Couve-flor 0,7 1,05 0,95</p><p>Espinafre 0,7 1,00 0,95</p><p>Tabela 7: Coeficientes de cultura simples (Kc) para climas subúmidos (FAO, 1998)</p><p>146 UNIUBE</p><p>Rabanete 0,7 0,90 0,85</p><p>Repolho 0,7 1,05 0,95</p><p>b) Solanáceas 0,6 1,15 0,80</p><p>Berinjela 0,6 1,05 0,90</p><p>Tomate rasteiro 0,6 1,15 0,70</p><p>Tomate tutorado 0,6 1,20 0,90</p><p>c) Cucurbitáceas 0,5 1,00 0,80</p><p>Melancia 0,4 1,00 0,75</p><p>Melão 0,5 1,05 0,75</p><p>Pepino 0,6 1,15 0,75</p><p>d) Raízes e Tubérculos 0,5 1,10 0,95</p><p>Batata 0,5 1,15 0,75</p><p>Batata doce 0,5 1,15 0,65</p><p>Beterraba 0,5 1,05 0,95</p><p>Mandioca – ano 1 0,3 0,80 0,30</p><p>Mandioca – ano 2 0,3 1,10 0,50</p><p>e) Leguminosas 0,4 1,15 0,55</p><p>Amendoim 0,4 1,15 0,60</p><p>Ervilha fresca 0,5 1,15 1,10</p><p>Ervilha seca 0,5 1,15 0,30</p><p>Feijão seco 0,4 1,15 0,35</p><p>Feijão verde 0,5 1,05</p><p>0,90</p><p>Lentilha 0,4 1,10 0,30</p><p>Soja 0,5 1,15 0,50</p><p>f) Vegetais perenes (com</p><p>dormência de inverno) 0,5 1,00 0,80</p><p>Alcachofra 0,5 1,00 0,95</p><p>Aspargo 0,5 0,95 0,30</p><p>Hortelã 0,6 1,15 1,10</p><p>Morango 0,4 0,85 0,75</p><p>g) Fibrosas</p><p>Algodão 0,35 1,15 0,50</p><p>Linho 0,35 1,10 0,25</p><p>Sisal com estresse 0,35 0,40 0,40</p><p>Sisal sem estresse 0,35 0,7 0,70</p><p>h) Oleaginosas 0,35 1,15 0,35</p><p>Canola 0,35 1,15 0,35</p><p>Gergelim 0,35 1,10 0,25</p><p>Girassol 0,35 1,15 0,35</p><p>Mamona 0,35 1,15 0,55</p><p>UNIUBE 147</p><p>i) Cereais 0,30 1,15 0,40</p><p>Arroz 1,05 1,20 0,90</p><p>Aveia 0,30 1,15 0,25</p><p>Cevada 0,30 1,15 0,25</p><p>Milho 0,30 1,20 0,35</p><p>Milho doce 0,30 1,15 1,05</p><p>Painço 0,30 1,00 0,30</p><p>Sorgo-grão 0,30 1,00 0,55</p><p>Trigo (Primavera) 0,30 1,15 0,25</p><p>j) Forrageiras</p><p>Alfafa 0,40 1,20 1,15</p><p>Azevém 0,95 1,05 1,00</p><p>Grama bermuda 0,55 1,00 0,85</p><p>Grama sudão 0,50 1,15 1,10</p><p>Trevo 0,40 1,15 1,10</p><p>k) Cana-de-açúcar 0,40 1,25 0,75</p><p>l) Frutíferas e Plantas Tropicais</p><p>Abacaxi (sem cobertura do</p><p>solo) 0,50 0,30 0,30</p><p>Abacaxi (com cobertura de</p><p>grama) 0,50 0,50 0,50</p><p>Banana – 1º ano 0,50 1,10 1,00</p><p>Banana – 2º ano 1,00 1,20 1,10</p><p>Cacau 1,00 1,05 1,05</p><p>Café (sem cobertura do solo) 0,90 0,95 0,95</p><p>Café (com cobertura de</p><p>grama) 1,05 1,10 1,10</p><p>Chá (não sombreado) 0,95 1,00 1,00</p><p>Chá (sombreado) 1,10 1,15 1,15</p><p>Palmeiras 0,95 1,00 1,00</p><p>Seringueira 0,95 1,00 1,00</p><p>Tâmara 0,90 0,95 0,95</p><p>m) Uvas</p><p>Uva para mesa 0,30 0,85 0,45</p><p>Uva para vinho 0,30 0,70 0,45</p><p>n) Frutíferas de climas</p><p>subtropical e temperado</p><p>Abacate (solo sem cobertura) 0,60 0,85 0,75</p><p>Amêndoa 0,40 0,90 0,65</p><p>Cereja, Maçã, Pera 0,80 1,20 0,85</p><p>Citros (solo sem cobertura)</p><p>148 UNIUBE</p><p>Obs.: O Kc inicial refere-se ao período da semeadura até 10% de cobertura do terreno; o Kc de meia-estação</p><p>refere-se ao período de 100% de cobertura do terreno até o início da maturação; o Kc final refere-se ao fim</p><p>da maturação. Para plantas perenes, consideram-se os fluxos vegetativos.</p><p>Fonte: Adaptado de Doorenbos; Pruitt (1977).</p><p>3.6.2 Medidas de evaporação e evapotranspiração</p><p>A medida direta da evaporação exige a utilização de um reservatório</p><p>(tanque), onde o nível de água pode ser medido com precisão (PEREIRA;</p><p>VILLA NOVA; SEDIYAMA, 1997). A diferença das alturas dos níveis de</p><p>água em dias consecutivos indica o total evaporado no período.</p><p>Existem diversos tipos de tanque para medir a evaporação, sendo os</p><p>mais comuns o 20 m2, o GGI-3000 e o classe A. Vejamos, a seguir, nas</p><p>figuras 29, 30 e 31, as especificações destes tanques.</p><p>Descrição</p><p>O tanque de 20 m2 é utilizado para medir a</p><p>evaporação (E20). Suas medidas se asseme-</p><p>lham às obtidas em lagos. Portanto, sofre pouca</p><p>influência de fatores externos, dado o grande</p><p>volume de água que ele contém.</p><p>Tanque</p><p>Figura 29: Tanque 20 m2.</p><p>§ Cobertura de 70% 0,70 0,65 0,70</p><p>§ Cobertura de 50% 0,65 0,60 0,65</p><p>§ Cobertura de 20% 0,50 0,45 0,55</p><p>Citros (solo com cobertura)</p><p>§ Cobertura de 70% 0,75 0,70 0,75</p><p>§ Cobertura de 50% 0,80 0,80 0,80</p><p>§ Cobertura de 20% 0,85 0,85 0,85</p><p>Damasco, Pêssego 0,80 1,15 0,85</p><p>Kiwi 0,40 1,05 1,05</p><p>Nogueira (Nozes) 0,50 1,10 0,65</p><p>Oliveira 0,65 0,70 0,70</p><p>Pistache 0,40 1,10 0,45</p><p>UNIUBE 149</p><p>Figura 30: Tanque GGI-3000.</p><p>Foi desenvolvido na antiga União Soviética,</p><p>constando de um tanque cilíndrico com 0,618 m</p><p>de diâmetro (3000 cm2 de área evaporante), 0,60</p><p>m de altura e 0,958 m de profundidade no centro.</p><p>Deve ser enterrado no solo com a borda cerca de</p><p>0,075 m acima da superfície do solo para evitar</p><p>que a água das chuvas entrem no tanque. Na</p><p>parte central do tanque consta um cano de ½”</p><p>de diâmetro onde se instala um copo volumétrico</p><p>para as medidas.</p><p>Figura 31: Tanque Classe A.</p><p>Trata-se de um dos modelos de tanque evapori-</p><p>métrico mais difundidos no Brasil, tendo sido</p><p>desenvolvido pelo U.S. Weather Bureau. É um</p><p>modelo de tanque não enterrado e não telado,</p><p>montado a céu aberto sobre uma grade de</p><p>madeira, colocada em nível. Como acessórios,</p><p>possui um poço tranquilizador, um micrômetro e</p><p>um nível de pedreiro.</p><p>A evapotranspiração é medida com tanques vegetados denominados</p><p>de lisímetros ou evapotranspirômetros, que servem para determinar</p><p>qualquer tipo de ET. Os mais comuns são os lisímetros de pesagem,</p><p>os de lençol freático constante e os de drenagem, sendo ambos mais</p><p>utilizados para projetos de pesquisa, pelo seu custo de implantação e</p><p>dificuldade de manutenção e operação.</p><p>Por isso, o mais comum é a estimativa da evapotranspiração por meio</p><p>de métodos empíricos. Vários métodos podem ser utilizados, sendo a</p><p>sua escolha dependente principalmente da disponibilidade dos dados</p><p>climatológicos.</p><p>Vamos ver alguns exemplos:</p><p>Método de Thornthwaite: método empírico baseado apenas na</p><p>temperatura média do ar, sendo esta sua principal vantagem. Foi</p><p>desenvolvido para condições de clima úmido e, por isso, normalmente</p><p>apresenta subestimativa da ETP em condições de clima seco.</p><p>150 UNIUBE</p><p>Apesar dessa limitação, é um método bastante empregado para fins</p><p>climatológicos, na escala mensal. Esse método parte de uma ET padrão</p><p>(ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h.</p><p>A formulação do método é a seguinte:</p><p>16 10</p><p>aTmedETP</p><p>I</p><p> = ⋅ ⋅ </p><p> </p><p>...(17) (0 ≤ TM < 26,5OC)</p><p>2415,85 32,24 0,43ETP Tmed Tmed= − + ⋅ − ⋅ …(18) (Tmed ≥ 26,5OC)</p><p>( )1,51412 0,2I TA= ⋅ ⋅ ...(19)</p><p>em que:</p><p>TA = temp. média anual normal</p><p>2 5 7 30, 49239 1,7912 10 7,71 10 6,75 10A I I− − −= + ⋅ − ⋅ + ⋅ ...(20)</p><p>CORETPETP ⋅= ...(21)</p><p>12 30</p><p>N NDPCOR = ⋅ ...(22)</p><p>em que:</p><p>N = fotoperíodo do mês em questão;</p><p>NDP = dias do período em questão .</p><p>Método de Thornthwaite-camargo: é o método de Thornthwaite, porém</p><p>adaptado pelo pesquisador brasileiro Angelo Paes de Camargo, para ser</p><p>empregado em qualquer condição climática. Para tanto, utiliza-se uma</p><p>temperatura efetiva (Tef), que expressa a amplitude térmica local, ao invés</p><p>da temperatura média do ar. A vantagem é que, nessa nova formulação, a</p><p>ETP não é mais subestimada em condições de clima seco. A desvantagem</p><p>é que há agora necessidade de dados de Tmax e Tmin. Assim como no</p><p>método original de Thornthwaite, esse método parte de uma ET padrão</p><p>(ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h.</p><p>UNIUBE 151</p><p>ETP = 16 (10 Tef/I)a ...(23) (0 ≤ Tef < 26,5OC)</p><p>ETP = -415,85 + 32,24 Tef – 0,43 Tef 2 …(24) (Tef ≥ 26,5OC)</p><p>Tef = 0,36 (3 TMAX – TMIN)...(25)</p><p>I = 12 (0,2 Ta)1,514...(26) SENDO Ta = temp. média anual normal</p><p>a = 0,49239 + 1,7912 10-2 I – 7,71 10-5 I2 + 6,75 10-7 I3 ...(27)</p><p>ETP = ETP * COR (mm/mês)</p><p>COR = N/12 * NDP/30...(28)</p><p>sendo N = fotoperíodo do mês em questão</p><p>NDP = dias do período em questão</p><p>Método de Camargo: método empírico, baseado no método de</p><p>Thornthwaite. Sendo assim, apresenta as mesmas vantagens e restrições</p><p>desse método. Apesar disso, tem uma vantagem a mais que é não</p><p>necessitar da temperatura média anual normal. No entanto, considera a</p><p>irradiância solar extraterrestre (Qo), a qual é fornecida por tabelas.</p><p>ETP = 0,01 * Qo * Tmed * NDP...(29)</p><p>Qo = irradiância solar extraterrestre (mm/d) – Tabela 8</p><p>Tméd = temperatura média do período</p><p>NDP = número de dias do período considerado.</p><p>Veja a Tabela 8, ela apresenta os dados da irradiância solar que chega</p><p>no topo da atmosfera já convertida em milímetros de evapotração por dia.</p><p>Tabela 8: Radiação extraterrestre (Qo) em milímetros de evaporação (mm d-1)</p><p>equivalente no dia 15 de cada mês, para o hemisfério Sul</p><p>Latitude</p><p>(º)</p><p>MESES</p><p>Jan. Fev. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez.</p><p>0 14,5 15,2 15,2 14,7 13,9 13,4 13,5 14,2 14,9 14,9 14,5 14,3</p><p>2 14,8 15,2 15,2 14,5 13,6 13,0 13,2 14,0 14,8 15,0 14,8 14,6</p><p>4 15,0 15,3 15,1 14,3 13,3 12,7 12,8 13,7 14,7 15,1 15,0 14,9</p><p>6 15,3 15,4 15,1 14,1 13,0 12,6 12,5 13,5 14,6 15,1 15,2 15,1</p><p>8 15,6 15,6 15,0 14,0 12,7 12,0 12,2 13,2 14,5 15,2 15,4 15,4</p><p>10 15,9 15,7 15,0 13,8 12,4 11,6 11,9 13,0 14,4 15,3 15,7 15,7</p><p>12 15,1 15,8 14,9</p><p>13,5 12,0 11,2 11,5 12,7 14,2 15,3 15,8 16,0</p><p>14 16,3 15,8 14,9 13,2 11,6 10,8 11,1 12,4 14,0 15,3 15,9 16,2</p><p>16 16,5 15,9 14,8 13,0 11,3 10,4 10,8 12,1 13,8 15,3 16,1 16,4</p><p>18 16,7 15,9 14,7 12,7 10,9 10,0 10,4 11,8 13,7 15,3 16,2 16,7</p><p>A formulação do método é a seguinte:</p><p>152 UNIUBE</p><p>20 16,7 16,0 14,5 12,4 10,6 9,6 10,0 11,5 13,5 15,3 16,4 16,8</p><p>22 16,9 16,0 14,3 12,0 10,2 9,1 9,6 11,1 13,1 15,2 16,5 17,0</p><p>24 16,9 15,9 14,1 11,7 9,8 8,6 9,1 10,7 13,1 15,1 16,5 17,1</p><p>26 17,0 15,9 13,9 11,4 9,4 8,1 8,7 10,4 12,8 15,0 16,6 17,3</p><p>28 17,1 15,8 13,7 11,1 9,0 7,8 8,3 10,0 12,6 14,9 16,6 17,5</p><p>30 17,2 15,7 13,5 10,8 8,5 7,4 7,8 9,6 12,2 14,7 16,7 17,6</p><p>Método de Hargreaves & Samani: método empírico, desenvolvido para</p><p>a região de clima seco. Baseia-se na temperatura média do ar e na</p><p>amplitude térmica. Tem como vantagem a sua aplicabilidade em climas</p><p>áridos e semiáridos, como no nordeste do Brasil. A desvantagem é sua</p><p>limitação de uso para tais condições, apresentando superestimativa em</p><p>climas úmidos.</p><p>ETP = 0,0023 * Qo * (Tmax – Tmin)0,5 * (17,8 + Tmed) * NDP…(30)</p><p>Qo = irradiância solar extraterrestre (mm/d)</p><p>Método do tanque classe a: método empírico, baseado na proporcio-</p><p>nalidade existente a evaporação de água do tanque classe A (ECA) e a</p><p>ETP, visto que ambas dependem exclusivamente das condições meteoro-</p><p>lógicas. A conversão de ECA em ETP depende de um coeficiente de</p><p>proporcionalidade, denominado coeficiente do tanque (Kp). Kp depende,</p><p>por sua vez, de uma série de fatores, sendo os principais o tamanho da</p><p>bordadura, a umidade relativa do ar e a velocidade do vento. O valor de</p><p>Kp é fornecido por tabelas, equações, ou ainda pode-se empregar um</p><p>valor fixo aproximado, caso não haja disponibilidade de dados de UR</p><p>e U para sua determinação. Duas situações são consideradas para a</p><p>obtenção do Kp.</p><p>ETP = ECA * Kp...(31)</p><p>Na Tabela 9, constam os valores de coeficiente de tanque (Kp) para</p><p>diferentes velocidades de vento, bordadura e umidade relativa.</p><p>UNIUBE 153</p><p>Vento (km/d) Bordadura</p><p>UR</p><p><40% 40 a 70% >70%</p><p>Leve 1 0,55 0,65 0,75</p><p>(<175) 10 0,65 0,75 0,85</p><p>100 0,70 0,80 0,85</p><p>1000 0,75 0,85 0,85</p><p>Moderado 1 0,50 0,60 0,65</p><p>(175 a 425) 10 0,60 0,70 0,75</p><p>100 0,65 0,75 0,80</p><p>1000 0,70 0,80 0,80</p><p>Tabela 9: Valores de Kp</p><p>Além das tabelas, o Kp pode ser determinado pela seguinte equação:</p><p>Kp = 0,482 + 0,024 Ln (B) – 0,000376 U + 0,0045 UR... (32)</p><p>B = bordadura, em m; U = velocidade do vento, em km/d; UR =</p><p>umidade relativa do ar, em %</p><p>Método do Penman-monteith: método físico, baseado no método</p><p>original de Penman. O método de PM considera que a ETP é proveniente</p><p>dos termo energético e aerodinâmico, os quais são controlados pelas</p><p>resistências ao transporte de vapor da superfície para a atmosfera.</p><p>As resistências são denominadas de resistência da cobertura (rs) e</p><p>resistência aerodinâmica (ra). Para a cultura padrão, rs = 70 s/m. A</p><p>evapotranspiração por este método é calculada pela equação 33.</p><p>( ) 2</p><p>2</p><p>900 ( )0, 408</p><p>273</p><p>(1 0,34 )</p><p>s a</p><p>pm</p><p>U e es Rn G</p><p>TET</p><p>s U</p><p>γ</p><p>γ</p><p>−</p><p>− +</p><p>+=</p><p>+</p><p>....(33)</p><p>em que:</p><p>Rn – radiação solar líquida total diária, mm dia-1;</p><p>G – fluxo de calor no solo, MJ m-2 dia-1;</p><p>γ - constante psicrométrica = 0,063 kPaoC-1;</p><p>154 UNIUBE</p><p>T – temperatura média do ar, ºC;</p><p>U2 – velocidade do vento a 2 m de altura, m s-1;</p><p>ea − pressão de saturação do vapor d´água, kPa;</p><p>es − pressão de saturação do vapor d´água, kPa;</p><p>s = declividade da curva de pressão de vapor na temperatura do ar,</p><p>kPa ºC-1, sendo dado por (equação 5).</p><p>s = (4098 es) / (237,3 + T)2…….(34)</p><p>es = (esTmax + esTmin) / 2……..(35)</p><p>esT = 0,611 * 10[(7,5*T)/(237,3+T)] ……..(36)</p><p>ea = (URmed * es) / 100………(37)</p><p>URmed = (URmax + URmin)/2……..(38)</p><p>T = (Tmax + Tmin)/2……..(39)</p><p>em que:</p><p>Tmax – temperatura máxima do ar, ºC</p><p>Tmin – temperatura mínima do ar, ºC</p><p>URmax – umidade relativa máxima, %</p><p>URmin – umidade relativa mínima, %</p><p>Método de Makkink: utilizando dados de evapotranspiração potencial de</p><p>um gramado com lisímetro de lençol freático constante, Makkink (1957)</p><p>obteve uma correlação entre a ETP diária (mm/dia) e a radiação solar ao</p><p>nível da superfície, isto é:</p><p>0,61 0,12ETmak W Rs= ⋅ ⋅ − ....................(40)</p><p>Método da radiação solar: também conhecido como método FAO-24 da</p><p>radiação, trata-se de uma adaptação feita por Doorenbos; Pruitt (1975) no</p><p>método de Makkink, substituindo os coeficientes a e b por um parâmetro</p><p>c, que é função da umidade relativa do ar e da velocidade do vento. Logo,</p><p>a equação simplificada se reduz a:</p><p>ETrad c W Rs= ⋅ ⋅ ....................(41)</p><p>Com o intuito de evitar interpolações em nonogramas e tabelas, Frevert</p><p>et al. (1983 apud Pereira 1997) desenvolveram um sistema de equações</p><p>de regressão múltipla, podendo a evapotranspiração ser calculada pela</p><p>seguinte expressão:</p><p>UNIUBE 155</p><p>ETrad c c W Rs= + ⋅ ⋅0 1 ..................(42), em que:</p><p>0 1 2 3 4 5</p><p>2 21c a a UR a Ud a UR Ud a UR a Ud= + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ .................(43), sendo:</p><p>c</p><p>0</p><p>= -0,3 mm.dia-1</p><p>a</p><p>0</p><p>= 1,0656</p><p>a</p><p>1</p><p>= -0,0012795</p><p>a</p><p>2</p><p>= 0,044953</p><p>a</p><p>3</p><p>= -0,00020033</p><p>a</p><p>4</p><p>= -0,000031508</p><p>a</p><p>5</p><p>= -0,0011026</p><p>Método de Jensen-Haise: segundo Jensen e Haise (1963), evapotrans-</p><p>piração potencial é aquela que ocorre em campos irrigados em áreas</p><p>áridas e semiáridas. Neste caso, é preferível chamá-la de ETc, pois não</p><p>há necessidade de área tampão homogênea, limitada e bem suprida de</p><p>água, conforme definição de Evapotranspiração potencial.</p><p>Trabalhando em regiões semiáridas americanas, os autores propuseram</p><p>a seguinte equação, para estimativas em períodos entre 5 e 10 dias:</p><p>( )0,0252 0,078ETjh Rs T= ⋅ ⋅ + ....................(44)</p><p>Método de Linacre: para a estimativa da evapotranspiração mensal</p><p>média (mm/dia) de uma vegetação bem suprida de umidade, Linacre</p><p>(1977) propôs a seguinte equação:</p><p>( ) ( ) ( ){ } ( )500 0,006 / 100 15 / 80ETlin T T To T= ⋅ + −Θ + ⋅ − −  </p><p>..............(45)</p><p>A temperatura do ponto de orvalho pode ser calculada pela equação 47:</p><p>237,3 / 7,5ea eaTo LOG LOG</p><p>A A</p><p>      = ⋅ −            </p><p>....................(46)</p><p>156 UNIUBE</p><p>Método de Hargreaves–Samani: usando dados obtidos no lisímetro</p><p>de Davis, Califórnia, com gramado, Hargreaves e Samani (1985)</p><p>propuseram a seguinte equação para estimativa de ETo diária (mm/dia):</p><p>( )ETh sam Qo Tmax Tmin T& , ( , ),= ⋅ ⋅ − ⋅ +0 0023 17 80 5 ...........(47)</p><p>Se disponível, pode-se substituir o termo Qo.(Tmax-Tmin)0,5 pela medida</p><p>da radiação solar global diária, em mm.dia-1 .</p><p>Método de Penman (Penman,1948): esse método, chamado de método</p><p>combinado, associa os efeitos do balanço de energia com aqueles do</p><p>poder evaporante do ar. O método de Penman foi o primeiro dessa</p><p>categoria, sendo considerado por muitos como padrão. Os demais</p><p>métodos combinados são aproximações e extensões de Penman. Isso</p><p>não significa que o método seja operacionalmente perfeito e correto,</p><p>mas apenas que ele é baseado em princípios físicos (PEREIRA, 1997).</p><p>É calculado pelas seguintes equações:</p><p>ETpen H Ea=</p><p>+</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p> ⋅ +</p><p>+</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p> ⋅</p><p>∆</p><p>∆ ∆γ</p><p>γ</p><p>γ</p><p>....................(48)</p><p>∆ =</p><p>⋅</p><p>+</p><p>4098</p><p>237 3 2</p><p>e</p><p>T</p><p>s</p><p>( , )</p><p>....................(49)</p><p>[ ]e As</p><p>T T= ⋅ ⋅ +10 7 5 237 3, / ( , ) ....................(50)</p><p>Para estimar a radiação líquida, utiliza-se a seguinte equação:</p><p>( ) ( )Rn Qo n</p><p>N</p><p>T n</p><p>N</p><p>ea= ⋅ + ⋅</p><p></p><p></p><p></p><p>⋅ − − ⋅ ⋅ + ⋅</p><p></p><p></p><p></p><p>⋅ −0 24 0 58 1 0 1 0 9 0 56 0 094, , , , , ,ρ σ ....(51)</p><p>n</p><p>N</p><p>Q</p><p>Q</p><p>a bg</p><p>o</p><p>= −</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p> / ....................(52)</p><p>A equação 52 é utilizada para obter a relação n/N pela inexistência dos</p><p>valores de brilho solar (n).</p><p>UNIUBE 157</p><p>O termo Qo.(0,24+0,58.n/N) pode ser substituído pela medida da</p><p>radiação solar global, em mm.dia-1, respeitando a equação do balanço</p><p>de energia.</p><p>O termo aerodinâmico é calculado através da seguinte equação (53):</p><p>Ea Ud e es a= + ⋅ ⋅ −( , , ) ( )0 35 0 184 ....................(53)</p><p>ea UR es= </p><p></p><p></p><p></p><p>⋅</p><p>100</p><p>....................(54)</p><p>Método de Penman Piche: a medida diária do poder evaporante do ar</p><p>à sombra pode ser realizada com o auxílio</p><p>de um evaporímetro de Piche</p><p>(ETpi), instalado dentro de um abrigo, a 1,5 m. Este equipamento consiste</p><p>de um tubo de vidro calibrado e fechado numa das extremidades, com</p><p>comprimento de 350 mm; um diâmetro externo de 15 mm; escala em</p><p>300 divisões que corresponde a décimo de milímetro de altura de água</p><p>evaporada; o diâmetro do disco de papel tem, aproximadamente, 30 mm.</p><p>O tubo é cheio de água destilada, sendo fechado com um papel de filtro</p><p>circular preso com uma mola. O papel umedecido evapora, baixando o</p><p>nível de água dentro do tubo. Medidas consecutivas permitem calcular</p><p>a evaporação no período desejado, um dia, no caso específico deste</p><p>trabalho. O método de Penman Piche é também chamado de combinado,</p><p>pois associa os efeitos de balanço de energia com o poder evaporante do</p><p>ar. Stanhill (1962), nas condições áridas de Israel, utilizou a evaporação</p><p>medida pelo evaporímetro de Piche (Pi, mm d-1) no abrigo meteorológico,</p><p>para estimar o termo aerodinâmico da equação de Penman, ou seja</p><p>(equação 55):</p><p>( )1 . 0,1468. 0,118aW E Pi− = + ....(55)</p><p>em que:</p><p>Pi – evaporação obtida pelo evaporímetro de Piché, mm d-1;</p><p>W = definido por Makkink (1957) como sendo uma função da</p><p>temperatura do ar (equações 56 e 57):</p><p>W 0,407 0,0145 . T, 0 1 6º T C= + < < .....(56)</p><p>W 0,483 0,01. T, 1 6,1 32º T C= + < < ....(57)</p><p>158 UNIUBE</p><p>PESQUISANDO NA WEB</p><p>Esta aproximação, segundo Pereira et al. (1997), tem a vantagem de</p><p>dispensar medidas de velocidade do vento e o déficit de saturação, visto</p><p>que o evaporímetro de Piche é um indicador do poder evaporante do</p><p>ar. Usando valores médios mensais da evapotranspiração potencial em</p><p>gramado obtidos por Camargo (1971) e valores médios de evaporação</p><p>de tanque de 20 m2 obtidos por Oliveira (1971), Villa Nova & Ometto</p><p>(1981), encontraram que:</p><p>0, 28</p><p>1</p><p>PiETpi</p><p>W</p><p>⋅</p><p>=</p><p>−</p><p>....................(58)</p><p>O método de Penman Piché se constitui em boa alternativa para a</p><p>estimativa da evapotranspiração. No artigo intitulado “Avaliação do</p><p>método Penman-Piche para a estimativa da evotranspiração de referência</p><p>em Uberaba – MG”, Fernandes; Fraga Jr. e Takai (2011) objetivaram</p><p>comparar o método de determinação da evapotranspiração de referência</p><p>Penman-Monteith, considerado padrão pela FAO, com o método de</p><p>Penman-Piché, que utiliza medidas do poder evaporante do ar pelo</p><p>evaporímetro de Piche. Foram propostas equações de regressão para</p><p>diferentes períodos ao longo do ano. Analisou-se o período de janeiro de</p><p>2003 a dezembro de 2008, trabalhando com dados diários de temperatura</p><p>do ar, radiação solar, umidade relativa, velocidade do vento, coletados</p><p>em uma estação meteorológica automatizada, localizada na Fazenda</p><p>Experimental da Universidade de Uberaba – MG. Para a comparação</p><p>dos métodos de estimativa de evapotranspiração de referência (ETpm</p><p>e ETpi), foram utilizados coeficientes de correlação (r), coeficiente de</p><p>concordância de Willmott (d) e o coeficiente de confiança (c), que é</p><p>o produto entre “r” e “d”. Concluiu-se, com o trabalho, que é possível</p><p>estimar a evapotranspiração de referência de maneira satisfatória, por</p><p>meio da evaporação medida pelo evaporímetro de Piche. Nos meses de</p><p>baixa umidade relativa do ar, o evaporímetro de Piche apresenta redução</p><p>na precisão, por estar diretamente ligado a essa variável.</p><p>Caso você queira saber mais sobre essa pesquisa, para ler o artigo na</p><p>íntegra, você pode acessar o endereço:</p><p>http://www.scielo.br/pdf/rbeaa/v15n3/v15n3a08.pdf</p><p>UNIUBE 159</p><p>Como você viu, são vários os métodos utilizados para se estimar a</p><p>evapotranspiração. A escolha por um deles depende principalmente da</p><p>disponibilidade de dados em cada situação.</p><p>A Embrapa Arroz e Feijão publicou uma circular muito interessante sobre</p><p>métodos de estimativa da evapotranspiração, em 2010 (FERNANDES</p><p>et al., 2010). Você pode acessar o documento na íntegra no endereço:</p><p>http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/879913/1/doc263.pdf</p><p>No Quadro 3, consta um resumo dos métodos estudados, bem como</p><p>as variáveis necessárias para o seu cálculo. Este quadro pode facilitar</p><p>bastante a escolha por um ou outro método de estimativa. Veja que</p><p>são muitos os métodos de estimativa da evapotranspiração. Alguns são</p><p>baseados apenas em temperatura, outros são mais complexos, pois</p><p>necessitam, além da temperatura, da umidade relativa, radiação solar,</p><p>velocidade de vento, dentre outros elementos meteorológicos. A adoção</p><p>por um ou outro método depende da disponibilidade de dados existentes.</p><p>Método</p><p>empírico</p><p>Variáveis</p><p>necessárias</p><p>Escala</p><p>temporal Limitações do método</p><p>Método de</p><p>Penman-</p><p>Monteith</p><p>Tmin, Tmax, URmin,</p><p>URmax, RS, VV</p><p>D</p><p>Prós: método universal para obtenção dos</p><p>valores de evapotranspiração de referência.</p><p>Contras: utiliza muitas variáveis</p><p>meteorológicas, impossibilitando seu cálculo.</p><p>Método de</p><p>Thornthwaite Tmin, Tmax M</p><p>Prós: método muito utilizado para obtenção</p><p>do balanço hídrico climático mensal.</p><p>Contras: apesar de utilizar apenas</p><p>dados de temperatura, seu cálculo é</p><p>apenas para escala temporal mensal.</p><p>Método de</p><p>Hargreaves Tmin, Tmax D</p><p>Prós: utiliza apenas dados de</p><p>temperatura e pode ser usado para</p><p>obtenção diária da evapotranspiração.</p><p>Contras: não é recomendado para regiões</p><p>com condições climáticas úmidas.</p><p>Método de</p><p>Linacre</p><p>Tmin, Tmax, URmin,</p><p>URmax</p><p>M Prós: método simplificado do Pennian,</p><p>utilizando menos variáveis meteorológicas.</p><p>Método de</p><p>Camargo Tmin, Tmax, RS D Prós: metodologia fácil e que necessita</p><p>apenas de dados de temperatura.</p><p>Quadro 3: Resumo geral dos métodos empíricos de estimativa de evapotranspiração</p><p>apresentados nesse documento</p><p>160 UNIUBE</p><p>Método de</p><p>Makkink Tmin, Tmax, RS D</p><p>Prós: utiliza apenas dados de temperatura</p><p>e radiação solar, recomendado para</p><p>condições climáticas úmidas.</p><p>Contras: não obtém resultados</p><p>satisfatórios para condições áridas.</p><p>Método de</p><p>Priestley &</p><p>Taylor</p><p>Tmin, Tmax, RS D</p><p>Prós: baseado no método de Pennian,</p><p>utilizando menos variáveis no cálculo.</p><p>Contras: em climas áridos, onde a advecção</p><p>de temperatura é mais elevada, tende a</p><p>subestimar os valores de evapotranspiração.</p><p>Método de</p><p>Radiação Solar</p><p>Tmin, Tmax, URmin,</p><p>URmax, RS, VV</p><p>D</p><p>Prós: adaptado para condições de umidade</p><p>e foi inserido um coeficiente que pode ser</p><p>utilizado para outras condições climáticas.</p><p>Contras: assim como o método de</p><p>Pennian-Monteith, requer um número</p><p>maior de variáveis meteorológicas,</p><p>nem sempre disponível.</p><p>Método de</p><p>Jensen & Hayse Tmin, Tmax, RS D Contras: desenvolvido para regiões áridas.</p><p>Método de</p><p>Blaney & Criddle Tmin, Tmax D, M</p><p>Prós: método recomendado pela</p><p>FAO quando o método de Pennian-</p><p>Monteith não pode ser calculado.</p><p>Contras: utilizado apenas</p><p>para regiões semiáridas.</p><p>Método de</p><p>Penman Tmin, Tmax, RS, VV D</p><p>Prós: método bastante utilizado, com boas</p><p>estimativas de evapotranspiração quando</p><p>comparado com o método padrão.</p><p>Contras: mesmo problema que o método</p><p>padrão, necessita de um número elevado de</p><p>variáveis que nem sempre estão disponíveis.</p><p>Método</p><p>do Tanque</p><p>“Classe A”</p><p>URmin, URmax,</p><p>VV, E</p><p>D</p><p>Contras: método baseado na evaporação</p><p>obtida pelo tanque classe “A”, dependendo</p><p>do observador, pode conter erros de leitura.</p><p>Fonte: Fernandes et al. (2010)</p><p>Neste capítulo, estudamos o ciclo da água na natureza e identificamos</p><p>os conflitos atuais sobre a sua utilização no Brasil e no mundo,</p><p>desenvolvendo conceitos a respeito das bacias hidrográficas. Também</p><p>pudemos trabalhar com conceitos de precipitação bem como as formas</p><p>de chuva e medidas, além de definirmos conceitos de infiltração da</p><p>água no solo e escoamento superficial. Por último, estudamos conceitos</p><p>básicos de evapotranspiração e suas formas de medida e estimativa.</p><p>UNIUBE 161</p><p>Resumo</p><p>A água é o constituinte mais precioso da terra, sendo ingrediente</p><p>essencial à vida. Embora se observe por vários países do mundo</p><p>total negligência e falta de visão com relação a este recurso, é de se</p><p>esperar que os seres humanos tenham pela água grande respeito, que</p><p>procurem manter seus reservatórios naturais e salvaguardar</p><p>sua pureza.</p><p>De fato, o futuro da espécie humana e de muitas outras espécies pode</p><p>ficar comprometido, a menos que haja uma melhora significativa na</p><p>administração dos recursos hídricos terrestres. Para enfrentar a escassez</p><p>da água, devem-se considerar tecnologias para a obtenção de água mais</p><p>limpa, diminuição do desperdício e do consumo excessivo, técnicas de</p><p>reuso e de conservação, proteção de mananciais e reservas superficiais</p><p>e subterrâneas em nível local, regional e global. Neste capítulo, pudemos</p><p>caracterizar a importância da água para a manutenção da vida na terra,</p><p>problemas de escassez, poluição e como a água utilizada na agricultura</p><p>pode impactar o desenvolvimento da sociedade no Brasil e no mundo.</p><p>Além disso, desenvolvemos conceitos importantes de bacia hidrográfica,</p><p>imprescindíveis no estudo da hidrologia ambiental. Também estudamos</p><p>o escoamento superficial, a infiltração, a chuva e a evapotranspiração.</p><p>Atividade 1</p><p>Com relação à disponibilidade de água no mundo, segundo alguns</p><p>autores, existe volume suficiente para a manutenção do triplo da</p><p>população mundial atual. Por este motivo, pode-se dizer que não existe</p><p>crise da água? Explique.</p><p>Atividade 2</p><p>Com relação às águas doces do planeta, pode-se dizer que o Brasil</p><p>ocupa lugar de destaque, com 13% de todas as reservas. Em termos de</p><p>uso racional, o que essa grande quantidade de água superficial disponível</p><p>causou na consciência da população brasileira?</p><p>Atividades</p><p>162 UNIUBE</p><p>Atividade 3</p><p>O uso da água pode ser consultivo e não consultivo. Qual é a principal</p><p>diferença entre esses dois conceitos e por que a irrigação é classificada</p><p>como uso consultivo?</p><p>Atividade 4</p><p>Pela ação antrópica, está ocorrendo redução na quantidade de água</p><p>do globo, afetando o ciclo hidrológico? Considerando-se os diversos</p><p>continentes do mundo com relação à população total e a disponibilidade</p><p>de água, explique qual continente se encontra em melhor situação e qual</p><p>em pior? Explique, citando números.</p><p>Atividade 5</p><p>A Política Nacional de Recursos Hídricos foi instituída pela chamada “Lei</p><p>das Águas”, que é uma Lei Federal de número 9433 (BRASIL, 1997).</p><p>Sobre essa lei, pode-se afirmar:</p><p>i) A Lei das Águas foi instituída no Brasil tendo em vista o aumento</p><p>nos conflitos pelo uso da água e a redução na disponibilidade da</p><p>água potável no Brasil.</p><p>ii) A Lei das Águas determina que a água é um bem de domínio</p><p>público, dotado de valor econômico, mas que não pode ser cobrada</p><p>dos usuários.</p><p>iii) A Lei das Águas tem como um dos seus instrumentos de gestão</p><p>a outorga, que significa uma autorização para a utilização de um</p><p>manancial sem prazo determinado.</p><p>iv) A Lei das águas instituiu a bacia hidrográfica como unidade básica</p><p>de planejamento para a gestão dos recursos hídricos.</p><p>Estão corretas as afirmativas contidas apenas em:</p><p>a) i e ii</p><p>b) ii e ii</p><p>c) ii e iv</p><p>d) i e iv</p><p>e) iii e iv</p><p>UNIUBE 163</p><p>Atividade 6</p><p>As bacias hidrográficas podem ser classificadas com relação a critérios</p><p>geométricos. Associe a primeira coluna com a segunda, conforme a</p><p>classificação:</p><p>a) Ocorrência maior em áreas de rochas,</p><p>especialmente em vulcões. ( ) treliça</p><p>b) Ocorrência em regiões de alga declividade. ( ) radial</p><p>c) Ocorrência em regiões de rochas sedimen-</p><p>tares e estratificadas. ( ) paralela</p><p>d) Ocorrência em regiões de rochas uniformes. ( ) retangular</p><p>e) Tem aspecto ortogonal, com bruscas altera-</p><p>ções nos cursos fluviais. ( ) dendrítica</p><p>Atividade 7</p><p>O fator de forma de uma bacia de 40 km2 de área e 20 km de comprimento</p><p>do eixo é:</p><p>a) 0,1</p><p>b) 0,2</p><p>c) 0,3</p><p>d) 0,4</p><p>e) 0,5</p><p>Atividade 8</p><p>Com os mesmos dados da questão anterior, e considerando que a bacia</p><p>tem 2000 m de comprimento de curvas de nível distanciadas a cada 5m,</p><p>podemos afirmar que a declividade média dessa bacia é:</p><p>164 UNIUBE</p><p>a) 0,10</p><p>b) 0,25</p><p>c) 0,50</p><p>d) 1,00</p><p>e) 1,25</p><p>Atividade 9</p><p>Considerando os estudos feitos, defina curva hipsométrica de uma bacia</p><p>hidrográfica e o que ela representa.</p><p>Referências</p><p>AYERS, R.S.; WESTCOT, D.W. A qualidade da água na agricultura. Tradução</p><p>de H.R. Gheyi, J.F. de Medeiros, F.A.V. Damasceno. Campina Grande, UFPB,</p><p>218p., 1991 (Estudos FAO: Irrigação e Drenagem, 29 Revisado 1).</p><p>BENINCASA, M.M.P. Ecofisiologia vegetal. Jaboticabal: FCAV/UNESP, 1984. 72p.</p><p>BRANDÃO, V.S.; CECÍLIO, R.A.; PRUSKI, F.F.; DAVID da SILVA, D. Infiltração da</p><p>água no solo. 3. ed. Viçosa: Editora UFV, 2006, 120p.</p><p>BRASIL. Presidência da República. Lei 9.433, de 8 de janeiro de 1997.</p><p>Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de</p><p>Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da</p><p>Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990,</p><p>que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Disponível em:<http://</p><p>www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/L9433.htm>. Acesso em 14 maio 2012.</p><p>CAMARGO, A. P. de. Balanço hídrico no Estado de São Paulo. Campinas: IAC,</p><p>1971. 24 p. IAC. Boletim técnico, 116.</p><p>CAMPOS, L.E.P.; BURGOS, P.C. Um estudo preliminar sobre a infiltrabilidade</p><p>vertical de alguns solos da cidade de Salvador. Disponível em: <http://www.</p><p>geotecnia.ufba.br/arquivos/Um%20Estudo%20Preliminar%20Sobre%20</p><p>a%20Infiltrabilidade%20Vertical%20de%20Alguns%20Solos%20da%20</p><p>Cidade%20de%20Salvador-BA.pdf>. Acesso em 15 fev. 2012.</p><p>UNIUBE 165</p><p>CONAMA – CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE,</p><p>Ministério do Meio Ambiente, Resolução n. 357, 17 mar. 2005.</p><p>CARMO, R. L. Urbanização, metropolização e recursos hídricos</p><p>no Brasil. In: DOWBOR L. e TAGNIN R. A. Administrando a água</p><p>como se fosse importante. São Paulo: SENAC, 2005.</p><p>CARVALHO, D.F. de; BATISTA DA SILVA, L.D. Hidrologia. Ago. 2006.</p><p>Disponível em: < http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/</p><p>APOSTILA/HIDRO-Cap1-INTRO.pdf>. Acesso em 15 fev. 2012.</p><p>COSTA, Regina Helena Pacca Guimarães. Consumo de água. In: TELLES,</p><p>Dirceu D'Alkimin; COSTA, Regina Gelena Pacca Guimarães. Reúso da água:</p><p>Conceitos, teorias e práticas. São Paulo: Blucher, 2007a. Cap. 2, p. 13-23.</p><p>COSTA, Regina Helena Pacca Guimarães. Água: um bem público</p><p>de valor econômico. In: TELLES, Dirceu D'Alkimin; COSTA, Regina</p><p>Gelena Pacca Guimarães. Reúso da água: Conceitos, teorias e</p><p>práticas. São Paulo: Blucher, 2007b. Cap. 8, p. 141-178.</p><p>COSTA, Regina Helena Pacca Guimarães. Reúso. In: TELLES, Dirceu</p><p>D'Alkimin; COSTA, Regina Gelena Pacca Guimarães. Reúso da água:</p><p>Conceitos, teorias e práticas. São Paulo: Blucher, 2007c. Cap. 7, p. 93-140.</p><p>COSTA, Regina Helena Pacca Guimarães. Poluição da água. In: TELLES,</p><p>Dirceu D'Alkimin.</p><p>COSTA, Regina Gelena Pacca Guimarães. Reúso da água: Conceitos,</p><p>teorias e práticas. São Paulo: Blucher, 2007d. Cap. 7, p. 35-40.</p><p>COSTA, Regina Helena Pacca Guimarães. Qualidade da água. In: TELLES,</p><p>Dirceu D'Alkimin; COSTA, Regina Gelena Pacca Guimarães. Reúso da água:</p><p>Conceitos, teorias e práticas. São Paulo: Blucher, 2007e. Cap. 7, p. 25-33.</p><p>CRISE de água chega com o próximo século. O Estado de São Paulo, São</p><p>Paulo, p. 7, 23 out. 1994.</p><p>De VILLERS, M. Water the fate for most precious resource.</p><p>Boston, New York: Houghton Mifflin Company, 352p. 2000.</p><p>166 UNIUBE</p><p>DOORENBOS, J. ; PRUIT, J. O. Guidelines for predicting crop water requirements.</p><p>Rome: FAO, 1977, 144p. (FAO Irrigation and Drainage Paper, 24).</p><p>FALKENMARK, M. Marco-scale water supply demand comparison</p><p>ont the global scene. Stockholm, p. 15-40, 1986.</p><p>FERNANDES, André L. T.; FRAGA JUNIOR, Eusímio F.; TAKAY,</p><p>Bruno Y. Avaliação do método Penman-Piche para a estimativa da</p><p>evapotranspiração de referência em Uberaba, MG. Rev. bras. eng.</p><p>agríc. ambient., Campina Grande, v. 15, n. 3, mar. 2011 .</p><p>FERNANDES, D.S. Evapotranspiração : uma revisão sobre os métodos</p><p>empíricos. Santo Antônio de Goiás : Embrapa Arroz e Feijão, 2010. 44</p><p>p. - (Documentos / Embrapa Arroz e Feijão, ISSN 1678-9644 ; 263)</p><p>FIESP/CIESP. Conservação e Reuso de Água: Manual de orientações</p><p>para o setor empresarial. São Paulo: FIESP/CIESP, 2004, v.1.</p><p>FOLEGATTI, M.V.; DA SILVA, T.J.A.; CASARINI, E. O manejo</p><p>6.1.3 Sistemas de esgotamento sanitário ...........................................................316</p><p>6.2 Resíduos sólidos ..................................................................................................323</p><p>6.2.1 Resíduos sólidos: geração e situação no Brasil ........................................323</p><p>6.2.2 Definições e classificações ........................................................................331</p><p>6.2.3 Características dos resíduos sólidos .........................................................335</p><p>6.2.4 Formas de disposição e tratamento dos resíduos.....................................338</p><p>6.2.5 Legislação ambiental e normas sobre resíduos sólidos ............................343</p><p>Prezado(a) aluno(a).</p><p>Este livro está organizado em seis capítulos que abordam três temáticas</p><p>fundamentais para a atuação profissional na área das engenharias,</p><p>tanto ambiental quanto civil. Na Engenharia civil, o livro corresponde ao</p><p>componente de mesmo nome e, na Engenharia ambiental, atende ao</p><p>componente Sistemas, Métodos e Projetos de Hidrotecnia e Saneamento.</p><p>Em relação à temática hidráulica, temos dois capítulos, sendo o primeiro</p><p>“Escoamento em conduto forçado de rede de distribuição de água” e,</p><p>o segundo, “Estações elevatórias”. Nesses capítulos, abordaremos a</p><p>importância da Hidráulica como ciência que estuda o movimento dos</p><p>líquidos e suas interferências, bem como aprenderemos também a</p><p>dimensionar as redes de distribuição que funcionam em gravidade e sob</p><p>o regime de conduto forçado. Em seguida, enfocaremos os conceitos</p><p>fundamentais das estações elevatórias, os cálculos necessários da</p><p>potência de motores e o dimensionamento de tubulações envolvidas</p><p>nas instalações.</p><p>Para a temática Hidrologia, contamos com dois capítulos: “Fundamentos</p><p>de Hidrologia para a Engenharia” e “Hidrologia aplicada à Engenharia”.</p><p>Estudaremos, inicialmente, a distribuição e o ciclo da água na natureza</p><p>de maneira a entender os conflitos atuais sobre a sua utilização no</p><p>Brasil. Abordaremos os conceitos básicos de bacias hidrográficas, de</p><p>precipitação, de infiltração da água no solo, de escoamento superficial e</p><p>de evapotranspiração e de suas formas de medida e estimativa.</p><p>Os recursos hídricos são renováveis globalmente, porém, não em</p><p>situações locais. Assim, sua preservação é de extrema importância, uma</p><p>vez que sua distribuição na Terra não é uniforme e o consumo de água</p><p>para os diversos fins é crescente, resultando em uma disponibilidade,</p><p>cada vez menor, de água de boa qualidade.</p><p>Apresentação</p><p>X UNIUBE</p><p>Atualmente, mais de um bilhão de pessoas já não têm acesso à água</p><p>limpa suficiente para suprir suas necessidades básicas diárias. Para</p><p>enfrentar a escassez da água, devem-se considerar tecnologias para a</p><p>obtenção de água mais limpa, diminuição do desperdício e do consumo</p><p>excessivo, técnicas de reuso e de conservação, proteção de mananciais</p><p>e reservas superficiais e subterrâneas em nível local, regional e global.</p><p>Estudaremos, também, os tipos de aquíferos e ocorrências, regime de</p><p>vazões e estatística aplicada à Hidrologia. Verificaremos a ocorrência</p><p>das águas subterrâneas no Brasil e compreenderemos os processos que</p><p>ocorrem referentes às águas subterrâneas. Contemplaremos, também,</p><p>os principais parâmetros para estimar a quantidade de água explotável</p><p>de determinado aquífero.</p><p>Abordaremos os processos, a formação e a dinâmica dos recursos</p><p>hídricos a partir do comportamento de bacias hidrográficas e sua resposta</p><p>em relação à vazão, de maneira a apresentar a aplicação da Hidrologia</p><p>nas áreas da Engenharia e gerenciamento de recursos hídricos.</p><p>Sobre saneamento ambiental, teremos, também, dois capítulos, assim</p><p>intitulados: “Introdução ao saneamento ambiental: saúde pública e</p><p>Abastecimento de água” e “Introdução ao saneamento ambiental:</p><p>esgotamento sanitário e resíduos sólidos”.</p><p>A respeito dessa temática, nossos estudos iniciarão com a apresentação</p><p>de alguns aspectos do saneamento ambiental voltados para a saúde</p><p>pública e para o abastecimento de água. Abordaremos a evolução do</p><p>saneamento básico, desde a Antiguidade, terminando com o sistema</p><p>atual, correlacionando-os aos níveis de saúde pública e à eficiência do</p><p>tratamento de água para abastecimento público. Deveremos conhecer</p><p>alguns tópicos como os principais usos da água, sua distribuição,</p><p>processos poluidores, padrões de potabilidade e qualidade, definição</p><p>e descrição de um sistema de abastecimento de água e noções de</p><p>tratamento.</p><p>Prosseguindo, entraremos em contato com as questões sobre</p><p>esgotamento sanitário e resíduos sólidos urbanos. Desta forma,</p><p>partiremos da necessidade de soluções apropriadas, para a disposição</p><p>e tratamento de efluentes e de resíduos. Assim, estaremos considerando</p><p>UNIUBE XI</p><p>o impacto que a poluição do meio gera sobre a qualidade de vida da</p><p>população com a degradação da qualidade das águas, proliferação</p><p>de vetores transmissores de doenças, mau cheiro, entre outros, que</p><p>levou à criação de sistemas de controle de poluição e de sistemas de</p><p>saneamento.</p><p>Esperamos que os capítulos de estudos propostos o(a) auxiliem na</p><p>construção de seus conhecimentos acadêmicos e profissionais e que</p><p>você perceba a importância desse aprendizado.</p><p>Bons estudos!</p><p>Cristiano Dorça Ferreira</p><p>Introdução</p><p>Escoamento em conduto</p><p>forçado de rede de</p><p>distribuição de água</p><p>Capítulo</p><p>1</p><p>A hidráulica é parte da ciência que trata do movimento dos líquidos</p><p>e suas interferências. Dentro da Engenharia Civil e Ambiental,</p><p>ela ocupa uma posição de destaque, pois em toda a área de</p><p>instalação de abastecimento de água, de coleta de esgoto, de</p><p>coleta de água pluvial, de canais de água ocorrem fenômenos</p><p>hidráulicos.</p><p>Grandes desafios atuais no Brasil estão correlacionados com a</p><p>hidráulica. Existe um grande déficit na área de abastecimento</p><p>de água potável e rede de coleta de esgoto. Por outro lado,</p><p>vemos que, a cada dia, aumenta a quantidade de novas obras</p><p>de ampliação das estações de tratamento de água, a construção</p><p>de novas estações de tratamento de esgoto, a ampliação dos</p><p>sistemas de drenagem de água pluvial e etc. O desenvolvimento</p><p>desses projetos depende de conceitos e aplicações da hidráulica.</p><p>Ressaltamos que, em consequência do grande crescimento que o</p><p>país atravessa, grandes obras estão cada vez mais rotineiras nas</p><p>cidades, sendo necessário o desenvolvimento de projetos cada</p><p>vez mais complexos.</p><p>Para uma atuação competente na área das engenharias, é</p><p>fundamental o conhecimento básico da Hidráulica para atender à</p><p>exigência sobre a qualidade dos projetos.</p><p>A engenharia é uma profissão em que, a cada dia, uma nova</p><p>situação é criada e desafia a capacidade do profissional em</p><p>2 UNIUBE</p><p>Ao término dos estudos propostos neste capítulo, você estará apto a:</p><p>• explicar os conceitos teóricos dos principais aspectos nos</p><p>processos relacionados à condução de água em condutos</p><p>forçados;</p><p>• dimensionar redes de distribuição de água;</p><p>• solucionar problemas relacionados a escoamento em</p><p>condutos forçados e a redes de distribuição de água;</p><p>• usar os conceitos trabalhados neste capítulo em atividades</p><p>interdisciplinares.</p><p>1.1 Conceitos básicos</p><p>1.1.1 Definição de vazão</p><p>1.1.2 Regimes de escoamento</p><p>1.1.3 Energia de escoamento</p><p>1.1.4 Linha de carga</p><p>1.2 Escoamento uniforme em tubulações</p><p>1.2.1 Equação universal para a perda de carga</p><p>1.2.2 Equação de Hazzen Williams para a perda de carga</p><p>1.2.3 Perda de carga localizada</p><p>1.3 Sistemas de tubulações</p><p>1.3.1 Relação entre o traçado das tubulações e a linha de</p><p>carga</p><p>1.3.2 Vazão em marcha</p><p>Objetivos</p><p>Esquema</p><p>desenvolver soluções.</p><p>Um engenheiro com os conhecimentos básicos bem fundamen-</p><p>tados é capaz de raciocinar e desenvolver projetos para cada</p><p>situação. O conhecimento da parte básica da Hidráulica é de</p><p>fundamental importância para o desenvolvimento de projetos</p><p>complexos e com qualidade.</p><p>UNIUBE 3</p><p>Conceitos básicos1.1</p><p>1.3.3 Sistemas de reservatórios</p><p>1.3.4 Dimensionamento do volume do reservatório</p><p>1.4 Rede de distribuição</p><p>da</p><p>irrigação como elemento essencial na utilização racional dos recursos</p><p>hídricos. In: THAME, A.C.M. (Org). A cobrança pelo uso da água</p><p>na agricultura. São Paulo: IQUAL Editora, 2004, p. 213-220.</p><p>FREVERT, K.K; ASCE, M.; HILL, W.; BRAATEN, B.C. Estimation</p><p>of Fao Evapotranspiration Coeficients. Journal of Irrigation</p><p>and Drainage Engineering, v.109, n.2, p.265-71, 1983.</p><p>GARCEZ, L. N. & ALVAREZ G. A. Hidrologia. 3ª.ed. revista e atualizada. 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PAX Gráfica e Editora</p><p>Ltda, 2. ed., 532p. 2001.</p><p>VILLA NOVA, N.A. ; OMETTO, J.C. Adaptação e simplificação do método</p><p>de Penman às condições climáticas do Estado de São Paulo. In: Simpósio</p><p>Brasileiro de Hidrologia e Recursos Hídricos, 4, Anais… Fortaleza, 1981.</p><p>WATSON, R. et al. Protecting our planet securing our future: linkages among</p><p>global environmental issues and human needs. UNEP, NASA, Word Bank, 95p. 1998.</p><p>Wikipédia. Disponível em: Ficheiro:Land ocean ice cloud 1024.jpg <http://pt.wikipedia.</p><p>org/wiki/Ficheiro:Land_ocean_ice_cloud_1024.jpg>. Acesso em 20 fev. 2011.</p><p>André Luis Teixeira Fernandes</p><p>Patrícia Diniz Martins</p><p>Introdução</p><p>Hidrologia aplicada</p><p>à engenharia</p><p>Capítulo</p><p>4</p><p>Para a utilização racional dos recursos naturais, é necessário o</p><p>conhecimento dos processos que o compõem, sua formação, bem</p><p>como a sua dinâmica. Neste capítulo, iremos estudar os tipos de</p><p>aquíferos e ocorrências, regime de vazões e estatística aplicada</p><p>à hidrologia.</p><p>Para realizar o gerenciamento dos recursos hídricos, é necessário</p><p>o conhecimento do comportamento de bacias hidrográficas e sua</p><p>resposta em relação à vazão. A partir da manipulação de dados</p><p>de vazões, é possível realizar obras de engenharia com uma</p><p>segurança maior a fim de evitar prejuízos, devido à escassez</p><p>e excesso de vazão. Dentro deste contexto, a hidrologia pode</p><p>fornecer subsídios para minimizar</p><p>os efeitos causados pelos</p><p>eventos extremos.</p><p>Este capítulo tem como objetivo apresentar métodos hidrológicos,</p><p>utilizados para o gerenciamento dos recursos hídricos, enfim,</p><p>apresenta a aplicação da hidrologia nas áreas da engenharia e</p><p>gerenciamento de recursos hídricos.</p><p>172 UNIUBE</p><p>Objetivos</p><p>Após a conclusão do capítulo, esperamos que você seja capaz de:</p><p>• compreender os processos que ocorrem referentes às</p><p>águas subterrâneas;</p><p>• analisar dados de vazão e características de bacias hidro-</p><p>gráficas;</p><p>• identificar medidas para o controle de enchentes em situa-</p><p>ções diversas;</p><p>• aplicar conhecimentos adquiridos no gerenciamento de re-</p><p>cursos hídricos.</p><p>Esquema</p><p>4.1 Águas subterrâneas</p><p>4.1.1 Distribuição das águas subterrâneas</p><p>4.1.2 Aquíferos</p><p>4.1.3 Princípios básicos do escoamento em meios porosos</p><p>4.1.4 Escoamento</p><p>4.1.5 Estruturas de descargas (poços)</p><p>4.2 O Hidrograma unitário</p><p>4.2.1 Hidrograma unitário a partir de precipitações isoladas</p><p>4.2.2 Hidrogramas unitários sintéticos</p><p>4.3 Controle e previsão de enchentes</p><p>4.3.1 Enchentes</p><p>4.3.2 Avaliação das enchentes</p><p>4.3.3 Medidas para controle da inundação</p><p>4.3.4 Zoneamento de águas de inundação</p><p>4.3.5 Avaliação dos prejuízos das enchentes</p><p>4.3.6 Previsão das enchentes</p><p>4.4 Manipulação dos dados da vazão</p><p>4.4.1 Regionalização da vazão máxima, média e mínima</p><p>UNIUBE 173</p><p>4.4.2 Curva de permanência</p><p>4.4.3 Curva de massa de vazões</p><p>4.5 Medições de vazão</p><p>4.5.1 Estações hidrométricas</p><p>4.5.2 Controles naturais e artificiais</p><p>4.5.3 Curvas-chave</p><p>4.5.4 Medidas de vazão</p><p>4.5.5 Medidas de nível de água</p><p>4.6 Hidrologia estatística</p><p>4.6.1 Conceitos de hidrologia estatística</p><p>4.6.2 Ajuste de distribuição estatísticas</p><p>Águas subterrâneas4.1</p><p>4.1.1 Distribuição das águas subterrâneas</p><p>A água é um recurso natural, limitado e fundamental para a manutenção</p><p>da vida. Apesar de estar distribuída em oceanos, mares, geleiras, vapores</p><p>atmosféricos, rios, lagos e reservatórios, apenas 0,8% do volume da água</p><p>está disponível (Figura 1) para abastecimento público. Dentre os 3% de</p><p>água doce disponíveis no planeta, 98% são subterrâneas.</p><p>Figura 1: Distribuição da água no planeta.</p><p>Fonte: Adaptado de Mendes (2006).</p><p>174 UNIUBE</p><p>O manancial subterrâneo brasileiro ocupa 48% de seu território, com uma</p><p>reserva explotável total equivalente a 4.095m3/s (BRASIL, 2010). Porém,</p><p>sua distribuição não é uniforme. Nos locais onde há relativa abundância</p><p>hídrica subterrânea, essa reserva de água é um manancial potencial para</p><p>abastecimento futuro, podendo-se destacar entre eles o Aquífero Guarani</p><p>e aquíferos sedimentares em geral.</p><p>Na Figura 2, pode-se visualizar, no mapa, como as áreas de recarga</p><p>dos 27 principais sistemas aquíferos se sobrepõem às doze regiões</p><p>hidrográficas nacionais.</p><p>Figura 2: Área de recarga dos principais sistemas aquíferos.</p><p>Fonte: Adaptado de Brasil, 2009.</p><p>UNIUBE 175</p><p>As águas subterrâneas têm grande importân-</p><p>cia na produção agrícola mundial, em que,</p><p>aproximadamente, 17 países, com maiores</p><p>áreas irrigadas com uso de água subterrânea,</p><p>representam 150 milhões de hectares (57% do</p><p>total do mundo) e usam 1240 bilhões m3/ano.</p><p>Dentre esses países, destacam-se Índia (50%);</p><p>EUA (43%); China (27%); Paquistão (25%).</p><p>A maior parte das águas subterrâneas tem</p><p>origem meteórica, isto é, são provenientes</p><p>das águas precipitadas da atmosfera. Uma</p><p>pequena parte pode ter origem juvenil, isto é,</p><p>são produzidas pelas emanações magmáticas,</p><p>e, outra pequena parte pode ter origem conata,</p><p>isto é, aprisionadas pelas rochas no momento</p><p>de sua formação.</p><p>Apesar das denominações água superficial, subterrânea e meteóri-</p><p>ca, é importante salientar que, na realidade, a água é uma só e está</p><p>sempre mudando de condição. A água que precipita na forma de chuva,</p><p>neve ou granizo, já esteve no subsolo, em icebergs e passou pelos rios</p><p>e oceanos. A água está sempre em movimento; é graças a isso que</p><p>ocorrem: a chuva, a neve, os rios, lagos, oceanos, as nuvens e as águas</p><p>subterrâneas.</p><p>Águas subterrâneas</p><p>As águas subterrâneas</p><p>são aquelas que</p><p>ocorrem naturalmente</p><p>ou artificialmente no</p><p>subsolo.</p><p>Águas meteóricas</p><p>As águas meteóricas</p><p>são aquelas</p><p>encontradas na</p><p>atmosfera em</p><p>quaisquer de seus</p><p>estados físicos</p><p>Esse movimento permanente na natureza, denominado ciclo hidrológico</p><p>(Figura 3), define a produtividade hídrica, considerando os fatores</p><p>climáticos, geológicos, de uso do solo, e renova o fluxo da água nos</p><p>cursos d’água superficial e subterrâneos.</p><p>176 UNIUBE</p><p>Figura 3: Ciclo hidrológico.</p><p>Fonte: Adaptado de Boscardin Borghetti et al. (2004).</p><p>O ciclo hidrológico é um sistema fechado com armazenamento de água</p><p>na superfície do terreno, em rios e lagos, nos oceanos, na atmosfera e</p><p>no subsolo (Figura 4).</p><p>Figura 4: Ciclo hidrológico como um sistema.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>A força da gravidade provoca a precipitação de água sobre o solo e o</p><p>oceano, daí, a água retoma à atmosfera por meio da evaporação. Da</p><p>água que atinge o solo, parte transforma-se em escoamento ou deflúvio</p><p>superficial, parte é armazenada em depressões, e parte infiltra-se no</p><p>solo. Também, sobre o subsolo, age a evaporação, além da água daí</p><p>retirada pelas plantas através da transpiração. Parte da água infiltrada</p><p>alimenta os reservatórios subterrâneos, que irão escoar e atingir rios e</p><p>oceanos.</p><p>UNIUBE 177</p><p>As águas subterrâneas ocorrem preenchendo</p><p>espaços formados entre os grânulos minerais</p><p>e nas fissuras das rochas, que se denominam</p><p>aquíferos, os quais retêm as águas que</p><p>descem por gravidade até atingir o nível da</p><p>zona de saturação e contribuem para um</p><p>aumento da água armazenada (recarga dos</p><p>aquíferos).</p><p>Zona de saturação</p><p>Na zona de saturação,</p><p>todos os espaços</p><p>vazios encontram-se</p><p>completamente ocupados</p><p>pela água.</p><p>O tempo médio que a água permanece em cada uma das partes do ciclo</p><p>hidrológico, ou local de armazenamento, antes de mover-se para outra</p><p>parte, é conhecido como tempo de residência. Segundo dados da The</p><p>Open University (2000 apud TUCCI, 2000), o tempo de residência das</p><p>águas dos oceanos é de cerca de 3.000 anos, das águas subterrâneas</p><p>é de duas semanas a 10.000 anos, das calotas polares é de 10 a 10.000</p><p>anos, das águas dos lagos é de cerca de 10 anos, da umidade do solo</p><p>é de duas semanas a um ano, da atmosfera é de cerca de 10 dias e dos</p><p>rios é de cerca de duas semanas.</p><p>Observe a Figura 5:</p><p>Figura 5: Tempo de residência das águas subterrâneas.</p><p>Fonte: Adaptado de Murck W; Skinner B. J.; Porter S.C. (1996 apud TUCCI 2000).</p><p>178 UNIUBE</p><p>A Figura 5 ilustra o tempo de residência das águas subterrâneas, note</p><p>que as águas se infiltram pelo solo, nas áreas de recarga, e percolam no</p><p>solo e em determinadas formações geológicas até as áreas de descarga.</p><p>4.1.2 Aquíferos</p><p>Os aquíferos podem ser classificados de acordo com seu comportamento,</p><p>como sedimentar, fraturado ou cárstico (Figura 6).</p><p>Figura 6: Classificação dos aquíferos: (a) sedimentar; (b) fraturado; (c) cárstico.</p><p>Fonte: Adaptado de Boscardin Borghetti et al. (2004).</p><p>As características de cada um são descritas, a seguir:</p><p>• aquífero sedimentar ou poroso: é aquele formado por rochas</p><p>sedimentares consolidadas, sedimentos inconsolidados ou solos</p><p>arenosos, onde a circulação da água se faz nos poros formados</p><p>entre os grãos de areia, silte e argila de granulação variada;</p><p>• aquífero fraturado ou fissural: formado por rochas ígneas,</p><p>metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação</p><p>da água se faz nas fraturas, fendas e falhas, abertas devido ao</p><p>movimento tectônico. Ex.: basalto, granitos, gabros, filões de</p><p>quartzo entre outros;</p><p>UNIUBE 179</p><p>• aquífero cárstico (Karst): formado em rochas calcáreas ou</p><p>carbonáticas, onde a circulação da água se faz nas fraturas e</p><p>outras descontinuidades (diáclases) que resultaram da dissolução</p><p>do carbonato pela água. Essas aberturas podem atingir grandes</p><p>dimensões, criando, nesse caso, verdadeiros rios subterrâneos.</p><p>No Brasil, as águas subterrâneas ocupam diferentes tipos de reservatório,</p><p>desde as zonas fraturadas do embasamento</p><p>cristalino até os depósitos</p><p>sedimentares e cenozoicos. As águas subterrâneas são as águas</p><p>armazenadas no subsolo, elas preenchem os espaços vazios dos solos,</p><p>sedimentos e das rochas. Nos solos, nos sedimentos, e nas rochas</p><p>sedimentares, estes espaços vazios correspondem aos poros, enquanto</p><p>que, nas rochas cristalinas (ígneas e metamórficas), os espaços vazios</p><p>são representados pelas fraturas das mesmas.</p><p>Os tipos de porosidade são:</p><p>• a porosidade intergranular pode ser encontrada nos colúvios,</p><p>aluviões e arenitos;</p><p>• a porosidade de fratura causada por esforços tectônicos pode ser</p><p>encontrada nos calcários, granitos e gnaisses;</p><p>• a porosidade de fratura causada pelo resfriamento das rochas</p><p>pode ser encontrada nos basaltos;</p><p>• a porosidade de condutos ou porosidade cárstica pode ser encon-</p><p>trada nos calcários.</p><p>As melhores condições de armazenamento e circulação das águas</p><p>subterrâneas ocorrem nas rochas sedimentares (arenitos), formando</p><p>extensos aquíferos, onde ocorrem melhores condições de armazena-</p><p>mento e circulação das águas. Nas rochas cristalinas (granitos, gnaisses,</p><p>micaxistos, filitos etc), que formam a maior parte da crosta terrestre,</p><p>as fraturas são geralmente muito pequenas, não possibilitando boas</p><p>condições de armazenamento e circulação das águas subterrâneas. As</p><p>melhores condições aquíferas ficam restritas às zonas de fratura e ao</p><p>manto de alteração.</p><p>180 UNIUBE</p><p>RELEMBRANDO</p><p>Você se lembra dos tipos de rochas?</p><p>Rocha Ígnea (ou magmática)</p><p>A rocha ígnea (ou magmática) é a rocha produzida pelo resfriamento do</p><p>material magmático do interior da Terra.</p><p>Rocha Metamórfica</p><p>A rocha metamórfica é a rocha que resulta da transformação de uma</p><p>rocha preexistente. Resulta das condições de pressão e temperatura</p><p>elevadas.</p><p>Rocha Sedimentar</p><p>A rocha sedimentar é resultante da precipitação química, da deposição</p><p>de detritos de outras rochas ou do acúmulo de detritos orgânicos</p><p>preexistentes.</p><p>Manto de alteração</p><p>O manto de alteração é o material que sofreu intemperismo, isto é, sofreu</p><p>decomposição e desintegração da rocha original, e que recobre a rocha</p><p>fresca. O manto de alteração é parte do solo, constituindo um de seus</p><p>horizontes.</p><p>As experiências têm mostrado que as águas</p><p>subterrâneas ocorrem em duas porções</p><p>distintas do terreno, a primeira é a zona não</p><p>saturada ou zona de aeração e a segunda</p><p>é a zona saturada ou zona de saturação,</p><p>conforme ilustrado na Figura 7.</p><p>Zona de aeração</p><p>Os poros contêm água e</p><p>ar (ou vapor de água).</p><p>Zona de saturação</p><p>Todos os espaços</p><p>vazios encontram-</p><p>-se completamente</p><p>ocupados pela água.</p><p>UNIUBE 181</p><p>Figura 7: Divisão da água abaixo da superfície.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>A zona de aeração é a parte do solo limitada pela superfície do terreno</p><p>e pela linha de saturação e os vazios do solo, do sedimento ou da rocha</p><p>estão preenchidos por água e por ar.</p><p>A zona não saturada apresenta características peculiares como:</p><p>1) presença de uma fase contínua gasosa, isto é, ocorre a presença</p><p>de gases (principalmente oxigênio e gás carbônico) na zona não</p><p>saturada;</p><p>2) pressão negativa da água, isto é, a água fica presa nos poros e</p><p>os poços não enchem de água nesta zona;</p><p>3) movimento da água subterrânea predominantemente vertical e</p><p>contínuo;</p><p>4) é ativa do ponto de vista geoquímico e bioquímico, isto é, ocorrem</p><p>nessa zona reações geoquímicas e bioquímicas;</p><p>182 UNIUBE</p><p>5) é onde ocorre a retenção de poluentes em grande escala, median-</p><p>te processos físicos, químicos e biológicos. Estes processos são:</p><p>diluição, filtração, reações de absorção e adsorção, solução,</p><p>precipitação, hidrólise, transformações bioquímicas e geoquími-</p><p>cas, troca catiônica e volatização.</p><p>Pode-se diferenciar três zonas: a zona de água do solo (cinturão de</p><p>umidade onde as plantas se desenvolvem), a zona intermediária (serve</p><p>como freio das chuvas intensas) e a zona capilar (formada pela ascensão</p><p>capilar).</p><p>A água que percola no solo ou rocha é, em grande parte, retida na zona</p><p>não saturada. Somente o excedente da capacidade de retenção da</p><p>formação geológica é que percola pelos vazios, sob ação da gravidade,</p><p>indo alimentar a zona saturada (ZS).</p><p>A zona de Saturação é a região abaixo do lençol freático (nível freático</p><p>ou nível d’água) onde os poros ou fraturas da rocha estão totalmente</p><p>preenchidos por água. Está limitado superiormente pela linha de</p><p>saturação (superfície piezométrica) e inferiormente por uma barreira</p><p>impermeável. As fontes, os poços e as correntes efluentes têm origem</p><p>na zona de saturação. Na linha de saturação, a pressão da água é igual</p><p>à pressão atmosférica.</p><p>Acima do nível d’ água existe a franja capilar, que é a porção do terreno</p><p>na qual a água fica suspensa preenchendo os vazios do solo ou rocha</p><p>pela ação de capilaridade, isto é, a água fica retida por uma pressão</p><p>produzida nos vazios do solo ou rocha, estendendo-se do nível de</p><p>saturação até o limite de ascensão capilar. Esse limite de ascensão</p><p>capilar depende do tipo do terreno, e sua intensidade aumenta com a</p><p>diminuição do índice de vazios, podendo variar de alguns milímetros, nos</p><p>solos arenosos, até vários metros, nos solos finos e/ou argilosos.</p><p>Uma formação geológica (rocha) que tenha capacidade de armazenar e</p><p>transmitir quantidades significativas de água subterrânea recebe o nome</p><p>de aquífero. Observe a Figura 8:</p><p>UNIUBE 183</p><p>Figura 8: Aquíferos confinados e livres.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>Os aquíferos podem ser classificados em confinados e não confinados</p><p>(livres) (Figura 8), dependendo da ausência ou da presença da linha</p><p>da água. O aquífero confinado encontra-se a uma pressão maior que a</p><p>pressão atmosférica. Está limitado superior e inferiormente por formações</p><p>impermeáveis. O aquífero artesiano é um aquífero confinado onde a</p><p>elevação da superfície piezométrica está sobre a superfície do terreno.</p><p>Nos aquíferos livres, o nível do lençol freático corresponde à superfície</p><p>superior da zona saturada. O lençol freático encontra-se sob ação da</p><p>força da gravidade e da pressão atmosférica. O nível d’ água, encontrado</p><p>dentro de um poço perfurado em um aquífero livre, corresponde ao nível</p><p>de saturação do aquífero.</p><p>Quando uma camada aquífera está confinada entre camadas rochosas</p><p>praticamente impermeáveis, isto é, camadas confinantes, a água nela</p><p>contida fica sujeita a uma pressão maior que a força gravitacional. Nestas</p><p>condições, o aquífero é chamado de aquífero confinado.</p><p>184 UNIUBE</p><p>No aquífero freático (livre) a superfície piezomé-</p><p>trica (freática) serve como fronteira superior. Os</p><p>aquíferos confinados são geralmente aquíferos</p><p>de grande produção, enquanto que os aquífe-</p><p>ros livres são os mais explorados devido ao</p><p>fácil acesso.</p><p>4.1.3 Princípios básicos do escoamento em</p><p>meios porosos</p><p>Para a formação geológica ter a capacida-</p><p>de de armazenar água subterrânea, terá de</p><p>possuir porosidade (espaços vazios existen-</p><p>tes entre as partículas da rocha), e para ter a</p><p>capacidade de transmitir água subterrânea,</p><p>terá de ter permeabilidade (propriedade de um</p><p>meio, que indica a maior ou menor facilidade</p><p>à passagem da água através dele).</p><p>Porosidade é a medida relativa do volume de vazios de um meio poroso.</p><p>Os materiais porosos contêm vazios interconectados uns aos outros,</p><p>consequentemente, participam do processo de armazenamento e</p><p>transporte de água. Porosidade é a fração de vazios contidos em um</p><p>volume representativo de meio poroso.</p><p>Assim, para que uma camada seja confinante</p><p>é necessário que tenha pouca ou nenhuma</p><p>permeabilidade e que esteja recobrindo uma</p><p>camada permeável. As camadas confinantes</p><p>são subdivididas em aquítardes, aquícludes</p><p>e aquífuges.</p><p>Aquíclude</p><p>É uma formação</p><p>geológica que pode</p><p>conter água, mas sem</p><p>condição de movimentá-</p><p>la de um lugar para outro,</p><p>em condições naturais</p><p>e em quantidades</p><p>significativas. Por</p><p>exemplo: argilas, argilitos</p><p>e folhelhos.</p><p>Aquitardes</p><p>É uma formação</p><p>geológica de natureza</p><p>semipermeável.</p><p>Transmite água a</p><p>uma taxa muito baixa,</p><p>comparada com a do</p><p>aquífero.</p><p>Por exemplo:</p><p>misturas de silitos, areias</p><p>finas argilosas e argilas</p><p>arenosas.</p><p>Aquífuge</p><p>É uma formação</p><p>geológica absolutamente</p><p>impermeável, não</p><p>armazena nem transmite</p><p>água subterrânea. Por</p><p>exemplo: granitos,</p><p>gnaisses e basaltos sem</p><p>alteração e sem fraturas.</p><p>volume de vaziosPorosidade</p><p>volume total</p><p>∅= =</p><p>UNIUBE 185</p><p>A porosidade de um material granular depende da forma, do grau de</p><p>compactação e da distribuição do tamanho das partículas. A forma das</p><p>partículas (angular, arredondada) afeta na maneira como as mesmas se</p><p>arranjam entre si. Formas irregulares resultam em porosidades maiores</p><p>do que formas arredondadas.</p><p>O grau de compactação ou cimentação influi diretamente no valor da</p><p>porosidade; quanto mais compactada estiver uma formação, menor será</p><p>o valor da porosidade. A porosidade do arenito (0,34) é menor que a da</p><p>areia (0,40).</p><p>Materiais granulares com distribuição uniforme de grãos, têm porosidade</p><p>maior que os materiais com distribuição irregular de grãos. As partículas</p><p>menores ocupam a porção do volume deixado pelas partículas maiores.</p><p>Cascalho fino e areia fina têm porosidades maiores do que seus</p><p>respectivos pares. No caso da esfera, com o mesmo raio, a porosidade</p><p>é independente do tamanho.</p><p>Na Tabela 1 consta a porosidade de alguns materiais mais comumente</p><p>encontrados na natureza.</p><p>Material Intervalo Média</p><p>Argila 0,34 - 0,57 0,42</p><p>Silte 0,34 - 0,61 0,46</p><p>Areia fina 0,26 - 0,53 0,43</p><p>Areia grossa 0,31 - 0,46 0,39</p><p>Cascalho fino 0,25 - 0,38 0,34</p><p>Cascalho grosso 0,24 - 0,36 0,28</p><p>Tabela 1: Porosidade de alguns materiais</p><p>Fonte: Morris e Johson (1967) apud TUCCI (2000).</p><p>O processo de dessaturação consiste na remoção da água do</p><p>meio poroso, seguido pela substituição de ar geralmente à pressão</p><p>atmosférica. O deslocamento da água pelo ar ocorre porque a pressão</p><p>da água no poro torna-se menor que a pressão do ar no poro. Assim,</p><p>186 UNIUBE</p><p>ar e água convivem simultaneamente nos poros, onde a pressão do ar</p><p>excede a pressão da água em quantidade suficiente para deslocar parte</p><p>dela. Entretanto, a água se adere às partículas sólidas mais fortemente</p><p>que o ar, o que faz com que a interface água-ar seja curva, resultando</p><p>em forças superficiais que se opõem ao movimento da água.</p><p>No processo de dessaturação, a água desocupa primeiro os grandes</p><p>poros. Como a água desocupa, gradativamente, os grandes poros, à</p><p>medida que a pressão capilar aumenta, o conteúdo volumétrico da água</p><p>diminui com o aumento da pressão capilar. Esse processo é denominado</p><p>retenção específica, o qual é caracterizado pela habilidade do meio</p><p>poroso para reter a água (água de saturação), quando a mesma está</p><p>sendo drenada. É, portanto, a diferença entre a porosidade e a produção</p><p>específica.</p><p>e eR ∅ ∅= −</p><p>Em que: Re é a retenção específica, ø é a porosidade e øe é a produção</p><p>específica.</p><p>A retenção específica é tanto maior quanto menor for o tamanho das</p><p>partículas, pois, assim sendo, maior será a superfície total das mesmas</p><p>e, consequentemente, também maior será a ação molecular de retenção</p><p>da água.</p><p>A porosidade efetiva ou produção específica é uma relação entre</p><p>o volume drenável e o volume total. É um parâmetro adimensional.</p><p>Enquanto que a porosidade aparente, por outro lado, é uma relação</p><p>entre o volume de água removido diretamente do aquífero e o volume</p><p>de aquífero drenado. A porosidade aparente, quando determinada a</p><p>partir da sua definição, é um parâmetro que incorpora a influência do ar</p><p>próximo da linha de saturação, a estratificação dos materiais e a posição</p><p>da linha da água. É considerada constante no tempo, implicando uma</p><p>entrega instantânea de água quando a carga cai bruscamente. O valor</p><p>da porosidade aparente é sempre menor que a porosidade efetiva</p><p>e</p><p>volume drenadoP</p><p>volume total</p><p>=</p><p>UNIUBE 187</p><p>Nos aquíferos confinados, o mecanismo de cedência de água é devido</p><p>à variação do volume do poro pela compressibilidade do aquífero e pela</p><p>compressibilidade da água. O armazenamento específico é definido</p><p>como o volume de água entregue por unidade de volume de aquífero e</p><p>por redução unitária de altura piezométrica. O armazenamento específico</p><p>é considerado constante. Sua dimensão é [1/L].</p><p>Observe a Tabela 2:</p><p>Material Intervalo Média</p><p>Argila 0,01 - 0,18 0,06</p><p>Silte 0,01 - 0,39 0,20</p><p>Areia fina 0,01 - 0,46 0,33</p><p>Areia grossa 0,18 - 0,43 0,30</p><p>Cascalho fino 0,13 - 0,40 0,28</p><p>Cascalho grosso 0,13 - 0,25 0,21</p><p>Tabela 2: Porosidade efetiva de alguns materiais</p><p>Fonte: Morris e Johson (1967) apud TUCCI (2000).</p><p>Temos a seguinte equação:</p><p>em que:</p><p>Se = armazenamento específico;</p><p>Va = volume água;</p><p>Vq = volume de aquífero;</p><p>hp = altura piezométrica;</p><p>β = compressibilidade da água (4,8 x 10-10 cm²/dina);</p><p>αp =compressibilidade do material (4,4 x 10-9 cm²/dina).</p><p>O coeficiente de armazenamento (S) é o volume de água entregue pelo</p><p>aquífero de área unitária e espessura constante (b), quando submetido</p><p>a uma redução unitária de altura piezométrica</p><p>( )a</p><p>e p</p><p>q p</p><p>VS g</p><p>V h</p><p>ρ α β= = ∅ +</p><p>×</p><p>a</p><p>s</p><p>p</p><p>VS S b</p><p>A h</p><p>= =</p><p>×</p><p>188 UNIUBE</p><p>O coeficiente de armazenamento de aquíferos varia entre 10-6 e 10-3.</p><p>4.1.4 Escoamento</p><p>Uma solução exata da equação que governa o fluxo subterrâneo é</p><p>virtualmente impossível de ser encontrada. A enorme complexidade</p><p>apresentada pelos canais de escoamento torna inviável qualquer tentativa</p><p>nesse sentido. Essa dificuldade é contornada pela adoção de valores</p><p>médios nas variáveis hidráulicas e nas propriedades do meio poroso.</p><p>Das grandezas hidráulicas mais conhecidas, a pressão e a massa</p><p>específica mantêm o mesmo significado dado na hidromecânica. O</p><p>conceito de velocidade, entretanto, é diferente do tradicional, isto é, taxa</p><p>de variação do deslocamento em relação ao tempo. Velocidade da água</p><p>subterrânea ou velocidade Darcy é um fluxo volumétrico definido pelo</p><p>volume escoado por unidade de área total (grãos e vazios) e por unidade</p><p>de tempo. A velocidade Darcy é um fluxo macroscópico, definido em um</p><p>elemento representativo de área total. A velocidade Darcy, q, pode ser</p><p>estimada através da própria definição, isto é, volume de água recolhido</p><p>por unidade de área e por unidade de tempo. Assim:</p><p>q ( Va) / (A t) Q / A= ∆ ∆ =</p><p>Outra velocidade, chamada velocidade de percolação, v, é definida como</p><p>a descarga por unidade de área de vazios. Assim,</p><p>A velocidade de percolação representa a velocidade média dos elementos</p><p>de fluido através dos vazios do meio poroso. Dependendo da natureza do</p><p>problema estudado, a adoção de uma ou outra velocidade poderá alterar</p><p>substancialmente o valor dos resultados.</p><p>Observe a Figura 9:</p><p>Q qv</p><p>A</p><p>= =</p><p>∅ ∅</p><p>UNIUBE 189</p><p>Figura 9: Forças envolvidas no escoamento em meio porosos.</p><p>Na realidade, o escoamento de um elemento de fluido em um meio</p><p>poroso é extremamente tortuoso, razão pela qual o comprimento</p><p>percorrido por esse elemento de fluido é muitas vezes maior do que</p><p>a distância macroscópica entre dois pontos. Portanto, os efeitos da</p><p>tortuosidade no movimento de um elemento de fluido estão incluídos no</p><p>parâmetro denominado permeabilidade intrínseca do meio poroso.</p><p>Assim, a Lei de Darcy pode ser simplificada na seguinte equação:</p><p>( )a bh h dhQ kA kA</p><p>L dl</p><p>−  = = −  </p><p> </p><p>K é o coeficiente que multiplica a força ativa denominada condutividade</p><p>hidráulica.</p><p>ik gK ρ</p><p>=</p><p>µ</p><p>Em que: ki é condutividade intrínseca.</p><p>A condutividade hidráulica é um parâmetro hidrogeológico, que combina</p><p>as propriedades do fluido e as propriedades do meio. Quando a massa</p><p>específica da água é considerada constante, a altura piezométrica é a</p><p>força potencial, com o significado físico de energia por unidade de peso</p><p>de fluido.</p><p>190 UNIUBE</p><p>O sinal negativo indica que o escoamento é sempre na direção da altura</p><p>piezométrica decrescente; isto é, da altura piezométrica maior para a</p><p>altura piezométrica menor. A diferença em altura piezométrica é sempre</p><p>igual à diferença de elevação do nível de água nos piezômetros.</p><p>Em escoamentos em aquíferos confinados, temos que o produto do</p><p>armazenamento específico pela espessura</p><p>do aquífero é o coeficiente</p><p>de armazenamento e que o chamado coeficiente de transmissividade</p><p>(T) do aquífero é dado pelo produto do coeficiente de permeabilidade (k)</p><p>pela espessura (m) de uma camada do material, isto é,</p><p>T = K m</p><p>Em que o coeficiente T é geralmente expresso em m3/(h.m), ou m3/</p><p>(dia.m).</p><p>O escoamento subterrâneo às vezes existe de tal maneira que a recarga</p><p>é igual à descarga de saída do aquífero. Nestas condições, não há</p><p>variação no armazenamento, consequentemente não há variação da</p><p>altura piezométrica em relação ao tempo.</p><p>A água é retirada de um aquífero livre por drenagem de poros, expansão</p><p>da água e compactação da rocha; com contribuições geralmente</p><p>desprezíveis das duas últimas parcelas em relação à primeira. Portanto,</p><p>a taxa de variação do armazenamento pode ser convenientemente</p><p>estimada determinando a taxa de variação do volume de água na zona</p><p>drenada vezes a porosidade aparente.</p><p>As alterações da massa específica não são importantes no aquífero livre,</p><p>no qual o balanço de massa é conseguido simplesmente por um balanço</p><p>de volumes. A taxa líquida de vazão deve ser igual à taxa de redução</p><p>de água armazenada no volume do aquífero. Portanto, o incremento do</p><p>volume de água associado ao incremento de nível de água, segue a</p><p>definição de porosidade aparente.</p><p>UNIUBE 191</p><p>4.1.5 Estruturas de descarga (Poços)</p><p>Aquíferos confinados</p><p>Considerando-se que o aquífero seja homogêneo (k=cte), não existindo</p><p>variações na condutividade, e que o escoamento é radial, pela Lei de</p><p>Darcy, tem-se:</p><p>( )k</p><p>q</p><p>r</p><p>− ∆∅</p><p>=</p><p>∆</p><p></p><p></p><p>Mas, a superfície piezométrica tem gradientes variáveis; assim, escreve-se:</p><p>( )k</p><p>q</p><p>r</p><p>− ∆∅</p><p>=</p><p>∆</p><p></p><p></p><p>pQ q(2 r)b,= − π</p><p></p><p>Escrevendo o equilíbrio de vazões:</p><p>Utiliza-se o sinal negativo em caso de extração e positivo em caso de</p><p>injeção no aquífero. Aplicando-se a lei de Darcy, tem-se:</p><p>Integrando a equação, encontra-se:</p><p>p</p><p>0</p><p>Q r ln</p><p>2 bK R</p><p>∅ =∅ +</p><p>π</p><p>bK = transmissividade</p><p>Aquíferos livres</p><p>Escrevendo o equilíbrio de vazões:</p><p>( )</p><p>p</p><p>k d</p><p>Q (2 )b ,</p><p>d r</p><p>− ∅ </p><p>= + π  </p><p> </p><p></p><p></p><p>192 UNIUBE</p><p>p (2Q q )( B),= − π ∅−</p><p> </p><p>Sendo “B” o nível da base do aquífero:</p><p>( )</p><p>p</p><p>k d</p><p>Q )( B) ,</p><p>d</p><p>(2</p><p>r</p><p>− ∅ </p><p>= + π ∅−  </p><p> </p><p></p><p></p><p>Integrando a equação, encontra-se:</p><p>p2 2</p><p>0</p><p>Q r( B) ( B) ln</p><p>K R</p><p>∅− = ∅ − +</p><p>π</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Vejamos a seguinte questão e sua resolução.</p><p>Qual a capacidade de produção de um poço perfurado em aquífero livre</p><p>cujo embasamento impermeável está à cota de 500m e o nível de água</p><p>natural está à cota 580m? A condutividade do aquífero é de 10m/dia.</p><p>Considere que a bomba será instalada à cota de 560m e que o poço</p><p>tem 50cm de diâmetro. Considere, ainda, que o nível de água natural</p><p>não rebaixa significativamente a 1,0Km de distância do local. Qual será</p><p>a capacidade de produção do poço se o diâmetro da perfuração for</p><p>aumentado para 80cm?</p><p>Aquífero livre:</p><p>• embasamento impermeável: cota 500m;</p><p>• NA natural: cota 580m;</p><p>• condutividade: 10m/dia, convertendo para horas: 0,416m/h;</p><p>• bomba: cota: 560m;</p><p>• diâmetro do poço: 50cm raio de 0,25cm;</p><p>• 1 Km para manutenção do NA;</p><p>• capacidade de produção?</p><p>UNIUBE 193</p><p>p/ 50cm de diâmetro</p><p>p/ 80cm de diâmetro</p><p>p2 2</p><p>0</p><p>Q r( B) ( B) ln</p><p>K R</p><p>∅− = ∅ − +</p><p>π</p><p>p2 2 Q 1000(580 500) (560 500) ln</p><p>0,416 0,25</p><p>− = − +</p><p>π</p><p>p 3Q</p><p>6400 3600 8, 29 441,64 m / h</p><p>1,31</p><p>= + =</p><p>p2 2</p><p>0</p><p>Q r( B) ( B) ln</p><p>K R</p><p>∅− = ∅ − +</p><p>π</p><p>p2 2 3Q 1000(580 500) (560 500) ln 468,38 m / h</p><p>0, 416 0, 4</p><p>− = − + =</p><p>π</p><p>4.2.1 Hidrograma unitário a partir de precipitações isoladas</p><p>O hidrograma unitário é a resposta da bacia a uma precipitação efetiva</p><p>uniforme num determinado intervalo de tempo e altura pluviométrica</p><p>unitária igual a 1cm.</p><p>Os princípios que regem o hidrograma unitário na determinação do</p><p>escoamento superficial e da precipitação de uma bacia são os seguintes:</p><p>1) princípio da constância do tempo de base: para chuvas de</p><p>iguais durações, as durações dos escoamentos superficiais</p><p>correspondentes são iguais;</p><p>2) proporcionalidade das descargas ou princípio da afinidade:</p><p>duas chuvas da mesma duração, mas com volumes escoados</p><p>diferentes, resultam em ordenadas do hidrograma proporcionais</p><p>aos correspondentes volumes escoados;</p><p>3) princípio da aditividade: considera-se que as precipitações</p><p>anteriores não influenciam a distribuição no tempo do</p><p>escoamento superficial em uma dada chuva. O hidrograma total</p><p>O Hidrograma unitário4.2</p><p>194 UNIUBE</p><p>referente a duas ou mais chuvas efetivas é obtido adicionando-</p><p>-se as ordenadas de cada um dos hidrogramas em tempos</p><p>correspondentes.</p><p>Quando existem dados históricos, é possível determinar o hidrograma</p><p>unitário com base em eventos em que foram registradas precipitações</p><p>e vazões no intervalo desejado. Os dados são selecionados segundo</p><p>eventos. O evento é simples quando apenas um intervalo de precipitação</p><p>gera escoamento superficial, e é complexo quando mais de um intervalo</p><p>de precipitação gera escoamento.</p><p>O evento simples existe quando, nos registros, precipitações extremas</p><p>com duração menor ou igual ao intervalo de tempo escolhido e com</p><p>distribuição temporal espacial uniforme é possível estimar o hidrograma</p><p>unitário sem grande dificuldade.</p><p>O volume precipitado em mm é obtido do valor da precipitação efetiva</p><p>ou se for desconhecido para o evento, a partir do somatório das vazões</p><p>e convertidos em mm por:</p><p>i dQ N</p><p>h (mm)</p><p>A .10³</p><p>=∑</p><p>em que: Nd é o numero de segundos do intervalo de tempo; A é a área</p><p>em km² e Qi é a vazão do intervalo i.</p><p>Assim, as ordenadas do hidrograma unitário ficam hi =Qi/h.</p><p>Quanto menor a duração da chuva, maior será a vazão de pico do</p><p>hidrograma unitário, visto que o volume escoado é dado por Vols=1cm×A,</p><p>e o tempo de base do hidrograma é tanto menor quanto menor a duração</p><p>da chuva.</p><p>Evento complexo é aquele quando são conhecidas as vazões e</p><p>precipitações e desconhecidas as ordenadas do hidrograma unitário.</p><p>Num evento complexo, o problema possui mais equações do que</p><p>incógnitas, portanto é um problema com infinitas soluções.</p><p>UNIUBE 195</p><p>O número de ordenadas do hidrograma é igual ao somatório do número</p><p>de ordenadas do hidrograma unitário com o número de intervalos de</p><p>precipitações subtraído de um. Generalizando-se a equação, tem-se:</p><p>Qm = P1.qn + P2.qn-1 + ... + Pn.q1</p><p>A seleção de eventos para cálculo do hidrograma unitário deve ser</p><p>muito criteriosa para evitar tendenciosidade na estimativa do hidrograma</p><p>unitário da bacia. O ajuste do hidrograma unitário com eventos de</p><p>pequena magnitude tende a subestimar a previsão de cheias maiores</p><p>do que aquelas utilizadas no seu ajuste devido à linearidade do método.</p><p>O hidrograma unitário é um método linear, que admite tempo de</p><p>deslocamento da onda constante numa bacia, enquanto que o</p><p>comportamento real indica que isso não ocorre, pois cheias de diferentes</p><p>magnitudes têm tempo de deslocamento variável.</p><p>Para escolher os eventos, deve-se procurar atender os objetivos do</p><p>estudo. Por exemplo: para um estudo de cheias de grande tempo</p><p>de retorno, deve-se procurar trabalhar com os maiores hidrogramas</p><p>disponíveis, evitando um grande número de eventos que reduza o pico.</p><p>Nesse caso, deve-se procurar ser conservador, já que normalmente o</p><p>tempo de retorno dos eventos registrados é inferior ao tempo de retomo</p><p>do período de prognóstico.</p><p>Selecionados alguns eventos e determinado o hidrograma unitário dos</p><p>diferentes eventos, é necessário sintetizar um hidrograma unitário para</p><p>a bacia, já que, certamente, cada evento apresentará um hidrograma</p><p>unitário diferente em magnitude e distribuição temporal. Isto se deve a</p><p>não uniformidade temporal e espacial da precipitação e às características</p><p>não lineares do escoamento. Existem dois métodos principais para</p><p>sintetizar um único hidrograma unitário para uma bacia:</p><p>• posicionar os hidrogramas unitários com base na origem, obtendo</p><p>a média das ordenadas para cada intervalo de tempo (Figura 10).</p><p>Esse procedimento tende a reduzir o pico e as vazões de cheia;</p><p>196 UNIUBE</p><p>Figura 10: Hidrogramas médios – posicionados</p><p>pelo início.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>• posicionar os hidrogramas unitários com base nos picos, obtendo</p><p>a média das ordenadas para cada intervalo de tempo (Figura 11):</p><p>Figura 11: Hidrogramas médios – posicionados pelo pico.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>Para as duas situações, deve-se procurar manter o volume unitário e</p><p>ajustar o hidrograma médio de acordo com os objetivos do estudo, sendo</p><p>conservador na determinação das referidas ordenadas.</p><p>Sendo Δt a duração da precipitação ou intervalo de tempo do hidrograma</p><p>unitário e Δt1 a duração para o qual se deseja o hidrograma unitário,</p><p>existem duas situações:</p><p>UNIUBE 197</p><p>• Δt < Δt1: nesse caso, basta deslocar o hidrograma unitário n vezes,</p><p>sendo n = Δt1/Δt. Somando as ordenadas de cada Δt e dividindo</p><p>por n, obtém-se o hidrograma unitário para precipitação Δt1=nΔt.</p><p>• Δt > Δt1: esta é a situação em que se deseja melhorar a</p><p>discretização do hidrograma unitário. Como o hidrograma unitário</p><p>disponível foi obtido com base em dados com intervalo Δt (Δt ></p><p>Δt1) ao se discretizar para Δt1 não significa que se obterá maior</p><p>precisão ou melhor resolução, já que o hidrograma unitário (Δt)</p><p>pode ter filtrado as maiores oscilações.</p><p>Na estimativa do hidrograma unitário de duração Δt com base em Δt para</p><p>Δt > Δt1, utiliza-se da Curva S, que é definida como a resposta da bacia</p><p>a uma precipitação unitária e constante, ou seja, é a forma discretizada</p><p>da função impulso unitário (Figura 12).</p><p>Figura 12: Curva S.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>Para obter esta curva, aplica-se sucessivamente o hidrograma unitário,</p><p>pois a precipitação é unitária e constante. Esse procedimento é o</p><p>mesmo que deslocar o hidrograma unitário de Δt várias vezes até que</p><p>seja encontrado o patamar observado na Figura 13. O patamar ocorre</p><p>quando o tempo de base no hidrograma unitário é atingido. Somando as</p><p>ordenadas de mesmo intervalo, é obtida a Curva S.</p><p>198 UNIUBE</p><p>Figura 13: Curva S – Estimativa com base em S(t).</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>4.2.2 Hidrogramas unitários sintéticos</p><p>A situação mais frequente, na prática, é o da inexistência de dados</p><p>históricos. Os hidrogramas unitários sintéticos foram estabelecidos com</p><p>base em dados de algumas bacias e são utilizados quando não existem</p><p>dados que permitam estabelecer o hidrograma unitário.</p><p>Os métodos de determinação do hidrograma unitário baseiam-se na</p><p>determinação do valor de algumas características, como o tempo de pico</p><p>e tempo de base e a vazão de pico. A regionalização dessas variáveis,</p><p>com base em características físicas, tem permitido estimar o hidrograma</p><p>unitário para um local sem dados observados.</p><p>Alguns métodos, como o Método de Snyder e o Soil Conservation</p><p>Service permitem que, a partir desses hidrogramas regionais, estimem-</p><p>-se quais são os principais fatores influentes, e como estes influenciam</p><p>o hidrograma.</p><p>Snyder foi um dos primeiros a estabelecer um hidrograma unitário</p><p>sintético com dados dos Apalaches (USA). O método consiste na</p><p>determinação dos fatores, como tempo de pico, vazão de pico, duração</p><p>total do escoamento ou tempo de duração da precipitação.</p><p>UNIUBE 199</p><p>0,3</p><p>p t c.gt C (L.L ) (horas)=</p><p>Observa-se que Snyder considerava no tempo de pico o centro de massa</p><p>do hidrograma em vez do ponto de máxima vazão.</p><p>Em que:</p><p>L = comprimento do rio principal (km);</p><p>Lcg= é a distância da seção principal ao ponto do rio mais próximo ao</p><p>centro de gravidade da bacia (km);</p><p>Ct = coeficiente que varia entre 1,35 a 1,65.</p><p>Tempo de duração da precipitação, calculado por:</p><p>p</p><p>r</p><p>t</p><p>t (horas)</p><p>5,5</p><p>=</p><p>A vazão de pico para uma precipitação de duração tr e volume 1 cm fica</p><p>p 3</p><p>p</p><p>p</p><p>2,75.C .A</p><p>Q (m / s)</p><p>t</p><p>=</p><p>Em que:</p><p>A = área de drenagem, em km²;</p><p>Cp = coeficiente que varia entre 0,56 e 0,69.</p><p>Vemos, na literatura, que vários autores têm aplicado semelhante</p><p>procedimento em diferentes partes dos Estados Unidos, obtendo</p><p>valores de Cp e Ci com intervalo de variação superior ao indicado. O</p><p>coeficiente Ci tem influência sobre o tempo de pico e depende das</p><p>outras características físicas que não foram consideradas na equação</p><p>anteriormente. O coeficiente Cp está relacionado com a vazão máxima de</p><p>uma determinada bacia e depende das referidas características físicas.</p><p>Para bacias próximas, com características físicas semelhantes, pode-se</p><p>usar dados de bacias vizinhas para a estimativa desses coeficientes.</p><p>O tempo de base do hidrograma unitário é estimado por:</p><p>b pt 3 t / 8 (dias)= +</p><p>200 UNIUBE</p><p>Com base em qp, tp e tb, o hidrograma unitário é esboçado, procurando</p><p>manter o volume unitário. Para facilitar esse trabalho, existem curvas</p><p>para as larguras de 75% e 50% do pico, obtidas com base em dados de</p><p>várias bacias dos Estados Unidos (SOKOLOV et al. 1975; apud TUCCI,</p><p>2000). Estas relações na forma de equações são:</p><p>( )75 1,08</p><p>p</p><p>3,52W</p><p>q / A</p><p>=</p><p>( )50 1,08</p><p>p</p><p>5,87W</p><p>q / A</p><p>=</p><p>para qp em m3/s e A em km², W50 e W75 em horas.</p><p>Essas relações devem ser usadas com cuidado, pois retratam condições</p><p>médias de um grande número de bacias americanas, o que não atende</p><p>necessariamente a uma bacia em específico.</p><p>Observe a Figura 14:</p><p>Figura 14: Hidrograma unitário sintético de Snyder.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>UNIUBE 201</p><p>O Soil Conservation Service (SCS,1957) apresentou um método para</p><p>determinação do hidrograma unitário em que o mesmo é considerado</p><p>um triângulo (Figura 15).</p><p>A área do triângulo é igual ao volume da precipitação efetiva Q, ou seja:</p><p>( )p</p><p>p</p><p>2.Qq</p><p>H 1 t</p><p>=</p><p>+</p><p>Para uma precipitação de 1cm, sobre a área A, em km² , t’p em horas, a</p><p>equação da vazão fica:</p><p>p</p><p>p</p><p>2,08 A q</p><p>t '</p><p>=</p><p>os autores adotaram H = 1,67 com base na observação de várias bacias.</p><p>O tempo de ascensão (t'p) é o tempo contado do início da precipitação</p><p>e é igual a:</p><p>t'p = 0,5tr + 0,6 tc</p><p>em que:</p><p>tr = duração da precipitação, em horas;</p><p>tc = tempo de concentração em horas.</p><p>Figura 15: Hidrograma triangular SCS.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>202 UNIUBE</p><p>SAIBA MAIS</p><p>O tempo de concentração pode ser estimado por dois procedimentos</p><p>segundo Soil Conservation Service (1975 apud TUCCI, 2000). Veja a</p><p>seguir.</p><p>a) Inicialmente, verifica-se qual o caminho entre o ponto mais extremo</p><p>da bacia e a seção principal. Para cada trecho desse caminho com</p><p>características diferentes, pode-se calcular a velocidade com base</p><p>na declividade, segundo as expressões da Tabela 3, a seguir. O</p><p>tempo de cada trecho será t = L/v, em que L é comprimento e</p><p>v a velocidade. Para os trechos em canais, utilize a equação de</p><p>Manning com a profundidade da seção de extravasamento.</p><p>Observe a Tabela 3:</p><p>Tipo de cobertura a*</p><p>Floresta com solo coberto de folhagem 0,076</p><p>área sem cultivo ou pouco cultivo 0,143</p><p>pasto e grama 0,216</p><p>solo quase nu 0,305</p><p>canais com grama 0,351</p><p>superfície pavimentada 0,610</p><p>Tabela 3: Velocidade para superfícies em m/s</p><p>* v = a s 1/2; s = declividade em %</p><p>Fonte: Tucci (2000).</p><p>Veja, a seguir, a equação de Manning.</p><p>Equação de Manning</p><p>2/3 1/21V RH i</p><p>n</p><p>= ×</p><p>Em que:</p><p>V = velocidade;</p><p>RH = raio hidráulico = A (área molhada)/ P (perímetro);</p><p>n = coeficiente de rugosidade de Manning;</p><p>i = declividade superficial.</p><p>UNIUBE 203</p><p>Observe a Tabela 4:</p><p>Tabela 4: Valores indicativos do coeficiente de rugosidade</p><p>Natureza do leito K</p><p>Concreto 67</p><p>Natural limpo de fundo liso e horizontal 50</p><p>Natural limpo de fundo rugoso 33</p><p>Natural com vegetação 20 a 10</p><p>b) a equação para o tempo de pico é a seguinte:</p><p>0,7</p><p>0,8</p><p>p 0,5</p><p>S2,6.L 1</p><p>25,4t</p><p>1900.y</p><p> + </p><p> =</p><p>Em que:</p><p>tp em horas;</p><p>S é obtido pela equação 25400S 254</p><p>CN</p><p>= − ;</p><p>L = comprimento hidráulico;</p><p>y = declividade em percentagem.</p><p>O tempo de concentração pode ser obtido pela relação tp = 0,6 tc.</p><p>A expressão anterior foi apresentada pelo SCS para uso em bacias de</p><p>até 8 km.</p><p>Valores do parâmetro CN para bacias rurais, urbanas e suburbanas são</p><p>apresentados nas Tabelas 5 e 6.</p><p>Observe a Tabela 5:</p><p>Uso do solo Superfície A B C D</p><p>Solo lavrado com sulcos retilíneos 77 86 91 94</p><p>em fileiras retas 70 80 87 90</p><p>Plantações em curvas de</p><p>nível 67 77 83 87</p><p>Tabela 5: Valores do parâmetro CN do SCS para bacias rurais</p><p>204 UNIUBE</p><p>Uso do solo Superfície A B C D</p><p>regulares terraceado em nível 64 76 84 88</p><p>Em fileiras retas 64 76 84 88</p><p>Plantações de Em curvas de nível 62 74 82 85</p><p>cereais terraceado em nível 60 71 79 82</p><p>Em fileiras retas 62 75 83 87</p><p>Plantações de Em curvas de nível 60 72 81 84</p><p>legumes ou Terraceado em nível 57 70 78 89</p><p>cultivados Pobres 68 79 86 89</p><p>Normais 49 69 79 94</p><p>Boas 39 61 74 80</p><p>Pastagens Pobres, em curvas de nível 47 67 81 88</p><p>Normais, em curvas de nível 25 59 75 83</p><p>Boas, em curvas de nível 6 35 70 79</p><p>Campos Normais 30 58 71 78</p><p>permanentes Esparsas, de baixa</p><p>transpiração 45 66 77 83</p><p>Normais 36 60 73 79</p><p>Densas, de alta transpiração 25 55 70 77</p><p>Chácaras Normais 56 75 86 91</p><p>Estradas de Más 72 82 87 89</p><p>terra de superfície dura 74 84 90 92</p><p>Florestas muito esparsas, baixa</p><p>transpiração 56 75 86 91</p><p>esparsas 46 68 78 84</p><p>densas, alta transpiração 26 52 62 69</p><p>normais 36 60 70 76</p><p>Tipos de solo:</p><p>A: produzem baixo escoamento superficial e alta infiltração (solos arenosos profundos com</p><p>pouco silte e argila);</p><p>B: menos permeáveis que o anterior; solos arenosos menos profundos que o tipo A e com</p><p>permeabilidade superior à média;</p><p>C: geram escoamento superficial acima da média e com capacidade de infiltração abaixo</p><p>da média (contém porcentagem considerável de argila). Pouco profundos;</p><p>D: pouco profundos, contendo argilas expansivas, com muito baixa capacidade de infiltração.</p><p>Geram a maior proporção de escoamento superficial.</p><p>Fonte: Tucci (2000).</p><p>Continuação da Tabela 5.</p><p>UNIUBE 205</p><p>Observe a Tabela 6:</p><p>Tabela 6: Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas</p><p>Utilização ou cobertura do solo A B C D</p><p>Zonas cultivadas: sem conservação do solo 72 81 88 91</p><p>com conservação do solo 62 71 78 81</p><p>Pastagens ou terrenos em más condições 68 79 86 89</p><p>Baldios boas condições 39 61 74 80</p><p>Prado em boas condições 30 58 71 78</p><p>Bosques ou zonas cobertura ruim 45 66 77 83</p><p>Florestais: cobertura boa 25 55 70 77</p><p>Espaços abertos, relvados,</p><p>parques, campos boas condições</p><p>de golf, cemitérios</p><p>com relva em mais de 75% da área 39 61 74 80</p><p>com relva de 50 a 75% da área 49 69 79 84</p><p>Zonas comerciais e de escritórios 89 92 94 95</p><p>Zonas industriais 81 88 91 93</p><p>Zonas residênciais</p><p>lotes de (m2) % média impermeável</p><p><500 65 77 85 90 92</p><p>1000 38 61 75 83 87</p><p>1300 30 57 72 81 86</p><p>2000 25 54 70 80 85</p><p>4000 20 51 68 79 84</p><p>Parques de estacionamentos, telhados, viadutos etc 98 98 98 98</p><p>Arruamentos e estradas</p><p>asfaltadas e com drenagem de águas pluviais 98 98 98 98</p><p>paralelepípedos 76 85 89 91</p><p>terra 72 82 87 89</p><p>Fonte: Tucci (2000).</p><p>206 UNIUBE</p><p>Correções sobre este parâmetro para considerar as condições de</p><p>umidade do solo são incluídas na Tabela 7:</p><p>Tabela 7: Correção de CN para outras condições iniciais de umidade</p><p>VALORES VALORES CORRIGIDOS VALORES CORRIGIDOS</p><p>MÉDIOS AMC I AMC III</p><p>LOO 100 100</p><p>95 87 98</p><p>90 78 96</p><p>85 70 94</p><p>80 63 91</p><p>75 57 88</p><p>70 51 85</p><p>65 45 82</p><p>60 40 78</p><p>55 35 74</p><p>50 31 70</p><p>45 26 65</p><p>40 22 60</p><p>35 18 55</p><p>30 15 50</p><p>25 12 43</p><p>20 9 37</p><p>15 6 30</p><p>10 4 22</p><p>5 2 13</p><p>Fonte: Tucci (2000).</p><p>* AMC I : Situação em que os solos estão secos. Na estação de crescimento a</p><p>precipitação acumulada dos cinco dias anteriores é menor que 36 mm e em outro</p><p>período, menor que 13 mm;</p><p>** AMC III : Situação em que ocorreram precipitações consideráveis nos cinco dias</p><p>anteriores e o solo encontra-se saturado. No período de crescimento, a precipitação</p><p>acumulada nos cinco dias anteriores é maior que 53 mm e em outro período, maior</p><p>que 28 mm.</p><p>O tempo de concentração se modifica com a alteração da cobertura da</p><p>bacia, principalmente devido à urbanização. Nesse contexto, o método</p><p>propõe a multiplicação dos fatores f1 e f2 para correção em função de</p><p>tempo de pico (Figura 16). Para facilitar o cálculo, SCS apresentou um</p><p>UNIUBE 207</p><p>Tabela 8: Hidrograma unitário adimensional</p><p>t/tp Q/qp t/tp Q/qp t/tp Q/qp</p><p>0 0 0,1 0,015 0,2 0,075</p><p>0,3 0,16 0,4 0,28 0,5 0,430</p><p>0,6 0,60 0,8 0,77 0,8 0,890</p><p>1,0 0,97 1,1 1,00 1,2 0,989</p><p>1,3 0,92 1,4 0,84 1,5 0,750</p><p>1,6 0,66 1,8 0,56 2,0 0,420</p><p>2,2 0,32 2,4 0,24 2,6 0,180</p><p>2,8 0,13 3,0 0,098 3,5 0,075</p><p>4,0 0,036 4,5 0,018 5,0 0</p><p>Fonte: Tucci (2000).</p><p>Observe a Figura 16:</p><p>hidrograma adimensionalizado em função da vazão de pico e o tempo</p><p>de pico tp. Conhecidos os valores de tr e qp, pode-se determinar as outras</p><p>ordenadas utilizando os fatores da Tabela 8.</p><p>Figura 16: Fatores de correção f1 e f2.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>208 UNIUBE</p><p>Quando, em um local de interesse, não existem dados para a determi-</p><p>nação do hidrograma unitário, mas em uma bacia vizinha com caracte-</p><p>rísticas semelhantes há disponibilidade de dados que permita ajustar</p><p>o hidrograma unitário, a transposição pode ser realizada utilizando o</p><p>seguinte procedimento:</p><p>a) determine o hidrograma unitário da bacia com dados;</p><p>b) determine os valores de área de drenagem (A), comprimento do</p><p>rio principal (L), a distância da seção principal ao ponto do rio mais</p><p>próximo ao centro de gravidade da bacia (Lcg), tempo de pico (tp)</p><p>e vazão de pico (qp) da bacia com dados;</p><p>c) determine os coeficientes Ct e Cp desta bacia com base em:</p><p>( )</p><p>p</p><p>t 0,7</p><p>cg</p><p>t</p><p>C</p><p>L.L</p><p>=</p><p>p. p</p><p>p</p><p>q t</p><p>C</p><p>2,75.A</p><p>=</p><p>d) determine área de drenagem (A), comprimento do rio principal</p><p>(L), e a distância da seção principal ao ponto do rio mais próximo</p><p>ao centro de gravidade da bacia (Lcg) da bacia de interesse e</p><p>utilize Cr e Cp da bacia vizinha para determinar os valores do</p><p>tempo e vazão pico. Os tempos de 75% e 50% podem ser obtidos</p><p>proporcionalmente ao tempo de pico do hidrograma unitário da</p><p>bacia vizinha.</p><p>A = área de drenagem, em km²;</p><p>Cp = coeficiente que varia entre 0,56 e 0,69;</p><p>L = (km);</p><p>Lcg= é (km);</p><p>Ct = coeficiente que varia entre 1,35 a 1,65.</p><p>4.3.1 Enchentes</p><p>Quando a precipitação é intensa, a quantidade de água que chega</p><p>simultaneamente ao rio pode ser superior à sua capacidade de</p><p>drenagem, ou seja, a da sua calha normal, resultando na inundação das</p><p>Controle e previsão de enchentes4.3</p><p>UNIUBE 209</p><p>áreas ribeirinhas. Os problemas resultantes da inundação dependem do</p><p>grau de ocupação da várzea pela população e da frequência com a qual</p><p>ocorrem as inundações. A ocupação da várzea pode ser para habitação,</p><p>recreação, uso agrícola, comercial ou industrial.</p><p>Com o crescimento desordenado e acelerado das cidades, principalmente</p><p>na segunda metade deste século, as áreas de risco considerável, como</p><p>as várzeas inundáveis, foram ocupadas, trazendo como consequência</p><p>prejuízos humanos e materiais de grande monta.</p><p>As condições meteorológica e hidrológica propiciam</p><p>a ocorrência de inundação. O conhecimento do</p><p>comportamento meteorológico de longo prazo é</p><p>muito pequeno devido ao grande número de fatores</p><p>envolvidos nos fenômenos meteorológicos e à interde-</p><p>pendência dos processos físicos a que a atmosfera</p><p>terrestre está sujeita. As condições hidrológicas que</p><p>produzem a inundação podem ser naturais ou artificiais.</p><p>As condições naturais são aquelas cuja ocorrência é</p><p>propiciada pela bacia em seu estado natural. Algumas</p><p>dessas condições são: relevo, tipo de precipitação,</p><p>cobertura vegetal, capacidade de drenagem. Os rios,</p><p>normalmente, drenam em suas cabeceiras, áreas com</p><p>grande declividade, produzindo escoamento de alta</p><p>velocidade. A variação de nível durante a enchente</p><p>pode ser de vários metros em poucas horas. Quando o</p><p>relevo é acidentado as áreas mais propícias à ocupação</p><p>são as planas e mais baixas, justamente aquelas</p><p>que apresentam alto risco de inundação. A várzea de</p><p>inundação de um rio cresce significativamente nos seus</p><p>cursos médio e baixo, onde a declividade se reduz e</p><p>aumenta a incidência de áreas planas.</p><p>As precipitações mais intensas atingem áreas localiza-</p><p>das e são em geral dos tipos convectivo e orográfico.</p><p>Essas formas de precipitação atuam, em geral, sobre</p><p>pequenas áreas. As precipitações frontais atuam sobre</p><p>grandes áreas provocando as maiores inundações dos</p><p>grandes</p><p>rios. (TUCCI, 2000).</p><p>A cobertura vegetal tem como efeito a interceptação de parte da precipi-</p><p>tação que pode gerar escoamento e a proteção do solo contra a erosão.</p><p>A perda desta cobertura para uso agrícola ou uso urbano tem produzido</p><p>como consequência o aumento da frequência de inundações devido à</p><p>falta de interceptação da precipitação e ao assoreamento dos rios.</p><p>210 UNIUBE</p><p>As condições artificiais da bacia são aquelas provocadas pela ação</p><p>do homem. Alguns exemplos são: obras hidráulicas, urbanização,</p><p>desmatamento, reflorestamento e uso agrícola. A bacia rural possui maior</p><p>interceptação vegetal, maiores áreas permeáveis (infiltração do solo),</p><p>menor escoamento na superfície do solo e drenagem mais lenta.</p><p>A bacia urbana possui superfícies impermeáveis, tais como telhados,</p><p>ruas e pisos, e produz aceleração no escoamento, por meio da</p><p>canalização e da drenagem superficial. Os resultados da urbanização</p><p>sobre o escoamento são: aumento da vazão máxima e do escoamento</p><p>superficial, redução do tempo de pico e diminuição do tempo de base.</p><p>A urbanização e o desmatamento produzem um aumento da frequência</p><p>da inundação nas cheias pequenas e médias.</p><p>4.3.2 Avaliação das enchentes</p><p>A variação do nível ou de vazão de um rio depende das características</p><p>climatológicas e físicas da bacia hidrográfica. As distribuições temporal</p><p>e espacial da precipitação são as principais condições climatológicas.</p><p>As mesmas somente podem ser previstas deterministicamente com</p><p>antecedência de poucos dias ou horas, o que não permite a previsão</p><p>dos níveis de enchente com antecipação muito grande. O tempo máximo</p><p>possível de previsão da cheia, a partir da ocorrência da precipitação,</p><p>é limitado pelo tempo médio de deslocamento da água na bacia até a</p><p>seção de interesse.</p><p>A previsão dos níveis num rio pode ser realizada a curto ou a longo prazo.</p><p>A previsão de cheia a curto prazo ou em tempo atual, também chamada</p><p>de temporal, permite estabelecer o nível e seu tempo de ocorrência, para</p><p>a seção de um rio, com uma antecedência que depende da previsão</p><p>da precipitação e dos deslocamentos da cheia na bacia. Este tipo de</p><p>previsão é utilizada para alertar a população ribeirinha e operadores de</p><p>obras hidráulicas.</p><p>A previsão de cheia a longo prazo quantifica as chances de ocorrência da</p><p>inundação em termos estatísticos, sem precisar quando ocorrerá a cheia.</p><p>A previsão a longo prazo se baseia na estatística da ocorrência de níveis</p><p>no passado e permite estabelecer os níveis de enchente para alguns riscos</p><p>escolhidos.</p><p>UNIUBE 211</p><p>4.3.3 Medidas para controle da inundação</p><p>As medidas para o controle da inundação podem ser do tipo estrutural</p><p>e não estrutural. As medidas estruturais são aquelas que modificam</p><p>o sistema fluvial, evitando os prejuízos decorrentes das enchentes,</p><p>enquanto que as medidas não estruturais são aquelas em que os</p><p>prejuízos são reduzidos pela melhor convivência da população com as</p><p>enchentes.</p><p>As medidas estruturais são obras de engenharia implementadas para</p><p>reduzir o risco de enchentes. Essas medidas podem ser extensivas ou</p><p>intensivas.</p><p>As medidas extensivas são aquelas que agem na bacia, procurando</p><p>modificar as relações entre precipitação e vazão, como a alteração da</p><p>cobertura vegetal do solo, que reduz e retarda os picos de enchente e</p><p>controla a erosão da bacia.</p><p>As medidas intensivas são aquelas que agem no rio e podem ser de três</p><p>tipos:</p><p>a) aceleram o escoamento: construção de diques e pôlderes, aumento</p><p>da capacidade de descarga dos rios e corte de meandros;</p><p>b) retardam o escoamento: reservatórios e as bacias de amortecimento;</p><p>c) desvio do escoamento: são obras como canais de desvios.</p><p>Na Tabela 9, são resumidas as principais características das medidas</p><p>estruturais.</p><p>MEDIDA APLICAÇÃO PRINCIPAL</p><p>DESVANTAGEM</p><p>PRINCIPAL</p><p>VANTAGEM</p><p>MEDIDAS EXTENSIVAS</p><p>Cobertura vegetal</p><p>Controle de perda</p><p>Redução do pico de</p><p>cheia</p><p>Reduz</p><p>assoreamento</p><p>Impraticável para</p><p>grandes áreas</p><p>Idem ao anterior</p><p>Pequenas bacias</p><p>Pequenas bacias</p><p>Tabela 9: Medidas estruturais</p><p>212 UNIUBE</p><p>MEDIDAS INTENSIVAS:</p><p>Diques e pôlderes</p><p>Alto grau de</p><p>proteção de uma</p><p>área</p><p>Danos significativos</p><p>caso falhe Grandes rios</p><p>Melhoria do canal:</p><p>- Redução da</p><p>rugosidade por</p><p>desobstrução</p><p>- Corte de meandro</p><p>Aumento da</p><p>vazão com pouco</p><p>investimento</p><p>Amplia a área</p><p>protegida e acelera o</p><p>escoamento</p><p>Efeito localizado</p><p>Impacto negativo</p><p>em rio com fundo</p><p>aluvionar</p><p>Pequenos rios</p><p>Área de inundação</p><p>estreita</p><p>Reservatórios:</p><p>-Todos os reservatórios</p><p>-Reservatórios com</p><p>comportas</p><p>-Reservatórios para</p><p>cheias</p><p>Controle a jusante</p><p>Mais eficiente com o</p><p>mesmo volume</p><p>Operação com o</p><p>mínimo de perdas</p><p>Localização difícil</p><p>Vulnerável a erros</p><p>humanos</p><p>Custo não partilhado</p><p>Bacias</p><p>intermediárias</p><p>Projetos de usos</p><p>múltiplos</p><p>Restrito ao</p><p>controle de</p><p>enchentes</p><p>Mudança de Canal:</p><p>Caminho da cheia</p><p>Desvios</p><p>Amortecimento de</p><p>volume</p><p>Reduz vazão do</p><p>canal principal</p><p>Depende da</p><p>topografia</p><p>Idem ao anterior</p><p>Grandes bacias</p><p>Bacias médias e</p><p>grandes</p><p>Fonte: Simons et al. (1977, apud TUCCI, 2000).</p><p>As medidas estruturais não são projetadas para dar uma proteção</p><p>completa. Isto exigiria a proteção contra a maior enchente possível.</p><p>Esta proteção é fisicamente e economicamente inviável na maioria</p><p>das situações. A medida estrutural pode criar uma falsa sensação de</p><p>segurança, permitindo a ampliação da ocupação das áreas inundáveis,</p><p>que futuramente podem resultar em danos significativos. As medidas</p><p>não estruturais, em conjunto com as anteriores ou sem essas, podem</p><p>minimizar significativamente os prejuízos com um custo menor. O custo</p><p>de proteção de uma área inundável por medidas estruturais, em geral, é</p><p>superior ao de medidas não estruturais.</p><p>As medidas não estruturais de inundação podem ser agrupadas em:</p><p>regulamentação do uso da terra, construções à prova de enchentes,</p><p>seguro de enchente, previsão e alerta de inundação. A combinação</p><p>destas medidas permite reduzir os impactos das cheias e melhorar o</p><p>UNIUBE 213</p><p>planejamento da ocupação da várzea. Como o zoneamento de inundação</p><p>pressupõe a ocupação com risco, torna-se necessário que exista um</p><p>sistema de alerta para avisar a população sobre os riscos durante a</p><p>enchente. O seguro e a proteção individual contra enchente são medidas</p><p>complementares, necessárias para minimizar impactos sobre a economia</p><p>da população.</p><p>4.3.4 Zoneamento de áreas de inundação</p><p>O zoneamento das áreas de inundação engloba as seguintes etapas:</p><p>a) determinação do risco das enchentes;</p><p>b) mapeamento das áreas de inundação;</p><p>c) zoneamento.</p><p>Os mapas de inundação podem ser de dois tipos: mapas de planejamento</p><p>e mapas de alerta. O mapa de planejamento define as áreas atingidas</p><p>por cheias de tempos de retorno escolhidos. O mapa de alerta informa</p><p>em cada esquina, ou ponto de controle, o nível da régua no qual inicia</p><p>a inundação. Esse mapa permite o acompanhamento da evolução da</p><p>enchente, com base nas observações da régua, pelos moradores nos</p><p>diferentes locais da cidade.</p><p>O zoneamento é a definição de um conjunto de regras para a ocupação</p><p>das áreas de maior risco de inundação visando à minimização futura das</p><p>perdas materiais e humanas em face das grandes cheias.</p><p>A regulamentação do uso das zonas de inundação apoia-se em mapas</p><p>com demarcação de áreas de diferentes riscos e nos critérios de</p><p>ocupação das mesmas, tanto quanto ao uso, como quanto aos aspectos</p><p>construtivos. Para que esta regulamentação seja utilizada, beneficiando</p><p>as comunidades, a ela deve ser integrada à legislação municipal</p><p>sobre loteamentos, construções e habitações, a fim de garantir a sua</p><p>observância.</p><p>O rio possui normalmente um ou mais leitos. O leito menor corresponde</p><p>a seção de escoamento em regime de estiagem, ou de níveis médios. O</p><p>leito maior pode ter diferentes lances, de acordo com a seção transversal</p><p>considerada e a topografia da várzea inundável.</p><p>214 UNIUBE</p><p>O leito maior do rio costuma ser ocupado durante as enchentes. Quando</p><p>o tempo de retorno de extravasamento do</p><p>leito menor é superior a 2</p><p>anos, existe a tendência de a população ocupar a várzea nas mais</p><p>diversas e significativas formas socioeconômicas. Essa ocupação gera,</p><p>por ocasião das cheias, danos de grande monta aos ocupantes dessas</p><p>áreas e, também, às populações a montante, que são afetadas pelas</p><p>elevações de níveis decorrentes da obstrução ao escoamento natural</p><p>causada pelos primeiros ocupantes (Figura 17).</p><p>Figura 17: Invasões da várzea.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>A seção de escoamento do rio pode ser dividida em três partes principais.</p><p>Veja a Figura 18:</p><p>Figura 18: Regulamentação da zona inundável.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>UNIUBE 215</p><p>A seguir, temos a explicação de cada uma delas:</p><p>• zona de passagem da enchente (faixa 1): esta parte da seção</p><p>funciona hidraulicamente e permite o escoamento da enchente.</p><p>Qualquer construção nessa área reduzirá a área de escoamento,</p><p>elevando os níveis a montante desta seção. Portanto, em qualquer</p><p>planejamento urbano, deve-se procurar manter esta zona</p><p>desobstruída;</p><p>• zona com restrições (faixa 2): esta é a área restante da superfície</p><p>inundável que deve ser regulamentada. Esta zona fica inundada</p><p>mas, devido às pequenas profundidades e baixas velocidades, não</p><p>contribuem muito para a drenagem da enchente;</p><p>• zona de baixo risco (faixa 3): esta zona possui pequena</p><p>probabilidade de ocorrência de inundações, sendo atingida em</p><p>anos excepcionais por pequenas lâminas de água e baixas</p><p>velocidades. A definição dessa área é útil para informar a</p><p>população sobre a grandeza do risco a que está sujeita. Esta área</p><p>não necessita regulamentação quanto às cheias.</p><p>A primeira faixa depende das condições hidráulicas do escoamento das</p><p>enchentes, as demais são escolhidas com base no risco que se deseja</p><p>assumir na convivência com as enchentes.</p><p>A regulamentação da ocupação de áreas urbanas é um processo</p><p>iterativo, que passa por uma proposta técnica que é discutida pela</p><p>comunidade antes de ser incorporada ao Plano Diretor da cidade.</p><p>Portanto, não existem critérios rígidos aplicáveis a todas as cidades,</p><p>mas, sim, recomendações básicas que podem ser seguidas em cada</p><p>caso. A regulamentação das construções permite evitar futuros danos.</p><p>Eis alguns indicadores gerais que podem ser usados no zoneamento.</p><p>A zona para passagem das enchentes deve ficar desobstruída para evitar</p><p>danos de monta e represamentos. Nessa faixa não deve ser permitida</p><p>nenhuma nova construção e a Prefeitura poderá, paulatinamente,</p><p>relocar as habitações existentes. Na construção de obras como rodovias</p><p>e pontes deve ser verificado se as mesmas produzem obstruções ao</p><p>escoamento. Naquelas já consolidadas, deve-se calcular o efeito</p><p>da obstrução e verificar as medidas que podem ser tomadas para a</p><p>216 UNIUBE</p><p>correção. Não deve ser permitida a construção de aterro que obstrua o</p><p>escoamento. Essa área poderia ter seu uso destinado a agricultura ou</p><p>outro similar às condições da natureza. Adicionalmente, seria permitido</p><p>a instalação de linhas de transmissão e condutos hidráulicos.</p><p>A zona com restrições pode ser subdividida em subáreas, mas</p><p>essencialmente os seus usos podem ser:</p><p>a) parques e atividades recreativas ou esportivas cuja manutenção,</p><p>após cada cheia, seja simples e de baixo custo. Normalmente, uma</p><p>simples limpeza a reporá em condições de utilização, em curto</p><p>espaço de tempo;</p><p>b) uso agrícola;</p><p>c) habitação com mais de um piso, onde o piso superior ficará situado,</p><p>no mínimo, no nível do limite da enchente e estruturalmente</p><p>protegida contra enchentes;</p><p>d) industrial-comercial, com áreas de carregamento, estacionamento,</p><p>áreas de armazenamento de equipamentos ou maquinaria</p><p>facilmente removível ou não sujeitos a danos de cheia. Neste caso,</p><p>não deve ser permitido armazenamento de artigos perecíveis e</p><p>principalmente tóxicos;</p><p>e) serviços básicos: linhas de transmissão, estradas e pontes, desde</p><p>que corretamente projetados.</p><p>As zonas de baixo risco são delimitadas por cheia de baixa frequência,</p><p>pode-se dispensar medidas individuais de proteção para as habitações,</p><p>mas orientar a população para a eventual possibilidade de enchente e</p><p>dos meios de proteger-se das perdas decorrentes, recomendando o uso</p><p>de obras com, pelo menos, dois pisos, onde o segundo pode ser usado</p><p>nos períodos críticos.</p><p>4.3.5 Avaliação dos prejuízos das enchentes</p><p>Segundo o U.S. Army Corps of Engineers (1976 apud TUCCI, 2000),</p><p>os prejuízos por inundação podem ser classificados em tangíveis e</p><p>intangíveis.</p><p>UNIUBE 217</p><p>Os prejuízos tangíveis são classificados em danos físicos, custos de</p><p>emergência e prejuízos financeiros. Os danos físicos incluem os custos</p><p>de separação e limpeza dos prédios, e as perdas de objetos, mobília,</p><p>equipamentos, elementos decorativos, material armazenado e material</p><p>em elaboração. Os custos emergenciais se referem à evacuação,</p><p>reocupação, habitação provisória como acampamentos, alertas, entre</p><p>outros. Os custos financeiros são aqueles devidos à interrupção do</p><p>comércio, da fabricação de produtos industriais e aos lucros cessantes.</p><p>Os custos intangíveis se referem aos danos de enchente que não têm</p><p>valor de mercado ou valor monetário, como a perda de vida ou obras e</p><p>prédios históricos.</p><p>Os métodos utilizados para a avaliação dos danos causados pelas</p><p>enchentes são:</p><p>a) curva nível-prejuízo;</p><p>b) método da curva de prejuízo histórico;</p><p>c) equação de dano-agregado.</p><p>Vejamos:</p><p>a) A curva nível-prejuízo consiste na determinação de curva que</p><p>relaciona prejuízos e probabilidade ou tempo de retorno. Para</p><p>determinar esta curva, é necessário obter as seguintes relações:</p><p>• curva de descarga;</p><p>• curva de probabilidade de vazões máximas;</p><p>• curva de nível versus prejuízo.</p><p>A grande dificuldade do método (curva nível-prejuízo) está na</p><p>determinação da relação entre nível e prejuízo. Para tanto,</p><p>é necessário um cadastramento de ocupação da várzea e a</p><p>estimativa do prejuízo para os diferentes componentes dessa</p><p>ocupação. Esta estimativa pode ser realizada para construções-</p><p>padrão como residências, ocupação industrial e comercial, quando</p><p>for o caso, além de uso agropastoril.</p><p>218 UNIUBE</p><p>A curva nível-prejuízo permite a estimativa do custo médio de</p><p>inundação para uma cidade ou, individualmente, para uma indústria,</p><p>estabelecimento comercial ou uma residência. Adicionalmente, ela</p><p>permite informar os riscos econômicos envolvidos na instalação em</p><p>área sujeita à inundação. O custo médio de inundação é obtido pela</p><p>integração da curva prejuízo versus probabilidade.</p><p>b) O método da curva de prejuízo histórico baseia-se na determinação</p><p>dos prejuízos de cheias ocorridas nos últimos anos. Plotando este</p><p>prejuízo com relação aos níveis, permite-se o traçado da curva, relacio-</p><p>nando níveis versus dano. As limitações deste procedimento são:</p><p>a) admite que, nos últimos anos, o crescimento da região tenha</p><p>sido praticamente nulo na área de inundação e que não tenha</p><p>havido relocação;</p><p>b) admite que os prejuízos provocados pelas cheias tenham sido</p><p>repostos;</p><p>c) que os valores dos prejuízos devem estar uniformizados, ou</p><p>seja, devem considerar a inflação dos períodos;</p><p>d) que o procedimento de avaliação dos prejuízos deve ser</p><p>o mesmo nas diferentes enchentes, para que não haja</p><p>tendenciosidade de avaliação.</p><p>4.3.6 Previsão de enchentes</p><p>Para efetuar a previsão de cheia a curto prazo, são necessários:</p><p>sistemas de coleta e transmissão de dados e metodologia de estimativa.</p><p>Os sistemas são utilizados para transmitir os dados de precipitação,</p><p>nível e vazão, durante a ocorrência do evento. O processo de</p><p>estimativa é realizado por meio do uso de modelos matemáticos que</p><p>representam o comportamento das diferentes fases do ciclo hidrológico.</p><p>Complementarmente, é necessário um Plano de Defesa Civil, quando</p><p>a enchente atinge uma área habitada, ou, no caso de operação de</p><p>reservatório, um sistema de emergência e operação.</p><p>Observe a Figura 19:</p><p>UNIUBE 219</p><p>Figura 19: Previsão em tempo real.</p><p>Fonte: Adaptado de Tucci (2000).</p><p>A previsão de níveis</p><p>de enchentes pode ser realizada com base em:</p><p>a) previsão da precipitação;</p><p>b) conhecida a precipitação, vazão de montante;</p><p>c) combinação dos dois últimos.</p><p>220 UNIUBE</p><p>No primeiro caso, é necessário estimar a precipitação que cairá</p><p>sobre a bacia por meio do uso de equipamento, como radar ou de</p><p>sensoriamento remoto. A seguir, conhecida a precipitação sobre a bacia,</p><p>é possível estimar a vazão e o nível por modelo matemático que simule</p><p>a transformação de precipitação em vazão.</p><p>Quando é conhecida a precipitação na bacia, a previsão utiliza uma rede</p><p>telemétrica de coleta e transmissão de dados (no caso anterior, esta rede</p><p>não é dispensável) e o referido modelo matemático de transformação de</p><p>precipitação em vazão. A antecedência de previsão é menor neste caso</p><p>e está limitada ao tempo médio de deslocamento da enchente.</p><p>A previsão a curto prazo, com base em posto a montante da seção</p><p>de interesse, depende das características do rio, ou seja da área</p><p>controlada da bacia. Neste caso, o tempo de antecedência é menor</p><p>que os anteriores. Quando a bacia intermediária, da situação anterior,</p><p>apresentar uma contribuição significativa, a combinação dos dois</p><p>processos anteriores é utilizada na previsão em tempo atual.</p><p>4.4.1 Regionalização da vazão máxima, média e mínima</p><p>Valores extremos de precipitação podem produzir enchentes nas</p><p>margens, originando as vazões máximas que podem ser controladas</p><p>por obras hidráulicas como condutos, bueiros e vertedores, permitindo</p><p>a drenagem do escoamento. Para o controle de inundação e</p><p>dimensionamento das referidas obras hidráulicas, é importante a</p><p>estimativa da vazão máxima (TUCCI, 2000).</p><p>A previsão a curto prazo de uma vazão máxima é o acompanhamento</p><p>de um evento, a tempo real, resultante de uma precipitação. A estimativa</p><p>a longo prazo é a previsão estatística da vazão máxima (diária ou</p><p>instantânea) em qualquer ano. A vazão máxima pode ser obtida por</p><p>uma distribuição de probabilidade, em que há um risco de ocorrência.</p><p>Para realizar a regionalização da vazão máxima, utiliza-se a estimativa</p><p>da curva de probabilidade, para um local, sem dados ou com dados</p><p>escassos.</p><p>Manipulação dos dados de vazão 4.4</p><p>UNIUBE 221</p><p>Podemos dizer que a vazão média anual de um rio é a média diária</p><p>de todos os valores do ano, e permite caracterizar a capacidade de</p><p>disponibilidade hídrica de uma bacia e seu potencial energético.</p><p>Os menores valores das séries anuais são caracterizados como vazões</p><p>mínimas. A vazão mínima é associada a uma duração t. A vazão mínima</p><p>de um ano qualquer, com duração de 30 dias, indica que é o menor valor</p><p>do ano da vazão média de 30 dias consecutivos. Pouca utilidade tem a</p><p>vazão mínima de 1 dia, enquanto as durações maiores, como 7 dias ou</p><p>30 dias, apresentam maior interesse ao usuário, pois a sequência de</p><p>vazões baixas é a condição mais crítica na utilização da água.</p><p>A estimativa do risco de que ocorram vazões menores que um valor</p><p>escolhido é dada pela curva de probabilidade de vazões mínimas,</p><p>utilizada em estudos de qualidade da água, regularização de vazão para</p><p>abastecimento de água e irrigação.</p><p>A vazão máxima é estimada com base na média das vazões de cheia</p><p>Qm e no valor adimensional QT/Qm da curva regional de probabilidades</p><p>QT = QT/Qm.Qm</p><p>A vazão adimensional é obtida da curva de probabilidade da região em</p><p>que está localizada a bacia em estudo, a partir do valor escolhido para</p><p>o tempo de retorno T.</p><p>A vazão média de cheia é calculada com base na disponibilidade de</p><p>dados na região. Quando não existem dados, ou a série é menor que 3</p><p>anos, a vazão média de cheia é calculada pela equação de regressão</p><p>estabelecida para a região. Quando existem de 3 a 5 anos de dados</p><p>históricos, a vazão média pode ser estimada por séries parciais.</p><p>Para séries históricas superiores a 5 anos, a vazão média de cheia é</p><p>estimada pela média aritmética das vazões e comparada com os outros</p><p>procedimentos.</p><p>222 UNIUBE</p><p>4.4.2 Curva de permanência</p><p>A curva de permanência relaciona a vazão ou nível de um rio e a</p><p>probabilidade de ocorrerem vazões maiores ou iguais ao valor da</p><p>ordenada. Esta curva pode ser estabelecida com base em valores diários,</p><p>semanais ou mensais. Esta função hidrológica é utilizada em estudos</p><p>hidrelétricos, navegação, qualidade da água, entre outros.</p><p>A curva de permanência indica a porcentagem de tempo que um</p><p>determinado valor de vazão foi igualado ou ultrapassado durante o tempo</p><p>de observação. O somatório das frequências é expresso em termos de</p><p>percentagem de tempo.</p><p>Para regionalizar as curvas de permanências, existem dois procedimentos:</p><p>• regionalização dos parâmetros da distribuição. Os mesmos são</p><p>correlacionados com características físicas das bacias;</p><p>• regionalizar vazões com determinadas probabilidades (usualmente</p><p>Q50 e Q95), obtidas da curva empírica, definindo a curva de</p><p>permanência no trecho de interesse.</p><p>Normalmente, o trecho de interesse desta curva é a sua parte inferior.</p><p>Esta opção apresenta algumas vantagens, pois o trecho tende a</p><p>apresentar uma reta numa escala logarítmica, como apresentado</p><p>anteriormente.</p><p>Observe a Figura 20:</p><p>Figura 20: Curva de permanência.</p><p>Fonte: Adaptado de Villela (1975).</p><p>UNIUBE 223</p><p>A regressão das vazões, com as características físicas e meteorológicas</p><p>das bacias, tende a dar bons resultados para o valor de 50%, que é</p><p>próximo da média de longo período, enquanto que para Q95 o resultado</p><p>pode apresentar dispersão.</p><p>4.4.3 Curva de massa das vazões</p><p>O escoamento em rios apresenta uma variação sazonal que</p><p>frequentemente impede seu uso ao longo de todo o ano. A regularização</p><p>de vazão por meio de reservatórios é uma prática utilizada para usos</p><p>como: abastecimento de água, irrigação, produção de energia elétrica,</p><p>navegação e diluição de despejos.</p><p>Para estabelecer o volume de um reservatório, é necessário conhecer</p><p>a demanda e sua distribuição no tempo. No entanto, numa avaliação</p><p>preliminar das condições de regularização de um rio, algumas premissas</p><p>podem ser estabelecidas, tais como: demanda constante, desprezar a</p><p>evaporação e utilizar uma série de uma bacia próxima.</p><p>Uma das principais dificuldades que o hidrólogo encontra é de não dispor</p><p>de dados no local de interesse. Para obter a série no local desejado, são</p><p>utilizadas as mais diferentes práticas, desde o uso da vazão específica</p><p>até a aplicação de modelos precipitação-vazão.</p><p>Métodos indiretos de determinação do volume de regularização são:</p><p>a) baseados na curva de permanência;</p><p>b) baseados em curvas de probabilidades de vazões mínimas.</p><p>Estes métodos permitem a estimativa do volume em locais sem dados,</p><p>por meio da regionalização das curvas utilizadas. Esses procedimentos</p><p>apresentam algumas limitações nos critérios de determinação do volume.</p><p>A determinação do volume de regularização com base nos valores</p><p>sequenciais da série histórica pode ser obtida por métodos clássicos,</p><p>como o diagrama de Rippl ou curva de massa das vazões. Esse é um</p><p>método gráfico muito trabalhoso para ser utilizado com um grande número</p><p>de postos. Além disso, ele tornou-se obsoleto devido às facilidades</p><p>224 UNIUBE</p><p>computacionais hoje existentes para o tratamento dessas informações.</p><p>Sendo assim, esse método tem sido utilizado de forma computacional.</p><p>Nele, o volume de regularização obtido atende a demanda durante todo</p><p>o período da série histórica.</p><p>Para cada volume de reservatório, existe uma vazão que pode ser</p><p>regularizada com um nível de probabilidade de garantia. A combinação de</p><p>vários volumes e vazão permite o traçado das curvas de regularização.</p><p>Existem várias curvas de acordo com o nível de probabilidade adotado.</p><p>A curva de regularização pode ser expressa por V = f1(q,P), em que V é</p><p>o volume; q é a vazão; p é a probabilidade.</p><p>A regionalização das curvas de regularização permite a primeira</p><p>estimativa da capacidade de regularização em locais sem dados. Este</p><p>tipo de informação é importante para estudos de planejamento e na</p><p>quantificação de projetos de pequena escala. Deve-se considerar</p><p>de água</p><p>1.4.1 Vazão de adução</p><p>1.4.2 Tipos de redes</p><p>1.4.3 Método de cálculo</p><p>1.5 Golpe de aríete</p><p>1.1.1 Definição de vazão</p><p>Vazão é uma relação de volume por tempo, ou seja, é a quantidade de</p><p>certa matéria (que pode estar em um dos três estados: sólido, líquido e</p><p>gasoso), que atravessa uma determinada seção por um determinado</p><p>tempo.</p><p>A vazão geralmente é representada pela letra Q.</p><p>Q = volume / tempo</p><p>em que:</p><p>Q: vazão;</p><p>vol: volume que atravessa a seção de controle;</p><p>t : tempo de medição do escoamento.</p><p>Como unidade de volume, tem-se: dcm³ (litro), cm³, m³.</p><p>Como unidade de tempo, tem-se: s (segundo), min (minuto), h (hora).</p><p>A unidade de vazão é unidade de volume por tempo, portanto, pode ser</p><p>expressa por qualquer relação entre essas unidades.</p><p>Exemplo: m³/s, l/h etc.</p><p>4 UNIUBE</p><p>Uma torneira totalmente aberta demora 10 minutos para encher um</p><p>recipiente com capacidade para armazenamento de 100 litros. Qual é a</p><p>vazão que escoa por esta torneira?</p><p>Resolução:</p><p>100Q= =0,17 litros/segundo</p><p>10×60</p><p>Vejamos outra situação.</p><p>Para medir a vazão que está chegando à sua residência, o proprietário</p><p>pegou um balde com capacidade de 5 litros e verificou que após a</p><p>torneira estar totalmente aberta, levou um tempo de 2 segundos para</p><p>encher totalmente o balde. Qual é a vazão de água que está chegando à</p><p>residência?</p><p>Resolução:</p><p>5 2,5 /</p><p>2</p><p>VOLUMEQ L s</p><p>TEMPO</p><p>= = =</p><p>100Q= =0,17 litros/segundo</p><p>10×60</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Em quase a totalidade dos casos aplicados em hidráulica das</p><p>Engenharias Civil e Ambiental, o material em estudo é a água no estado</p><p>líquido. Portanto, no caso nosso, a vazão será a quantidade de água que</p><p>atravessa uma determinada seção por unidade de tempo.</p><p>1.1.2 Regimes de escoamento</p><p>O modo como ocorre o escoamento do líquido no interior das instalações</p><p>hidráulicas foi definido por Reynolds em 1883, a partir de uma experiência</p><p>utilizando um sistema apresentado na Figura 1, a seguir.</p><p>UNIUBE 5</p><p>Figura 1: Experiência de Reynolds.</p><p>Vamos compreender a experiência.</p><p>O tubo B tem um diâmetro maior que o do tubo A, pois este é o ponto de</p><p>mistura do corante com a água, de maneira que evite interferências na</p><p>mistura entre esses dois materiais.</p><p>Abrindo-se gradualmente a torneira, observou-se a formação de uma</p><p>linha retilínea da cor do corante.</p><p>Concluiu-se que a água estava escoando dentro da tubulação em linhas</p><p>paralelas e bem-definidas. Como se as gotas de água teoricamente</p><p>percorressem caminhos paralelos no interior da canalização e não se</p><p>cruzassem e nem se chocassem em nenhum momento. Esse tipo de</p><p>escoamento recebeu a denominação de escoamento laminar (Figura 2).</p><p>Figura 2: Fluxo das partículas de água em um escoamento laminar.</p><p>6 UNIUBE</p><p>Na medida em que ele foi abrindo a torneira, observou-se que o filete</p><p>retilíneo começou a executar um movimento com oscilações do tipo</p><p>senoide até que o filete do corante se desfizesse no escoamento.</p><p>Conclui-se que, na medida em que se aumenta a velocidade do</p><p>escoamento, as gotas de água não seguem caminhos paralelos e</p><p>definidos e, consequentemente, chocam-se entre si a todo instante,</p><p>caracterizando um escoamento desordenado. Esse tipo de escoamento</p><p>é denominado escoamento turbulento (Figura 3).</p><p>Figura 3: Fluxo das partículas de água em um escoamento turbulento.</p><p>Portanto, no regime laminar, as trajetórias das partículas em movimento</p><p>são bem-definidas e não se cruzam. No caso do regime turbulento,</p><p>caracteriza-se o movimento desordenado das partículas (AZEVEDO</p><p>NETTO, 1998).</p><p>Reynolds repetiu esta experiência para vários diâmetros e temperaturas</p><p>e chegou à seguinte equação que recebeu o seu nome:</p><p>Re VD</p><p>=</p><p>υ</p><p>Em que:</p><p>Re: número de Reynolds;</p><p>V : velocidade do fluido (m/s);</p><p>D: diâmetro da tubulação (m);</p><p>;viscosidade cinemática (m²/s) :ט</p><p>Para situações em que o número de Reynolds é inferior a 2000, o</p><p>escoamento é laminar. Para as situações em que o número de Reynolds</p><p>é superior a 4000, o escoamento é turbulento.</p><p>Para o número de Reynolds entre 2000 e 4000, o escoamento não é</p><p>bem-definido.</p><p>UNIUBE 7</p><p>Para o número de Reynolds inferior a 2000 – escoamento laminar.</p><p>Para o número de Reynolds acima de 4000 – escoamento turbulento.</p><p>Para o número de Reynolds entre 2000 e 4000 – escoamento em transição,</p><p>não sendo bem-definido.</p><p>SINTETIZANDO...</p><p>Vejamos um exemplo.</p><p>Uma tubulação, com diâmetro de 200 mm, transporta água tratada à</p><p>temperatura de 20ºC, a uma velocidade de 1,8 m/s. Determine o número</p><p>de Reynolds para esta situação.</p><p>m²/s (viscosidade cinemática da água a 20°C) 0,000001 = ט</p><p>Resolução:</p><p>Re = 1,8 x 0,2 / 0,000001 => Re = 360.000</p><p>Portanto, escoamento turbulento</p><p>AGORA É A SUA VEZ</p><p>Uma tubulação com diâmetro de 100 mm transporta água tratada à</p><p>temperatura de 20ºC, a uma velocidade de 1,2 m/s.</p><p>Determine o número de Reynolds para essa situação.</p><p>m²/s. (viscosidade cinemática da água a 20°C) 0,000001 = ט</p><p>1.1.2.1 Equação da continuidade</p><p>Em qualquer movimento de fluido (exemplo: água), o produto da</p><p>velocidade pela área da seção corresponde à vazão.</p><p>Q = V . A</p><p>8 UNIUBE</p><p>AGORA É A SUA VEZ</p><p>Uma tubulação, com diâmetro de 300 mm, transporta água tratada à</p><p>temperatura de 20ºC, a uma vazão de 0,072 m³/s.</p><p>Determine o número de Reynolds para essa situação.</p><p>.m²/s. (viscosidade cinemática da água a 20°C) 0,000001 = ט</p><p>em que:</p><p>Q = vazão;</p><p>V = velocidade do fluido;</p><p>A = área da seção do escoamento.</p><p>Como unidade de velocidade tem-se: m/s, m/h, cm/s e etc.</p><p>Como unidade de área tem-se: m², cm², mm² e etc.</p><p>A unidade de vazão é o produto da velocidade de escoamento pela área</p><p>da seção transversal de controle.</p><p>Exemplo: m³/s, cm³/h etc.</p><p>A vazão é o produto da velocidade pela área seção transversal do</p><p>escoamento.</p><p>Vejamos, agora, um exemplo.</p><p>Uma tubulação de diâmetro de 400 mm transporta água à seção plena</p><p>(toda ocupada) com uma velocidade de 1 m/s. Qual vazão é transportada</p><p>nesta canalização?</p><p>Resolução:</p><p>A = π x (0,4²) / 4 => A = 0,125 m²</p><p>Q = 1 x 0,125 = 0,125 m³/s</p><p>p</p><p>UNIUBE 9</p><p>1.1.3 Energia de escoamento</p><p>Todos os corpos possuem uma quantidade de energia que é dividida em:</p><p>energia potencial, energia cinética e energia de pressão.</p><p>1.1.3.1 Energia potencial</p><p>Um corpo de massa m, para se manter a certa altura (em relação a um</p><p>referencial), possui determinada energia. Esta energia é denominada</p><p>potencial (Figura 4).</p><p>E pot = m.g.z</p><p>E pot = energia potencial;</p><p>m = massa do corpo;</p><p>g = aceleração da gravidade;</p><p>z = desnível geométrico na vertical do corpo em relação a um referencial</p><p>de altura definida.</p><p>1.1.3.2 Energia cinética</p><p>O movimento de qualquer matéria é devido a uma energia denominada</p><p>energia cinética. Ou seja, para o corpo se movimentar, ele necessita ter</p><p>energia cinética. Pela Física, temos que a energia cinética é:</p><p>E cin = (mV2) / 2</p><p>E cin = energia cinética;</p><p>Figura 4: Representação da energia potencial.</p><p>E pot = m.g.z</p><p>10 UNIUBE</p><p>m = massa do corpo;</p><p>V = velocidade do movimento do corpo.</p><p>1.1.3.3 Energia de pressão</p><p>Quando, sobre um corpo, existe uma coluna de um líquido (em nosso</p><p>caso, a água), que exerce uma pressão sobre esse corpo, a energia com</p><p>que o corpo suporta essa pressão é denominada energia de pressão</p><p>(Figura 5).</p><p>Figura 5: Representação da energia de pressão.</p><p>E pressão = mgh</p><p>Sendo p=yh => h = p/y > E pressão = mg (p/y)</p><p>E pressão = energia de pressão;</p><p>m = massa do corpo;</p><p>g = aceleração da gravidade;</p><p>p = pressão hidrostática disponível no ponto em estudo.</p><p>Portanto, a energia presente nos materiais é a somatória da parcela da</p><p>energia potencial + energia cinética + energia de pressão.</p><p>E = Epot + Ecin + Epr</p><p>E = mgz + (mv²)/2 + mg(p/y)</p><p>UNIUBE 11</p><p>Dividindo a equação por (mg), obteremos a energia da partícula por</p><p>unidade de peso:</p><p>E/(mg) = z + V²/(2g) + p/y</p><p>A relação de energia por unidade de peso é denominada Carga e</p><p>sendo representada pela letra H. Portanto, a Carga total da partícula</p><p>será a somatória da Carga potencial (z), Carga cinética (V²/2g) e Carga</p><p>de pressão (p/y). A equação</p><p>que</p><p>a utilização dessas curvas não elimina os estudos hidrológicos para</p><p>projetos de aproveitamentos da água.</p><p>As limitações são as seguintes:</p><p>a) a regionalização da curva de regularização considera demanda</p><p>constante;</p><p>b) a evaporação é considerada de forma simplificada, resultando em</p><p>estimativas grosseiras deste valor. Quando este valor é pequeno,</p><p>o impacto no volume é insignificante;</p><p>c) essas curvas são usadas para bacias sem reservatórios com</p><p>regularização a montante.</p><p>Para incorporar mais informações à regionalização, seria necessária</p><p>a utilização da precipitação e modelos hidrológicos para extensão das</p><p>séries hidrológicas. Com um número maior de postos com série longa é</p><p>possível incrementar a confiabilidade dos resultados regionais.</p><p>Observe a Figura 21:</p><p>UNIUBE 225</p><p>Figura 21: Hidrógrafa.</p><p>Fonte: Adaptado de VILLELA (1975).</p><p>Quando, em um projeto de aproveitamento hídrico, é prevista uma</p><p>demanda hídrica maior que a vazão mínima, a construção de um</p><p>reservatório para regularizar a vazão do curso d'água, acumulando</p><p>a água, é necessária para suprir a demanda nos períodos em que a</p><p>demanda for maior que a vazão mínima, mantendo assim uma vazão</p><p>constante (Figura 21).</p><p>4.5.1 Estações hidrométricas</p><p>A água constitui um patrimônio da humanidade e precisa ser gerenciada</p><p>e protegida da melhor maneira. Isto é possível por meio do conhecimento</p><p>dos recursos hídricos, não só a um dado instante, mas ao longo do tempo</p><p>e com a maior duração possível.</p><p>Redes hidrológicas são postos de observação que permitem o</p><p>monitoramento dos cursos d’água em função das condições de descarga,</p><p>de alerta e de gestão, instalados para um objetivo específico e, também,</p><p>aqueles instalados temporariamente em função de um estudo especial</p><p>e uma duração limitada.</p><p>Medições de vazão 4.5</p><p>226 UNIUBE</p><p>A densidade (número de postos por unidade de área), a distribuição,</p><p>o equipamento, as grandezas observadas (precipitações, descargas,</p><p>qualidade da água, concentração em sedimentos etc) dependem de</p><p>vários parâmetros, entre os quais os seguintes:</p><p>a) da função do órgão operador (coordenador, agricultura, energia,</p><p>pesquisa, instituição de desenvolvimento regional etc);</p><p>b) das particularidades locais (clima, relevo, poluição, tipo de uso etc.)</p><p>c) das verbas e do pessoal disponível.</p><p>Algumas bacias hidrográficas possuem cheias tão rápidas e súbitas que</p><p>precisam de uma rede de monitoramento específica. É o caso dos rios da</p><p>bacia des Gardons, no Sul da França (área total de 3 600 km2). O clima</p><p>mediterrâneo provoca cheias extremamente destruidoras no período dos</p><p>temporais frequentes de verão, com intensidade excepcionalmente alta</p><p>nas montanhas dos Cévennes.</p><p>A rede que funciona desde 1980 consiste em:</p><p>• um centro principal que colhe e difunde todas as informações;</p><p>• 15 estações automáticas tendo no máximo 7 sensores: linimetria,</p><p>pluviometria, velocidade e direção do vento, temperatura, umidade</p><p>do ar, insolação e pressão atmosférica;</p><p>• cada estação emite os dados por meio de uma emissora de rádio</p><p>terrestre.</p><p>4.5.2 Controles naturais e artificiais</p><p>O leito do rio define as condições do escoamento por meio da sua forma</p><p>e pela sua rugosidade. Um dos problemas essenciais para a definição</p><p>da relação cota-descarga é o desconhecimento da variabilidade ao longo</p><p>do tempo dessas duas características.</p><p>A geometria do leito do rio pode ser examinada por meio do seu traçado,</p><p>do seu perfil longitudinal e da seção transversal. O traçado depende</p><p>principalmente da geologia local (rochoso ou aluvionar). O perfil</p><p>longitudinal (considerado de montante para jusante) é representado por</p><p>duas linhas: a inferior corresponde ao traço do fundo do leito e a superior</p><p>UNIUBE 227</p><p>ao traçado da superfície livre da água (Figura 22). A declividade do fundo</p><p>é uma característica pouco variável no tempo que depende da topografia</p><p>da região. Mas, a declividade superficial é variável com a descarga.</p><p>Figura 22: Perfil longitudinal de um rio.</p><p>A seção transversal tem vários elementos geométricos que variam em</p><p>função do nível da água (o zero da régua sendo o nível de referência).</p><p>Estes elementos são:</p><p>• a área molhada (S): é a área da seção transversal ocupada pela</p><p>água (em m2);</p><p>• o perímetro molhado (P): é o comprimento da linha de contato</p><p>entre a superfície molhada e o leito (em m);</p><p>• o raio hidráulico (R=S/P): é o quociente da área molhada pelo</p><p>perímetro molhado (em m);</p><p>• a largura superficial (1): é o comprimento da linha horizontal da</p><p>área molhada (em m);</p><p>• a profundidade média (hm): é o quociente da área molhada pela</p><p>largura superficial (em m).</p><p>^</p><p>228 UNIUBE</p><p>A determinação das curvas, área molhada função do nível da água e</p><p>raio hidráulico função do nível da água, é indispensável para o traçado</p><p>da curva de calibragem (curva-chave). A natureza do leito intervém</p><p>no processo de escoamento por meio da rugosidade do leito e da</p><p>mobilidade dos materiais. A rugosidade geralmente é avaliada pelo valor</p><p>do coeficiente K, da fórmula de Manning-Strickler (Tabela 10):</p><p>/ /= ×2 3 1 21V RH i</p><p>n</p><p>Em que:</p><p>V = velocidade;</p><p>RH = raio hidráulico = A (área molhada)/ P (perímetro);</p><p>n = coeficiente de rugosidade de Manning;</p><p>i = declividade superficial.</p><p>Natureza do leito K</p><p>Concreto 67</p><p>Natural limpo de fundo liso e horizontal 50</p><p>Natural limpo de fundo rugoso 33</p><p>Natural com vegetação 20 a 10</p><p>Tabela 10: Valores indicativos do coeficiente de rugosidade</p><p>RELEMBRANDO</p><p>Reforçando:</p><p>A vazão é diretamente proporcional à área e à declividade do canal, mas é</p><p>inversamente proporcional à rugosidade:</p><p>1 – quanto maior a declividade de um canal, maior sua capacidade de</p><p>conduzir vazões;</p><p>2 − quanto maior a área de um canal, maior sua capacidade de conduzir</p><p>vazões;</p><p>3 − quanto menor o coeficiente de Manning de um canal (menor rugosi-</p><p>dade, menor resistência ao escoamento), maior sua capacidade de</p><p>conduzir vazões.</p><p>UNIUBE 229</p><p>Fatores que afetam o coeficiente de Manning:</p><p>• rugosidade do material do leito;</p><p>• formas do fundo;</p><p>• profundidade e largura da seção molhada;</p><p>• vegetação natural;</p><p>• material de revestimento das margens (concreto, gabiões);</p><p>• lixo .</p><p>Para determinar as curvas-chave (relação entre o nível da água de um rio</p><p>e a sua descarga líquida) é necessário conhecer certo número de pares</p><p>cota-vazão, medidos em condições reais. Existem vários métodos de</p><p>medições de vazões que podem ser classificados em cinco categorias:</p><p>• por capacidade;</p><p>• por medição das velocidades do fluxo da água;</p><p>• por diluição de um traçador;</p><p>• por fórmulas hidráulicas e/ou dispositivo hidráulico correspondente;</p><p>• por outros métodos (óptico, eletromagnético, similitude com modelo</p><p>reduzido em laboratório, avaliação visual etc.)</p><p>As três primeiras categorias são as mais usadas, e a segunda deve</p><p>representar mais de 80% das medições de vazão realizadas no mundo,</p><p>em geral, e no Brasil, em particular.</p><p>A medida de vazão por capacidade é o método mais simples e o mais</p><p>lógico, consistindo em interceptar todo fluxo da água em um recipiente</p><p>calibrado e cronometrar o tempo de enchimento de um volume</p><p>conhecido. Infelizmente, este método pode ser usado só com uma</p><p>vazão muito pequena. O limite superior são alguns litros por segundo</p><p>com um recipiente que não pode ultrapassar 100 litros, o que já</p><p>representa um peso considerável a manipular. Ainda que apresente esses</p><p>inconvenientes, esse método, de ótima precisão, é usado para medir</p><p>descargas de rios ou canais (irrigação, por exemplo) muito pequenos,</p><p>equipados com vertedor triangular, permitindo a concentração do fluxo</p><p>da água em jato.</p><p>230 UNIUBE</p><p>Os molinetes são equipamentos utilizados para medir a velocidade da</p><p>água. Eles são equipados com uma hélice que gira quando é colocada</p><p>no sentido do fluxo da água. Existem vários tipos de molinetes e hélices.</p><p>O princípio mais usado é que a rotação em tomo do eixo abre e fecha um</p><p>circuito elétrico por meio de um conta-giros. Contando o número de voltas</p><p>durante um intervalo de tempo fixo, obtém-se a velocidade</p><p>de rotação da</p><p>hélice que está relacionada com a velocidade do fluxo, por meio de uma</p><p>fórmula do tipo V=aN+b, em que V = velocidade do fluxo; N = velocidade</p><p>de rotação; a e b são constantes características da hélice. As constantes</p><p>a e b são fornecidas pelo fabricante e podem ser verificadas em canais</p><p>especiais de calibragem. O valor a, denominado passo da hélice, é a</p><p>distância percorrida pelo fluxo em uma volta.</p><p>Segundo as condições do terreno, o uso do molinete pode ser feito de</p><p>várias maneiras (Figura 23): medição a vau (fixado em uma haste, com o</p><p>operador ficando de pé na água); sobre uma ponte; teleférico (instalado</p><p>na margem do rio com um sistema de roldanas), com barco fixo ou móvel.</p><p>Figura 23: Exemplos de dispositivos de medições: (a) com haste, (b) com</p><p>barco, (c) com teleférico.</p><p>Geralmente, é admitido que, para obter uma precisão razoável, deve-se</p><p>efetuar entre 6 e 20 medições verticais na largura com 4 a 8 pontos de</p><p>medições de velocidade por vertical. O tempo de medição deve ficar</p><p>UNIUBE 231</p><p>na faixa de 30 a 60 s (o valor de 50 s é o mais usado). Mas, é óbvio</p><p>que estes números podem ser alterados em função das condições</p><p>particulares do local.</p><p>Em certas condições, utilizam-se técnicas diferentes de medição, como</p><p>em caso de alta velocidade ou de deficiência do equipamento em que</p><p>a velocidade superficial pode ser medida usando flutuadores naturais</p><p>ou artificiais, cronometrando o tempo de percurso de uma distância fixa</p><p>(marcada com referências na margem do rio).</p><p>Às vezes, não é possível realizar medições com molinete. As principais</p><p>razões são: velocidade da água alta ou escoamento com muita</p><p>turbulência num leito muito irregular (um exemplo típico: os rios de</p><p>montanhas); ou o perigo devido a um transporte importante de corpos</p><p>sólidos pelo rio (árvores, lixos diversos) ou a uma impossibilidade técnica</p><p>de entrar na água (leito encaixado, cachoeiras).</p><p>As medições podem ser realizadas injetando no rio uma certa quantidade</p><p>de um traçador químico e, depois, medindo como esse traçador se diluiu.</p><p>O princípio é o seguinte:</p><p>=</p><p>CQ q</p><p>c</p><p>Em que: q = vazão da injeção do traçador; c = concentração inicial do</p><p>traçador; C = concentração das amostras depois da diluição no rio; Q =</p><p>vazão do rio.</p><p>Essa equação pressupõe uma injeção contínua com vazão constante.</p><p>Com um princípio semelhante, pode-se efetuar uma injeção instantânea.</p><p>Os produtos utilizados são vários, principalmente corantes, e devem</p><p>respeitar algumas condições:</p><p>• o produto não deve reagir quimicamente com a água ou com</p><p>substâncias contidas na água e no leito;</p><p>• a análise precisa ser facilmente realizada e com precisão razoável;</p><p>• o produto não pode ser tóxico para fauna, vegetação ou consumo</p><p>humano, nem corrosivo e facilmente solúvel;</p><p>• o procedimento precisa ser barato.</p><p>232 UNIUBE</p><p>4.5.3 Curvas-chave</p><p>Curva-chave é a relação entre a vazão, ao longo do tempo, com o nível</p><p>de água. Ela pode ser estabelecida por meio de métodos teóricos que</p><p>usam as equações gerais da hidráulica e os métodos experimentais</p><p>que estabelecem a curva-chave a partir de vários pares cota/descarga,</p><p>medidos experimentalmente com uma distribuição, se possível, bem</p><p>regular.</p><p>Para obtê-la, fazemos medições de vazão pelos métodos de vazão,</p><p>descritos no próximo item, para diversos níveis e obtemos pares</p><p>cota-descarga. A relação é obtida a partir da interpolação destes pontos</p><p>e, como esta operação não contempla todos os níveis possíveis, utiliza-</p><p>-se ainda a extrapolação.</p><p>A relação cota-descarga de uma seção permite calcular a descarga que</p><p>corresponde a uma dada altura de água. Esta relação é determinada</p><p>por uma representação aproximada do traçado da curva de calibragem,</p><p>feita a partir dos resultados das medições e apoiada na análise dos</p><p>parâmetros de escoamento.</p><p>A relação cota-descarga é apresentada sob três formas, geralmente</p><p>associadas: à representação gráfica, à fórmula matemática e à tabela</p><p>de calibragem.</p><p>A representação gráfica é a forma mais utilizada; a relação h/Q é</p><p>representada por uma curva traçada em um sistema de eixos retangulares</p><p>geralmente sob a forma h=f(Q), que é o padrão internacional. Existe</p><p>também o contrário: Q=f(h) (forma adotada pelos hidrólogos franceses).</p><p>Toda relação h/Q pode ser representada, em sua totalidade ou por</p><p>trechos sucessivos, por expressões matemáticas. As duas formas mais</p><p>utilizadas são:</p><p>a) forma exponencial: ( )= − n</p><p>0Q a h h , em que h é o nível da régua</p><p>correspondente a vazão Q; ho é o nível para o qual a vazão é nula; a e n</p><p>são constantes determinadas para um local;</p><p>UNIUBE 233</p><p>4.5.4 Medidas de vazão</p><p>A medida de vazão por medição das velocidades do fluxo da água é</p><p>baseada no seguinte princípio: a descarga líquida numa seção de um</p><p>rio é, por definição, o volume de água que atravessa esta seção durante</p><p>a unidade de tempo. Isto é: a descarga Q que atravessa uma área</p><p>infinitamente pequena S (Figura 24) pode ser escrita na seguinte forma,</p><p>em que V é a velocidade do fluxo.</p><p>Q = V.S</p><p>b) a forma polinomial: ...= + + + + −2 n</p><p>0 1 2 nQ a a h a h a h h, são mais frequentes as</p><p>representações do polinômio de primeiro (reta), segundo (parabólica) ou</p><p>de terceiro grau (cúbica);</p><p>Para determinar os parâmetros de ajuste a partir dos pares (Q,H), a</p><p>expressão geral é linearizada, determinando-se a e b por regressão linear</p><p>e H0 por tentativa e erro.</p><p>( )= − b</p><p>0Q a H H</p><p>log log log ( )= + − 0Q a b H H</p><p>Em que:</p><p>a e b: obtidos por regressão linear;</p><p>H0: tentativa e erro.</p><p>Cada medição de vazão associa dois termos característicos do</p><p>escoamento:</p><p>• a descarga, com uma precisão variável segundo o modo de</p><p>operação utilizado, as condições de escoamento e a experiência</p><p>dos operadores;</p><p>• um termo cota, incluindo as cotas inicial, final e intermediárias, e o</p><p>nível varia significativamente durante a medição.</p><p>n</p><p>234 UNIUBE</p><p>Figura 24: Definição da descarga líquida.</p><p>Para obter a descarga que vai atravessar a seção total, é suficiente</p><p>operar a dupla integração da fórmula elementar sobre a área total da</p><p>seção (Figura 25).</p><p>Figura 25: Representação esquemática da descarga líquida que atravessa</p><p>a seção de rio.</p><p>O conhecimento da velocidade do fluxo em todos os pontos de uma</p><p>seção permite calcular a vazão. Na prática, as medições de velocidade se</p><p>operam em um número limitado de pontos representativos da velocidade.</p><p>Geralmente, os pontos são escolhidos em várias verticais distribuídas na</p><p>seção (Figura 26).</p><p>UNIUBE 235</p><p>Figura 26: Cálculo da vazão pelo método de integração por verticais, em</p><p>que v1 é a velocidade média em 0,2 de profundidade, v2=0,6 e v3 = 0,8,</p><p>respectivamente.</p><p>Existem vários métodos para calcular a vazão, a partir do valor da</p><p>velocidade medida em pontos. Um dos mais usados é o método de</p><p>integração por vertical realizado graficamente. Ele consiste em:</p><p>a) construir, para cada vertical, o gráfico da velocidade em função</p><p>da profundidade, sabendo que ela é nula no fundo; interpolar a</p><p>curva das velocidades e medir com um planímetro a área assim</p><p>delimitada, q, que representa uma vazão média por unidade de</p><p>largura no lugar da vertical;</p><p>b) construir a curva dessas vazões por unidade de largura ao longo da</p><p>largura do rio; a área assim delimitada, Q, representa a descarga</p><p>líquida do rio.</p><p>4.5.5 Medidas do nível de água</p><p>Para medir o nível de um curso de água, a maneira mais simples é</p><p>colocar uma régua vertical na água e observar com regularidade o nível.</p><p>As réguas são geralmente constituídas de elementos verticais de 1</p><p>metro, graduados em centímetros. São placas de metal inoxidável ou</p><p>de madeira colocadas de maneira que o elemento inferior fique na água,</p><p>mesmo em estiagem excepcional (Figura 27).</p><p>236 UNIUBE</p><p>Figura 27: Esquema de instalação de elementos de régua na margem de um rio.</p><p>A escolha do lugar de instalação de uma estação fluviométrica relaciona-</p><p>-se com fatores intervenientes que são numerosos demais para serem</p><p>listados em um simples inventário. A princípio, a estação deve ser</p><p>colocada num</p><p>trecho reto, com uma seção transversal onde a velocidade</p><p>do fluxo é, se possível, estável a qualquer cota, tanto em estiagem</p><p>como em cheia. Deve existir a jusante uma seção de controle estável</p><p>que permita manter idênticas as condições de escoamento ao longo do</p><p>tempo. Em pequenos rios, se essa seção de controle não existir, pode</p><p>ser construída.</p><p>Em geral, é muito difícil achar o lugar ideal, e a escolha de uma estação</p><p>obedece a outras considerações: proximidade de um possível observador,</p><p>acesso, lugar de obras projetadas, existência de uma ponte que pode ser</p><p>usada para medir as vazões.</p><p>É mais prático associar à régua um aparelho automático, chamado</p><p>linígrafo, que grava continuamente, ao longo do tempo, as variações do</p><p>nível. Isto permite registrar os eventos significativos de curta duração,</p><p>ocorrendo especialmente em bacias de pequenas áreas.</p><p>A precisão das medições realizadas com linígrafos depende, por um lado,</p><p>das cotas e, por outro lado, do tempo da medição. Essa precisão, em</p><p>geral, é o centímetro, salvo em casos de medição feita com estruturas</p><p>hidráulicas calibradas e de escoamento tranquilizado onde ela pode</p><p>chegar ao milímetro. Em geral, a turbulência dos escoamentos faz com</p><p>UNIUBE 237</p><p>que os mesmos apresentem variações rápidas, aleatórias e de amplitude</p><p>variável (de alguns mm até várias dezenas de cm). A cota a levar em</p><p>conta é aquela correspondente à média dessas variações.</p><p>O processamento dos dados linigráficos precisa ter o registro do nível de</p><p>referência, isto é a cota medida na régua do início do registro de dados.</p><p>Os dados, provenientes da aquisição em memória eletrônica, são</p><p>processados diretamente por meio do equipamento adaptado à leitura</p><p>dessa memória. Neste caso, o registro digital é realizado a intervalos</p><p>fixos. Se o registro não apresentar nenhuma variação entre dois ou vários</p><p>intervalos, os valores inúteis são eliminados. Os dados gravados em um</p><p>suporte de papel são tratados manualmente ou semiautomaticamente da</p><p>mesma maneira que os dados.</p><p>4.6.1 Conceitos de hidrologia estatística</p><p>Segundo Naghettini e Pinto (2007):</p><p>A Hidrologia é a geociência que investiga os</p><p>fenômenos que determinam a distribuição espaço-</p><p>temporal da água, em nosso planeta, sob os atributos</p><p>de quantidade, de qualidade e de interação com as</p><p>sociedades humanas. Os fenômenos hidrológicos</p><p>são aqueles que definem os mecanismos de</p><p>armazenamento e transporte entre as diversas fases do</p><p>ciclo da água em nosso planeta, com atenção especial</p><p>para as áreas continentais.</p><p>As intensidades com que esses fenômenos se</p><p>manifestam apresentam uma marcante variabilidade</p><p>ao longo do tempo e do espaço, em decorrência das</p><p>variações (algumas regulares e, muitas, irregulares) dos</p><p>climas global e regional, bem como das particularidades</p><p>regionais e locais, sob os aspectos meteorológicos,</p><p>geomorfológicos, de propriedades e uso do solo, entre</p><p>tantos outros. Para tais funções, associa-se o conceito</p><p>de processos hidrológicos.</p><p>Hidrologia estatística4.6</p><p>238 UNIUBE</p><p>As variáveis hidrológicas podem descrever as variações temporais e/</p><p>ou espaciais dos fenômenos do ciclo da água, como o número anual de</p><p>dias consecutivos sem precipitação, em um dado local, e a intensidade</p><p>máxima anual da chuva de duração igual a 30 minutos.</p><p>As flutuações das variáveis hidrológicas, ao longo do tempo ou do</p><p>espaço, podem ser quantificadas, ou categorizadas, por meio de observa-</p><p>ções ou medições, as quais, em geral, são executadas de modo sistemá-</p><p>tico e de acordo com padrões nacionais ou internacionais. Por exemplo,</p><p>as variações temporais dos níveis d’água médios diários da seção fluvial</p><p>de uma grande bacia hidrográfica podem ser monitoradas pelas médias</p><p>aritméticas das leituras das réguas linimétricas, tomadas às 7 e às 17</p><p>horas de cada dia. Da mesma forma, as variações dos totais diários de</p><p>evaporação de um lago podem ser estimadas pelas leituras dos níveis</p><p>de um tanque evaporimétrico local, tomadas regularmente às 9 horas</p><p>da manhã.</p><p>O conjunto finito ou infinito de todos os possíveis resultados, ou possíveis</p><p>realizações, de uma variável hidrológica recebe o nome de população.</p><p>Ao conjunto das observações de certa variável hidrológica, tomadas em</p><p>tempos e/ou locais diferentes, dá-se o nome de amostra, a qual contém</p><p>um número limitado de realizações daquela variável. É certo que a</p><p>amostra não contém todas as possíveis observações daquela variável,</p><p>as quais estarão contidas na população que reúne a infinidade de todas</p><p>as possíveis realizações do processo hidrológico em questão.</p><p>Segundo as características de seus resultados possíveis, as variáveis</p><p>aleatórias podem ser classificadas em qualitativas ou quantitativas.</p><p>As primeiras são aquelas cujos resultados possíveis não podem ser</p><p>expressos por um número e, sim, por um atributo ou qualidade. As</p><p>variáveis qualitativas ainda podem ser subdivididas em nominais e</p><p>ordinais, em consonância com as respectivas possibilidades de seus</p><p>atributos, ou qualidades, não serem ou serem classificados em modo</p><p>único.</p><p>As variáveis hidrológicas e hidrometeorológicas têm</p><p>sua variabilidade registrada por meio das chamadas</p><p>séries temporais, as quais reúnem as observações</p><p>ou medições daquela variável, organizadas no modo</p><p>sequencial de sua ocorrência no tempo (ou espaço).</p><p>UNIUBE 239</p><p>Por limitações impostas pelos processos de medição</p><p>ou observação, as variáveis hidrológicas, embora</p><p>apresentem variações instantâneas ou contínuas ao</p><p>longo do tempo, ou do espaço, têm seus registros</p><p>separados por determinados intervalos de tempo, ou</p><p>de distância. Em geral, os intervalos de tempo (ou de</p><p>distância) entre os registros sucessivos de uma série</p><p>temporal são equidistantes, embora possam existir</p><p>séries temporais com registros tomados em intervalos</p><p>irregulares. As séries hidrológicas podem incluir todas</p><p>as observações disponíveis, coletadas em intervalos de</p><p>tempo regulares ao longo de vários anos de registros,</p><p>ou apenas alguns de seus valores característicos</p><p>como, por exemplo, os máximos anuais ou as médias</p><p>mensais. No primeiro caso, quando nenhum registro</p><p>é desprezado, trata-se da chamada série hidrológica</p><p>completa e, no segundo, quando apenas algumas</p><p>observações do registro são consideradas, ou quando</p><p>elas são resumidas por meio de valores médios anuais</p><p>ou mensais, trata-se da série hidrológica reduzida.</p><p>(NAGHETTINI; PINTO, 2007).</p><p>Embora a série anual, assim construída, contenha menos informação</p><p>hidrológica que a série completa, ela reúne as observações geralmente</p><p>consideradas como essenciais em estudos de previsão de vazões de</p><p>enchentes.</p><p>São também parâmetros para a hidrologia estatística a média, a mediana,</p><p>a moda, o desvio padrão e o coeficiente de assimetria.</p><p>A média está no centroide da área sob o histograma.</p><p>ix</p><p>Média X</p><p>n</p><p>= = ∑</p><p>Mediana é o valor acima do qual se situa a metade dos dados;</p><p>consequentemente, a outra metade estará abaixo dela. Já a moda é o</p><p>valor mais frequente.</p><p>O desvio padrão é a forma de medir o grau de dispersão em relação à</p><p>média, para cada massa de dados.</p><p>( )ix X</p><p>Desvio Padrão S</p><p>n</p><p>−</p><p>= =</p><p>−</p><p>∑</p><p>2</p><p>1</p><p>240 UNIUBE</p><p>E o coeficiente de assimetria é ( )ix X</p><p>g</p><p>n</p><p>−= ∑</p><p>3</p><p>Em hidrologia, as distribuições de probabilidades são escolhidas em</p><p>função do tipo de amostra que se dispõe, isto é: chuvas intensas, vazões</p><p>máximas, vazões mínimas etc.</p><p>4.6.2 Ajuste de distribuições estatísticas</p><p>4.6.2.1 Distribuição Normal (Vazões Médias)</p><p>A distribuição Normal ou Curva de Gauss é uma das mais utilizadas pelos</p><p>estatísticos, principalmente pela facilidade de seu emprego. A função</p><p>Densidade de probabilidade (FDP) teórica é dada por:</p><p>F = 1/t</p><p>Q Qt</p><p>s</p><p>-</p><p>- =</p><p>Em que:</p><p>F = Frequência;</p><p>t = Tabelado (ver tabela 1);</p><p>Q = vazão a ser mensurada;</p><p>Q = vazão média;</p><p>σ = desvio padrão.</p><p>A distribuição normal é utilizada para a análise de vazões médias</p><p>anuais; raramente proporciona ajuste para vazões de enchente (vazões</p><p>máximas). Observe a Figura 28:</p><p>UNIUBE 241</p><p>Figura 28: FDP para Distribuição Normal.</p><p>242 UNIUBE</p><p>A normal é definida por apenas dois parâmetros: o desvio padrão e a</p><p>média da população.</p><p>t x FN(x) t x FN(x)</p><p>-3 µ - 3,0 σ 0,0013 0 µ 0,5</p><p>-2,9 µ - 2,9 σ 0,0019 0,1 µ + 0,1 σ 0,5398</p><p>-2,8 µ - 2,8 σ 0,0026 0,2 µ + 0,2 σ 0,5793</p><p>-2,7 µ - 2,7 σ 0,0035 0,3 µ + 0,3 σ 0,6179</p><p>-2,6 µ - 2,6 σ 0,0047 0,4 µ + 0,4 σ 0,6554</p><p>-2,5 µ - 2,5 σ 0,0062 0,5 µ + 0,5 σ 0,6915</p><p>-2,4 µ - 2,4 σ 0,0082 0,6 µ + 0,6 σ 0,7257</p><p>-2,3 µ - 2,3 σ 0,0107 0,7 µ + 0,7 σ 0,758</p><p>-2,2 µ - 2,2 σ 0,0139 0,8 µ + 0,8 σ 0,7881</p><p>-2,1 µ - 2,1 σ 0,0179 0,9 µ + 0,9 σ 0,8159</p><p>-2 µ - 2,0 σ 0,0228 1 µ + 1,0 σ 0,8413</p><p>-1,9 µ - 1,9 σ 0,0287 1,1 µ + 1,1 σ 0,8643</p><p>-1,8 µ - 1,8 σ 0,0359 1,2 µ + 1,2 σ 0,8819</p><p>-1,7 µ - 1,7 σ 0,0116 1,3 µ + 1,3 σ 0,9032</p><p>-1,6 µ - 1,6 σ 0,0518 1,4 µ + 1,4 σ 0,9192</p><p>-1,5 µ - 1,5 σ 0,0668 1,5 µ + 1,5 σ 0,9332</p><p>-1,4 µ - 1,4 σ 0,0808 1,6 µ + 1,6 σ 0,9452</p><p>-1,3 µ - 1,3 σ 0,0968 1,7 µ + 1,7 σ 0,9554</p><p>-1,2 µ - 1,2 σ 0,1151 1,8 µ + 1,8 σ 0,9611</p><p>-1,1 µ - 1,1 σ 0,1357 1,9 µ + 1,9 σ 0,9713</p><p>-1 µ - 1,0 σ 0,1587 2 µ + 2,0 σ 0,9772</p><p>-0,9 µ - 0,9 σ 0,1811 2,1 µ + 2,1 σ 0,9821</p><p>-0,8 µ - 0,8 σ 0,2119 2,2 µ + 2,2 σ 0,9861</p><p>-0,7 µ - 0,7 σ 0,242 2,3 µ + 2,3 σ 0,9893</p><p>-0,6 µ - 0,6 σ 0,2743 2,4 µ + 2,4 σ 0,9918</p><p>-0,5 µ - 0,5 σ 0,3085 2,5 µ + 2,5 σ 0,9938</p><p>-0,4 µ - 0,4 σ 0,3116 2,6 µ + 2,6 σ 0,9953</p><p>-0,3 µ - 0,3 σ 0,3821 2,7 µ + 2,7 σ 0,9965</p><p>-0,2 µ - 0,2 σ 0,4207 2,8 µ + 2,8 σ 0,9974</p><p>-0,1 µ - 0,1 σ 0,4602 2,9 µ + 2,9 σ 0,9981</p><p>0 µ 0,5 3 µ + 3,0 σ 0,9987</p><p>Tabela 11: Valores da função de distribuição acumulada Normal</p><p>UNIUBE 243</p><p>4.6.2.2 Distribuição Log-Normal (Vazões Máximas)</p><p>O emprego da Distribuição Log-Normal é muito simples, pois ela possui</p><p>a seguinte propriedade:</p><p>se Q é log-normal, então lnQ é normal</p><p>ou seja, ao invés de se trabalhar com a série de Q, trabalha-se com a</p><p>série dos logaritmos neperianos de Q. Portanto, a sequência de cálculo</p><p>é a mesma da Distribuição Normal.</p><p>Distribuição Gumbel (Vazões Máximas)</p><p>A distribuição é definida por</p><p>( ) ( ) ( ){ }; , exp exp  α =α −α − − −α − −∞ < < ∞ f y u y u y u y</p><p>com parâmetros u e α; sua média e variância são u+ɤ/α e π²/6α²,</p><p>respectivamente, em que a constante de Euler é, aproximadamente,</p><p>0,577.</p><p>Simplificando, a distribuição de Gumbel pode ser expressa por:</p><p>( ) −−≥ = − =</p><p>ye 1P X x 1 e</p><p>T</p><p>ou seja:</p><p> −  = − −     </p><p>T 1y Ln Ln</p><p>em que:</p><p>P = probabilidade de um valor extremo X ser maior ou igual a um</p><p>dado valor x;</p><p>T = período de retorno;</p><p>yt = variável reduzida Gumbel.</p><p>e = base neperiana</p><p>244 UNIUBE</p><p>4.6.2.3 Distribuição WeibuIl (Vazões Mínimas)</p><p>A distribuição Weibull pertence a mesma família da distribuição Gumbel.</p><p>Essa distribuição é útil para representar a distribuição de vazões mínimas</p><p>anuais. A função de distribuição é a seguinte</p><p>( ) exp [ ] ( )  = − − > α </p><p>kyF y 1 y 0</p><p>e função densidade de probabilidade</p><p>( ) ( / ) exp[ ]</p><p>−</p><p>   = α −   α α   </p><p>k 1 ky yf y k</p><p>em que k e α são parâmetros.</p><p>ϒ 1/𝜶 A (𝜶) B (𝜶) ϒ</p><p>(cont)</p><p>1/𝜶</p><p>(cont) A (𝜶) (cont) B (𝜶)</p><p>(cont)</p><p>-1,000 0,02 0,446 40,005 2,000 1,0 0,000 1,000</p><p>-0,971 0,03 0,444 26,987 2,309 1,1 -0,040 0,867</p><p>-0,917 0,04 0,442 20,481 2,640 1,2 -0,077 0,752</p><p>-0,867 0,05 0,439 16,576 2,996 1,3 -0,109 0,652</p><p>-0,638 0,10 0,425 8,737 3,382 1,4 -0,136 0,563</p><p>-0,254 0,20 0,389 4,755 3,802 1,5 -0,160 0,486</p><p>0,069 0,30 0,346 3,370 4,262 1,6 -0,180 0,418</p><p>0,359 0,40 0,297 2,634 4,767 1,7 -0,196 0,359</p><p>0,631 0,50 0,246 2,159 5,323 1,8 -0,208 0,308</p><p>0,898 0,60 0,193 1,815 5,938 1,9 -0,217 0,263</p><p>1,160 0,70 0,142 1,549 6,619 2,0 -0,224 0,224</p><p>1,430 0,80 0,092 1,334 7,374 2,1 -0,227 0,190</p><p>1,708 0,90 0,044 1,154 8,214 2,2 -0,229 0,161</p><p>Tabela 12: Relação entre os valores de coeficientes de assimetria (ϒ) e constantes utilizadas</p><p>na distribuição Weibull</p><p>Vejamos, agora, um exemplo.</p><p>UNIUBE 245</p><p>RELEMBRANDO</p><p>Como exemplo, vamos ver a seguinte situação.</p><p>Uma estação de captação de água, localizada no rio Atibaia, fornece</p><p>94,40% da água consumida pela população de 144750240 m³ de água</p><p>para o município de Campinas, a uma vazão média de 4,17m³/s. A estação</p><p>possui uma pequena contenção para a elevação do nível de água, porém</p><p>o volume acumulado não é suficiente para promover a regularização.</p><p>Dadas as séries históricas de vazões máximas, médias e mínimas,</p><p>medidas na mesma localização, calcule:</p><p>a) vazões médias para Tr = 10 e 100 anos;</p><p>b) a vazão máxima para Tr = 10 e 100 anos;</p><p>c) as vazões mínimas para Tr = 10 e 100 anos.</p><p>OBS: compare as estimativas de vazões máximas prováveis pelos</p><p>seguintes métodos de Gumbel e Log – Normal.</p><p>Ano Médias</p><p>anuais Mínimas anuais Máximas anuais ln (Máximas)</p><p>1972 50,37 20,52 316,24 5,76</p><p>1973 47,99 18,05 268,23 5,59</p><p>1974 47,94 17,43 196,34 5,28</p><p>1975 44,74 16,7 190,7 5,25</p><p>1976 44,5 16,67 189,77 5,25</p><p>1977 44,38 15,42 188,84 5,24</p><p>1978 43,3 14,87 171,5 5,14</p><p>1979 40,67 14,59 171,5 5,14</p><p>1980 40,44 14,05 167,94 5,12</p><p>1981 38,84 13,24 167,62 5,12</p><p>1982 38,03 13 158,31 5,06</p><p>1983 37,59 12,49 145,57 4,98</p><p>1984 37,13 12,4 144,04 4,97</p><p>1985 36,94 11,74 139,33 4,94</p><p>1986 36,14 11,74 136,51 4,92</p><p>Tabela 13: Vazões Médias, Mínimas e Máximas anuais de uma estação fluviométrica</p><p>fictícia</p><p>246 UNIUBE</p><p>1987 35,66 11,6 135,96 4,91</p><p>1988 35,22 11,2 129,28 4,86</p><p>1989 34,85 11,01 128,53 4,86</p><p>1990 33,98 10,68 126,91 4,84</p><p>1991 31,86 10,53 125,34 4,83</p><p>1992 31,63 10,53 122,99 4,81</p><p>1993 31,34 10,3 122,09 4,8</p><p>1994 31,27 10,3 119,9 4,79</p><p>1995 29,23 10,18 104,2 4,65</p><p>1996 28,64 9,39 99,17 4,6</p><p>1997 25,4 8,77 97,16 4,58</p><p>1998 25,11 8,1 95,73 4,56</p><p>1999 24,75 7,26 94,94 4,55</p><p>2000 23,4 7,26 92,17 4,52</p><p>2001 23,16 7,26 90,8 4,51</p><p>2002 20,85 6,87 90,11 4,5</p><p>2003 20,81 6,29 87,39 4,47</p><p>2004 20,47 6,11 86,03 4,45</p><p>2005 19,4 6,11 82,75 4,42</p><p>2006 19,01 5,79 70 4,25</p><p>2007 18,95 5,23 69,29 4,24</p><p>2008 18,7 4,75 59,31 4,08</p><p>2009 17,74 3,79 58,74 4,07</p><p>Média 32,38 10,848 132,66 4,81</p><p>Desvio 9,56 4,079 54,42 0,39</p><p>Assimetria 0,06 0,342 1,36 0,17</p><p>a) Vazões Médias</p><p>Distribuição Normal</p><p>F = 1/t = 1/10 = 0,1 ( tempo de retorno de 10 anos)</p><p>−</p><p>− =</p><p>σ</p><p>Q Qt</p><p>em que:</p><p>t = Tabelado (ver tabela 1);</p><p>Q = vazão a ser mensurada;</p><p>UNIUBE 247</p><p>b) Vazões Máximas</p><p>Distribuição Log-Normal</p><p>F = 1/t = 1/10 = 0,1 ( tempo de retorno de 10 anos)</p><p>F (x<Qmáx) + F (x≥Qmáx) = 1,0</p><p>F (x<Qmáx) + 1/10 = 1,0</p><p>F (x<Qmáx) = 1,0 – 0,1 = 0,9</p><p>ln ln( ) ln( )Q Q t= − σ</p><p>ln , , * , Q 4 81 1 3 0 39= +</p><p>ln , ³ / Q 5 32m s=</p><p>, , ³ / 5 32Q e 204 4m s= =</p><p>F = 1/t = 1/100 = 0,01 ( tempo de retorno de 100 anos)</p><p>F (x<Qmáx) + F (x≥Qmáx) = 1,0</p><p>F (x<Qmáx) + 1/100 = 1,0</p><p>F (x<Qmáx) = 1,0 – 0,01 = 0,99</p><p>ln ln( ) ln( )Q Q t= − σ</p><p>ln , , * , Q 4 81 2 3 0 39= +</p><p>ln , ³ /Q 5 71m s=</p><p>, , ³ / 5 32Q e 300 9m s= =</p><p>= vazão média;</p><p>σ = desvio padrão.</p><p>Q Q t= − σ</p><p>, ,, , , ³ /1 3 1 2Q 32 38 9 56 20 43m s</p><p>2</p><p>+ = − = </p><p> </p><p>F = 1/t = 1/100 = 0,01 (tempo de retorno de 100 anos)</p><p>Q Q t= − σ</p><p>( ), , , , ³ /Q 32 38 2 3 9 56 10 39 m s= − =</p><p>Q</p><p>248 UNIUBE</p><p>Distribuição de Gumbel</p><p>F = 1/t = 1/10 = 0,1 ( tempo de retorno de 10 anos)</p><p>F (x<Qmáx) + F (x≥Qmáx) = 1,0</p><p>F (x<Qmáx) + 1/10 = 1,0</p><p>F (x<Qmáx) = 1,0 – 0,1 = 0,9</p><p>( ) , 2</p><p>máxVAR Q 1 645= β</p><p>( ) 2 2</p><p>máxVAR Q desvio padrão= =σ</p><p>,</p><p>2</p><p>2</p><p>1 645</p><p>σ</p><p>β =</p><p>,</p><p>,</p><p>2</p><p>2 54 42</p><p>1 645</p><p>β =</p><p>,42 43β =</p><p>,µ 0 577α = − β</p><p>, , * , ,132 66 0 577 42 43 108 18α = − =</p><p>( ) ye</p><p>máxP x Q 1 e</p><p>−−≥ = −</p><p>t</p><p>T 1y Ln Ln</p><p>T</p><p> −  = − −     </p><p>( ) ln lnx P− −α</p><p>= − −  β</p><p>( )ln lnx P= α −β −  </p><p>Para 10 anos</p><p>( )x , , ln ln , , m³ / s108 18 42 43 0 9 203 6= − − = =  </p><p>Para 100 anos</p><p>( )x , , ln ln , , m s ³ /108 18 42 43 0 99 303 6= − − =  </p><p>UNIUBE 249</p><p>c) Vazões Mínimas</p><p>Distribuição de Weibull</p><p>Sendo:</p><p>( ) ( )x fg a=</p><p>A( )b m a a+</p><p>(em negrito tabelado)</p><p>0 B( )X b a a-</p><p>(em negrito tabelado)</p><p>Adotar o valor de assimetria da tabela 0,359¡= , que é mais próximo à</p><p>assimetria encontrada nas vazões mínimas do exercício de 0,342.</p><p>Então,</p><p>Para 0,359¡= ;</p><p>1 0, 4; 2,5a</p><p>a</p><p>= =</p><p>Fazendo a interpolação, tem-se 2,538.</p><p>A( )a = 0,297, com interpolação tem-se 0,299</p><p>B( )a = 2,634, com interpolação</p><p>tem-se 2,67</p><p>A( )b m a a+</p><p>10,848 4,079 0,299 12,068b + * =</p><p>0 B( )X b a a-</p><p>0 12,068 4,079 2,67 1,177X - * =</p><p>-( ) 1- yP x Q e< =</p><p>0,1 1 ye-= -</p><p>1 0,10 0,9ye- = - =</p><p>-( ) 1- yP x Q e< =</p><p>0</p><p>0</p><p>-</p><p>-</p><p>Q Xy</p><p>Xb</p><p>=</p><p>( ) 1- exp - ( 0)</p><p>kyF y y</p><p>a</p><p>é ùæ öê ú÷ç= >÷çê ú÷çè øê úë û</p><p>250 UNIUBE</p><p>In( ) (0,9)ye- =</p><p>0,105y- =-</p><p>0,105y =</p><p>-0</p><p>0</p><p>- -</p><p>-</p><p>yQ Xy e</p><p>Xb</p><p>=</p><p>1,1770,105</p><p>12,068 1,177</p><p>Q-</p><p>=</p><p>-</p><p>30, 412 10,891 1,177 5,66 /Q m s* = - =</p><p>Para tempo de retorno de 100 anos</p><p>-0</p><p>0</p><p>- -</p><p>-</p><p>yQ Xy e</p><p>Xb</p><p>=</p><p>Distribuição Normal</p><p>F = 1/t = 1/10 = 0,1 (tempo de retorno de 10 anos)</p><p>Q Qt</p><p>s</p><p>-</p><p>- =</p><p>Em que:</p><p>t = Tabelado (ver tabela 1);</p><p>Q = vazão a ser mensurada;</p><p>Vazão médiaQ = ;</p><p>σ = desvio padrão.</p><p>UNIUBE 251</p><p>F = 1/t = 1/100 = 0,01 (tempo de retorno de 100 anos)</p><p>Podemos verificar neste capítulo a importância do estudo da Hidrologia</p><p>Estatística para a aplicação em previsões de eventos máximos e mínimos</p><p>em que estão envolvidas obras, construções e principalmente pessoas.</p><p>Nos eventos extremos máximos, temos as enchentes e consequentes</p><p>catástrofes que podem ser minimizadas ou mesmo evitadas pelo</p><p>dimensionamento correto das obras mediante o estudo de vazões</p><p>máximas. Assim, podemos minimizar os impactos de eventos extremos</p><p>de mínima com a regularização de vazões, ou seja, construção de</p><p>açudes, represas para o armazenamento de água para a utilização em</p><p>épocas de escassez.</p><p>Resumo</p><p>Neste capítulo, verificamos a ocorrência das águas subterrâneas no</p><p>Brasil, conhecemos os principais parâmetros para estimar a quantidade</p><p>de água explotável de determinado aquífero.</p><p>Podemos perceber que as características das bacias hidrográficas</p><p>influenciam diretamente na relação da precipitação com a vazão gerada,</p><p>ou seja, a resposta da bacia às precipitações.</p><p>Podemos verificar que a estatística é uma ferramenta utilizada para</p><p>auxiliar na compreensão do comportamento da vazão de rios.</p><p>Os métodos aqui demonstrados podem ser utilizados por profissionais</p><p>nas áreas da engenharia e gerenciamento de recursos hídricos para</p><p>prever eventos extremos como chuvas intensas e/ou escassez, bem</p><p>como minimizar os efeitos causados por eles.</p><p>252 UNIUBE</p><p>Atividades</p><p>Atividade 1</p><p>Observe a Figura:</p><p>Figura: Hidrógrafa.</p><p>Baseado na hidrógrafa da figura a seguir, as áreas 1 e 3 são menores</p><p>que a área da região 2? Justifique.</p><p>Atividade 2</p><p>Você estudou que, para a determinação da curva chave é necessário</p><p>observar que o nível da água é em função da área molhada e esta varia</p><p>com a altura da lâmina de água. Esses dados são indispensáveis para o</p><p>traçado da curva de calibragem (curva-chave).</p><p>Mas, o que é uma curva-chave?</p><p>Atividade 3</p><p>O Ministério Público de uma cidade fictícia “X” está processando a</p><p>prefeitura dessa cidade. Ele acusa a prefeitura de subdimensionar a</p><p>galeria de drenagem pluvial localizada sob a rodovia municipal, a qual</p><p>não suportou a vazão da água durante uma chuva no início do ano. A</p><p>UNIUBE 253</p><p>chuva medida durante aquele evento em um posto pluviográfico próximo</p><p>teve intensidade de 150 mm/hora, e duração de 40 minutos. Sabendo</p><p>que a intensidade da chuva com tempo de retorno de 100 anos é de</p><p>95 mm/hora com duração de 30 minutos. É prudente a acusação de</p><p>subdimensionamento da galeria de drenagem sob a rodovia municipal?</p><p>Justifique.</p><p>Atividade 4</p><p>Neste capítulo, você viu que o ciclo hidrológico é um sistema fechado</p><p>com armazenamento de água na superfície do terreno, em rios e</p><p>lagos, nos oceanos, na atmosfera e no subsolo. A força da gravidade</p><p>provoca a precipitação de água sobre o solo e o oceano, daí, a água</p><p>retorna à atmosfera por meio da evaporação. Da água que atinge o</p><p>solo, parte transforma-se em escoamento ou deflúvio superficial, parte é</p><p>armazenada em depressões, e parte infiltra-se no solo. Também, sobre</p><p>o subsolo, age a evaporação, além da água daí retirada pelas plantas</p><p>através da transpiração. Parte da água infiltrada alimenta os reservatórios</p><p>subterrâneos, que irão escoar e atingir rios e oceanos.</p><p>Sendo assim, baseando-se em seus estudos, responda:</p><p>Como a cobertura vegetal de uma bacia hidrográfica influencia no</p><p>escoamento superficial?</p><p>Atividade 5</p><p>Duas bacias hidrográficas A e B têm declividades e comprimentos de</p><p>talvegues diferentes, sendo que os tempos de concentrações são muito</p><p>diferentes (tc da bacia A >> tc da bacia B). As demais características</p><p>fisiográficas e climáticas das bacias são iguais. Qual da bacias (A ou B)</p><p>tem maior chance de sofrer com as cheias em relação à outra? Explique.</p><p>254 UNIUBE</p><p>Referências</p><p>BORGHETTI, Nadia Rita Boscardin; BORGHETTI, José Roberto; ROSA</p><p>FILHO, Ernani Francisco da. Aqüífero Guarani : a verdadeira integração</p><p>dos países do Mercosul. Curitiba: Maxigráfica, 2004, 214p.</p><p>BRASIL. Agência Nacional de Águas. Conjuntura dos recursos hídricos no</p><p>Brasil: informe 2009. Agência Nacional de Águas (ANA). Brasília: ANA, 2009.</p><p>BRASIL. Agência Nacional de Águas. Conjuntura dos recursos hídricos no</p><p>Brasil: informe 2010. Agência Nacional de Águas (ANA). Brasília: ANA, 2010.</p><p>MENDES, Carlos Henrique de Abreu. Conflitos na Gestão de Recursos Hídricos.</p><p>in: Nascimento, Elimar Pinheiro & Vianna, João Nildo de Souza (org). Economia,</p><p>meio ambiente e comunicação. Editora Garamond Ltda, 2006. pg 122 - 140.</p><p>MIGLIORINI, Renato Blat; DUARTE, Uriel; BARROS NETA, M. A. Pinheiro</p><p>(org). Aquífero Guarani – Educação ambiental para sua preservação</p><p>na região do Planalto dos Guimarães. Associação Brasileira de Águas</p><p>Subterrâneas (ABAS). Projeto Fundo Guarani da Cidadania, 2006.</p><p>NAGHETTINI, Mauro; PINTO, Éder José de Andrade. Hidrologia Estatística.</p><p>Belo Horizonte. CPRM. Serviço Geológico do Brasil, 2007.</p><p>TUCCI, C.E.M. (org.). Hidrologia: ciência e aplicação. Coleção ABRH de</p><p>Recursos Hídricos. 2.ed. Ed. da UFRGS, ABRH, EDUSP, 2000.</p><p>VILLELA, S.M. Hidrologia Aplicada. São Paulo. McGraw Hill do Brasil. - 1975.</p><p>Romina Beatriz Silva Moura Neves</p><p>Introdução</p><p>Introdução ao saneamento</p><p>ambiental: saúde pública</p><p>e abastecimento de água</p><p>Capítulo</p><p>5</p><p>A qualidade de vida de uma população está diretamente ligada</p><p>à infraestrutura urbana do ambiente em que ela está inserida.</p><p>Consequentemente, os níveis de saúde pública são reflexos dessa</p><p>estrutura, se analisados sob o ponto de vista da infraestrutura</p><p>sanitária de uma região.</p><p>Desta forma, saúde, meio ambiente e saneamento estão intrin-</p><p>secamente ligados e formam o tripé de estudo do campo do</p><p>saneamento ambiental.</p><p>Nesta unidade, serão abordados os principais tópicos em saúde</p><p>pública e abastecimento de água sob a ótica do saneamento</p><p>ambiental. Um breve histórico sobre o conceito de saneamen-</p><p>to na antiguidade será apresentado, correlacionando-o com a</p><p>situação atual em nosso país, assim como conceitos importan-</p><p>tes que compõem a temática do saneamento ambiental, com o</p><p>detalhamento necessário, de forma a proporcionar uma melhor</p><p>compreensão do tema apresentado.</p><p>Os tópicos em saúde pública serão apresentados, com ênfase</p><p>no impacto das medidas de saneamento na promoção da saúde,</p><p>relacionadas com as condições do ambiente. Sobre o tópico</p><p>abastecimento de água, serão apresentados os principais usos</p><p>da água, processos poluidores, padrões de potabilidade, definição</p><p>256 UNIUBE</p><p>e descrição de um sistema de abastecimento de água e noções</p><p>de tratamento. Os tópicos sobre esgotamento sanitário e resíduos</p><p>sólidos urbanos serão apresentados no capítulo posterior.</p><p>A qualidade de seu aproveitamento dependerá de uma boa</p><p>compreensão de todos os conceitos apresentados, assim como</p><p>o papel de cada um deles na temática do saneamento ambiental.</p><p>Após o estudo deste capítulo, você estará apto a discorrer, de</p><p>forma genérica, sobre o trinômio saúde-saneamento-ambiente e</p><p>também sobre abastecimento de água, este último sob o ponto</p><p>de vista macroscópico, desde o uso das águas até o dimensiona-</p><p>mento de um sistema.</p><p>Objetivos</p><p>Esperamos que, ao final deste capítulo, você esteja apto a:</p><p>• definir saneamento ambiental;</p><p>• explicar a relação saúde, saneamento e ambiente sob a</p><p>ótica do saneamento ambiental, apresentando</p><p>conceitos e</p><p>definições importantes sobre o tema;</p><p>• demonstrar noções de qualidade das águas, abordando</p><p>desde os usos da água até os parâmetros de qualidade</p><p>exigidos pela legislação ambiental;</p><p>• definir e descrever um sistema de abastecimento de água;</p><p>• demonstrar alguns tipos de tratamento utilizados nas águas</p><p>de abastecimento.</p><p>Esquema</p><p>5.1 Saúde pública</p><p>5.1.1 Saneamento e saúde pública: um breve histórico</p><p>5.1.2 Saneamento ambiental</p><p>5.2 Abastecimento de água</p><p>5.2.1 Usos da água</p><p>5.2.2 Sistema de abastecimento de água</p><p>UNIUBE 257</p><p>5.1.1 Saneamento e saúde pública: um breve histórico</p><p>A preocupação de viver em um ambiente são, livre de contaminação e</p><p>que proporcionasse bem-estar à população, se reporta à antiguidade.</p><p>Sanear um ambiente é provê-lo das condições mínimas de habitabilidade</p><p>sob a ótica de 4 esferas: água de abastecimento, esgotamento e</p><p>disposição dos excretas e das águas servidas, destinação adequada</p><p>dos resíduos produzidos e coleta e drenagem das águas das chuvas</p><p>(pluviais).</p><p>Conforme a necessidade e de acordo com os recursos existentes, as</p><p>civilizações antigas já apresentavam alternativas sanitárias de forma</p><p>a melhorar o ambiente em que viviam. Vamos ver alguns exemplos de</p><p>indícios referentes à presença de saneamento nas antigas civilizações:</p><p>• ruínas de uma civilização na Índia que se desenvolveulhe</p><p>cerca de 4.000 anos, onde foram encontrados banheiros,</p><p>esgotos na construção e drenagem nas ruas (Roseu, 1994,</p><p>apud FUNASA , 2006, p. 10);</p><p>• abordagens vinculadas às práticas sanitárias do povo</p><p>judeu como, por exemplo, o uso da água para limpeza:</p><p>“roupas sujas podem levar a doenças como a escabiose”.</p><p>Desta forma os poços para abastecimento eram mantidos</p><p>tampados, limpos e longe de possíveis fontes de poluição</p><p>(Kottek, 1995, apud FUNASA, 2006, p. 10);</p><p>• relatos do ano 2000 a.C., de tradições médicas, na Índia,</p><p>recomendando que “a água impura deve ser purificada</p><p>pela fervura sobre um fogo, pelo aquecimento no sol,</p><p>mergulhando um ferro em brasa dentro dela ou pode ainda</p><p>ser purificada por filtração em areia ou cascalho, e então</p><p>resfriada” (Usepa, 1990, apud FUNASA, 2006, p.10);</p><p>Podemos citar, também, na Roma antiga, algumas obras de infraestrutura</p><p>urbana e sanitária, como a Cloaca Máxima de Roma, que foi um duto</p><p>construído para esgotar excretas de toda a cidade.</p><p>Saúde pública5.1</p><p>258 UNIUBE</p><p>É importante ressaltar que, apesar de esforços para sanear o ambiente,</p><p>as civilizações antigas ainda sofriam muito com doenças relacionadas</p><p>à falta ou precariedade das instalações sanitárias. Isto devido à falta de</p><p>conhecimento e conscientização da população, além de hábitos simples</p><p>como tomar banho, lavar as mãos antes de refeições, defecar em lugares</p><p>específicos etc além da escassez de água em muitas regiões.</p><p>A partir do panorama da antiguidade apresentado, podemos comparar a</p><p>situação de muitas pessoas, no interior de nosso país, que não possuem</p><p>estrutura sanitária adequada em suas residências, como poços bem</p><p>construídos e protegidos de contaminação; fossas sépticas e sumidouros;</p><p>cisternas para a captação de águas pluviais para abastecimento de água</p><p>em locais desprovidos de rede ou poços etc., contribuindo, assim, para</p><p>o comprometimento da saúde dessa população.</p><p>Somente a divulgação de informações, juntamente com a conscientização</p><p>da população quanto à necessidade de condições adequadas de</p><p>infraestrutura sanitária como promoção da saúde pública, aliada a</p><p>investimentos por parte do governo na esfera federal, estadual e</p><p>municipal, pode mudar o panorama caótico que ainda se encontra o</p><p>saneamento em nosso país. Este tema será discutido posteriormente.</p><p>5.1.2 Saneamento ambiental</p><p>5.1.2.1 Conceitos importantes</p><p>Após uma breve apresentação sobre o contexto histórico do saneamento,</p><p>vamos agora apresentar os conceitos mais relevantes que direcionarão</p><p>a compreensão do tema deste capítulo. Os tópicos serão apresentados</p><p>sob a ótica do saneamento ambiental. Desta forma, a compreensão deste</p><p>conceito é essencial para a continuidade de nossos estudos. Mas então,</p><p>qual é o conceito de saneamento ambiental?</p><p>O saneamento ambiental constitui-se de um conjun-</p><p>to de ações que visam proporcionar níveis crescen-</p><p>tes de salubridade ambiental em determinado espaço</p><p>geográfico, em beneficio da população que habita este</p><p>espaço. Essas ações, se adequadamente implemen-</p><p>tadas, podem produzir uma série de efeitos positivos</p><p>UNIUBE 259</p><p>sobre o bem-estar e a saúde das populações benefi-</p><p>ciadas. Porém, mais do que isto e em consequência</p><p>dos diferentes efeitos que proporciona, o saneamento</p><p>ambiental adequado é considerado parte constituinte</p><p>do modo moderno de viver e um dos direitos fundamen-</p><p>tais dos cidadãos das sociedades contemporâneas</p><p>(MINISTÉRIO DA SAúDE, 2004, p.19).</p><p>Como podemos observar no conceito e na Figura 1, saneamento</p><p>ambiental não se constitui apenas na infraestrutura sanitária necessária</p><p>à promoção da saúde física do indivíduo. Também é essencial para o</p><p>desenvolvimento de sua saúde mental e de seu desempenho no contexto</p><p>socioeconômico.</p><p>Figura 1: Ações, qualidade do meio ambiente e qualidade de vida.</p><p>No esquema, vemos uma representação esquemática com as áreas</p><p>que fazem partes das ações em saneamento ambiental ao centro e sua</p><p>relação com a qualidade do meio ambiente e da vida. Ainda referente</p><p>ao conceito de saneamento ambiental, um termo muito importante que</p><p>nos é apresentado neste momento e deve ser conceituado é salubridade</p><p>ambiental.</p><p>Salubridade Ambiental</p><p>• A salubridade corresponde à promoção da saúde e, consequente-</p><p>mente, à melhora da qualidade de vida, envolvendo aspectos sani-</p><p>tário-ambientais e socioeconômicos.</p><p>É o estado de higidez em que vive a população urbana</p><p>e rural, tanto no que se refere a sua capacidade de</p><p>inibir, prevenir ou impedir a ocorrência de endemias ou</p><p>epidemias, veiculadas pelo meio ambiente, como no</p><p>260 UNIUBE</p><p>tocante ao seu potencial de promover o aperfeiçoamen-</p><p>to de condições mesológicas favoráveis ao pleno gozo</p><p>de saúde e bem-estar. (FUNASA, 2006, p.14).</p><p>Ainda neste contexto, é importante apresentar também o conceito de</p><p>meio ambiente:</p><p>Meio Ambiente</p><p>• A Lei nº 6.938, de 31/8/1981, que dispõe sobre a Política Nacional</p><p>de Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e</p><p>aplicação no Brasil, define: “Meio ambiente é o conjunto de</p><p>condições, leis, influências e interações de ordem física, química</p><p>e biológica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas</p><p>formas”.</p><p>Também é importante definir qualidade do meio ambiente:</p><p>Qualidade do meio ambiente</p><p>• Compreensão do meio ambiente de forma holística;</p><p>• Poluição ambiental (referente ao saneamento):</p><p>• contaminação dos corpos d’água pelo lançamento de</p><p>esgoto doméstico e/ou industrial sem tratamento, dispo-</p><p>sição inadequada dos resíduos sólidos (em lixões a céu</p><p>aberto e nos corpos d’água);</p><p>• conservação das bacias hidrográficas e entendimento de</p><p>sua importância;</p><p>• falta de drenagem das águas de chuvas (pluviais).</p><p>Com estes conceitos em mente, uma relação muito importante já</p><p>mencionada na introdução de nosso capítulo será aprofundada neste</p><p>momento: a relação saúde-saneamento-ambiente.</p><p>Mas, agora fica uma pergunta: como definir saúde no contexto que nos</p><p>interessa neste momento, que é o contexto do saneamento ambiental?</p><p>UNIUBE 261</p><p>Saúde</p><p>Vejamos a seguinte definição “Saúde é o resultado do equilíbrio dinâmico</p><p>entre o indivíduo e o meio ambiente” (DUBOS, 1965, citado por HELLER,</p><p>1997, p. 24). Esta definição resume a relação existente entre todos</p><p>os fatores externos ao indivíduo que exercem pressões sobre o seu</p><p>bem-estar, levando à ocorrência de agravos à saúde.</p><p>Agora que já temos os conceitos de saneamento ambiental, salubridade</p><p>ambiental, meio ambiente e saúde bem definidos, prosseguiremos nosso</p><p>estudos no aprofundamento da promoção da saúde e sua relação com</p><p>o saneamento ambiental.</p><p>5.1.2.2 Promoção da saúde pública e o saneamento ambiental</p><p>Segundo Moura (2006), a problemática da</p><p>relação saúde-ambiente é</p><p>caracterizada pela multidisciplinaridade dos fatores que a compõem. Eles</p><p>podem ser de ordem política, econômica, social, cultural, psicológica,</p><p>genética, biológica, física e química. Segundo Rouquaryol (1987) citado</p><p>por Moura (2006) p.16,</p><p>a associação destes fatores é sinérgica, isto é, dois</p><p>fatores estruturados aumentam o risco de doença</p><p>mais do que faria a sua simples soma. O estado final</p><p>provocador de doença é, portanto resultado da sinergi-</p><p>zação destes fatores.</p><p>Nesse sentido, convém explicitar alguns conceitos e noções que orientam</p><p>esse campo.</p><p>Compreendemos que o ambiente é produzido por</p><p>processos ecológicos conduzidos pela sociedade</p><p>por meio das tecnologias e técnicas com as quais os</p><p>humanos interagem com a natureza. São esses ambien-</p><p>tes que podem configurar situações de risco para a</p><p>saúde e qualidade de vida dos humanos (TAMBELLINI,</p><p>1996 citado por CâMARA et. al, 2002, p. 10).</p><p>Sendo assim, surge o conceito de saúde ambiental.</p><p>A saúde ambiental é definida como: os aspectos</p><p>da saúde humana e das enfermidades que são</p><p>determinados por fatores ambientais (CÓRVALAN,</p><p>2004 apud MOURA, 2006, p.16).</p><p>262 UNIUBE</p><p>Também se refere à teoria e à prática de avaliar e controlar os fatores</p><p>no meio ambiente que podem afetar a saúde humana. Baseado nessas</p><p>definições, percebemos quão importante são as condições do meio em</p><p>que o indivíduo está inserido, e como este meio pode afetar sua saúde.</p><p>A universalização dos serviços de saneamento básico, que, diga-se de</p><p>passagem, é um direito já estabelecido em nossa Carta Magna, vem</p><p>sendo perseguida principalmente nos países em desenvolvimento,</p><p>já que se percebeu a essencialidade e o impacto desses serviços no</p><p>desenvolvimento de um país e de uma nação.</p><p>De acordo com informações da Pesquisa Nacional de Saneamento</p><p>Básico (2008), ocorreu uma melhora no que se refere à universalização</p><p>dos serviços de saneamento básico, em nosso país, a começar pelo</p><p>abastecimento de água.</p><p>Entre 1989 e 2008, observa-se um crescimento</p><p>de 3,5% nessa cobertura que, em 2008, alcançou</p><p>a marca de 99,4% dos municípios do País. O maior</p><p>avanço nesses 19 anos ocorreu na Região Norte, que</p><p>aumentou de 86,9% dos municípios com o referido</p><p>serviço para 98,4%, representando um acréscimo de</p><p>quase 12 pontos percentuais. Ressalta-se que a Região</p><p>Sudeste foi a única que apresentou a totalidade dos</p><p>municípios que a integram abastecidos por rede geral</p><p>de distribuição de água, em pelo menos um distrito</p><p>ou parte dele, fato este já identificado na PNSB 2000.</p><p>(PNSB, 2008, p 33).</p><p>Organizações do mundo inteiro relacionadas ao estudo do saneamen-</p><p>to e da saúde, tais como a Organização Mundial de Saúde (OMS) e o</p><p>Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD) já se</p><p>conscientizaram desta necessidade e até traçaram algumas metas a</p><p>serem atingidas por todos os países. Uma delas é garantir a sustentabi-</p><p>lidade ambiental, visando à universalização dos serviços de saneamento</p><p>ambiental, constante nos Objetivos do Milênio, do PNUD.</p><p>PESQUISANDO NA WEB</p><p>Você pode conhecer melhor esta e outras metas, constantes nos Objetivos</p><p>do Milênio, no site do PNUD:</p><p>http://www.pnud.org.br/odm/index.php?lay=odmi&id=odmi</p><p>Vale a pena conferir!!!</p><p>UNIUBE 263</p><p>Em junho de 2012, aqui no Brasil, será realizada a Rio+20 – Conferência</p><p>das Nações Unidas para o Desenvolvimento Sustentável − que tem por</p><p>objetivo discutir e assegurar o desenvolvimento sustentável em todo</p><p>o mundo, por meio da conscientização e comprometimento dos</p><p>governantes, além de discutir também os dificultadores para que</p><p>isso aconteça.</p><p>PESQUISANDO NA WEB</p><p>Caso queira conhecer mais sobre esse importante evento, acesse o site:</p><p>http://www.rio20.info/2012/</p><p>Vale a pena conferir!!!</p><p>Segundo Heller (1997, p.13):</p><p>A compreensão das diversas facetas da relação do</p><p>saneamento com a saúde pública revela-se um</p><p>pressuposto fundamental para a efetiva orientação das</p><p>intervenções em saneamento, no sentido da otimização</p><p>de sua eficácia. E eficácia, nesse caso, englobando as</p><p>diferentes dimensões do saneamento, como a garantia</p><p>de níveis de conforto a populações e o desempenho</p><p>econômico-financeiro dos serviços, mas privilegiando</p><p>o seu impacto sobre a saúde - objeto primordial das</p><p>ações.</p><p>Desta forma, após o panorama apresentado, vemos quão essencial</p><p>é ter um ambiente com as condições sanitárias adequadas, de forma</p><p>a proporcionar o bem-estar ao indivíduo e contribuir para o seu</p><p>desenvolvimento físico, mental e proporcionando um bem muito precioso</p><p>à cidadania.</p><p>5.1.2.3 Marcos históricos relevantes quanto à promoção da saúde e</p><p>o saneamento ambiental</p><p>Neste tópico, serão apresentados alguns acontecimentos marcantes</p><p>na área do saneamento ambiental no que tange a promoção da saúde</p><p>pública. Esta contextualização é relevante para que você tenha noção da</p><p>grandiosidade e importância do tema aqui discutido.</p><p>264 UNIUBE</p><p>• Carta de Ottawa (1986)</p><p>• Foi o resultado da Primeira Conferência Internacional sobre</p><p>Promoção da Saúde, ela</p><p>Definiu o termo “promoção da saúde” como o nome</p><p>dado ao processo de capacitação da comunidade</p><p>para atuar na melhoria de sua qualidade de vida e</p><p>saúde, incluindo uma maior participação no controle</p><p>deste processo. Para atingir um estado de completo</p><p>bem-estar físico, mental e social, os indivíduos e</p><p>grupos devem saber identificar aspirações, satisfazer</p><p>necessidades e modificar favoravelmente o meio</p><p>ambiente. A saúde deve ser vista como um recurso para</p><p>a vida, e não como objetivo de viver. Nesse sentido, a</p><p>saúde é um conceito positivo, que enfatiza os recursos</p><p>sociais e pessoais, bem como as capacidades físicas.</p><p>Assim, a promoção da saúde não é responsabilidade</p><p>exclusiva do setor saúde, e vai para além de um estilo</p><p>de vida saudável, na direção de um bem estar global</p><p>(MOURA, 2006,p.21).</p><p>E, ainda,</p><p>A Carta de Ottawa tinha como objetivo contribuir com a</p><p>meta de promover “Saúde para Todos”, até o ano 2000</p><p>e os anos subsequentes, assim como a Declaração de</p><p>Alma-Ata, em 1978, na Conferência Internacional sobre</p><p>Cuidados Primários De Saúde, realizada na extinta</p><p>União das Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS). A</p><p>conferência pretendia alcançar a meta de “Saúde para</p><p>Todos” com redução das lacunas existentes entre os</p><p>estados de saúde dos países em desenvolvimento e os</p><p>desenvolvidos (MOURA, 2006, p.21).</p><p>• Conferência de Adelaide (1988)</p><p>Teve como foco central a elaboração de políticas</p><p>saudáveis, isto é, o interesse e preocupação explícitos de</p><p>todas as áreas das políticas públicas em relação à saúde</p><p>e à equidade, e pelos compromissos com o impacto de</p><p>tais políticas sobre a saúde da população. O principal</p><p>propósito de uma política pública saudável era criar um</p><p>ambiente favorável para que as pessoas pudessem viver</p><p>vidas saudáveis. A Conferência de Adelaide manteve a</p><p>direção já estabelecida nas Conferências de Alma-Ata e</p><p>Ottawa (MOURA, 2006, p.21).</p><p>UNIUBE 265</p><p>Na Terceira Conferência Internacional sobre a Promoção da Saúde,</p><p>realizada em Sundsvall, na Suécia, em junho de 1991, a preocupação</p><p>com o cumprimento da meta de “Saúde para Todos” continuava, mas</p><p>com uma nova variável, o meio ambiente e sua conservação. A partir</p><p>daí, outras conferências sobre a promoção da saúde foram realizadas,</p><p>como a Conferência de Santa Fé de Bogotá, na Bolívia, em novembro</p><p>de 1992; que tinha como foco a promoção da saúde na América Latina; a</p><p>Conferência de Jacarta, na Indonésia, em julho de 1997, e a Conferência</p><p>do México, na Cidade do México, em 22 de junho de 2000. Em todas</p><p>elas, era nítida a preocupação com o conceito atualmente chamado de</p><p>“Saúde Ambiental”.</p><p>De acordo com a OMS</p><p>saúde ambiental é a parte da Saúde Pública que se</p><p>ocupa das formas de vida, das substâncias e das</p><p>condições em torno do homem que podem exercer</p><p>alguma influência sobre a saúde e o bem-estar.</p><p>Desta forma, a conservação do meio ambiente veio</p><p>assumindo ao longo dos anos, papel decisório nas</p><p>medidas relativas à promoção da saúde nas populações</p><p>(FUNASA</p><p>2004b, p.15).</p><p>• Conferência de Estocolmo</p><p>A Conferência de Estocolmo (1972) foi o evento que marcou o início da</p><p>preocupação com a conservação do meio ambiente. Esta conferência</p><p>teve como objetivos:</p><p>conscientizar os países sobre a importância de se</p><p>promover a limpeza do ar nos grandes centros urbanos,</p><p>a limpeza dos rios nas bacias hidrográficas mais</p><p>povoadas e o combate à poluição marinha, culminando</p><p>com a Declaração de Estocolmo sobre o Meio Ambiente</p><p>(FUNASA, 2004a).</p><p>• A Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desen-</p><p>volvimento (Rio 92)</p><p>A Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvol-</p><p>vimento, realizada no Rio, conhecida por Rio 92, teve como objetivo</p><p>discutir as conclusões e propostas do relatório Our Common Future</p><p>266 UNIUBE</p><p>(Nosso futuro comum), elaborada pela Comissão Brundtland, em 1987,</p><p>que trazia consigo os princípios do desenvolvimento sustentável. Como</p><p>fruto desta conferência, foi elaborada a Agenda 21, que é uma lista de</p><p>atividades a serem seguidas para dar condições ao estabelecimento do</p><p>desenvolvimento sustentável em todo o mundo (SOUZA, 2000).</p><p>A Agenda 21 ressalta, nos capítulos 18 e 21, tópicos</p><p>referentes à proteção da qualidade e do abastecimento</p><p>dos recursos hídricos e manejo ambientalmente</p><p>saudável dos resíduos sólidos e questões relacionadas</p><p>com os esgotos, respectivamente. A Agenda 21 também</p><p>ressalta, em seu capítulo 6, a proteção e promoção</p><p>das condições de saúde humana, sendo uma das</p><p>áreas programáticas a redução dos riscos para a saúde</p><p>decorrentes da poluição e dos perigos ambientais. Uma</p><p>das ferramentas essenciais que subsidiam a execução</p><p>das ações referentes a esses tópicos é o saneamento.</p><p>(MOURA, 2006, p.22)</p><p>É interessante observar que a preocupação com o indivíduo e o ambiente</p><p>em que ele está inserido só aumentou com o passar dos anos. Prova</p><p>disso é a realização da Conferência das Nações Unidas sobre o</p><p>Desenvolvimento Sustentável − Rio+20 – que irá realizar no Brasil, em</p><p>junho de 2012, e pretende:</p><p>avaliar o progresso feito até o momento e as lacunas</p><p>que ainda existem na implementação dos resultados</p><p>dos principais encontros sobre desenvolvimento</p><p>sustentável realizados nos últimos 20 anos – desde a</p><p>Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente</p><p>e Desenvolvimento (Eco 92 ou Cúpula da Terra).</p><p>(PNUD, 2012).</p><p>Nessa perspectiva, podemos notar que, realmente, há uma consideração</p><p>em relação ao indivíduo, ao ambiente e ao desenvolvimento sustentável.</p><p>5.1.2.4 Uma breve reflexão sobre a saúde pública e o saneamento</p><p>ambiental no Brasil</p><p>No Brasil, somente nos últimos anos, o acesso aos sistemas de abaste-</p><p>cimento de água e de esgotamento sanitário passou a ser considerado</p><p>como tema ambiental, embora saúde e higiene tenham sido motivos de</p><p>preocupações em políticas urbanas na América Latina desde meados do</p><p>século XIX (SOARES; BERNARDES, NETO, 2002).</p><p>UNIUBE 267</p><p>Segundo o Ministério da Saúde (2004), p.20:</p><p>O Brasil apresenta imensos déficits na área do</p><p>saneamento, pois parcelas significativas da população</p><p>não têm acesso a esses benefícios. Essa situação é</p><p>visível quando se comparam as regiões do país ou</p><p>quando se comparam áreas da maioria das grandes</p><p>cidades, e está na base dos grandes diferenciais inter e</p><p>intrarregionais, intraurbanos e urbano-rural observado</p><p>nas condições de vida e de saúde. Não por acaso,</p><p>políticas de saneamento vêm sendo identificadas</p><p>como prioridades que poderiam reduzir esses imensos</p><p>diferenciais, constituindo-se em um importante fator de</p><p>equidade.</p><p>Segundo Daniel (2001), citado por Moura (2006) p.23:</p><p>a infraestrutura sanitária deficiente desempenha</p><p>uma nítida interface com a situação de saúde e com</p><p>as condições de vida das populações dos países</p><p>em desenvolvimento, onde as doenças infecciosas</p><p>continuam sendo uma importante causa de morbidade</p><p>e mortalidade. A prevalência dessas doenças constitui</p><p>um forte indicativo da fragilidade dos sistemas públicos</p><p>de saneamento.</p><p>Costa et al. (2004) elaboraram uma listagem de doenças relacionadas</p><p>às deficiências de saneamento ambiental, com a finalidade de explorar</p><p>os Sistemas de Informações de Saúde, conforme a distribuição dessas</p><p>doenças no Brasil. Diarreia, dengue, tracoma, esquistossomose, vermino-</p><p>ses, leptospirose, cólera, febre amarela, leishmaniose, são exemplos de</p><p>doenças relacionadas com a deficiência sanitária.</p><p>De acordo com o Ministério da Saúde (2004), cada R$1,00 investido</p><p>no setor de saneamento, economiza-se R$4,00 na área de medicina</p><p>curativa.</p><p>Com o investimento em saneamento, pode-se obter, conforme OPAS</p><p>(2005b):</p><p>• prevenção de pelo menos 80% dos casos de febre tifoide e</p><p>paratifoide;</p><p>• redução de 60% a 70% dos casos de tracoma e esquistossomose;</p><p>268 UNIUBE</p><p>• prevenção de 40% a 50% dos casos de disenteria bacilar</p><p>amebíase, gastroenterites e infecções cutâneas, entre outras.</p><p>Essas enfermidades acometem com frequência a população brasileira,</p><p>em especial a população de baixa renda, com baixo nível de instrução e</p><p>sem acesso aos serviços básicos de saneamento.</p><p>Para a realização de medidas que realmente reflitam em melhorias nas</p><p>condições de saúde da população, Heller e Azevedo (2004) ressaltam</p><p>a necessidade de investimentos na área do saneamento ambiental,</p><p>além da necessidade de se conhecerem e detectarem os fatores</p><p>determinantes e condicionantes do ambiente que interferem na saúde do</p><p>homem, para recomendar e adotar as medidas de prevenção e controle</p><p>das doenças. Portanto, são necessárias informações sobre os fatores</p><p>de risco existentes.</p><p>Com isso, Moura (2006), p. 24, conclui que:</p><p>qualquer estudo que envolva análise das condições</p><p>de saúde pública de um local exige uma visão crítica</p><p>e integrada da interface socioeconômica e ambiental</p><p>em que a população está inserida. As condições de</p><p>saneamento são de extrema importância nesta análise,</p><p>sendo causa de inúmeras enfermidades presentes no</p><p>cotidiano da população, devido às deficiências em sua</p><p>infraestrutura.</p><p>O Brasil possui grandes estudiosos e pesquisas sendo desenvolvidas</p><p>nesta área, produzindo assim informações relevantes que servem como</p><p>ferramentas na elaboração de políticas públicas e na tomada de decisões</p><p>por parte dos gestores.</p><p>5.2.1 Usos da água</p><p>A água é elemento essencial à vida. Seres humanos, animais e vegetais,</p><p>necessitam de água para seu desenvolvimento. A dependência humana</p><p>é muito mais relevante se comparado a outras espécies, pois a água tem</p><p>Abastecimento de água5.2</p><p>UNIUBE 269</p><p>papel essencial até no desenvolvimento econômico de uma população,</p><p>além, obviamente, de sua influência direta na saúde dos indivíduos, como</p><p>vimos anteriormente.</p><p>Os usos da água são os mais diversos possíveis, conforme detalhado a</p><p>seguir (FUNASA, 2006):</p><p>Aspecto: Elemento ou componente físico da natureza.</p><p>Utilidade</p><p>• manutenção da umidade do ar, da relativa estabilidade do clima na</p><p>Terra e da beleza de algumas paisagens;</p><p>• geração de energia;</p><p>• meio para navegação, pesca e lazer;</p><p>• transporte de resíduos, despejos líquidos e sedimentos.</p><p>Aspecto: Ambiente para a vida aquática.</p><p>Utilidade</p><p>• ambiente para a vida dos organismos aquáticos;</p><p>• fator indispensável à manutenção da vida terrestre;</p><p>• irrigação de solos, dessedentação de animais e abastecimento</p><p>público e industrial.</p><p>A qualidade da água é resultante de fenômenos naturais e da atuação</p><p>do homem. De maneira geral, pode-se dizer que a qualidade de uma</p><p>determinada água é função das condições naturais e do uso e da</p><p>ocupação do solo na bacia hidrográfica.</p><p>Os fatores que influenciam na qualidade das águas são:</p><p>• as condições naturais;</p><p>• as interferências dos seres humanos.</p><p>Na Figura 2, podemos compreender melhor como os fatores citados</p><p>anteriormente influenciam na qualidade das águas:</p><p>270 UNIUBE</p><p>Figura 2: Exemplos de inter-relação entre uso e ocupação do solo e focos alteradores da</p><p>qualidade da água.</p><p>Fonte: Adaptado de von Sperling (2005).</p><p>• Condições naturais</p><p>Mesmo em condições em que a bacia hidrográfica se encontre totalmente</p><p>preservada,</p><p>a qualidade das águas é influenciada pelo escoamento</p><p>superficial e pela infiltração no solo advindo das águas de precipitação</p><p>atmosférica. Desta forma, a qualidade das águas pode ser alterada</p><p>devido à incorporação de sólidos dissolvidos e em suspensão.</p><p>• Interferência dos seres humanos</p><p>A forma com que o homem usa e ocupa o solo tem influência direta na</p><p>qualidade das águas. Conforme a Figura 2, na bacia de contribuição, há</p><p>indústrias que produzem despejos que são lançados nos corpos d’água,</p><p>assim como o esgoto doméstico advindo das cidades instaladas na bacia;</p><p>as culturas agrícolas com o uso de agrotóxicos que podem ser levados</p><p>aos corpos d’água por meio do escoamento superficial e infiltração no</p><p>solo após precipitações etc.</p><p>UNIUBE 271</p><p>SINTETIZANDO...</p><p>Qualidade de uma água existente: funções das condições naturais e do</p><p>uso e da ocupação do solo na bacia hidrográfica.</p><p>Qualidade desejável para uma água: função do uso previsto para a água.</p><p>5.2.1.1 Distribuição de água na Terra</p><p>Como podemos ver na Figura 3, a seguir, somente 3% da água do</p><p>planeta é disponível para consumo no planeta, sendo que destes 2,7%</p><p>estão sob formas que impossibilitam o consumo direto pela população,</p><p>como as geleiras. O restante, 97% encontram-se nos mares, são as</p><p>águas salgadas.</p><p>Figura 3: Distribuição da água na natureza.</p><p>Fonte: Adaptado da FUNASA, 2006.</p><p>272 UNIUBE</p><p>Após a caracterização da distribuição da água na terra, é preciso</p><p>relembrar o mecanismo utilizado pela água para se movimentar de um</p><p>meio para outro. Este mecanismo é chamado de ciclo hidrológico.</p><p>5.2.1.2 O Ciclo hidrológico</p><p>O ciclo hidrológico é o circuito percorrido pelas águas no planeta,</p><p>caracterizado pela ocorrência de fenômenos vitais como a evaporação, a</p><p>evapotranspiração, o escoamento superficial, a precipitação e a infiltração</p><p>que contribuem com sinergismo perfeito para a disponibilidade da água</p><p>na natureza. A Figura 4 apresenta o ciclo hidrológico e seus fenômenos</p><p>(Figura 4).</p><p>Figura 4: Ciclo hidrológico.</p><p>Fonte: Adaptado de FUNASA, 2006.</p><p>O ciclo hidrológico é formado pelas seguintes etapas:</p><p>• precipitação;</p><p>• escoamento superficial;</p><p>• infiltração;</p><p>UNIUBE 273</p><p>• evaporação;</p><p>• transpiração.</p><p>Vamos, a partir de agora, detalhar cada um dos componentes do ciclo</p><p>hidrológico.</p><p>Precipitação</p><p>A precipitação, conhecida por chuva, granizo ou neve, advém da</p><p>condensação de todo o vapor atmosférico das águas da superfície</p><p>terrestre. Este fenômeno é muito importante no que se refere à água</p><p>disponível para consumo no planeta, pois por meio do escoamento</p><p>superficial e a infiltração, ocorre o abastecimento dos nossos mananciais</p><p>e a preservação da vida na Terra.</p><p>Escoamento superficial</p><p>É formado pelas águas de chuvas que escoam na superfície abastecendo</p><p>os mananciais (córregos, lagos, rios e oceanos).</p><p>Infiltração</p><p>É através dela que ocorrem as águas subterrâneas, pela saturação do</p><p>solo. Ela também é responsável pela vida vegetal, pois, dependendo da</p><p>camada vegetal (se abundante e com um sistema radicular considerável –</p><p>bastante ramificado), a infiltração do solo será potencializada, diminuindo</p><p>assim o escoamento superficial.</p><p>Evaporação</p><p>A água superficial passa do estado líquido para o gasoso. Esse</p><p>mecanismo sofre a interferência da temperatura e umidade relativa do ar.</p><p>Transpiração (evapotranspiração)</p><p>A água é retirada do solo pelas raízes, transferida para as folhas e, então,</p><p>evapora. É um mecanismo importante, se considerarmos que em uma</p><p>área com presença de cobertura vegetal a superfície de exposição das</p><p>folhas para a evaporação é muito grande.</p><p>274 UNIUBE</p><p>5.2.1.3 Rotas do uso da água</p><p>Já vimos a descrição dos diversos usos da água, sendo que o uso</p><p>considerado como nobre é o uso para abastecimento público, que requer</p><p>um nível de tratamento mais apurado para atender a diversos critérios</p><p>de qualidade.</p><p>Este tipo de uso é marcante quando analisamos as rotas do uso da água,</p><p>que são ciclos internos (além do ciclo hidrológico), em que a água se</p><p>mantém líquida, mas tem suas características alteradas conforme sua</p><p>utilização (Figura 5).</p><p>Figura 5: Rotas do Uso da água.</p><p>Fonte: Adaptado de von Sperling (2005).</p><p>UNIUBE 275</p><p>Em cada etapa dos percursos ilustrados, a qualidade da água é alterada.</p><p>Desta forma, podemos descrever alguns termos para a água de acordo</p><p>com estas alterações (von Sperling, 2005, p. 20):</p><p>• água bruta: água retirada do manancial ou lençol subter-</p><p>râneo, com sua qualidade determinada;</p><p>• água tratada: água que passa por processos de trata-</p><p>mento para atingir padrões de qualidade específicos de</p><p>acordo com seu uso, podendo ser para abastecimento</p><p>público ou industrial;</p><p>• água utilizada (esgoto bruto): são as águas que já tive-</p><p>ram sua utilização (despejos líquidos) devido a um deter-</p><p>minado propósito e que, por isso, possuem outra qualida-</p><p>de (qualidade alterada);</p><p>• esgoto tratado: despejos que passaram por processos de</p><p>tratamento específicos para a redução do seu potencial</p><p>poluidor antes de serem lançados no corpo receptor;</p><p>• água pluvial: água advinda das precipitações e é coleta-</p><p>da pela rede de drenagem pluvial antes de ser lançada</p><p>no corpo receptor. Ao longo deste trajeto, incorpora impu-</p><p>rezas que alteram sua qualidade;</p><p>• corpo receptor: este recebe as águas pluviais e o esgoto</p><p>tratado e devido à incorporação destes tem sua qualida-</p><p>de alterada também devido ao seu mecanismo de auto-</p><p>depuração;</p><p>• reuso: os esgotos tratados podem ser usados sob certas</p><p>condições, na agricultura, na indústria e no meio urbano.</p><p>5.2.1.4 Impurezas encontradas na água</p><p>Os componentes que alteram a qualidade da água podem ser</p><p>classificados de acordo com suas características químicas, físicas e</p><p>biológicas, sendo que as características físicas e biológicas possuem</p><p>grande relevância quanto às análises de padrões de potabilidade que</p><p>serão vistas mais adiante. A seguir, as características encontram-se</p><p>detalhadas, baseadas na descrição de von Sperling (2005):</p><p>276 UNIUBE</p><p>• Características Físicas</p><p>Envolvem os sólidos presentes na água, sendo eles em suspensão,</p><p>coloidais ou dissolvidos. Esta denominação se dá de acordo com</p><p>o tamanho das partículas. Por convenção, diz-se que as partículas</p><p>de menores dimensões, capazes de passar por um papel de filtro de</p><p>tamanho especificado correspondem aos sólidos dissolvidos e as de</p><p>maiores dimensões correspondem aos sólidos em suspensão. Os sólidos</p><p>coloidais são de difícil identificação pelos métodos de filtração em papel.</p><p>• Características Químicas</p><p>Ao submeter os sólidos a uma temperatura elevada (550ºC), a fração</p><p>orgânica é volatilizada, permanecendo após a combustão apenas a parte</p><p>inorgânica. Os sólidos voláteis representam, portanto, uma estimativa da</p><p>matéria orgânica nos sólidos ao passo que os sólidos não voláteis (fixos</p><p>ou inertes) representam a matéria inorgânica ou mineral.</p><p>• Características Biológicas</p><p>A microbiologia é o ramo da biologia que trata dos microrganismos.</p><p>Em termos da avaliação da qualidade, os microrganismos assumem</p><p>papel de grande importância dentre os seres vivos, devido sua grande</p><p>predominância em determinados ambientes, à sua atuação nos</p><p>processos de depuração dos despejos ou a sua associação com as</p><p>doenças ligadas à água.</p><p>5.2.1.5 Parâmetros de qualidade da água</p><p>As exigências humanas quanto à qualidade da água crescem com o</p><p>progresso humano e tecnológico. Justamente para evitar os perigos</p><p>decorrentes da má qualidade da água, são estabelecidos padrões de</p><p>potabilidade. Estes apresentam os Valores Máximos Permissíveis (VMP)</p><p>com que elementos nocivos ou características desagradáveis podem</p><p>estar presentes na água, sem que esta se torne inconveniente para o</p><p>consumo humano.</p><p>Características de aceitação para consumo humano (baseado em von</p><p>Sperling, 2005):</p><p>UNIUBE 277</p><p>• a água deve ter aspecto agradável. A medida é pessoal;</p><p>• deve ter gosto agradável ou ausência de gosto objetável. A medida</p><p>do gosto é pessoal;</p><p>• não deve ter odores desagradáveis ou não ter odor objetável. A</p><p>medida</p><p>do odor é também pessoal;</p><p>• a cor é determinada pela presença de substâncias em dissolução</p><p>na água e não afeta sua transparência;</p><p>• a turbidez é devida à matéria em suspensão na água (argila, silte,</p><p>matéria orgânica etc.) e altera sua transparência.</p><p>Neste tópico, serão apresentados, de forma sucinta, os parâmetros de</p><p>qualidade da água de abastecimento para a sua caracterização física,</p><p>química e biológica. Estes mesmos parâmetros também são utilizados</p><p>para a caracterização de águas residuárias (esgoto), mananciais e corpos</p><p>receptores.</p><p>PESQUISANDO NA WEB</p><p>Caso queira conhecer um pouco mais sobre os parâmetros de qualidade</p><p>da água, sugerimos os sites, com os seguintes textos:</p><p>• Portaria 518/2004, Ministério da Saúde – estabelece os procedimen-</p><p>tos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualida-</p><p>de da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e</p><p>dá outras providências <http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/</p><p>portaria_518_2004.pdf>.</p><p>• CONAMA 357/2005 − dispõe sobre a classificação dos corpos de</p><p>água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como</p><p>estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e</p><p>da outras providencias <http://www.mma.gov.br/port/conama/res/</p><p>res05/res35705.pdf>.</p><p>Ressaltamos que, como parte complementar do seu estudo, é importante</p><p>ler as bibliografias indicadas anteriormente, pois, os parâmetros da água</p><p>não foram detalhados neste capítulo!</p><p>278 UNIUBE</p><p>Os parâmetros de qualidade da água são classificados como físicos,</p><p>químicos e biológicos. Eles encontram-se discriminados, a seguir,</p><p>conforme a definição de von Sperling (2005).</p><p>Parâmetros Físicos</p><p>• cor;</p><p>• turbidez;</p><p>• sabor e odor;</p><p>• temperatura.</p><p>Parâmetros Químicos</p><p>• pH;</p><p>• alcalinidade;</p><p>• acidez;</p><p>• dureza;</p><p>• ferro e manganês;</p><p>• cloretos;</p><p>• nitrogênio;</p><p>• fósforo;</p><p>• oxigênio dissolvido;</p><p>• matéria orgânica;</p><p>• micropoluentes inorgânicos;</p><p>• micropoluentes orgânicos.</p><p>Parâmetros Biológicos</p><p>Estes parâmetros referem-se à identificação dos microrganismos de</p><p>interesse com relação ao tratamento de águas de abastecimento e o</p><p>tratamento de esgoto. No tratamento de esgoto, estes microrganismos</p><p>são responsáveis pela conversão da matéria orgânica e inorgânica. No</p><p>tratamento de águas de abastecimento (e também para o tratamento</p><p>de esgotos), a determinação do potencial de transmissão de doenças é</p><p>feito por meio da identificação do grupo coliforme, que são indicadores</p><p>de contaminação fecal.</p><p>UNIUBE 279</p><p>Forma física</p><p>A forma física (sólidos ou líquidos) destes parâmetros de qualidade</p><p>também é de extrema importância na sua determinação. Por exemplo, os</p><p>parâmetros físicos de cor e turbidez estão na forma de sólidos dissolvidos</p><p>e sólidos suspensos, respectivamente.</p><p>5.2.1.6 Poluição das águas</p><p>Segundo von Sperling (2005), a poluição das águas pode ser definida</p><p>como a adição de substâncias ou de formas de energia que, direta ou</p><p>indiretamente, alterem a natureza dos corpos d’água de uma maneira tal</p><p>que prejudique os legítimos usos que dele são feitos.</p><p>Os estágios de poluição dos corpos d’água podem ser classificados da</p><p>seguinte forma (FUNASA, 2006, P.23):</p><p>PRIMEIRO ESTÁGIO = POLUIÇÃO PATOGÊNICA</p><p>Neste estágio, as exigências quanto à qualidade da</p><p>água são relativamente pequenas, tornando-se comuns</p><p>as enfermidades veiculadas pela água. O uso de</p><p>estações de tratamento de água e sistemas de adução</p><p>pode prevenir os problemas sanitários neste estágio;</p><p>SEGUNDO ESTÁGIO = POLUIÇÃO TOTAL</p><p>Este estágio define-se como aquele em que os corpos</p><p>receptores tornam-se realmente afetados pela carga</p><p>poluidora que recebem (expressa como sólidos em</p><p>suspensão e consumo de oxigênio). Este estágio</p><p>normalmente ocorre durante o desenvolvimento</p><p>industrial e o crescimento das áreas urbanas. Os prejuí-</p><p>zos causados ao corpo receptor e, em consequência, à</p><p>população podem ser reduzidos com a implantação de</p><p>sistemas eficientes de tratamento de água e de esgotos;</p><p>TERCEIRO ESTÁGIO = POLUIÇÃO QUÍMICA</p><p>Este estágio é o da poluição insidiosa, causada pelo</p><p>contínuo uso da água. O consumo de água aumenta</p><p>em função do aumento da população e da produção</p><p>industrial. A cada dia é maior a quantidade de água</p><p>retirada dos rios e maior e mais diversa a poluição neles</p><p>descarregada.</p><p>280 UNIUBE</p><p>No Quadro 1, constam os vários tipos de poluição das águas e suas</p><p>definições.</p><p>Contaminação Introdução na água de substâncias nocivas à saúde e a espécies da vida</p><p>aquática (exemplo: patogênicos e metais pesados).</p><p>Assoreamento</p><p>Acúmulo de substâncias minerais (areia, argila) ou orgânicas (lodo) em um</p><p>corpo d’água, o que provoca a redução de sua profundidade e de seu volume</p><p>útil.</p><p>Eutrofização</p><p>Fertilização excessiva da água por recebimento de nutrientes (nitrogênio,</p><p>fósforo), causando o crescimento descontrolado (excessivo) de algas e</p><p>plantas aquáticas.</p><p>Acidificação</p><p>Abaixamento de pH, como decorrência da chuva ácida (chuva com elevada</p><p>concentração de íons H+, pela presença de substâncias químicas como</p><p>dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, amônia e dióxido de carbono), que</p><p>contribui para a degradação da vegetação e da vida aquática.</p><p>Quadro 1: Principais processos poluidores da água</p><p>Fonte: Barros et al. (1995).</p><p>Mas, de que forma os poluentes atingem os corpos d’agua? De duas</p><p>formas: por poluição difusa e/ou por poluição pontual. Na poluição</p><p>difusa, os poluentes atingem os corpos d’água por meio de vários pontos</p><p>de despejo, distribuídos ao longo de sua extensão, ex.: poluição por</p><p>drenagem pluvial. Na poluição pontual, o poluente atinge o corpo receptor</p><p>por meio de um único ponto de despejo, de forma concentrada ex.:</p><p>emissário que leva os esgotos coletados de uma cidade.</p><p>5.2.2 Sistema de abastecimento de água</p><p>O Sistema de Abastecimento Público de Água constitui-se no:</p><p>Conjunto de obras, instalações e serviços, destinados</p><p>a produzir e distribuir água a uma comunidade,</p><p>em quantidade e qualidade compatíveis com as</p><p>necessidades da população, para fins de consumo</p><p>doméstico, serviços públicos, consumo industrial e</p><p>outros usos (FUNASA, 2006, p. 36).</p><p>Veremos mais adiante as partes integrantes de um sistema de abasteci-</p><p>mento de água, e também o cálculo de vazões de abastecimento. Isso</p><p>nos ajudará a compreender melhor o funcionamento deste sistema.</p><p>UNIUBE 281</p><p>5.2.2.1 Importância sanitária e social do abastecimento de água</p><p>O abastecimento de água tem sua importância do ponto de vista</p><p>sanitário e social por prover água de qualidade à população, propiciando</p><p>bem-estar, reduzindo doenças relacionadas com a qualidade da água,</p><p>além de desenvolver hábitos saudáveis na população.</p><p>5.2.2.2 Doenças relacionadas com a água</p><p>Na primeira parte do nosso capítulo, foram apresentadas algumas</p><p>doenças relacionadas com o saneamento ambiental inadequado. No</p><p>Quadro 2, a seguir, estão representadas as doenças relacionadas com a</p><p>água, sendo que a transmissão é efetuada de 4 formas: pela água, pela</p><p>falta de limpeza/higienização com água, por vetores que se relacionam</p><p>ou estão associados à água.</p><p>Transmissão Doença Agente Patogênico Medida</p><p>Pela água</p><p>Cólera</p><p>Febre tifoide</p><p>Giardíase</p><p>Amebíase</p><p>Hepatite infecciosa</p><p>Diarreia aguda</p><p>Vibrio cholerae O 1 e</p><p>O 139;</p><p>Salmonella typhi;</p><p>Giardia lamblia;</p><p>Entamoeba histolytica;</p><p>Hepatite virus A e E;</p><p>Balantidium coli,</p><p>Cryptosporidium,</p><p>Baccilus cereus,</p><p>S. aureus,</p><p>Campylobacter,</p><p>E. coli</p><p>enterotoxogênica e</p><p>enteropatogênica,</p><p>enterohemolítica,</p><p>Shigella,</p><p>Yersinia enterocolitica,</p><p>Astrovirus,</p><p>Calicivirus, Norwalk,</p><p>Rotavirus A e B;</p><p>- Implantar sistema</p><p>de abastecimento e</p><p>tratamento da água,</p><p>com fornecimento em</p><p>quantidade e qualidade</p><p>para consumo humano,</p><p>uso doméstico e</p><p>coletivo.</p><p>- Proteger de</p><p>contaminação os</p><p>mananciais e fontes de</p><p>água.</p><p>Quadro 2: Doenças relacionadas com o abastecimento de água</p><p>282 UNIUBE</p><p>Pela falta</p><p>de limpeza,</p><p>higienização com</p><p>a água</p><p>Escabiose</p><p>Pediculose (piolho)</p><p>Tracoma</p><p>Conjuntivite</p><p>bacteriana aguda</p><p>Salmonelose</p><p>Tricuríase</p><p>Enterobíase</p><p>Ancilostomíase e</p><p>Ascaridíase</p><p>Sarcoptes</p><p>apresentada a seguir é conhecida como</p><p>Equação de Bernoulli:</p><p>H = z + V²/(2g) + p/y .</p><p>SINTETIZANDO...</p><p>A Fórmula de Bernoulli simplificada é:</p><p>H = z + V²/(2g) + p/y, na qual,</p><p>H – Carga total do sistema (em metros), corresponde à somatória das</p><p>cargas potencial, cinética e de pressão;</p><p>z – Carga potencial (em metros) corresponde à cota altimétrica onde se</p><p>encontra o ponto em relação a um plano de referência;</p><p>V²/2g – Carga cinética (unidade em metros), corresponde à relação</p><p>da velocidade ao quadrado do escoamento pelo produto de 2 vezes a</p><p>aceleração da gravidade;</p><p>p/y – Carga de pressão (em metros), corresponde à altura de água que</p><p>exerce pressão sobre um determinado ponto.</p><p>Exemplo:</p><p>A água escoa no interior de uma tubulação de diâmetro de 25 mm com</p><p>uma vazão de 0,8 litros/segundo. Determine as cargas totais, potencial,</p><p>cinética e de pressão para esta canalização que está situada a 40 metros</p><p>acima do plano de referência adotado, e sendo que neste ponto um</p><p>piezômetro (aparelho de medir pressão) indica uma pressão disponível</p><p>de 150 KPa.</p><p>12 UNIUBE</p><p>Resolução:</p><p>A carga potencial será igual a 40 metros, uma vez que a tubulação está</p><p>a 40 metros acima do plano de referência.</p><p>Para calcular a carga cinética, é necessário primeiro calcular a velocidade</p><p>de escoamento. Pela equação da continuidade, temos que a vazão é</p><p>o produto da velocidade pela área, portanto velocidade é a relação da</p><p>vazão pela área.</p><p>V = (0,0008 m³ / s) / ( (л x 0,025²)/ 4) = 1,63 m/s</p><p>Com o valor da velocidade, podemos calcular a carga cinética</p><p>Carga cinética = V² / (2xg) = (1,63²) / (2x 9,8) = 0,136m</p><p>Carga de pressão corresponde à pressão disponível no trecho, que é de</p><p>150 KPa. É necessário transformar KPa em metros de coluna de água,</p><p>e temos a informação de que 10 KPa correspondem a 1 metro de coluna</p><p>de água (mca). Portanto, 150 KPa correspondem a 15 mca.</p><p>A Carga total é somatória das três parcelas, que será:</p><p>H = 40 + 0,136 + 15 = 55,36m</p><p>AGORA É A SUA VEZ</p><p>A água escoa no interior de uma tubulação de diâmetro de 50 mm com uma</p><p>vazão de 1,5 litro/segundo. Determine as cargas total, potencial, cinética</p><p>e de pressão para esta canalização que está situada a 25 metros acima</p><p>do plano de referência adotado, e sendo que neste ponto um piezômetro</p><p>(aparelho de medir pressão) indica uma pressão disponível de 20 mca.</p><p>1.1.4 Linha de carga</p><p>Uma gota de água, deslocando-se no interior de uma canalização, tem</p><p>a representação gráfica da somatória das suas três parcelas das cargas</p><p>(potencial, cinética e de pressão) denominada de Linha de carga.</p><p>UNIUBE 13</p><p>A Linha piezométrica é a representação gráfica da somatória da Carga</p><p>potencial mais a Carga de pressão (Figura 6).</p><p>Figura 6: Representação da Linha de carga e Linha piezométrica.</p><p>IMPORTANTE!</p><p>A linha piezométrica é a soma da Carga potencial e a Carga de pressão.</p><p>Para exemplificar a Figura 6, é necessário considerar que a vazão é</p><p>constante e não há perda de carga no sistema. Ainda de acordo com</p><p>essa figura, verifica-se que na medida em que há uma redução na seção</p><p>transversal da peça, a velocidade aumenta.</p><p>Para a vazão constante, se reduzirmos a área, consequentemente</p><p>aumentaremos a velocidade na mesma proporção. Se a velocidade de</p><p>escoamento aumenta, consequentemente aumentará a carga cinética.</p><p>Sendo a somatória das três cargas constantes, então, ao aumentar a carga</p><p>cinética, parte das cargas de pressão e carga potencial será reduzida. Se a</p><p>altura permanecer constante, somente a carga de pressão será reduzida.</p><p>14 UNIUBE</p><p>Escoamento uniforme em tubulações1.2</p><p>Na maioria dos casos, em Hidráulica aplicada à Engenharia, o escoamen-</p><p>to está relacionado à tubulação ou canal.</p><p>Tubulação é uma canalização formada por vários tubos interligados, a</p><p>qual apresenta sua seção transversal no formato circular. Se o líquido</p><p>em seu interior estiver fluindo com uma pressão superior à pressão</p><p>atmosférica, esse escoamento estará sob a condição de conduto</p><p>forçado. Caso o seu interior esteja fluindo com uma pressão equivalente</p><p>à atmosférica, esse escoamento estará sob a condição de escoamento</p><p>em conduto livre.</p><p>No caso dos canais abertos, o líquido flui em contato direto com a</p><p>atmosfera, portanto a pressão atuante sobre o escoamento é a atmosfé-</p><p>rica. Neste caso, o escoamento é do tipo conduto livre.</p><p>1.2.1 Equação universal para a perda de carga</p><p>Para instalações hidráulicas que trabalham no regime de conduto</p><p>forçado, é importante que a água chegue no ponto de consumo com a</p><p>vazão e a pressão requeridas. Para verificar se o sistema irá atender a</p><p>esses dois fatores, é muito importante calcular a perda de energia (carga)</p><p>nas instalações, que varia de acordo com a vazão de funcionamento do</p><p>sistema. De acordo com Macyntire (1996, p.25).</p><p>No projeto de uma instalação e bombeamento e da rede</p><p>de distribuição de água de um prédio, é imprescindível</p><p>calcular-se a energia que o líquido irá despender para</p><p>escoar no encanamento, isto é, a perda de carga no</p><p>encanamento.</p><p>Esta grandeza é fundamental no cálculo da potência de</p><p>uma bomba e em todas as questões relacionadas com</p><p>o escoamento de líquidos em encanamentos.</p><p>A perda de carga ou de energia resulta do atrito interno</p><p>do líquido, isto é, de sua viscosidade, da resistência</p><p>oferecida pelas paredes em virtude de sua rugosidade</p><p>e das alterações nas trajetórias das partículas líquidas</p><p>impostas pelas peças e dispositivos intercalados nos</p><p>encanamentos.</p><p>UNIUBE 15</p><p>Na prática não existe escoamento ideal, ou seja, aquele em que um</p><p>líquido flui sem que ocorra perda de carga. Portanto, quando o líquido</p><p>caminha de uma seção para outra seção, ocorre perda de carga. A</p><p>soma das três parcelas da equação de Bernoulli, em seções diferentes</p><p>apresentará valores diferentes.</p><p>A perda de carga ocasionada ao longo de tubulações retilíneas é devida</p><p>ao atrito do escoamento; neste caso, é chamada de perda de carga</p><p>contínua.</p><p>A perda de carga provocada pelas conexões (curvas, tês, registros</p><p>etc.) é ocasionada em menores proporções pelo atrito e em maiores</p><p>proporções devido ao choque entre as partículas, devido a mudanças</p><p>no escoamento; neste caso, é chamada de perda de carga localizada.</p><p>Henry Philibert Gaspard Darcy (Dijon, 10 de junho de 1803 – Paris, 3 de</p><p>janeiro de 1858) foi um engenheiro e grande pesquisador francês da área</p><p>de hidráulica que coordenou um grupo de pesquisadores com relação</p><p>à perda de carga do escoamento de água em tubos de seção circular e</p><p>chegou às seguintes conclusões. A perda de carga é:</p><p>• diretamente proporcional ao comprimento da canalização;</p><p>• inversamente proporcional ao diâmetro;</p><p>• diretamente proporcional à velocidade;</p><p>• diretamente proporcional à rugosidade das paredes do tubo;</p><p>• diretamente proporcional à relação entre a viscosidade e a densidade.</p><p>Após essas conclusões, Darcy chegou a uma fórmula para o cálculo da</p><p>perda de carga que ficou conhecida como “Fórmula universal da perda</p><p>de carga”:</p><p>2</p><p>2</p><p>fLV</p><p>D g</p><p>H =</p><p>16 UNIUBE</p><p>Calcular a perda de carga em uma canalização horizontal de PVC e</p><p>circular de 10.000 m de comprimento e 300 mm de diâmetro na qual</p><p>escoa água a uma velocidade média de 1,0 cm/s. Dados g = 10 m²/s, טp</p><p>= 2 x 10 -5 m²/ s, e f = 0,049.</p><p>Resolução:</p><p>2 2</p><p>0,049</p><p>0,049 (0,010 )10.000 0,0082</p><p>2 0,3 2 10</p><p>f</p><p>f VH L m</p><p>D g</p><p>=</p><p>⋅ ⋅</p><p>= ⋅ = ⋅ =</p><p>⋅ ⋅ ⋅ ⋅</p><p>Veja outro exemplo:</p><p>Calcular a perda de carga em uma canalização de ferro galvanizado e</p><p>circular de 8.000 m de comprimento e 0,20 m de diâmetro na qual escoa</p><p>água a uma velocidade média de 2,2 cm/s. Dados g = 10 m²/s, טp = 2 x</p><p>10-5 m²/ s, e f = 0,060.</p><p>Resolução:</p><p>2 2</p><p>0,060</p><p>0,060 (0,022 )8000 0,058</p><p>2 0,2 2 10</p><p>f</p><p>f VH L m</p><p>D g</p><p>=</p><p>⋅ ⋅</p><p>= ⋅ = ⋅ =</p><p>⋅ ⋅ ⋅ ⋅</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>sendo :</p><p>H = perda de carga total, em m;</p><p>f = coeficiente de atrito da tubulação, adimensional;</p><p>L = comprimento da tubulação, em m;</p><p>V = velocidade de escoamento, em m/s;</p><p>D = diâmetro da tubulação, em m;</p><p>g = aceleração da gravidade, em m/s2.</p><p>O coeficiente de atrito da tubulação é obtido a partir do Diagrama de</p><p>Moody no qual, com o número</p><p>scabiei;</p><p>Pediculus humanus;</p><p>Clamydia trachomatis;</p><p>Haemophilus</p><p>aegyptius; Salmonella</p><p>typhimurium,</p><p>S. enteritides;</p><p>Trichuris trichiura;</p><p>Enterobius</p><p>vermiculares;</p><p>Ancylostoma</p><p>duodenale;</p><p>Ascaris lumbricoides</p><p>-Implantar sistema</p><p>adequado de</p><p>esgotamento sanitário;</p><p>-Instalar abastecimento</p><p>de água,</p><p>preferencialmente</p><p>com encanamento no</p><p>domicílio;</p><p>-Instalar melhorias</p><p>sanitárias domiciliares e</p><p>coletivas;</p><p>-Instalar reservatório</p><p>de água adequado com</p><p>limpeza sistemática (a</p><p>cada seis meses).</p><p>Por vetores que</p><p>se relacionam</p><p>com a água.</p><p>Malária</p><p>Dengue</p><p>Febre amarela</p><p>Filariose Plasmodium</p><p>vivax;</p><p>P. malarie e P.</p><p>falciparum;</p><p>Grupo B dos arbovírus;</p><p>RNA vírus;</p><p>Wuchereria bancrofti.</p><p>-Eliminar o</p><p>aparecimento de</p><p>criadouros de vetores</p><p>com inspeção</p><p>sistemática e medidas</p><p>de controle (drenagem,</p><p>aterro e outros);</p><p>-Dar destinação final</p><p>adequada aos resíduos</p><p>sólidos;</p><p>-Controlar vetores</p><p>e hospedeiros</p><p>intermediários.</p><p>Fonte: FUNASA (2006)</p><p>5.2.2.3 Consumo médio de água por pessoa por dia (consumo</p><p>per capita)</p><p>O consumo per capita de uma população é um parâmetro essencial para</p><p>o dimensionamento de um sistema de abastecimento de água. Mas,</p><p>como podemos saber quanto um indivíduo consome de água por dia?</p><p>Este valor estimado é obtido dividindo-se o total de água consumida no</p><p>dia, em um local, pela população do mesmo.</p><p>O per capita pode variar dependendo do local ou região, pois depende</p><p>essencialmente da disponibilidade de água para as pessoas que os</p><p>habitam e as atividades socioeconômicas destes locais (ex.: atividade</p><p>industrial, turística, comercial etc.).</p><p>Continuação do Quadro 2.</p><p>UNIUBE 283</p><p>Em geral, a per capita de 150 L hab-1dia-1 , que é um valor muito utilizado</p><p>para estimativas de consumo.</p><p>5.2.2.4 Sistemas de abastecimento de água: composição</p><p>Observe a Figura 6, a seguir:</p><p>Figura 6: Unidades de um sistema de abastecimento de água.</p><p>Fonte: Adaptado da FUNASA (2006).</p><p>Um sistema de abastecimento de água convencional é composto pelo</p><p>manancial abastecedor; pela unidade de captação; pela estação elevató-</p><p>ria; pela adutora de água bruta; pelas unidades de reservação; por uma</p><p>estação de tratamento de água, finalizando com a distribuição efetiva</p><p>de água por meio da rede de distribuição, com a entrada da água nas</p><p>unidades habitacionais pelo ramal predial (FUNASA, 2006).</p><p>A seguir, apresentamos uma descrição sintética de cada uma destas</p><p>unidades.</p><p>• Manancial</p><p>É a fonte de retirada da água que abastecerá a população. Mas, o que</p><p>deve ser considerado para a escolha de um manancial de abastecimento?</p><p>284 UNIUBE</p><p>Para a escolha do manancial abastecedor, devemos levar em conside-</p><p>ração aspectos técnicos e econômicos, tais como:</p><p>• população que será abastecida e, com ela, o volume (ter</p><p>conhecimento da per capita e estimar o volume a ser captado</p><p>do manancial);</p><p>• vazão do manancial;</p><p>• se o mesmo é perene ou não;</p><p>• localização geográfica, pois a mesma impacta no estudo de</p><p>viabilidade econômica, principalmente no traçado da adutora</p><p>de água bruta, se haverá necessidade de bombeamento, ou</p><p>será por gravidade;</p><p>• quanto tempo de funcionamento do sistema.</p><p>• Captação</p><p>Unidade do sistema responsável pela captação (retirada) da água do</p><p>manancial de abastecimento e lançamento da mesma na tubulação de</p><p>adução.</p><p>• Adução</p><p>Adutora é a tubulação que conduz a água captada entre diversas</p><p>unidades do sistema, como os reservatórios e a estação de tratamento</p><p>de água.</p><p>• Tratamento da Água</p><p>O tratamento da água a ser disponibilizada à população é parte essencial</p><p>de um sistema de abastecimento de água, pois é o momento de retirada</p><p>das impurezas existentes na mesma, tornando-a apta ao consumo</p><p>humano. Os parâmetros de qualidade que as águas de abastecimento</p><p>devem atender já foram mencionados neste capítulo.</p><p>O tratamento convencional utilizado no tratamento de águas de abaste-</p><p>cimento; nas estações de tratamento de água é ilustrado na Figura 7.</p><p>UNIUBE 285</p><p>Figura 7. Tratamento convencional ou clássico.</p><p>Fonte: Adaptado de FUNASA (2006).</p><p>Conforme apresentado na Figura 7, o tratamento convencional utiliza</p><p>o tratamento físico e químico. Veja a explicação das etapas de um</p><p>tratamento convencional, a seguir.</p><p>Água Bruta</p><p>Chegada da água advinda do manancial pela adução.</p><p>Coagulação</p><p>Ocorre inicialmente na Calha Parshall, com a inserção de agentes</p><p>químicos que possibilitam a deposição das partículas em suspensão</p><p>que se encontram na água bruta. Esta fase, também chamada de mistura</p><p>rápida pelo seu alto grau de turbulência na água, possibilita a mistura dos</p><p>elementos químicos com a água bruta. O sulfato de alumínio e o sulfato</p><p>ferroso são os agentes químicos mais utilizados.</p><p>Na câmara de floculação, ocorre a formação de flocos responsáveis</p><p>por adsorver (atrair) as partículas suspensas na água e possibilitar sua</p><p>deposição ou retirada da água. Estes flocos são formados, por meio da</p><p>reação dos coagulantes (sulfato de alumínio e o sulfato ferroso) com a</p><p>alcalinidade da água ou com a inserção de cal, para facilitar o processo.</p><p>286 UNIUBE</p><p>Decantação/Sedimentação</p><p>Nesta fase, os flocos formados são decantados, clarificando a água, com</p><p>a retirada de suas impurezas. O decantador é a unidade do sistema onde</p><p>ocorre esta fase do tratamento. A água clarificada sai pela parte superior</p><p>do decantador, enquanto que as impurezas sedimentam/decantam ao</p><p>fundo.</p><p>Filtração</p><p>Após a decantação, ainda persistem partículas em suspensão que</p><p>não foram passíveis de remoção e que serão removidas por meio da</p><p>passagem por camadas filtrantes de areia e cascalho, por exemplo. O</p><p>carvão ativado também é um material muito eficaz e muito utilizado na</p><p>filtração.</p><p>Desinfecção</p><p>Nesta fase do tratamento, são eliminados os organismos patogênicos</p><p>presentes na água, em atendimento aos padrões de potabilidade das</p><p>águas da legislação vigente.</p><p>Um parâmetro muito utilizado na qualidade das águas de abastecimento</p><p>é a ausência do grupo coliforme – coliformes termotolerantes, coliformes</p><p>totais e Escherichia coli. Veja um detalhamento deste grupo.</p><p>O grupo coliforme</p><p>A detecção dos organismos patogênicos em uma amostra de água é</p><p>extremamente difícil, em razão de suas baixas concentrações, o que</p><p>demandaria o exame de grandes volumes de amostras para que fossem</p><p>detectados os poucos seres patogênicos. As razões de tal devem-se aos</p><p>seguintes fatos:</p><p>• em uma população, apenas uma determinada faixa apresenta</p><p>doenças de veiculação hídrica;</p><p>UNIUBE 287</p><p>• nas fezes destes habitantes, a presença de patógenos pode não</p><p>ocorrer em elevada proporção;</p><p>• após o lançamento no corpo receptor ou no sistema de esgoto há</p><p>ainda uma grande diluição do despejo contaminado.</p><p>Assim sendo, a concentração final de patógenos por unidade de volume</p><p>em um corpo d’água é sem dúvida bastante reduzida, fazendo com</p><p>que sua detecção por meio de exames laboratoriais seja de grande</p><p>dificuldade.</p><p>Este obstáculo é superado através do estudo dos chamados indicadores</p><p>de contaminação fecal. Tais organismos são predominantemente não</p><p>patogênicos, mas dão uma satisfatória indicação de quando uma água</p><p>apresenta contaminação por fezes humanas ou de animais, e, por</p><p>conseguinte, da sua potencialidade para transmitir doenças.</p><p>Os organismos mais comumente utilizados com tal finalidade são as</p><p>bactérias do grupo coliforme. As principais razões para a utilização do</p><p>grupo coliforme como indicadores de contaminação fecal são:</p><p>• os coliformes apresentam-se em grande quantidade nas fezes</p><p>humanas;</p><p>• os coliformes apresentam resistência ligeiramente superior à</p><p>maioria das bactérias patogênicas;</p><p>• os mecanismos de remoção dos coliformes nos corpos d’água, nas</p><p>estações de tratamento de água e de tratamento de esgoto são os</p><p>mesmos mecanismos de remoção das bactérias patogênicas;</p><p>• As técnicas bacteriológicas para a detecção de coliformes são</p><p>rápidas e econômicas.</p><p>A desinfecção é também aplicada à água, após seu tratamento, para</p><p>eliminar microorganismos patogênicos porventura presentes. O agente</p><p>químico mais utilizado</p><p>de Reynolds e a rugosidade relativa (ε/d),</p><p>obtém-se imediatamente o valor do coeficiente de perda de carga f.</p><p>UNIUBE 17</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Dois pesquisadores norte-americanos (Allen Hazzen e Gardner S.</p><p>Williams) começaram a pesquisar, buscando simplificar o cálculo da</p><p>perda de carga do escoamento de água em tubulações de seção circular</p><p>por meio da fórmula universal da perda de carga. A fórmula apresentada,</p><p>a seguir, ficou batizada de fórmula de Hazzen-Williams, em homenagem</p><p>a esses dois pesquisadores:</p><p>1,85</p><p>1,85 4,87</p><p>10,622 QJ</p><p>C D</p><p>⋅</p><p>=</p><p>⋅</p><p>em que:</p><p>J = perda de carga unitária (m/m);</p><p>Q = vazão de escoamento (m³/s);</p><p>C= coeficiente de Hazzen-Williams que está relacionado com a</p><p>rugosidade das paredes do material (adimensional);</p><p>D = diâmetro (m).</p><p>Essa fórmula é resultante de um estudo detalhado estatístico, sendo uma</p><p>fórmula teoricamente correta, fácil de trabalhar e de grande aceitação</p><p>(AZEVEDO NETTO, 1998).</p><p>Ela deve ser usada para diâmetros de 50 a 3500 mm e velocidade de até</p><p>3m/s, o que enquadra nas aplicações do dia a dia.</p><p>Em uma instalação hidráulica de diâmetro de 50 mm, escoa água fria a</p><p>uma vazão de 5 l/s. Sendo a instalação em PVC e uma extensão de 10 m</p><p>e retilíneos determine a perda de carga neste trecho. Adotar o coeficiente</p><p>de Hazzen-Williams = 140</p><p>Resolução:</p><p>1,85</p><p>1,85 4,87</p><p>10,622 0,005 0,136 /</p><p>140 0,05</p><p>J m m⋅</p><p>= =</p><p>⋅</p><p>1.2.2 Equação Hazzen Williams para a perda de carga</p><p>18 UNIUBE</p><p>1.2.3 Perda de carga localizada</p><p>Esta perda de carga ocorre em pontos bem-definidos da tubulação.</p><p>Sendo que, nesses pontos, ocorre uma mudança da direção, aumento</p><p>ou redução de seção transversal ou uma obstrução no escoamento.</p><p>2</p><p>2</p><p>K VH</p><p>g</p><p>⋅</p><p>∆ =</p><p>⋅</p><p>Sendo:</p><p>ΔH – perda de carga;</p><p>K – constante que depende da peça;</p><p>g – força da gravidade.</p><p>Veja, a seguir, alguns exemplos de cálculos de perda de carga.</p><p>1) Pretende-se calcular a perda de carga ocorrida em dois cotovelos 90º</p><p>de uma instalação hidráulica. Sendo essa instalação de diâmetro igual</p><p>a 25 mm e transportando uma vazão de 1,2 l/s, calcule a perda de</p><p>carga nos dois cotovelos de 90º, considerando que o coeficiente k da</p><p>perda de carga para um cotovelo de 90º é igual a 0,90.</p><p>Resolução:</p><p>2) Uma instalação é composta por uma tubulação de 10m lineares e um</p><p>cotovelo de 45º. Sendo a instalação de diâmetro de 50 mm e com</p><p>vazão de 4 l/s, determine a perda de carga total neste sistema (utilize</p><p>a fórmula de Hazzen-Williams). Dados C=140, k=0,4(cotovelo de 45º).</p><p>2</p><p>2 2</p><p>0,0012 2,44 /</p><p>(0,025 )</p><p>4</p><p>(2, 44)0,9 0,275</p><p>2 2 9,8</p><p>(2 CURVAS) 2 0,275 0,55</p><p>QV m s</p><p>A</p><p>VH K m</p><p>g</p><p>H m</p><p>= = =</p><p>⋅</p><p>∆ = ⋅ = ⋅ =</p><p>⋅ ⋅</p><p>∆ = ⋅ =</p><p>π</p><p>UNIUBE 19</p><p>Resolução:</p><p>A perda de carga localizada pode ser calculada por meio da</p><p>fórmula apresentada anteriormente, mas para simplificar o</p><p>cálculo da perda de carga localizada, utiliza-se o método dos</p><p>comprimentos equivalentes que consiste em atribuir, nas</p><p>peças que geram perdas de carga localizadas, o comprimento</p><p>linear de tubulação que gera uma perda de carga equivalente.</p><p>Consequentemente, o cálculo da perda localizada passa a ser</p><p>equivalente à perda de carga para tubos retilíneos, podendo-se</p><p>utilizar a fórmula de Hazzen-Williams.</p><p>3) Considerando uma instalação hidráulica composta por dois cotovelos,</p><p>um tê de passagem direta e 120 m de tubulação; sabendo que o</p><p>diâmetro da instalação é de 50 mm; o coeficiente de Hazzen-Williams</p><p>é igual a 120; o comprimento equivalente do cotovelo para o diâmetro</p><p>de 50 mm é igual a 4,2 m e o comprimento equivalente para o tê</p><p>de passagem direta de 50 mm é igual a 6,0 m e a vazão de 3 l/s,</p><p>determine a perda de carga nessa instalação.</p><p>Resolução:</p><p>2</p><p>2 2</p><p>1,85</p><p>1,85 4,87</p><p>0,004 2,04 /</p><p>(0,050 )</p><p>4</p><p>(2,04) 0, 4 0,085</p><p>2 2 9,8</p><p>10,622 0,004 0,090 /</p><p>140 0,05</p><p>0,090 10 0,9</p><p>0,9 0,085 0,985</p><p>QV m s</p><p>A</p><p>VH K m</p><p>g</p><p>J m m</p><p>H m</p><p>H TOTAL m</p><p>= = =</p><p>⋅</p><p>∆ = ⋅ = ⋅ =</p><p>⋅ ⋅</p><p>⋅</p><p>= =</p><p>⋅</p><p>∆ = ⋅ =</p><p>∆ = + =</p><p>π</p><p>1,85</p><p>1,85 4,87</p><p>10,622 0,003 0,070 /</p><p>120 0,05</p><p>Comprimento real= 120m</p><p>Comprimento equivalente = 2×4,2+6= 14,4m</p><p>0,070 (120 14,4) 9, 48</p><p>J m m</p><p>H m</p><p>⋅</p><p>= =</p><p>⋅</p><p>∆ = ⋅ + =</p><p>×</p><p>20 UNIUBE</p><p>4) A instalação, a seguir, é toda ela com diâmetro de 50 mm e transporta</p><p>uma vazão de 15,48 m³/h. Considerando o fator de atrito da instala-</p><p>ção igual a 0,02; o coeficiente do valor de k da perda de carga locali-</p><p>zada: cotovelo = 0,9; entrada de canalização = 1,0 e tê de passagem</p><p>de lado = 1,8; calcule a perda de carga total do sistema.</p><p>Observe a Figura 7:</p><p>Figura 7: Instalação descrita no exercício 4.</p><p>2</p><p>2 2</p><p>2 2</p><p>0,0043 2,19 /</p><p>(0,050 )</p><p>4</p><p>Perda de carga na entrada do reservatório:</p><p>(2,19) 1,0 0, 245</p><p>2 2 9,8</p><p>Perda de carga no cotovelo:</p><p>(2,19) 0,90 0,220</p><p>2 2 9,8</p><p>QV m s</p><p>A</p><p>VH K m</p><p>xg</p><p>VH K m</p><p>g</p><p>= = =</p><p>×</p><p>∆ = × = × =</p><p>×</p><p>∆ = × = × =</p><p>× ×</p><p>π</p><p>Resolução:</p><p>UNIUBE 21</p><p>2 2</p><p>2 2</p><p>Perda de Carga Tê Passagem Bilateral</p><p>(2,19) 1,8 0, 440</p><p>2 2 9,8</p><p>Perda Carga Tubulação</p><p>0,02</p><p>0,02 (2,19 ) 10,96 1,05</p><p>2 0,05 2 10</p><p>0, 245 0,20 0,44 1,05 1,935</p><p>VH K m</p><p>g</p><p>f</p><p>f VH L m</p><p>D g</p><p>H TOTAL m</p><p>∆ = ⋅ = ⋅ =</p><p>⋅ ⋅</p><p>=</p><p>⋅ ⋅</p><p>= ⋅ = ⋅ =</p><p>⋅ ⋅ ⋅ ⋅</p><p>∆ = + + + =</p><p>5) Para a atividade anterior, calcular a perda de carga total da instalação</p><p>utilizando a fórmula de Hazzen-Williams, sendo C=140 e o comprimento</p><p>equivalente das peças para o cálculo da perda de carga localizada, sen-</p><p>do a entrada de canalização = 2,80, tê de passagem bilateral = 7,60m e</p><p>o cotovelo = 3,4m.</p><p>Resolução:</p><p>1,85</p><p>1,85 4,87</p><p>10,622 0,0043 0,103 /</p><p>140 0,05</p><p>Comprimento real= 10,96m</p><p>Comprimento equivalente= 1,0+0,9+1,8= 3,70m</p><p>0,103 (14,66) 1,51</p><p>J m m</p><p>H m</p><p>⋅</p><p>= =</p><p>⋅</p><p>∆ = ⋅ =</p><p>Os abastecimentos, tanto os públicos como os residenciais internos são</p><p>dimensionados como condutos forçados. A característica principal de</p><p>um sistema que funciona como conduto forçado é a linha de carga estar</p><p>acima da linha da geratriz superior do tubo (uma vez que um conduto</p><p>forçado sempre tem que ocorrer em condutos fechados).</p><p>De acordo com o que foi mencionado anteriormente, a linha de carga é</p><p>a somatória da carga potencial, carga cinética e carga de pressão.</p><p>Sistema de tubulações 1.3</p><p>22 UNIUBE</p><p>Na medida em que a água escoa no interior das canalizações, ocorre</p><p>a perda de carga e, portanto a Linha da carga vai diminuindo, ou seja,</p><p>uma das cargas perde o valor, conforme mostrado na Figura 8, a seguir:</p><p>Figura 8: Representação da linha de carga total e linha piezométrica entre</p><p>duas seções.</p><p>A Linha piezométrica (Figura 8) é a somatória da Carga potencial mais</p><p>a Carga de pressão. Ou seja, a diferença entre a Linha piezométrica</p><p>e a Linha de carga total é a Carga cinética. Como a velocidade de</p><p>escoamento nas instalações hidráulicas é baixa, por consideração</p><p>prática, despreza-se a Carga cinética e, consequentemente, a Linha de</p><p>carga coincide com a Linha piezométrica.</p><p>A Linha de carga referente a uma canalização é o</p><p>lugar geométrico dos postos representativos das</p><p>três cargas: de velocidade, de pressão e de posição.</p><p>A Linha piezométrica corresponde às alturas a que o</p><p>líquido subiria em piezômetros instalados ao longo da</p><p>canalização; é a linha das pressões. As duas linhas</p><p>estão separadas pelo valor correspondente ao termo v²/</p><p>2g, isto é energia cinética ou carga de velocidade. Se</p><p>o diâmetro da canalização for constante, a velocidade</p><p>do líquido será constante e as duas linhas paralelas.</p><p>(AZEVEDO NETTO, 1998, p.205).</p><p>Nos casos em que a velocidade no escoamento for constante, a diferença</p><p>entre a Linha piezométrica e a Linha de carga total será constante.</p><p>UNIUBE 23</p><p>Nos casos em que a perda de carga for contínua, a linha declina</p><p>constantemente, e nas situações em que ocorrer a perda de carga</p><p>localizada, a linha declina na vertical, como mostra a Figura 9, a seguir.</p><p>Figura 9: Representação da linha de carga total e linha piezométrica para Perda</p><p>de carga localizada.</p><p>1.3.1 Relação entre o traçado das tubulações e a linha de carga</p><p>Na linha piezométrica efetiva, representada nas Figuras 9 a 15, é</p><p>desconsiderada a pressão atmosférica, uma vez que pressão atmosférica</p><p>existe em todos os pontos do sistema em contato com a atmosfera,</p><p>portanto ela existe no ponto de entrada e de saída da tubulação. A</p><p>pressão atmosférica auxilia no início do escoamento e gera pressão de</p><p>resistência na saída da tubulação, sendo que ambas se anulam. A Linha</p><p>de carga efetiva é a somatória das Cargas potenciais, cinéticas e de</p><p>pressão.</p><p>A linha de carga total é a somatória das Cargas potencial, de pressão</p><p>e cinéticas mais a Carga da pressão atmosférica, uma vez que ela é</p><p>existente.</p><p>No caso geral do escoamento de líquido em canalizações, podem ser</p><p>considerados dois planos de carga: o absoluto, em que se considera</p><p>a pressão atmosférica, e o efetivo, referente ao nível montante. Em</p><p>24 UNIUBE</p><p>correspondência, são consideradas a linha de carga absoluta e a linha</p><p>de carga efetiva (essa última confundida com a linha piezométrica pela</p><p>razão já exposta).</p><p>A seguir, serão descritas as situações da relação da linha do traçado com</p><p>a linha de carga. Nestas situações, como mencionado anteriormente,</p><p>a Carga cinética será desprezada, portanto, a linha de carga efetiva</p><p>coincide com a linha piezométrica.</p><p>1a Situação: toda a tubulação está abaixo da linha de carga efetiva</p><p>Neste caso, o escoamento ocorre normalmente e por gravidade. É uma</p><p>situação ideal. Veja-a representada na Figura 10, a seguir:</p><p>Figura 10: Representação da situação em que toda a tubulação está abaixo da Linha</p><p>piezométrica.</p><p>Vale ressaltar que, nesses tipos de escoamento, é necessário prever</p><p>registros de descargas nos pontos baixos e ventosa nos pontos altos,</p><p>pois o ar fica alojado nestes pontos e é necessário prever caminhos</p><p>para que o mesmo seja eliminado da tubulação não comprometendo o</p><p>escoamento.</p><p>Na prática, procura-se manter a canalização pelo</p><p>menos 4 metros abaixo da Linha piezométrica. Essa é</p><p>uma posição ótima para escoamento. O escoamento</p><p>será normal e a vazão real corresponderá à vazão</p><p>calculada. Nos pontos mais baixos da canalização,</p><p>devem ser previstas descargas com registros para</p><p>UNIUBE 25</p><p>limpeza periódica do encanamento e também para</p><p>possibilitar o seu esvaziamento quando necessário.</p><p>Para os pontos mais elevados, devem ser instaladas</p><p>ventosas, válvulas que possibilitam o escapamento de</p><p>ar acumulado. Nesse caso, as ventosas funcionarão</p><p>bem porque a pressão na canalização sempre será</p><p>maior do que a atmosférica. (NETTO, 1998, p.207).</p><p>2a Situação: a geratriz superior da tubulação coincide com a Linha de</p><p>carga efetiva</p><p>Neste caso, representado na Figura 11, o escoamento ocorre como</p><p>conduto livre. É uma situação também ideal para ocorrer o escoamento.</p><p>Figura 11: Representação da situação em que a tubulação coincide com a linha piezométrica.</p><p>Segundo Azevedo Netto, se fosse executado um orifício na geratriz</p><p>superior dos tubos, isso não provocaria a saída de água. O autor ainda</p><p>discorre que:</p><p>Na prática, deve-se procurar executar as canalizações</p><p>segundo uma das duas posições estudadas. Sempre</p><p>que a canalização cortar a linha de carga efetiva, as</p><p>condições de funcionamento não serão satisfatórias.</p><p>Por isso, nos casos em que for impraticável manter a</p><p>canalização sempre abaixo daquela linha, cuidados</p><p>especiais deverão ser tomados. (AZEVEDO NETTO,</p><p>1998, p.209).</p><p>26 UNIUBE</p><p>3a Situação: a tubulação corta a Linha de carga efetiva, porém não corta</p><p>a Linha de carga total.</p><p>Neste caso da Figura 12, entre os pontos onde a tubulação corta a Linha</p><p>de carga efetiva, a pressão efetiva será negativa, mas o escoamento</p><p>ocorrerá uma vez que a tubulação está abaixo da linha de carga total.</p><p>Nesta região, ocorrerá um acúmulo de ar, mas não poderá ser instalada</p><p>a ventosa para a sua remoção. Pois a pressão no interior da tubulação</p><p>é inferior à atmosférica e, portanto, a instalação deste equipamento irá</p><p>facilitar a entrada de mais ar na tubulação.</p><p>Figura 12: Representação da situação em que a tubulação cruza a linha piezométrica efetiva.</p><p>As bolhas de ar alojadas no interior da tubulação prejudicam o</p><p>desempenho do escoamento. Como solução, a canalização deve estar</p><p>sempre cheia de água para evitar o alojamento de ar em seu interior.</p><p>4a Situação: a tubulação corta a Linha de carga total, mas está abaixo</p><p>do ponto inicial de carga efetiva.</p><p>O escoamento funciona com um sifão e ocorre de maneira precária e</p><p>reduzida. Para evitar o alojamento de ar em seu interior, é necessário</p><p>que a tubulação esteja sempre cheia de água. Veja representação na</p><p>Figura 13, a seguir.</p><p>UNIUBE 27</p><p>Figura 13: Representação da situação em que toda a tubulação corta a Linha piezométrica total,</p><p>mas está abaixo do ponto inicial da carga efetiva.</p><p>Em relação a essa situação, Azevedo Netto (1998, p.210) enfatiza que:</p><p>Se a canalização estiver abaixo do plano de carga</p><p>efetivo e cortar a Linha de carga efetiva e se for estabe-</p><p>lecida a comunicação com o exterior (pressão atmosfé-</p><p>rica) no seu ponto mais desfavorável (excetuando-se</p><p>uma caixa de passagem), a canalização passará a</p><p>funcionar com dois trechos distintos, indo do reservató-</p><p>rio inicial até o ponto alto da canalização, escoamento</p><p>sob a ação da carga restante.</p><p>5a Situação: a tubulação corta a Linha de carga efetiva e está acima do</p><p>ponto inicial de carga efetiva, mas está abaixo da Linha carga total.</p><p>O sistema funciona como um sistema de sifão de maneira precária.</p><p>É necessário manter sempre a tubulação cheia de água para evitar o</p><p>alojamento de ar em seu interior. Sua representação pode ser vista, a</p><p>seguir, na Figura 14.</p><p>Figura 14: Representação da situação em que a tubulação corta a Linha piezométrica efetiva e</p><p>está acima do ponto inicial de carga efetiva, mas está abaixo da Linha piezométrica total.</p><p>28 UNIUBE</p><p>6a Situação: a tubulação está acima da Linha de carga efetiva e total e</p><p>do Ponto efetivo inicial, mas está abaixo do Ponto total inicial. Para evitar</p><p>o alojamento de ar em seu interior, também é necessário que a tubulação</p><p>esteja sempre cheia de água (Figura 15).</p><p>Figura 15: Representação da situação em que a tubulação está acima da linha piezométrica</p><p>efetiva e total e do ponto efetivo inicial, mas está abaixo do ponto de carga total inicial.</p><p>Trata-se de um funcionamento em condições bem precárias.</p><p>IMPORTANTE!</p><p>Na prática, para atender a essa condição especial, é necessária a utilização</p><p>de dispositivo mecânico para o escorvamento.</p><p>7a Situação: a tubulação está acima do ponto inicial de carga total</p><p>Este tipo de escoamento (Figura 16) é impossível ocorrer por gravidade,</p><p>sendo, no entanto, possível, ocorrer, apenas, com o auxílio de uma</p><p>bomba, até atravessar o ponto mais alto da tubulação.</p><p>UNIUBE 29</p><p>Figura 16: Representação da situação em que a tubulação está acima do ponto de</p><p>carga total.</p><p>1.3.2 Vazão em marcha</p><p>A Vazão em marcha é devido à existência de um consumo ao longo</p><p>de uma rede de abastecimento de água, tornando-se equivalente a um</p><p>consumo constante por metro da rede de abastecimento de água.</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Suponhamos que temos uma situação em que uma rua está</p><p>completamente ocupada por casas de ambos os lados, sendo o terreno</p><p>de cada casa com 10 m de frente. Se, em cada casa, o consumo é de</p><p>0,021 l/s, teremos a equivalência que a cada 10 m de rede é consumido</p><p>duas vezes 0,021 l/s (uma casa de cada lado da rua), portanto têm-se as</p><p>seguintes taxas 0,042 l/s /10 m, que resulta no valor de 0,0021 l/s x m.</p><p>1.3.3 Sistemas de reservatórios</p><p>Os reservatórios são estruturas que apresentam as seguintes finalidades:</p><p>• elevar a linha piezométrica, para que todo o sistema seja atendido</p><p>com a pressão desejável;</p><p>• atender ao sistema de abastecimento de água para paradas de</p><p>manutenção no fornecimento de água;</p><p>• atender ao sistema de distribuição de água no horário de pico de</p><p>consumo.</p><p>30 UNIUBE</p><p>Os reservatórios são classificados em enterrados, semienterrados,</p><p>apoiados e elevados.</p><p>1.3.3.1 Reservatórios enterrados</p><p>Tais reservatórios recebem esse nome por serem construídos enterrados</p><p>no solo (Figura 17).</p><p>Figura 17: Reservatório enterrado.</p><p>Opta-se por essas estruturas buscando economia na execução.</p><p>Essas estruturas atendem apenas as segunda</p><p>e terceira finalidades</p><p>anteriormente descritas (item 1.3.3).</p><p>1.3.3.2 Reservatórios semienterrados</p><p>São semelhantes aos enterrados, sendo a única diferença é que parte</p><p>deles está sob o solo e o restante está acima do solo.</p><p>1.3.3.3 Reservatórios apoiados</p><p>São semelhantes aos enterrados, sendo a única diferença é que todo ele</p><p>está apoiado no solo (Figura 18).</p><p>Figura 18: Reservatório apoiado.</p><p>UNIUBE 31</p><p>1.3.3.4 Reservatórios elevados</p><p>Recebem este nome por serem executados bem acima do solo (Figura 19).</p><p>Figura 19: Reservatório elevado.</p><p>1.3.4 Dimensionamento do volume do reservatório</p><p>Como foi descrito anteriormente (item 1.3.3), os reservatórios nos</p><p>Sistemas de Abastecimentos Públicos têm três funções. A capacidade</p><p>dos reservatórios será a soma do volume necessário para o atendimento</p><p>das duas funções, uma vez que elevação da linha piezométrica está</p><p>relacionada com a elevação da cota geométrica do nível de água.</p><p>Opta-se por essas estruturas, buscando principalmente elevar a linha</p><p>piezométrica do sistema, uma vez que, se compararmos o custo de</p><p>construção por reservação de m³ de água entre o reservatório elevado</p><p>e o enterrado, chega-se à conclusão de que o custo do elevado é bem</p><p>superior aos demais. Essas estruturas atendem às três finalidades</p><p>descritas no item 1.3.3 anterior, mas principalmente à primeira.</p><p>32 UNIUBE</p><p>A capacidade de reservação em um sistema de abastecimento de água</p><p>deve ser 1/3 do dia de maior consumo.</p><p>Exemplo</p><p>Calcule a capacidade mínima de reservação para um bairro formado por</p><p>250 lotes urbanos.</p><p>3</p><p>Demanda dia maior consumo</p><p>Coeficiente dia maior consumo= 1,2</p><p>D = 250 200 4 1,2 = 240m /dia</p><p>240Volume mínimo reservação= = 80m³</p><p>3</p><p>⋅ ⋅ ⋅</p><p>Rede de distribuição de água1.4</p><p>Como em tudo na Hidráulica, quando se vai dimensionar um sistema, o</p><p>dado mais importante e que inicia o processo é a vazão.</p><p>1.4.1 Vazão de adução</p><p>A vazão de adução é relacionada ao consumo humano. Portanto, é</p><p>necessário adotar um valor médio de consumo da população, uma vez</p><p>que duas pessoas morando na mesma cidade e na mesma rua não</p><p>apresentam o mesmo consumo de água.</p><p>O consumo de água varia de acordo com:</p><p>• o clima da região (sendo os climas mais quentes com maior</p><p>consumo);</p><p>• o poder aquisitivo da população (população com maior poder</p><p>aquisitivo apresenta maior consumo);</p><p>• a disponibilidade de água (sistemas de abastecimento de água</p><p>nos quais falta água na rede que abastece a população apresenta</p><p>menor consumo);</p><p>• com a cultura da população (a cultura em relação ao desperdício</p><p>de água interfere no consumo).</p><p>UNIUBE 33</p><p>Após a análise de todos esses fatores, chega-se a um valor de Consumo</p><p>per capita (C) que varia em torno de 150 a 300 l/hab x dia.</p><p>Portanto, a Vazão média é calculada pela seguinte fórmula:</p><p>Qm = (C x população atendida) / 86.400 s</p><p>O consumo humano apresenta variações ao longo do ano, portanto, a</p><p>cada dia, o consumo de água oscila. O valor desta oscilação entre a</p><p>média e o máximo depende muito das características da população. O</p><p>Coeficiente do dia de maior consumo (K1), que representa a variação</p><p>entre a média e o máximo, é recomendado o valor de 1,20, caso não</p><p>tenha o valor específico para a localidade em questão. A Vazão do dia</p><p>de maior consumo é:</p><p>Qdia = K1 x Qm</p><p>Como o intuito é dimensionar o sistema para atender à situação mais</p><p>crítica, deve-se considerar que, no dia de maior consumo, existe o</p><p>horário de pico do consumo de água. O Coeficiente da hora de maior</p><p>consumo (K2), que representa a variação entre a média e o máximo, é</p><p>recomendado o valor de 1,50, caso não tenha o valor específico para</p><p>a localidade em questão. A situação mais crítica é a Vazão da hora de</p><p>maior consumo no dia de maior consumo, que é representado pela</p><p>fórmula a seguir:</p><p>Qhora = K2 x Qdia = (K2 x K1 x C x População atendida)/86.400.</p><p>Com relação a qual valor deve-se adotar, o engenheiro precisa saber</p><p>determinar a situação mais crítica. Toda a rede a montante de um</p><p>reservatório tem que estar preparada para o dimensionamento do Dia</p><p>de maior consumo, uma vez que o reservatório é responsável pelo</p><p>atendimento no horário de pico do sistema. Toda rede a jusante tem</p><p>que ser dimensionada para a hora de maior consumo uma vez que não</p><p>tem reservatório para amortizar o horário de pico e a rede tem que estar</p><p>preparada para atender essa vazão.</p><p>34 UNIUBE</p><p>1.4.2 Tipos de redes</p><p>As redes de distribuição de água se dividem em Redes ramificadas e</p><p>Redes malhadas.</p><p>1.4.2.1 Redes ramificadas</p><p>As redes ramificadas são redes nas quais a água apresenta um único</p><p>sentido de caminho. São típicas de pequenas comunidades e de caracte-</p><p>rísticas lineares. Essa rede apresenta o inconveniente de que, se houver</p><p>alguma obstrução na rede ou interrupção de abastecimento num determi-</p><p>nado ponto, todo o trecho a jusante ficará sem abastecimento. Para</p><p>amenizar esse problema, a solução é instalar registros nos pontos das</p><p>principais derivações de maneira que se consiga isolar pontos da rede.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Segundo Leme (1984), Redes ramificadas são aquelas que apresentam</p><p>uma canalização distribuidora com um único sentido de alimentação,</p><p>sendo admissíveis em pequenas comunidades, onde o traçado urbano</p><p>é sensivelmente linear. Este tipo de rede, por apresentar escoamento</p><p>unidirecional, em caso de ruptura da linha, ocorre um rebaixamento</p><p>acentuado da linha piezométrica, o que não acontece com tanta gravidade</p><p>nas redes malhadas.</p><p>1.4.2.2 Redes malhadas</p><p>São redes que têm forma de anéis fechados e a água apresenta duas</p><p>opções de caminho para seguir, sendo que oscila de maneira que o anel</p><p>esteja em equilíbrio e, portanto as perdas de carga tendem a se igualar</p><p>por qualquer um dos caminhos. Este tipo de rede é muito frequente em</p><p>sistemas maiores de abastecimento de água. Apresenta a vantagem de</p><p>que, caso ocorra a interrupção em um determinado ponto, a jusante deste</p><p>ponto pode ser atendida por outro caminho disponível.</p><p>UNIUBE 35</p><p>Segundo Leme (1984), redes malhadas são as redes que apresentam</p><p>um sentido de escoamento variável, de acordo com as variações de</p><p>consumo dentro da rede.</p><p>1.4.2.3 Redes mistas</p><p>É um sistema de rede de abastecimento composto por redes malhadas</p><p>e redes ramificadas.</p><p>1.4.3 Método de cálculo</p><p>O cálculo para a rede de abastecimento do tipo malhada é diferente do</p><p>cálculo para o tipo ramificada. Por isso, vamos descrever os processos</p><p>de cálculo separadamente.</p><p>1.4.3.1 Rede ramificada</p><p>O dimensionamento de uma rede de abastecimento de água do tipo</p><p>ramificada tem como objetivo determinar o diâmetro da rede para</p><p>conseguir ter, nessa rede de abastecimento de água, uma pressão mínima</p><p>predeterminada, em função de suas características de funcionamento,</p><p>a partir de uma vazão necessária para o objetivo da rede em questão. A</p><p>seguir, são apresentados os passos para o dimensionamento:</p><p>1. dividir a rede em trechos, sendo que, nesses trechos, a vazão e o</p><p>diâmetro precisam ser os mesmos;</p><p>2. na planilha de dimensionamento, devem ser inseridos os dados de</p><p>vazão, extensão e cota do terreno a jusante de cada trecho;</p><p>3. inicia-se um processo de simulação dos diâmetros, nos trechos,</p><p>para verificar qual diâmetro mínimo tem condição de atender à</p><p>rede de abastecimento. Para isso, calcula-se a perda de carga</p><p>unitária, perda de carga total, cota piezométrica a jusante e a</p><p>pressão disponível.</p><p>Como todo o sistema é relacionado, qualquer mudança em um trecho</p><p>da rede altera todos os demais pontos. Sempre é necessário estipular</p><p>parâmetros para o cálculo da pressão disponível e verificar se atende.</p><p>Lembrando que a pressão sempre tem que ser positiva, pois pressão</p><p>36 UNIUBE</p><p>negativa significa que o escoamento não tem energia suficiente para</p><p>escoar naquelas condições. Se a pressão disponível atender de maneira</p><p>que se tenha um bom funcionamento da rede, pode-se concluir que o</p><p>dimensionamento está correto. A seguir, é apresentada a Tabela 1 com</p><p>os itens usados para dimensionamento.</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Velocidade</p><p>(m/s)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>Perda de</p><p>carga total</p><p>(m)</p><p>Cota piezométrica</p><p>montante</p><p>Cota</p><p>piezométrica</p><p>jusante</p><p>Cota</p><p>do terreno</p><p>Pressão</p><p>disponível</p><p>Tabela 1: Dimensionamento – rede ramificada</p><p>AGORA É A SUA VEZ</p><p>Com base no que você estudou até o momento, realize a atividade, a seguir:</p><p>Dimensione a rede de distribuição de água do tipo ramificada, como está</p><p>apresentado na Figura 20, de modo que a pressão mínima na rede a</p><p>jusante do ponto A seja de 10mca. Considere o nível mínimo da água no</p><p>reservatório, no qual se inicia a distribuição da água na rede igual a 615m e</p><p>a vazão de distribuição seja q = 0,008 l/sxm. Material da tubulação C = 140.</p><p>UNIUBE 37</p><p>PONTO COTA</p><p>TERRENO</p><p>A 601,00</p><p>B 600,00</p><p>C 595,00</p><p>D 595,00</p><p>E 597,00</p><p>Figura 20: Rede de distribuição.</p><p>Veja, na Tabela 2, o dimensionamento da rede da atividade anterior.</p><p>Tabela 2: Dimensionamento – rede ramificada - atividade</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Velocidade</p><p>(m/s)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>RA 9,44 150 0,133616 500 0,002098955</p><p>AB 9,44 100 0,300636 230 0,015120551</p><p>BC 3,2 75 0,181174 400 0,008295614</p><p>BD 3,6 75 0,203821 100 0,010315272</p><p>BE 0,8 50 0,101910 450 0,00459835</p><p>Perda de carga</p><p>total (m)</p><p>Cota</p><p>piezométrica</p><p>montante</p><p>Cota</p><p>piezométrica</p><p>jusante</p><p>Cota do</p><p>terreno</p><p>Pressão</p><p>disponível</p><p>1,049477648 615 613,9505224 601 12,95052235</p><p>3,477726755 613,9505224 610,4727956 600 10,4727956</p><p>3,318245618 610,4727956 607,15455 595 12,15454998</p><p>1,031527249 610,4727956 609,4412683 595 14,44126835</p><p>2,069257318 610,4727956 608,4035383 597 11,40353828</p><p>38 UNIUBE</p><p>1.4.3.2 Rede malhada</p><p>O dimensionamento de uma rede de abastecimento de água do tipo</p><p>malhada tem como objetivo determinar o diâmetro da rede, para</p><p>conseguir ter nessa rede uma pressão mínima predeterminada, em</p><p>função de suas características de funcionamento, a partir da vazão</p><p>necessária para atingir o objetivo da rede em questão.</p><p>Será apresentado, a seguir, o dimensionamento pelo Método de Cross</p><p>que se baseia em duas leis:</p><p>Lei dos nós: a somatória de vazões nos nós deve ser nula, ou seja, a</p><p>quantidade de vazão que chega a um nó é a mesma que sai;</p><p>Lei da perda de carga: o valor da soma da perda de carga no interior</p><p>de uma malha deve ser igual a zero. É adotado um sentido positivo de</p><p>fluxo (sentido horário ou anti-horário), considerando o valor da perda</p><p>de carga positiva, o trecho que o sentido da vazão seja o mesmo do</p><p>sentido adotado como positivo. Nos casos em que o sentido da vazão</p><p>é contrário ao sentido adotado como positivo, o valor da perda de carga</p><p>será considerado negativo.</p><p>O dimensionamento da rede malhada ocorre baseado nessas duas leis</p><p>e da seguinte maneira:</p><p>1° passo: dividir a rede em trechos, sendo que, nos trechos, a vazão e o</p><p>diâmetro precisam ser os mesmos;</p><p>2° passo: adotam-se valores para as vazões dos trechos definidas</p><p>anteriormente, de modo que respeite a lei dos nós. Na planilha de</p><p>dimensionado, devem ser inseridos também os dados de vazão, extensão</p><p>e cota do terreno a jusante de cada trecho;</p><p>3° passo: adota-se um sentido positivo (horário ou anti-horário) e, ao</p><p>calcular a perda de carga, é necessário atribuir um sinal sendo positivo se</p><p>a vazão estiver no mesmo sentido que o sentido adotado como positivo</p><p>e atribuir o sinal negativo caso contrário;</p><p>UNIUBE 39</p><p>4° passo: como os valores da vazão foram adotados, dificilmente a</p><p>somatória da perda de carga será igual a zero. Para atingir a somatória</p><p>igual a zero, é necessário que seja calculado um fator denominado ΔQ,</p><p>que será somado com o valor da vazão adotado inicialmente. Repita o</p><p>passo 3, com os novos valores das vazões até que a somatória da perda</p><p>de carga seja igualada a zero;</p><p>5° passo: as vazões, no que diz respeito às Leis dos nós e à Lei das</p><p>Malhas, são o valor da vazão que ocorre nessa rede.</p><p>Se a pressão disponível atender de maneira que se tenha um bom</p><p>funcionamento da rede, pode-se concluir que o dimensionamento está</p><p>correto. A seguir, é apresentada a tabela de dimensionamento (Tabela 3).</p><p>EXEMPLIFICANDO!</p><p>Com base em seus estudos, realize a seguinte atividade.</p><p>Dimensionar a rede de distribuição de água na rede apresentada, a seguir</p><p>(Figura 21), sabendo que a cota do nível de água no reservatório é igual a</p><p>115 m e o diâmetro mínimo permitido é de 100 mm, e, ainda, que a pressão</p><p>mínima permitida na rede é de 10 m.c.a. Dado: C=140.</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>total (m)</p><p>Perda de</p><p>carga /</p><p>vazão</p><p>Variação</p><p>da vazão</p><p>(l/s)</p><p>Σ</p><p>Tabela 3: Tabela de Dimensionamento pelo método de Cross</p><p>40 UNIUBE</p><p>PONTO COTA</p><p>TERRENO</p><p>A 75,00</p><p>B 70,00</p><p>C 80,00</p><p>D 80,00</p><p>E 80,00</p><p>1 100,00</p><p>2 100,00</p><p>Figura 21: Rede de distribuição da Atividade 3.</p><p>Veja a resolução:</p><p>O dimensionamento de uma rede malhada é realizado por meio de</p><p>uma rotina, no qual cada dado encontrado será utilizado posteriormente</p><p>para a determinação de outro. Para melhor entender esta rotina e de</p><p>modo a facilitar o dimensionamento dos trechos, serão apresentadas, a</p><p>seguir, as tabela 4, 5, 6 e 7, com os valores que serão utilizados para a</p><p>determinação da pressão disponível.</p><p>Observe a Tabela 4.</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>Perda de</p><p>carga total</p><p>(m)</p><p>Perda de</p><p>carga /</p><p>vazão</p><p>Variação</p><p>da vazão</p><p>(l/s)</p><p>AB 27,5 100 50 0,109 5,465185646 198,734 6,02</p><p>BC 7,5 100 200 0,010 1,975890003 263,452 6,02</p><p>CD 2,5 100 100 0,001 0,129437003 51,775 6,02</p><p>DE 27,5 100 200 -0,109 -21,8607426 794,936 6,02</p><p>AE 17,5 100 100 -0,047 -4,73685206 270,677 6,02</p><p>Σ -19,027082 1579,5742</p><p>Tabela 4: Tabela de dimensionamento de uma rede malhada – 1ª tentativa</p><p>O primeiro passo é determinar os valores da vazão, em cada trecho,</p><p>de modo que a somatória da perda de carga seja zero. Na Tabela 4, a</p><p>somatória da perda de carga teve valor de -19,02 mca. Outra tentativa</p><p>consta na Tabela 5.</p><p>UNIUBE 41</p><p>A somatória da perda de carga ainda não é zero. Vamos para a 3ª tentativa</p><p>(Tabela 6).</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de</p><p>carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>Perda de</p><p>carga total</p><p>(m)</p><p>Perda de</p><p>carga /</p><p>vazão</p><p>Variação</p><p>da vazão</p><p>(l/s)</p><p>AB 33,52 100 50 0,158 7,882279922 235,152 0,30</p><p>BC 13,52 100 200 0,029 5,879978705 434,818 0,30</p><p>CD 8,52 100 100 0,013 1,251559648 146,848 0,30</p><p>DE 21,48 100 200 -0,069 -13,837453 644,287 0,30</p><p>AE 11,48 100 100 -0,022 -2,17051265 189,116 0,30</p><p>Σ -0,99414764 1650,220319</p><p>Tabela 5: Tabela de dimensionamento de uma rede malhada – 2ª tentativa</p><p>Trecho Vazão</p><p>(L/S)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>Perda de</p><p>carga total</p><p>(m)</p><p>Perda de</p><p>carga /</p><p>vazão</p><p>Variação</p><p>da vazão</p><p>(l/s)</p><p>AB 33,82 100 50 0,160 8,013285228 236,939 0,02</p><p>BC 13,82 100 200 0,031 6,123575481 443,004 0,02</p><p>CD 8,82 100 100 0,013 1,334277126 151,230 0,02</p><p>DE 21,18 100 200 -0,067 -13,481998 636,630 0,02</p><p>AE 11,18 100 100 -0,021 -2,0667208 184,906 0,02</p><p>Σ -0,07758106 1652,708156</p><p>Tabela 6: Tabela de dimensionamento de uma rede malhada – 3ª tentativa</p><p>Na Tabela 6, a somatória já está próxima de zero, mas vamos para mais</p><p>uma tentativa (4ª), Tabela 7.</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p><p>Diâmetro</p><p>(mm)</p><p>Comprimento</p><p>(m)</p><p>Perda</p><p>de carga</p><p>unitária</p><p>(m/m)</p><p>Perda de</p><p>carga total</p><p>(m)</p><p>Perda de</p><p>carga /</p><p>vazão</p><p>Variação</p><p>da vazão</p><p>(l/s)</p><p>AB 33,84 100 50 0,160 8,022054183 237,058 0,00</p><p>BC 13,84 100 200 0,031 6,139976699 443,549 0,00</p><p>CD 8,84 100 100 0,013 1,339878015 151,521 0,00</p><p>DE 21,16 100 200 -0,067 -13,4584523 636,118 0,00</p><p>AE 11,16 100 100 -0,021 -2,05988447 184,625 0,00</p><p>Σ -0,01642784 1652,870996</p><p>Tabela 7: Tabela de dimensionamento de uma rede malhada – 4ª tentativa</p><p>42 UNIUBE</p><p>Como se pode verificar, o valor se aproximou bastante de zero, sendo</p><p>suficiente para assumir as vazões adotadas, no dimensionamento da</p><p>rede.</p><p>Com os valores da vazão encontrados para cada trecho, o próximo passo</p><p>é dimensionar o sistema completo junto com a parte da rede malhada</p><p>(Tabela 8).</p><p>Trecho Vazão</p><p>(l/s)</p>