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Linha 1: {{Sem-notas\|data={{ucfirst:junho de 2009}}}} '''[[Hidráulica]]''' é uma palavra que vem do [[grego]] e é a união de ''hydro'' = água, e ''aulos'' = condução/tubo é, portanto, uma parte da [[física]] que se dedica a estudar o comportamento dos fluidos em movimento e em repouso. É responsável pelo conhecimento das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulação e o controle do fluido agindo sobre suas variáveis (pressão, vazão, temperatura, viscosidade, etc). Teoricamente, o termo “hidráulica” advém do grego hydor (água) e aulos (tubo, condução) significando condução de água. Por definição, hidráulica é o estudo do equilíbrio e comportamento da água e de outros líquidos, quer em repouso, quer em movimento. Dessa forma, a Hidráulica se divide em Hidrostática, que estuda as condições de equilíbrio dos líquidos em repouso, e Hidrodinâmica, que trata dos líquidos em movimento. Quanto à aplicação dos conceitos, a hidráulica pode ser dividida em: • Hidráulica Geral ou Teórica: estuda as leis teóricas da Mecânica aplicadas ao repouso e ao movimento dos fluidos ideais, ou seja, líquidos sem coesão, viscosidade e elasticidade. • Hidráulica Aplicada ou Hidrotécnica: aplica os princípios e leis estudadas na Hidráulica Teórica nos diferentes ramos da técnica. De acordo com Azevedo Netto et al. (1998), as áreas de atuação da Hidráulica Aplicada ou Hidrotécnica são: I) Urbana: a. Sistemas de abastecimento de água; b. Sistema de esgotamento sanitário; c. Sistemas de drenagem pluvial; d. Canais; II) Agrícola: a. Sistemas de drenagem; b. Sistema de irrigação; c. Sistemas de água potável e esgotos; III) Instalações prediais: a. Industriais; b. Comerciais; c. Residenciais; d. Públicas; IV) Lazer e paisagismo V) Estradas (drenagem) 7 VI) Controle de Enchentes e Inundações; VII) Geração de energia VIII) Navegação e obras marítimas e fluviais Durante a prática profissional, o engenheiro hidráulico deverá utilizar os seguintes instrumentos: • Analogias: utilizar da experiência adquirida em outras ocasiões para solucionar problemas atuais; • Cálculos teóricos e empíricos; • Modelos físicos reduzidos: utilizar modelos reduzidos para resolver problemas maiores; • Modelos matemáticos de simulação: dependendo do problema será necessário utilizar ferramentas avançadas de cálculo, com o uso de computadores capazes de resolver equações de grande complexidade; • Hidrologia: o dimensionamento de estruturas hidráulicas deve ser acompanhado de um minucioso estudo hidrológico visando determinar a vazão de projeto para um determinado período de retorno. Os conhecimentos de hidráulica podem ser aplicados em diversos empreendimentos como, por exemplo: • Aterros • Barragens • Bombas • Cais de porto • Canais • Comportas • Diques • Dragagens • Drenos • Eclusas • Enrocamentos • Flutuantes • Medidores • Orifícios • Poços • Reservatórios • Tubos e canos • Turbinas • Válvulas • Vertedores • Etc. 1.2 Evolução da Hidráulica A Hidráulica esteve presente ao longo de praticamente toda a história da humanidade, em função da necessidade essencial da água para a vida humana. De fato, tendo em vista que a água distribui-se de forma irregular, no tempo e no espaço, torna-se necessário o seu transporte dos locais onde está disponível até os locais onde o seu uso é necessário (BAPTISTA & LARA, 2003). 8 Assim, tendo em vista a necessidade absoluta da água, a história da Hidráulica remonta ao início das primeiras sociedades urbanas organizadas, quando tornou-se necessário efetuar-se a compatibilização da sua oferta e demanda. Na Mesopotâmia, por exemplo, existiam canais de irrigação construídos na planície situada entre os rios Tigre e Eufrates e, em Nipur (Babilônia), existiam coletores de esgoto desde 3750 a.C. Importantes empreendimentos de irrigação também foram executados no Egito, 25 séculos a.C., sob a orientação de Uni. Durante a XII dinastia, realizaram-se importantes obras hidráulicas, inclusive o lago artificial Méris, destinado a regularizar as águas do baixo Nilo. O primeiro sistema público de abastecimento de água de que se tem notícia, o arqueduto de Jerwan, foi construído na Assíria, 691 a.C. Alguns princípios de Hidrostática foram enunciados por Arquimedes (287 – 212 a.C), no seu “Tratado Sobre Corpos Flutuantes”, 250 a.C. No século XVI, a atenção dos filósofos voltou-se para os problemas encontrados nos projetos de chafarizes e fontes monumentais, tão em moda na Itália. Assim foi que Leonardo da Vinci (1452 – 1519) apercebeu-se da importância das observações nesse setor. Um novo tratado publicado em 1586 por Simon Stevin (1548 – 1620), e as contribuições de Galileu Galilei (1564 – 1642), Evangelista Torricelli (1608 – 1647) e Daniel Bernoulli (1700 – 1783) constituíram a base para o novo ramo científico. Apenas do século XIX, com o desenvolvimento da produção de tubos de ferro fundido, capazes de resistir a pressões internas relativamente elevadas, com o crescimento das cidades e a importância cada vez maior dos serviços de abastecimento de água e, ainda, em consequência do emprego de novas máquinas hidráulicas, é que a Hidráulica teve um progresso rápido e acentuado (AZEVEDO et al., 1998). O processamento de dados com o auxílio de computadores, além de abreviar cálculos, tem contribuído na solução de problemas técnico-econômicos para o projeto e implantação de obras hidráulicas, e propiciado a montagem de modelos de simulação que permitem prever e analisar fenômenos dinâmicos até então impraticáveis de se proceder, ou feitos com tão significativas simplificações, que comprometiam a confiabilidade (AZEVEDO et al., 1998). 1.3 Panorama e escopo atual na área de Engenharia Civil Atualmente, pode-se definir a Hidráulica como sendo a área da engenharia correspondente à aplicação dos conceitos de Mecânica dos Fluidos na solução de problemas ligados à captação, armazenamento, controle, adução e uso da água. Desta forma, percebe-se que a Hidráulica desempenha um papel fundamental em diversas modalidades de engenharia, integrando também em diversos outros campos profissionais. Dentro do campo de trabalho do praticamente todos os tipos de empreendimentos que possuem a água como agente principal, como, por exemplo, sistemas hidráulicos de geração de energia, obras de infraestrutura, entre outros. Como exemplo de grande empreendimento de geração de energia elétrica, a Hidrelétrica de Itaipu, localizada no Rio Paraná, no trecho de fronteira entre o Brasil e o Paraguai, com vazão média diária de cerca de 12.000 m nominal de 12.870 MW, gerou 98.287 GWh no ano Figura 1. Usina hidrelétrica de Itaipu A análise dos problemas ligados ao projeto e gestão de reservatórios, a propagação de cheias e a delimitação de áreas inundáveis, entre outros, utilizam a Hidráulica como ferramenta de trabalho. Em Saneamento Básico, a área de Hidráulica desempenha também um papel importante em muitos empreendimentos. Com efeito, encontra distribuição de águas de abastecimento urbano e indus esgotamento sanitário e de drenagem pluvial. Nas estações de tratamento de água e esgoto é fundamental nos processos físicos inerentes ao processo. Dentro da área de Engenharia Ambiental estudos envolvendo cursos d’água, como à preservação dos ecossistemas aquáticos, dispersão de poluentes, problemas relacionados com erosão e assoreamento, entre outros. 9 desempenha um papel fundamental em diversas modalidades de engenharia, integrando também em diversos outros campos profissionais. Dentro do campo de trabalho do Engenheiro Civil, a Hidráulica encontra mente todos os tipos de empreendimentos que possuem a água como agente principal, como, por exemplo, sistemas hidráulicos de geração de energia, obras de infraestrutura, entre Como exemplo de grande empreendimento de geração de energia elétrica, a Hidrelétrica de Itaipu, localizada no Rio Paraná, no trecho de fronteira entre o Brasil e o Paraguai, com vazão média diária de cerca de 12.000 m3 s -1 e equipada com 18 turbinas com capacidade nominal de 12.870 MW, gerou 98.287 GWh no ano de 2012 (Figura 1). Usina hidrelétrica de Itaipu – Fonte: Itaipu Binacional A análise dos problemas ligados ao projeto e gestão de reservatórios, a propagação de cheias e a delimitação de áreas inundáveis, entre outros, utilizam a Hidráulica como Em Saneamento Básico, a área de Hidráulica desempenha também um papel importante em muitos empreendimentos. Com efeito, encontra-se presente desde a captação, adução e distribuição de águas de abastecimento urbano e industrial, até os sistemas de controle e esgotamento sanitário e de drenagem pluvial. Nas estações de tratamento de água e esgoto é fundamental nos processos físicos inerentes ao processo. Dentro da área de Engenharia Ambiental, a hidráulica ganha importância estudos envolvendo cursos d’água, como à preservação dos ecossistemas aquáticos, dispersão de poluentes, problemas relacionados com erosão e assoreamento, entre outros. desempenha um papel fundamental em diversas modalidades de engenharia, integrando-se , a Hidráulica encontra-se presente em mente todos os tipos de empreendimentos que possuem a água como agente principal, como, por exemplo, sistemas hidráulicos de geração de energia, obras de infraestrutura, entre Como exemplo de grande empreendimento de geração de energia elétrica, a Usina Hidrelétrica de Itaipu, localizada no Rio Paraná, no trecho de fronteira entre o Brasil e o Paraguai, equipada com 18 turbinas com capacidade Fonte: Itaipu Binacional. A análise dos problemas ligados ao projeto e gestão de reservatórios, a propagação de cheias e a delimitação de áreas inundáveis, entre outros, utilizam a Hidráulica como importante Em Saneamento Básico, a área de Hidráulica desempenha também um papel importante se presente desde a captação, adução e trial, até os sistemas de controle e esgotamento sanitário e de drenagem pluvial. Nas estações de tratamento de água e esgoto é a hidráulica ganha importância principalmente nos estudos envolvendo cursos d’água, como à preservação dos ecossistemas aquáticos, dispersão de poluentes, problemas relacionados com erosão e assoreamento, entre outros. 10 As obras de infraestruturas, tais como bueiros e pontes, além de portos, hidrovias e eclusas, são empreendimentos importantes na área de Transportes, que necessitam dos conhecimentos de Hidráulica. 1.4 O curso de Hidráulica na UFPel Em termos gerais, o curso de Hidráulica, disponibilizado pelo Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Pelotas – UFPel, é dividido em escoamentos forçados e livres. O escoamento forçado, ou escoamento em condutos fechados, é caracterizado por apresentar pressão diferente da pressão atmosférica, seja maior (pressão positiva) ou menor (pressão negativa). O escoamento livre, ou escoamento em canais abertos, é caracterizado pela presença de uma superfície em contato com a atmosfera, submetido, portanto, à pressão atmosférica. Ao passo que nos escoamentos em condutos forçados as condições de contorno são sempre bem definidas, nos escoamentos livres essas condições podem ser variáveis no tempo e no espaço. Esta variação faz com que haja três diferentes regimes: crítico, subcrítico e supercrítico. O regime crítico, de forma geral, acontece quando a declividade do fundo do canal se iguala com a declividade da superfície da água, sendo caracterizada por uma velocidade crítica e uma profundidade crítica. Quando estas declividades são diferentes o regime de escoamento ora é subcrítico ora é supercrítico. Em geral, o regime subcrítico, ou fluvial, acontece quando o escoamento é dito tranquilo, ou seja, a velocidade de escoamento é menor que a velocidade crítica e a profundidade de escoamento é maior que a profundidade crítica. O regime supercrítico ou torrencial é o oposto, ou seja, a velocidade de escoamento é maior que a velocidade crítica e a profundidade de escoamento é menor que a profundidade crítica. A passagem do regime supercrítico a subcrítico é verificada em mudanças de declividades e em saídas de comportas, por exemplo. Em geral, essa passagem não é feita de modo gradual. Com efeito, observa-se uma situação de ocorrência do fenômeno bastante importante em Hidráulica, o Ressalto Hidráulico, que corresponde a um escoamento bruscamente variado, caracterizado por uma grande turbulência e uma acentuada dissipação de energia. Entretanto, o dimensionamento dos canais apresentado no curso é feito considerando o regime crítico permanente e uniforme. Este tipo de escoamento só ocorre em canais prismáticos de grande comprimento, ou seja, para aqueles canais que apresentam a mesma seção transversal (com as mesmas dimensões), a mesma declividade de fundo ao longo de seu comprimento, além da mesma rugosidade das paredes * A hidráulica pode ser dividida em '''três capítulos''', para efeito de estudo apenas: a [[hidrostática]] que trata dos fluidos parados, a [[hidrocinética]], que estuda os fluidos em movimento, levando em consideração os efeitos da velocidade e a [[hidrodinâmica]] que leva em consideração as forças envolvidas no escoamento dos fluidos (forças da gravidade, da [[pressão]], da [[tensão tangencial]], da [[viscosidade]], da [[compressibilidade]] e outras). A hidráulica pode ser também dividida em: teórica e prática. A hidráulica teórica também é conhecida na física como [[Mecânica dos Fluidos]] e a hidráulica prática ou hidráulica aplicada é, normalmente, também intitulada de [[Hidrotécnica]]. Dentre as aplicações da hidráulica destacam-se as [[máquina]]s hidráulicas ([[bomba]]s e [[turbina]]s), as grandes obras de saneamento, fluviais ou marítimas, como as de [[usinas hidrelétricas]], como a [[Usina hidrelétrica de Tucuruí]], por exemplo, [[dique]]s, [[pôlder]]es, [[molhe]]s, [[quebra-mar]]es,[[porto]]s , vias navegáveis, [[emissário]]s submarinos, estações de [[tratamento de água]] e de [[esgoto]]s, etc. Para estudos hidráulicos complexos de grandes obras e estruturas utilizam-se os chamados [[modelo]]s físicos e/ou matemáticos em [[laboratório]]s. == Ver também == * [[Engenharia mecânica]] * [[Engenharia hidráulica]] * [[Engenharia sanitária]] * [[Bomba]] * [[Turbina]] * [[Parafuso de Arquimedes]] * [[Arquimedes]] * [[Hidráulica aplicada a tubulações]] * [[Equações explícitas para o fator de atrito de Darcy-Weisbach]] * [[Mecânica dos Fluidos]] * [[Hidrotécnica]] * [[Hidráulica Marítima]] * [[Modelos físicos]] * [[ressaltos hidráulicos]] == Bibliografia == * Rios, Jorge L. Paes - Curso de Hidráulica Aplicada - Universidade Católica de Petrópolis - Petrópolis, 1974. * Neves, Eurico Trindade - Curso de Hidráulica - Editora Globo - Porto Alegre, 1974. * Azevedo Netto et al. - Manual de Hidráulica - Editora Blucher - São Paulo, 2001. * PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica, 2a ed, São Carlos SP: Escola de Engenharia de São ;.=~ç[´[i]i0~08´08-88=s USP, 2000, 519 pg. {{física-rodapé}} == Ligações externas == * {{Link\|pt\|2=http://www.abrantina.pt/canalizadores-lisboa \|3=Página especializada no comportamento dos fluidos em movimento e em repouso}} [[Categoria:Hidráulica]]

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