Aula 1: Canais Engenharia hidráulica Quando pensamos na presença da água nos projetos de engenharia, somos levados a propor soluções que bloqueiem o contato da água com a estrutura, ou que alterem seu fluxo de modo que a estrutura não fique molhada. Alguns projetos são muito peculiares e a presença da água será uma constante durante toda a vida útil da estrutura, como em galerias de drenagem, portos, barragens, entre outros. Estrutura de concreto armado em formato de caixa dupla, por onde passa a água da chuva. São estruturas retangulares com altura maior que 1,5 m de altura. Estrutura de concreto utilizada para represar a água de um rio com fins de geração de energia elétrica. A água passa por fendas onde há turbinas que giram com a força da água, gerando energia elétrica. Estrutura de concreto construída na água para atracação de embarcações com a finalidade de desembarque/embarque de cargas ou pessoas. É comum dizermos que a água necessita ser canalizada, com a manipulação de seu curso natural sendo direcionado para uma área de estocagem (reservatório) ou para um corpo hídrico mais próximo. As intervenções são os sistemas hidráulicos, projetados para regular, transportar e armazenar a água. Mas, o que fazer quando o volume de água a ser administrado é muito grande? Como saber qual intervenção necessita ser feita para canalizar a água e mantê-la sob controle? Essas questões nos levam a refletir que, assim como nos dedicamos a otimizar os projetos estruturais para que sejam eficientes, precisamos compreender os projetos hidráulicos, de modo que sua singularidade esteja de acordo com as características que os cercam. O conjunto único de condições físicas particulares associadas a cada projeto hidráulico é a engenharia hidráulica. História Presente desde a Antiguidade, a engenharia hidráulica mostra a importância da água para a vida humana. Registros mostram o uso da engenharia hidráulica desde os anos 4000 a.C., com diques e canais de irrigação construídos no Egito. Os diques eram grandes reservatórios para armazenar a água e os canais direcionavam o fluxo das águas para regiões distantes, tornando possível utilizar a água na quantidade necessária e no momento certo, solucionando os problemas das cheias e secas da região. Os aquedutos (duto ou tubo de água) romanos são estruturas com a finalidade de transportar água, são grandes colunas de rocha empilhada, que por meio de arcos na sua parte superior sustentam uma grande caixa aberta, ou seja, um canal. Este canal tem uma inclinação suficiente para transportar água que é captada no rio até a cidade. É um grande caminho de água, só que elevado. Também havia os enterrados, mas não é o caso da figura. A irrigação egípcia ocorria por meio de valas escavadas no solo, por onde corria água para irrigar as plantações. O curso do rio era desviado para manter a plantação sempre úmida e o solo fértil. Comentário: O Acqua Appia, foi o primeiro aqueduto romano, construído em 312 a.C. Embora associemos o aqueduto romano a uma estrutura de grandes arcos enfileirados, esta estrutura superelevada constituía menos de 20% do antigo sistema de transporte de água. Em alguns casos, como no Acqua Marcia, de 92 quilômetros de extensão, apenas 11 quilômetros eram de arcos. A maior parte dos aquedutos era subterrânea, para que estivessem protegidos contra danos provocados por fatores climáticos e para que causassem o menor transtorno possível à população, o que os tornava mais econômicos. Canal Canais (ou condutos livres) são os condutos em que a superfície do líquido está sujeita à pressão atmosférica. Esse conceito difere do conceito do fluxo em tubos, pois no caso de tubos, o fluxo preenche todo o espaço livre do tubo e as fronteiras que delimitam este fluxo são as paredes do tubo. Há uma pressão hidráulica que varia de uma seção a outra ao longo do tubo, chamado de conduto forçado. Nos canais abertos, por não haver um gradiente de pressão atuando sobre o fluido — a pressão se mantém relativamente constante ao longo do canal —, o escoamento ocorre por gravidade, em conjunto com as declividades do fundo do canal e da superfície do fluido. Na prática, a distribuição de pressão em qualquer seção do canal é diretamente proporcional à profundidade medida a partir da superfície da água. Tipos de canais Canal Natural: Os canais podem ser naturais, como os rios, que são cursos d’água existentes na natureza. Por exemplo, o Rio Amazonas. Canal Artificial: Ou artificiais, como os canais de irrigação, as tubulações de esgotamento sanitário e pluvial. Por exemplo, as obras de transposição do Rio São Francisco. Canais naturais O canal natural, é considerado o mais efetivo agente modificador da paisagem, dada sua capacidade de erosão, transporte e deposição, e drena naturalmente uma bacia hidrográfica. Contribui para o escoamento de águas pluviais, permitindo a continuidade do ciclo hidrológico. Os canais naturais são utilizados também como canais de navegação. Mas, o espaço mais limitado para a manobra das embarcações, impõe que a navegação decorra de forma constante e fluída, resguardada de perigos. No Brasil, os canais naturais são chamados de paranás, que são como um braço de um rio, separado do tronco principal por uma série de ilhas, ou um canal que liga do rio. Esses canais podem ligar um rio ao outro, podem ligar o rio a um meandro dele mesmo, podem ligar um braço de rio a outro, ou podem ligar uma bacia hidrográfica à outra, como é o caso do Canal do Cassiquiare, que liga a bacia do Amazonas à bacia do Orinoco. Canais artificiais Os canais artificiais, desempenham um importante papel, pois são agentes do transporte marítimo e colaboram com o crescimento econômico mundial. Canais artificiais são construídos com o objetivo de articular dois ou mais cursos fluviais, ou ainda, melhorar a curvatura de determinados trechos de rios para que os comboios de navegação (embarcações) possam se deslocar com maior facilidade e menor risco de colisão com as margens dos rios. Os primeiros canais de navegação foram construídos antes da invenção das estradas de ferro, e se tornaram o embrião da integração de transporte modal marítimo x terrestre. Acredita-se que o primeiro canal artificial construído foi o Grande Canal da China, no século VI, ligando Pequim e Hancheu, sob ordens do imperador Yang Guang da dinastia Sui. Levou seis anos para ficar pronto, unindo todos os canais que se encontravam em seu curso e os rios Amarelo ao Haihe, ao Huai, ao Yangzi e ao Qiantangjiang. Alguns dos canais de navegação artificiais mais conhecidos do mundo são:  Grande Canal da Alsácia, na França;  Canal de Corinto, na Grécia;  Canal de Kiel, liga o mar do Norte ao mar Báltico na Alemanha;  Canal du Midi, na França;  Canal do Panamá, liga o oceano Atlântico ao oceano Pacífico no Panamá;  Canal Reno-Meno-Danúbio, na Alemanha;  Canal de Suez, liga o mar Mediterrâneo ao mar Vermelho;  Canal Volga-Don, na Rússia;  Canal de Castela, na Espanha;  Canal Eclusas de San Antonio, no Uruguai (em projeto);  Grande Canal Interoceânico da Nicarágua, ligando o oceano Atlântico ao oceano Pacífico na Nicarágua (em projeto). Características dos canais Os canais podem ser classificados como canais a céu aberto e canais de contorno fechado. Os canais naturais podem ser associados diretamente à sua característica física por estarem a céu aberto — permite compreender o principal conceito do que é um canal —, bem como ocorre para os canais artificiais de navegação. Os can