MANUTENÇÃO EM CANAIS DE IRRIGAÇÃO REVESTIDOS EM CONCRETO

7/25/2019 MANUTENO EM CANAIS DE IRRIGAO REVESTIDOS EM CONCRETO

1/142

DISSERTAO DE MESTRADO

MANUTENO EM CANAIS DE IRRIGAO REVESTIDOS EM CONCRETO

HUGO DE ANDRADE LUNA

Recife-Pernambuco

Fevereiro de 2013

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPE

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS CTG

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILPROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL-PPGEC


2/142


HUGO DE ANDRADE LUNA

Orientador: Prof. Dr. Jos Roberto Gonalves de Azevedo

Recife-PernambucoFevereiro de 2013

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPE

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS CTG

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILPROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL-PPGEC


3/142

Catalogao na fonte

Bibliotecrio Marcos Aurlio Soares da Silva, CRB-4 / 1175

L961m Luna, Hugo de Andrade.

Manuteno em canais de irrigao revestido em concreto

/ Hugo de Andrade Luna. - Recife: O Autor, 2013.

xii, 126 folhas, il., grfs., tabs.

Orientador: Prof. Dr. Jos Roberto Gonalves de Azevedo

Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de

Pernambuco. CTG. Programa de Ps-Graduao em

Engenharia Civil, 2013.

Inclui Referncias.

1. Engenharia Civil. 2. Canais de Irrigao. 3.Revestimento

em Concreto. 4.Manuteno de Canais. I. Azevedo, JosRoberto Gonalves de (Orientador). II. Ttulo.

UFPE

624 CDD (22. ed.) BCTG/2013-150


4/142

i

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

A comisso examinadora da Defesa de Dissertao de Mestrado


defendida por

Considera o candidato APROVADO

Hugo de Andrade Luna

Recife, 28 de fevereiro de 2013

Banca Examinadora:

___________________________________________

Prof. Dr. Jos Roberto Gonalves de Azevedo UFPE

(orientador)

___________________________________________

Prof. Dr. Ana Lcia Bezerra Candeias UFPE

(examinadora externa)

__________________________________________

Prof. Dr. Jaime Joaquim da Silva pereira Cabral UFPE

(examinador interno)


5/142

ii

DEDICATRIA

Primeiramente a DEUS, pelo dom da vida, pois sem isso nada seria possvel, e por

me dar foras nos momentos de dificuldade e desnimo, principalmente nessa reta

final.

Ao meu pai, Josaf Bernardo de Luna (in memorian), por todo o seu carter e

dedicao para comigo e meus irmos, por toda a educao que me proporcionou,

por todos os sbios conselhos nos momentos que precisei e por ter sido um pai

exemplar em toda a sua vida.

minha me, Maria da Penha de Andrade Luna, por todo amor, carinho e dedicao

para comigo e meus irmos.


6/142

iii

AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a Deus pelas oportunidades a mim ofertadas aolongo da vida, incluindo a oportunidade de desenvolver este trabalho. Por toda

proteo e conforto nas horas difceis.

Agradeo ao meu orientador Prof. Dr. Jos Roberto Gonalves de Azevedo

pela disponibilidade, pela pacincia, direo e por toda colaborao dada durante o

tempo de evoluo deste trabalho.

Agradeo tambm a todos os meus amigos de Ps-graduao, em especial aArthur, Edilson, Tssia, Omena, Tati, Edneida, Freire, Edberto e Glauber por toda

amizade e apoio.

Agradeo a todas as pessoas que direta ou indiretamente fizeram parte da

minha vida nessa trajetria.

Fundao de Amparo Cincia e Tecnologia de Pernambuco FACEPE,

pela concesso da bolsa de estudos durante o desenvolvimento da dissertao.

Agradeo a CODEVASF/Petrolina e o Distrito de Irrigao do Nilo Coelho

(DINC) pela liberao dos dados e apoio na pesquisa.

Agradeo tambm a Gerencia de Estudos e Projetos (GESP)/DIRAM - INEA

por todo apoio e ajuda na reta final de concluso do trabalho.

E, por ltimo, mas no menos importante agradeo, especialmente, a minha

me Maria da Penha de Andrade Luna, por todo amor, carinho e ensinamento e aos

meus irmos Victor e Rafael pela torcida e fora constante.

A todos o meu sincero obrigado.


7/142

iv

RESUMO



Os canais revestidos em concreto correspondem a alternativa mais econmica e,

portanto, usual de conduo de gua nos permetros de irrigao. Ainda assim, os

custos construtivos destas estruturas chegam a alcanar 50% dos investimentos

totais da infraestrutura hdrica dos permetros, representado valores de at US$

5.000,00 (Cinco mil dlares) por hectare irrigvel. Deficincias construtivas e/ou de

manuteno ocasionam vazamentos que, alm do risco ambiental de salinizao do

solo e reduo da capacidade de atendimento de rea irrigvel pela reduo da

vazo transportada, provocam desperdcio significativo da gua em si. Estas perdas

so bastante danosas ao meio ambiente alm de estarem associadas a prejuzos

econmicos decorrentes do custo de bombeamento de recalque, notadamente

energia eltrica e pela cobrana do uso da gua. Construes e/ou manutenes

inadequadas podem, ainda, comprometer a integridade da obra com a ocorrncia de

sinistros que, alm do custo de recuperao, causam graves prejuzos econmicos

na produo agrcola com a interrupo do fornecimento de gua para a irrigao.Por outro lado, a manuteno dos canais responde por at 30% do total da

manuteno da infraestrutura hdrica, representando valores de at US$ 4/ha/ano,

refletindo significativamente na tarifa de gua cobrada aos usurios irrigantes ou nos

recursos portados pela entidade governamental responsvel pelo permetro. Desta

forma, a deciso quanto a execuo de determinada manuteno em um canal,

deve basear-se na anlise econmica da relao custo benefcio entre o gasto com

a interveno e a economia de gua a ser obtida, considerando tambm os fatoresambientais associados. comum em engenharia que determinado problema tenha

vrias solues possveis, ficando a escolha desta, na maioria das vezes, a cargo de

questes econmicas, temporais e/ou ambientais. No caso de manuteno em

canais de irrigao revestidos em concreto no diferente, a maioria dos problemas

decorrentes de execuo e/ou manuteno inadequada apresentam uma gama de

solues possveis. Diante disso o presente trabalho apresenta as principais

patologias e suas respectivas tcnicas de reparo e manuteno explanando ediscutindo as principais vantagens e desvantagens de cada tcnica. Como uma


8/142

v

significativa demanda por manuteno se d em decorrncia de uma m execuo

do canal na fase de construo, este trabalho trs diretrizes, especificaes e

recomendaes sobre as etapas de construo a fim de que se possa reduzir a

demanda por manuteno associada a esta fase.

Palavras Chave: Canais de irrigao, Revestimento em Concreto, Manuteno.


9/142

vi

ABSTRACT

MAINTENANCE IN IRRIGATION CHANNELS LINED IN CONCRETE


The lined concrete channels corresponds the most economical, and thus, the usual

alternative of conducting water in the irrigation perimeters. Still, the cost of

construction of these structures even reach 50% of total investments in water

infrastructure of the perimeters, represented values of up to US$ 5.000,00 (Five

thousand dollars) per hectare irrigable. Deficiencies constructive and/or in

maintenance cause leaks that, besides the environmental risk of soil salinization and

reduction in service capacity of irrigable area by reducing the flow carried, cause

significant waste of water itself.These losses are quite harmful to the environment as

well as being associated with economic losses arising from the cost of pumping

repression, notably electricity and recovery of water use. Inadequate buildings and/or

maintenance can also compromise the integrity of the build with the occurrence of

cracks that, beyond cost recovery, cause severe economic losses in agricultural

production with the interruption of water supply for irrigation. Moreover, the

maintenance of channels accounts for 30% of total maintenance of waterinfrastructure, representing values to US$ 4/ha/year, reflecting significantly in water

tariff charged to users or irrigators resources ported by the government responsible

for the perimeter. Thus, the decision regarding the implementation of any particular

service in a channel, should be based on the economic analysis of the relationship

between the money spent on intervention and water savings to be achieved,

considering also environmental factors associated. It is common in engineering that

particular problem has several possible solutions, this being the choice, most often,in charge of economic, temporal and / or environmental affairs. In the case of

maintenance in irrigation canals lined in concrete is no different, most problems

arising from running and/or improper maintenance feature a range of possible

solutions.Therefore this dissertation presents the main pathologies and their

maintenance and repair techniques explaining and discussing the main advantages

and disadvantages of each technique. As a significant demand for maintenance are

the result of bad execution of channel in the construction phase, this work brings


10/142

vii

guidelines, specifications and recommendations on the steps of the building so that

we can reduce demand for maintenance associated with this phase.

Keywords: Irrigation Channels, Concrete Lining, Maintenance.


11/142

viii

SUMRIO

DEDICATRIA ........................................................................................................... ii

AGRADECIMENTOS ................................................................................................. iii

RESUMO .................................................................................................................... iv

ABSTRACT ................................................................................................................ vi

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... x

LISTA DE TABELAS ................................................................................................ xii

LISTA DE SIGLAS ....................................................................................................xiii

1. INTRODUO ........................................................................................................ 1

1.1 Consideraes iniciais.................................................................................... 1

1.2 Objetivo .......................................................................................................... 3

1.2.1 Objetivo Geral .............................................................................................. 3

1.2.1 Objetivos Especficos .............................................................................. 3

2. REFERENCIAL TERICO ...................................................................................... 4

2.1 Estruturas Hidrulicas de Conduo.................................................................. 4

2.2 Canais Revestidos ............................................................................................. 5

2.2.1 Vantagens em se revestir um canal ............................................................. 6

2.2.2 Tipos de revestimento .................................................................................. 7

2.3 Canais Sem Revestimento................................................................................. 9

2.4 Problemas mais Comuns em Canais ............................................................... 10

2.5 Dimensionamento Hidrulico ........................................................................... 14

2.5.1 Vazo de Projeto ....................................................................................... 14

2.5.2 Velocidades Limites ................................................................................... 16

2.6 Dimensionamento da Seo Transversal......................................................... 19

2.7 Juntas .............................................................................................................. 29

2.8 Manuteno ..................................................................................................... 31

2.8.1 Manuteno em Distritos de Irrigao ....................................................... 33

2.8.1.1 Manuteno em canais no revestidos ............................................... 46

2.8.1.2 Manuteno em canais revestidos ...................................................... 53

3. ESTADO DA ARTE ............................................................................................... 56

3.1 Etapas de Construo...................................................................................... 56

3.1.1 Servios Preliminares ................................................................................ 563.1.2 Execuo de Sees em Corte .................................................................. 57


12/142

ix

3.1.3 Execuo de Sees em Aterro ................................................................. 62

3.1.4 Execuo de Sees em Corte e Aterro .................................................... 66

3.1.5 Execuo do Revestimento do Canal ........................................................ 66

3.1.5.1 Manta................................................................................................... 66

3.1.5.2 Concreto.............................................................................................. 69

3.1.6 Precaues Enquanto o Canal se Encontra Vazio .................................... 74

3.2 Manuteno no Canal ...................................................................................... 78

3.2.1 Canal vazio ................................................................................................ 80

3.2.2 Canal em operao .................................................................................... 83

4. ESTUDO DE CASO .............................................................................................. 86

4.1 Descrio das reas ........................................................................................ 86

4.1.1 Distrito Irrigado Nilo Coelho (DINC) ........................................................... 86

4.1.2 Permetro Irrigado de Fulgncio ................................................................. 91

4.1.3 Projeto Salitre ............................................................................................ 91

5. RESULTADOS E DISCUSSES .......................................................................... 96

5.1 Principais Patologias e Suas Causas............................................................... 96

5.2 Tcnicas de Reparao e Manuteno.......................................................... 106

6. CONCLUSES E RECOMENDAES ............................................................. 1196.1 Concluses Gerais......................................................................................... 119

6.2 Consideraes Finais..................................................................................... 120

6.3 Recomendaes ............................................................................................ 122

7. REFERNCIAS ................................................................................................... 124


13/142

x

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Seo tpica do canal revestido em concreto 21

Figura 2 Detalhes do revestimento em concreto 21

Figura 3 Seo tpica do canal sem revestimento 22

Figura 4 Grfico relao entre a capacidade do canal e a espessura dorevestimento de concreto

24

Figura 5

Detalhes de juntas de contrao tpicas para revestimento em

concreto 30

Figura 6 Extrao manual de vegetao em canal sem revestimento 51

Figura 7 Seo tpica de canal de irrigao executado em corte 52

Figura 8 Seo transversal com dreno sub-superficial 55

Figura 9 Execuo de revestimento de concreto em talude com rguamestra

70

Figura 10 Execuo de revestimento de concreto em talude com forma eescoramento

71

Figura 11 Execuo de revestimento de concreto em talude com rguadeslizante puxada mecanicamente

72

Figura 12 Equipamento de concretagem de talude operadolongitudinalmente 73

Figura 13 Equipamento de concretagem de seo operadolongitudinalmente seo completa/meia seo

74

Figura 14 Detalhes tpicos de um sistema de drenagem subterrneo pordrenos

76

Figura 15 Detalhes de dreno de p com vlvula de reteno 77

Figura 16 Viso geral da localizao do Distrito Irrigado Nilo Coelho(DINC)

90

Figura 17 Localizao do Projeto Salitre 94

Figura 18 Delimitao de subreas Projeto Salitre 95


14/142

xi

Figura 19 Cavidade de grande dimenso por trs de revestimento emconcreto

97

Figura 20 Fissuras no revestimento em decorrncia de subpresso 98

Figura 21 Fissuras e Rachaduras no revestimento em decorrncia demovimento na camada de solo de fundao

99

Figura 22 Deslocamento de painis causado por subpresso Talude/fundo

100

Figura 23 Deslocamento de painis em talude 100

Figura 24 Colapso de painis de revestimento em concreto 101

Figura 25 Degradao/desgaste do revestimento em concreto 102

Figura 26 Aspecto de juntas com alto nvel de degradao 103

Figura 27 Crescimento de vegetao aqutica no fundo do canal 104

Figura 28 Crescimento de vegetao em junta longitudinal 104

Figura 29 Crescimento de vegetao de grandes dimenses em talude 105

Figura 30 Processos erosivos em talude de seo em corte profundo 106

Figura 31 Manuteno em canais com cavidade atrs de revestimento 108

Figura 32 Pintura com resina fluida em fissura 110

Figura 33 Procedimento de tratamento de fissura entre 0,4 e 1,0 mm 111

Figura 34 Resselagem de junta 115

Figura 35 Escalonamento de talude em corte profundo 118


15/142

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Valores do parmetro C para alguns tipos de solo 21

Tabela 2 Coeficiente de Manning 21

Tabela 3 Relao entre o raio hidrulico e o coeficiente de Manning (n)(concreto)

22

Tabela 4 Relao entre o raio hidrulico e o coeficiente de Manning (n)(terra)

24

Tabela 5 Velocidades mnimas de acordo com materiais em suspenso

na gua

30

Tabela 6 Velocidades Limites para alguns materiais base de canais 51

Tabela 7 Valores do coeficiente C 52

Tabela 8 Variveis (Figuras 1,2 e 3) 55

Tabela 9 Largura de Fundo b e profundidade normal d em funo davazo de projeto

70

Tabela 10 Valores de t1, t2, HB, t, L, HC e C-C 71

Tabela 11 Declividade de taludes, coeficiente de Manning, e borda livre 72


16/142

xiii

LISTA DE SIGLAS

A.C - Antes de Cristo

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

DER/SP - Departamento de Estradas de Rodagem de So Paulo

DINC - Distrito Irrigado Nilo Coelho

DN - Dimetro Nominal

DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

DNIT - Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte

FAO - Food and Agriculture Organization of The United Nations

HM - Altura Manomtrica

PE - Polietileno

PEAD - Polietileno de Alta Densidade

PERT - Program Evaluation and Review Technique

PVC - Cloreto Polivinlico

USDA - United States Department of Agriculture

WRD - Water Resources Department


17/142

Manuteno em Canais de Irrigao Revestidos em Concreto Introduo

Dissertao de Mestrado Hugo Luna 1

1. INTRODUO

1.1 Consideraes inic iais

A gua tem sido assunto recorrente nas ltimas dcadas no sentido de alertar o

mundo para o consumo racional e sustentvel desse bem. Estudos mostram que a

demanda s cresce enquanto que as reservas de gua potvel do planeta

diminuem, sendo a tendncia, nesse cenrio, de cada vez mais escassez.

A importncia da presena da gua j era sabida desde a antiguidade, visto que, as

primeiras civilizaes que surgiram se instalaram em reas costeiras ao longo de

cursos dgua. Logo foi percebido que, to importante quanto estar prximo da gua,

era conseguir conduzi-la e armazena-la, podendo assim utiliza-la para irrigar reas

frteis e conseguir produtividade suficiente a subsistncia.

Inicialmente as tcnicas de conduo e armazenamento de gua eram bastante

rudimentares, mas no Egito, cerca de 6.000 A.C, aparecem os primeiros relatos de

tcnicas com alguma complexidade. Eles utilizavam um sistema de diques e canais

para armazenar e conduzir as guas do rio Nilo aps as cheias peridicas do

mesmo. Apesar de iniciada com os egpcios, a tcnica de conduo se desenvolveu

mesmo com os romanos que, para abastecer seu imprio, contavam com uma vasta

rede de aquedutos e canais alguns deles com quilmetros de extenso.

A questo da estanqueidade em canais de conduo hidrulica sempre foi

considerada de difcil soluo, atualmente existem diversas tecnologias e materiais

utilizados para esse fim, dentre os quais podemos citar o concreto, as membranasplsticas, o solo-cimento e a mistura asfltica.

Atualmente o material mais utilizado na construo de revestimento de canais de

conduo hidrulica o concreto por ser, normalmente, a alternativa mais

econmica e se possuir um maior know-how tanto do material quando das tcnicas

construtivas.

A principal funo do concreto, como revestimento do canal, assegurar a

estanqueidade necessria para garantir a eficincia no transporte de gua nas


18/142



condies de escoamento projetadas. Alm disso, o concreto tem funo de

proteo dos taludes e fundo contra a eroso.

No entanto, anomalias podem ocorrer e, com o passar do tempo, o concreto pode

acabar deixando de exercer suas funes de maneira eficiente. Essas anomalias

podem ser causadas por diversos fatores dentre eles podem-se destacar:

Degradao natural com a idade

M execuo do revestimento na fase de construo

M qualidade do concreto utilizado

Ao de subpresses

Movimentos no solo de fundao

Portanto, nesses casos se faz necessrio a realizao de servios de reparo e

manuteno no canal a fim que se consiga recuperar as condies originais do

mesmo, ou seja, a capacidade de transporte para o qual foi projetado com as

mnimas perdas.

Vale ressaltar que, em se tratando de canais de distritos de irrigao, a manuteno

responde por at 30% do total da manuteno da infraestrutura hdrica,

representando valores de at US$ 4/ha/ano (Relatrio Interno nmero 10 P&D

CHESF, 2009), refletindo significativamente na tarifa de gua cobrada aos usurios

irrigantes ou nos recursos portados pela entidade governamental responsvel pelo

permetro. Desta forma, a deciso quanto a execuo de determinada manuteno

em um canal, deve basear-se na anlise econmica da relao custo benefcio entre

o gasto com a interveno e a economia de gua a ser obtida, considerando

tambm os fatores ambientais associados.

Diante disso o presente trabalho apresenta as principais patologias e suas

respectivas tcnicas de reparo e manuteno explanando e discutindo as principais

vantagens e desvantagens de cada tcnica. Como uma significativa demanda por

manuteno se d em decorrncia de uma m execuo do canal na fase de

construo, este trabalho trs diretrizes, especificaes e recomendaes sobre as

etapas de construo a fim de que se possa reduzir a demanda por manuteno

associada a esta fase.


19/142



1.2 Objetivo

1.2.1 Objetivo Geral

Essa dissertao tem por objetivo fazer um apanhado de todos os aspectos

relacionados com manuteno em canais de irrigao revestidos em concreto.

1.2.1 Objetivos Especficos

Fazer um levantamento completo das principais patologias relacionadas acanais de irrigao revestidos em concreto;

Investigar e discutir as causas das principais patologias;

Propor a melhor soluo para cada patologia;

Propor uma metodologia para o correto planejamento da manuteno;

Abordar os principais critrios, diretrizes, recomendaes e especificaes de

dimensionamento, elaborao de projeto, execuo de canais.


20/142

Manuteno em Canais de Irrigao Revestidos em Concreto Referencial Terico


2. REFERENCIAL TERICO

Nesse captulo se faz um apanhado geral da literatura existente no que diz respeitoa estruturas hidrulicas de conduo, canais de irrigao, revestidos ou no,

problemas mais comuns em canais, dimensionamento de canais, juntas e

manuteno em distritos de irrigao e canais em especfico.

2.1 Estruturas Hidrulicas de Conduo

Estruturas hidrulicas de conduo, por definio, so estruturas destinadas a

transportar gua de uma fonte (tomada dgua: rio, lago, etc.), com cota geralmente

mais elevada, at o local onde a mesma ser utilizada (INFANTE & SEGERER,

2010). Estas estruturas podem ser de escoamento forado, onde so,

obrigatoriamente, fechadas e o escoamento se procede com presso superior

atmosfrica (sistemas adutores, abastecimento pblico), ou de escoamento livre,

onde o escoamento ocorre presso atmosfrica e a estrutura geralmente aberta

ou fechada mas trabalhando parcialmente cheia (canais projetados, canais naturais,

sistemas de drenagem e de esgotamento sanitrio).

Levando-se em considerao o destino da gua transportada em canais de

escoamento livre, estes podem ser:

Industriais: Abrange toda estrutura ou canal que transporte gua para fins

industriais, inclusive canais naturais utilizados na gerao de energia

hidroeltrica.

De irrigao: Tem a funo de levar gua at as zonas de cultivo,geralmente tem seo trapezoidal, podendo ser revestido ou no, tem a

caracterstica de ter a seo transversal varivel, diminuindo ao longo de sua

extenso, em funo da diminuio de vazo transportada decorrente das

derivaes existentes em seu percurso.

Navegveis: Abrange todos os canais que possuem pelo menos um trecho

navegvel, so geralmente canais naturais, podendo tambm ser artificiais

geralmente interligando duas regies navegveis, so mais utilizados naregio norte do pas, onde se encontram as maiores bacias hidrogrficas,


21/142


22/142



condies climticas, questes construtivas, ambientais, relativas operao e

manuteno, experincia com outros sistemas existentes, assim como bom senso e

conhecimentos gerais de engenharia (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).

2.2.1 Vantagens em se revestir um canal

Revestir um canal traz algumas vantagens, dentre as quais podem-se citar: reduo

da perda de gua por infiltrao, reduo da dimenso do canal e reduo da

necessidade manuteno no mesmo. Embora em alguns casos os estudos de

concepo mostrem que os custos para revestir o canal no compensem as

vantagens supracitadas, canais revestidos, de maneira geral, so uma tima

alternativa na conduo de gua principalmente para irrigao (FAO, 1992).

Reduo da perda de gua por infiltrao : Em canais tpicos de terra no

compactada as perdas por infiltrao podem ser bastante elevadas. Entre

perdas por infiltrao, perdas operacionais e por evaporao, estima-se que

um canal de terra no-revestido perca cerca de um tero da gua que

transporta (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b). Segundo Bereau of

Reclamation (2002b), se a perda por infiltrao prevista para um canal sem

revestimento for igual ou superior a 0,15m/m/24h o mesmo deve ser

revestido. Estudos mostram que ao se revestir um canal possvel se

conseguir uma reduo de at 95% das perdas por infiltrao

(THANDAVESWARA, 2005). Alm do explcito benefcio decorrente da

conservao do recurso hdrico, h tambm o benefcio econmico advindo

da reduo dos custos com bombeamento em locais onde se faz o uso dessatcnica.

Reduo da dimenso do canal: Como a rugosidade em canais revestidos

menor do que em canais no revestidos, ocasionando uma menor resistncia

a passagem da gua, e consequentemente, uma maior velocidade da mesma

e tendo em vista que a vazo um produto da rea molhada da seo-

transversal pela velocidade mdia da gua, temos que para uma mesmavazo a rea molhada e, portanto, a da seo transversal de um canal


23/142



revestido menor do que para um canal no revestido, pois a velocidade

mdia da gua transportada naquele maior (FAO, 1992). Segundo

Thandaveswara (2005), para uma mesma vazo, a rea da seo transversal

de um canal revestido ter 40% da rea da seo transversal de um canal

no revestido. Isso de grande valia na reduo dos custos com escavao e

movimento de terra, e tambm em situaes onde o espao de trabalho

restrito.

Reduo de manuteno: Revestimentos como concreto, alvenaria ou

membranas plsticas impedem ou dificultam bastante o crescimento de

vegetao, a construo de tocas por pequenos animas e at mesmopossveis danos pela passagem de animais maiores (vacas, bois, cavalos,

etc). Alm disso, a maior velocidade da gua transportada impede a

deposio de sedimentos carreados pela mesma (FAO, 1992). Vale ressaltar

tambm que as laterais e o fundo de canais revestidos so mais estveis e

menos susceptveis a eroso do que em canais no revestidos (FAO, 1992).

2.2.2 Tipos de revestimento

Vrios podem ser os revestimentos usados em canais, alguns mais eficientes outros

menos, dependendo de cada situao. Dentre os principais podem-se citar: o

concreto, a terra compactada, o solo-cimento, as membranas plsticas, e a mistura

asfltica.

Concreto : Revestimento muito utilizado em canais de irrigao. Alm deproduzir uma barreira dura e de permeabilidade muito baixa

(0,0213m/m/24h) quando bem executado , dificultar o crescimento de

plantas e se tornar uma barreira quase impenetrvel para pequenos animais

fazerem sua toca, o concreto tem a vantagem de ser adaptvel a qualquer

geometria. Quando bem executados e feita a manuteno adequada,

possuem vida til entre 25-50 anos (THANDAVESWARA, 2005). Canais com

revestimento de concreto geralmente so executados de forma trapezoidal,podendo tambm ser construdo de forma parablica (pequenas vazes),


24/142



podendo ser em concreto no-armado, com espessura variando de 65 mm a

105 mm, ou em concreto armado, com espessura variando de 90 mm a 150

mm (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).

Solo-cimento: Esse revestimento se d atravs da mistura de cimento, solo

do prprio canal e gua. Sua espessura varia entre 10 e 15 cm e a relao

cimento/solo est entre 1:4 e 1:6. Esse revestimento muito caro em sua

execuo, e os melhores resultados foram obtidos em solos argilosos e

espessos. Tal tcnica necessita de um trabalho de laboratrio rigoroso tanto

na preparao quanto na execuo. H duas maneiras de se executar tal

tcnica, a mistura seca, onde o cimento distribudo sobre a superfcie e semistura completamente com o solo depois umedecido por asperso,

misturado novamente, e compactado. A segunda maneira atravs de uma

mistura plstica formada pelo solo retirado, cimento e gua, que misturada

numa betoneira, e aplicada nas laterais e fundo do canal. H a necessidade

de cura, assim como o concreto (INFANTE & SEGERER, 2010).

Membranas Plsticas: No Brasil os materiais mais empregados para essestipos de manta so o Cloreto Polivinlico (PVC) e o Polietileno (PE). Embora

o desempenho e a durabilidade do Polietileno sejam melhores se comparado

ao PVC, sua utilizao foi descontinuada porque a superfcie do lenol de

PE era to lisa que se tornava difcil manter o material de cobertura sobre os

taludes laterais, sem que deslizasse, e, tambm, devido exigncia de

juntas soldadas com calor, assim como a consequente mo-de-obra

especializada (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b). Estes materiais

devem ser de cores escuras para impedir o transpasse de luz solar e,

consequentemente, inibir o crescimento de vegetao sob a manta

(INFANTE & SEGERER, 2010). Esse revestimento pode ser executado de

duas maneiras: de forma exposta ou enterrada. Na primeira, a manta (2mm)

colocada diretamente sobre a superfcie do canal sem nenhuma cobertura.

Essa tcnica se mostra pouco competitiva, do ponto de vista econmico,

quando comparados a outros sistemas mais convencionais de revestimento

de canais, visto que, esto mais vulnerveis a possveis danos de causados

pelo transito de animais e degradao pela ao do clima, sendo necessria


25/142



sua substituio de peridica. J na segunda tcnica, a membrana plstica,

com espessura mnima de 8 mm, recoberta por uma espcie de capa de

areia e cascalho com espessura mnima de 30 cm, podendo tambm ser

recoberta por concreto, nesse caso, fazendo apenas funo de proteo

mecnica a membrana. Essa ultima tcnica tem se mostrado muito eficiente

e, atualmente, a mais utilizada em revestimentos de estruturas de

conduo. A inclinao dos taludes laterais dever ser igual ou inferior a 1:

2,5, dependendo das dimenses do canal e dos materiais de base e

cobertura (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b). indispensvel o respeito

da espessura mnima do material de cobertura, pois, este serve de proteo

contra possveis danos ou furos causados por gado ou outros animais queentrem no canal quando este se encontra seco (BUREAU OF

RECLAMATION, 2002b). Vrias so as vantagens do uso dessa tcnica,

dentre elas pode-se citar: a possibilidade de ser utilizada em diversas

condies climticas, a facilidade de adaptao na reabilitao de canais

sem revestimento com problemas de infiltrao excessiva e uma maior

tolerncia a flutuaes no nvel da gua se comparado a outros

revestimentos, quando o material de cobertura for projetado para taiscondies (BUREAU OF RECLAMATION, 2010).

Mistura Asfltica: Este revestimento com asfalto pr-fabricado muito caro

e no h estudos suficientes que comprovem de sua eficincia (INFANTE &

SEGERER, 2010).

2.3 Canais Sem Revestimento

Canais sem revestimento, tambm chamados de canais de terra, so aqueles em

que a conduo da gua se d na superfcie de solo natural em que o canal foi

escavado. Geralmente, perda de gua por infiltrao excessiva no um problema

em canais escavados em solos de textura entre mdia e fina; embora, eroso e

sedimentao podem ocorrer se o solo for erosivo (USDA, 1997). Para se manter a

seo transversal do canal estvel, assim como sua capacidade de conduo, deve-se respeitar as velocidades limites de escoamento, em relao seo transversal e


26/142



a declividade de fundo. A velocidade de escoamento tem um limite inferior, dado

pelo valor mnimo para que no haja deposio ou sedimentao das partculas em

suspenso, e um limite superior, dado pela velocidade mxima para se evitar a

eroso (INFANTE & SEGERER, 2010). Ao se iniciar a operao nesses canais,

ocorre um pouco de eroso e sedimentao at que se chegue a uma situao de

equilbrio, a partir disso, os canais se tornam bem estveis (INFANTE & SEGERER,

2010).

Para que um canal de terra se torne uma opo vivel, ou seja, que se conserve em

operao, com capacidade de transporte satisfatria, por um grande perodo de

tempo e com o mnimo de manuteno, algumas requisitos devem ser atendidos

dentre eles podemos citar (INFANTE & SEGERER, 2010):

Projetar o canal respeitando as velocidades de escoamento, utilizando os

critrios limites de eroso e sedimentao;

Executar com preciso a escavao, respeitando a geometria, o alinhamento

e a declividade de fundo;

Preparar o solo de maneira que se consiga a estanqueidade satisfatria, ou

seja, infiltrao < 0,15m/m/24h; Realizar um tratamento no solo a fim de se impedir o crescimento de

vegetao e realizar trabalhos de limpeza dessa vegetao quando

necessrio.

De maneira geral, a escolha de se revestir ou no um canal e o tipo de revestimento

mais adequado se d atravs de questes econmicas, salvo alguns casos em que

condies climticas, ambientais, locais ou de caractersticas prprias de destino docanal, limitem a deciso por um tipo ou outro.

2.4 Problemas mais Comuns em Canais

Em grande parte dos casos, as patologias em canais ocorrem por falta de

manuteno e/ou operao adequadas, podendo tambm ser por erros no projeto

e/ou na execuo do mesmo. Dentre os principais problemas que podem serencontrados em canais, podem ser citados: As perdas de gua, que podem ser por


27/142



infiltrao excessiva, evaporao, transbordamento e por vazamento, o

assoreamento e a eroso do canal.

Perdas por Infiltrao: Perdas por infiltrao so inevitveis mesmo em

canais revestidos, segundo Bureau of Reclamation (2002b) um tpico canal

revestido em concreto de boa qualidade apresentar uma infiltrao de

aproximadamente 0,0213m/m/24h, como citado anteriormente. Essas

perdas podem se tornar significativas caso o material no qual o canal foi

construdo tenha alta permeabilidade (FAO, 1992). Vale ressaltar que taxas

elevadas de infiltrao podem tambm ser consequncia de falhas na

execuo, manuteno ou operao. Dentre as principais causas deinfiltrao excessiva podem ser citados: buracos de ratos ou cupins nos lados

ou fundo do canal; margens erodidas; infiltraes ao redor das estruturas;

estruturas de controle indevidamente seladas; rachaduras ou buracos no

revestimento de concreto ou juntas seladas incorretamente; rasgos em

revestimentos plsticos ou asflticos (FAO, 1992). Os resultados da infiltrao

pelas laterais do canal podem ser facilmente percebidos, pois, clara a

observncia de elevada umidade, formao de poas ou pequenos lagos ecrescimento excessivo de vegetao em reas ao longo do canal. J a

infiltrao que ocorre no fundo do canal de difcil deteco, pois, a gua

infiltrada logo percola se misturando ao lenol fretico (FAO, 1992). Existem

alguns mtodos para de calcular a perda por infiltrao em canais, dentre eles

pode-se citar: medio de vazo de entrada e vazo de sada, monitoramento

da altura de lmina dgua em um trecho controlado do canal ponding,

utilizao de permemetros de carga constante (USDA, 1997). Todos osmtodos supracitados de medio de infiltrao so para o caso em que j

existe um canal em operao, quando se deseja fazer uma estimativa em um

canal que no esteja finalizado ou em operao, so usadas expresses

empricas, uma delas a Frmula de Moritz, apresentada abaixo:

(1)

Onde: = perda em metros cbicos por segundo, por quilmetro de canal;


28/142



= vazo de projeto do canal, em metros cbicos por segundo;

= velocidade de escoamento no canal, em metros por segundo;

= coeficiente de perda de gua, em metros cbicos em 24 horas,

atravs de cada metro quadrado de permetro molhado.

O valor do parmetro C pode ser obtido atravs da Tabela 1, construda

atravs de observaes em vrios sistemas de canais nos Estados Unidos.

Tabela1- Valores do parmetro C para alguns tipos de solo

Tipo de Material Valor de "C"

Cascalho cimentado e subsolo firme("hardpan") com lodo arenoso

0,104

Argila e lodo argiloso 0,125

Lodo arenoso 0,201

Cinzas vulcnicas 0,207

Cinzas vulcnicas com areia 0,299

Areia e cinzas vulcnicas ou argila 0,366

Solo arenoso com rochas 0,512

Solo arenoso e cascalho 0,671

Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b

Como mencionado antes, as perdas por infiltrao podem ser reduzidas

revestindo-se o canal ou fazendo um tratamento de estanqueidade no solo

para canais no revestidos.

Perdas por Evaporao: Perdas por evaporao existem em qualquer canal

independente do revestimento que se tenha no mesmo. A evaporao

calculada de forma direta, conhecendose a evaporao da regio em mm e

a rea superficial de gua do canal a ela exposta, calcula-se o volume de


29/142



gua evaporado multiplicando ambas as magnitudes (INFANTE & SEGERER,

2010)

Transbordamento : As principais causas do transbordamento em canais so:

vazo incomum, ultrapassando a capacidade do canal; Surgimento de

obstculos como assoreamento rochas, blocos e crescimento de vegetao

bloqueando a passagem da gua; operao inadequada de estruturas de

controle, causando fechamento indevido de comportas; excesso de chuva

sendo drenada para dentro do canal; Erros de projeto e/ou execuo do canal

repercutindo em diminuio da capacidade do mesmo (FAO, 1992).

Transbordamentos podem causar eroso nas margens e pode levar agrandes avarias (FAO, 1992). Pode ser prevenido melhorando-se o sistema

de operao de estruturas de controle. Comportas seriam instaladas e

abertas para drenar o excesso de gua dos canais.

Assoreamento: Ocorre quando existe o acmulo de sedimentos carreados

pela gua, causando diminuio da capacidade de transporte do canal e, em

alguns casos, bloqueio do fluxo com consequente transbordamento. Oproblema pode ser resolvido de maneira relativamente simples, retirando-se o

excesso de sedimento do fundo do canal e regulando a velocidade da gua

para evitar mais deposio de sedimentos.

Eroso: Ocorre quando os lados e fundo do canal (no revestido) entram em

processo de deteriorao por ao das altas velocidades de escoamento das

guas. Em geral, as curvas e sees a jusante de estruturas de controle so

mais susceptveis eroso, desde que a velocidade de escoamento seja

elevada e as mudanas de direo acentuadas, causem turbulncia (FAO,

1992). Eroso tambm pode ser causada por falhas no projeto e/ou execuo

nesse caso, quando no so respeitados os limites de declividade dos taludes

laterais e de fundo do canal. Taludes muito acentuados, podem deslizar para

dentro do canal causando assoreamento ou bloqueio do fluxo. Se a lateral

dos canais no for muito slida, podem ocorrer vazamentos (FAO, 1992).

Canais construdos em solos arenosos so mais susceptveis a eroso se

comparados a canais feitos em solos argilosos, devido sua maior coeso.


30/142



Para evitar eroso em qualquer que seja o material no qual o canal foi

construdo necessrio que os limites tanto de velocidade do escoamento

quanto de inclinao de taludes sejam respeitados, caso contrrio, a eroso

do canal ocorrer sempre, independente do tipo de solo. Se mesmo com as

velocidades e as inclinaes devidamente respeitadas a eroso continuar, a

soluo revestir o canal (FAO, 1992).

De maneira geral, canais construdos dentro das especificaes adequadas, com um

bom gerenciamento tanto na operao quanto na manuteno de suas estruturas,

no apresentam tantos problemas e tem uma vida til bastante prolongada.

2.5 Dimensionamento Hidrulico

Os clculos hidrulicos em canais abertos consistem, basicamente, na obteno de

parmetros hidrulicos como a vazo de projeto e as velocidades limites de

escoamento das guas. Em geral, para o dimensionamento hidrulico em canais

abertos adota-se o regime permanente e uniforme, ou seja, as propriedades

hidrulicas (permetro molhado, lmina dgua, raio hidrulico) do canal no variam

no tempo ou espao.

2.5.1 Vazo de Projeto

Existem algumas expresses na literatura para o clculo dessas vazes como a

frmula de Bazin, frmula de Bazin modificada por Contessini, frmula de

simplificada de Kutter, todas baseadas na equao de Chezy. No Brasil, esses

clculos geralmente so feitos atravs da equao de Manning, baseada nas

equaes de Chezy e da Continuidade. Sendo assim, a capacidade do canal pode

ser calculada pela Equao 2.

(2)

Onde: Q Vazo do trecho (m/s);

A rea molhada, rea da seo ocupada pelo lquido (m);


31/142



Rh Raio hidrulico (m);

0

S Declividade do fundo do canal no trecho (m/m);

n Coeficiente de Manning

O coeficiente de Manning (n), quando aplicado em condutos livres, representa as

perdas de energia distribudas e localizadas (singularidades ou acidentais) de um

determinado intervalo, podendo-se major-los para representar as caractersticas

particulares locais. Os valores do parmetro (n), agrupados em funo da natureza

das paredes do conduto,podem ser encontrados na Tabela 2.

Tabela 2 Coeficiente de Manning

Fonte: Chow, 1985

Segundo Bureau of Reclamation (2002b), a experincia acumulada e extensos

trabalhos de campo demonstram que, para canais revestidos em concreto, o valor

de n aumenta com o aumento das dimenses do canal. Os estudos constataram

uma relao entre o coeficiente n e o raio hidrulico . Os valores de n

encontrados na Tabela 3 so considerados adequados para os canais com

revestimento de concreto (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).


32/142



Tabela 3 Relao entre o raio hidrulico e o coeficiente de Manning (n) (concreto)

Raio Hidrulico (Rh) Coeficiente de Manning (n)

1,2 0,0565 [Rh(1/6)]/log(9711Rh)


Para canais sem revestimento os valores de (n) so apresentados na Tabela 4:

Tabela 4 Relao entre o raio hidrulico e o coeficiente de Manning (n) (terra)

Raio Hidrulico (Rh) Coeficiente de Manning (n)

2,8 0,0225


J para sees do canal cobertas de areia e cascalho, o valor (n) de Manning podeser obtido atravs da equao de Strickler.

(3)

Onde d50 igual ao tamanho, em metros, para o qual 50% do material do leito, porpeso, mais fino (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).

2.5.2 Velocidades Limites

Para o caso de canais no erodveis (revestidos), o critrio adotado o da menor

velocidade pra que no permita o inicio da sedimentao e no induza o

crescimento de vegetao aqutica (INFANTE & SEGERER, 2010). O valor exato de

tal velocidade no pode ser determinado com facilidade. Em geral adota-se uma

velocidade mdia na seo de 0,6 a 0,9 m/s quando a porcentagem de silte em

suspenso pequena, e uma velocidade mdia no inferior a 0,75 m/s para prevenir

o crescimento de vegetao (INFANTE & SEGERER, 2010). Os valores

recomendados de velocidade mnima de acordo com o material em suspenso na

gua so mostrados na Tabela 5.


33/142



Tabela 5 Velocidades mnimas de acordo com materiais em suspenso na gua.

Material em suspenso Velocidade Mnima (m/s)

Silte 0,08

Areia Fina (d = 2mm) 0,16

Areia Grossa (d = 5mm) 0,21

Cascalho Fino (d = 8mm) 0,32

Cascalho 0,65

Fonte: Infante & Segerer, 2010

Onde:

d = Dimetro mdio do material.

J para canais erodveis (sem revestimento), alm da velocidade mnima para evitar

a sedimentao, existe uma velocidade mxima, dependendo do tipo de material do

canal, que evitar a eroso das laterais e fundo do canal. Nesse caso, pode ser

usado o critrio da velocidade limite que consiste em projetar a seo transversal do

canal de tal maneira que a velocidade de escoamento seja menor que a velocidade

mxima permitida pelo material das laterais e fundo do canal (INFANTE &

SEGERER, 2010). Os valores dessas velocidades limites podem ser encontrados na

Tabela 6.

Tabela 6 Velocidades Limites para alguns materiais base de canais

Material do canal Velocidade limite (m/s)

Areia Fina 0,40

Argila Arenosa 0,50

Argila Pura 0,60

Argila com cascalho fino 0,70

Mistura de cascalho, areia eargila

1,00

Pedregulho 1,20

Seixos e Cascalho 1,50

Rochas Alteradas 2,40

Rochas intactas 4,00

Concreto >4,00

Fonte: Infante & Segerer, 2010


34/142



Outra expresso conhecida para o clculo da velocidade de no sedimentao e

no eroso em guas que carreiam sedimentos a frmula de Kennedy, que leva

em considerao a altura da lmina dgua e o tipo de solo.

(4)

Onde: = Velocidade de no eroso e sedimentao (m/s);

= Coeficiente relativo ao solo;

= Profundidade de gua (m);

O coeficiente (C) pode ser obtido atravs da tabela 7.

Tabela 7 Valores do coeficiente C

Tipo de Solo Valor de C

Arenoso fino e leve 0.84

Arenoso mais grado e leve 0.92

Lodoso arenoso 1.01

Detritos de solo duro ou siltegrosso

1.09


J para o caso do canal transportar gua limpa, sem sedimento, a equao de

Kennedy fica:

(5)

Caso haja necessidade de se colocar areia e cascalho nos canais de terra, a fim deproteger as margens da ao das ondas. No caso de gua limpa escoar sobre

camadas protetoras de areia e cascalho e outros leitos de material granuloso no-

coeso, a velocidade no erosiva (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b):

(6)

Onde d50 o mesmo valor citado anteriormente e Rh o raio hidrulico.


35/142



Existem outras maneiras de se calcular as velocidades limites presentes na

literatura, dentre elas podemos citar as velocidades mximas de Scobey, o critrio

das foras de atrito, ou as teorias de Einstein, Graff e outros (INFANTE &

SEGERER, 2010).

2.6 Dimensionamento da Seo Transversal

Levando-se em considerao questes como eficincia hidrulica, facilidade

construtiva e custo de implantao, j est consagrada na literatura tcnica que um

canal com seo transversal trapezoidal mais vivel, tanto para canais revestidos

como para no revestidos, se comparado a canais de seo transversal em

semicrculo ou em funil, que possuem maior eficincia hidrulica. Diante disso, a

Figura 1 mostra a seo transversal tpica de canais de irrigao com revestimento

em concreto, a Figura 2 mostra detalhes do revestimento em concreto armado e no

armado e a Figura 3 mostra a seo tpica de canais de irrigao sem revestimento.

Onde, nas figuras 1, 2 e 3:


36/142



Tabela 8 Variveis (Figuras 1,2 e 3)

SIMBOLO VARIVEL UNIDADE

d Profundidade Normal mNAN Nvel de gua normal m

t Espessura do revestimento em concreto mm

t Espessura vertical de terra compactada do fundo do canal m

t Espessura horizontal de terra compactada nos taludes m

b Largura do fundo do canal m

Q Vazo de projeto do canal m/s

V Velocidade da gua no canal m/s

r Raio hidrulico m

n Coeficiente de ManningS Declividade de energia

S:S Declividade dos taludes do canal (horizontal/vertical)

H Altura do revestimento de terra acima do m

H Altura do revestimento de concreto acima do m

H Altura do aterro acima do m

L Largura da aba do revestimento de concreto mm

P Perimetro do revestimento de concreto do canal m

C-C Centro a centro do espaamento das juntas de contrao m

TF Fora de Trao (1000 ds) kg/mW Largura da estrada de O & M m

Ts Espessura da superfcie de cascalho mm

L.L Limite de liquidez

I.P ndice de plasticidade


37/142



Figura 1 Seo tpica do canal revestido em concreto (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)

Figura 2 Detalhes do revestimento em concreto (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)


38/142



Figura 3 Seo tpica do canal sem revestimento (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)


39/142



O Bureau of Reclamation Brasil, atravs do manual de Irrigao, criou uma srie de

tabelas para dimensionar sees transversais de canais de irrigao trapezoidais em

funo da vazo de projeto. Estabelecida a vazo de projeto, que depende de uma

srie de fatores como as necessidades dos irrigantes, o tamanho do permetro

irrigado, as culturas a serem irrigadas, aspectos econmicos, a disponibilidade

hdrica e etc., as dimenses podem ser obtidas da seguinte forma: Atravs da

Tabela 9 pode-se obter o valor da largura do fundo do canal b e, na mesma tabela,

atravs da relao b/d o valor da profundidade normal d, observando-se os

limites estabelecidos que so uma vazo mxima de 600 m/s e uma taxa de

infiltrao mxima de 0,15 m/m/24h para canais de terra. Com os valores b e d,

possvel se obter, atravs da Tabela 10, para canais de terra, o valor da espessurada camada de terra compactada do fundo do canal ( e da espessura da camada

de terra compactada nos taludes ( ), juntamente com o valor da borda livre do

mesmo ( ), observando-se os limites de liquidez, de platicidade e Q>1,4 m/s (para

vazes menores que 1,4 m/s sugerido revestir o canal ou fazer sua conduo

atravs de tubulao).

J para canais revestidos em concreto no armado, a Tabela 10 fornece os valoresa espessura do revestimento (t), da largura da aba (L), da borda livre do

revestimento ( ) bem como da distncia de centro a centro do espaamento das

juntas de contrao ( ) tanto transversais, em funo da espessura das placas

de concreto, como longitudinais, em funo do permetro do revestimento de

concreto do canal. Para canais em concreto armado, as espessuras podem ser

obtidas de maneira grfica atravs da Figura 4. Calculados esses valores, a Tabela

11 fornece, para canais em terra, a declividade dos taludes do canal ( ) e o valordo coeficiente de Manning n. Para canais em concreto, a Tabela 11 fornece a

declividade dos taludes do canal ( ) e a borda livre ( ). Para ambos os casos,

possvel calcular as velocidades de escoamento atravs das equaes e tabelas

mostradas na seo 2.4.2 deste trabalho, o coeficiente de Manning n pode ser

obtido atravs da Tabela 2 da seo 2.4.1 tambm deste trabalho, o raio hidrulico

calculado atravs do quociente entre a rea molhada e o permetro molhado

e finalmente a declividade ( ) calculada atravs da equao deManning (2). Vale ressaltar que (declividade de fundo) = (declividade da linha de


40/142



energia), pois estamos considerando um regime permanente e uniforme. Caso, por

questes topogrficas, a declividade calculada seja de difcil execuo, uma

declividade adequada deve ser obtida e os outros parmetros recalculados de forma

a atender a vazo de projeto. Segundo Bureau of Reclamation, as armaduras para

canais com vazo de at 600 m/s so 4 c/ 30cm e ambas as direes e no centro

da laje. Podendo tambm ser substitudas por tela de arame soldado, caso no haja

problemas em manter a tela no centro do revestimento.

Figura 4 Grfico da relao entre a capacidade do canal e a espessura do revestimento de

concreto (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)

Para o dimensionamento de sees transversais com revestimento em Membrana

Plstica, o procedimento semelhante ao adotado para de canais em terra

compactada. Para o caso de membrana plstica recoberta com terra, e/ou areia e

cascalho, a espessura mnima do material de cobertura ser calculada pelaequao:


41/142



(7)

Onde: espessura do material de cobertura, em metros (30cm, no mnimo)profundidade da gua, em metros.

Para o caso de membrana plstica recoberta por concreto, a espessura da camada

de concreto depende do tipo de aplicao do mesmo, caso a aplicao seja de

maneira convencional, a espessura no dever ser inferior a 10 cm. Caso a

aplicao seja de forma projetada, a espessura mnima de 5 cm. Vale ressaltar

que, assim como nos canais revestidos em concreto, cuidados devem ser tomadosquanto ao espaamento e tratamento de juntas transversais e longitudinais.

Segundo Bureau of Reclamation (2002b), um cuidado especial deve ser dado ao

leito base de implantao da membrana, este deve ser relativamente liso e isento de

pedras, razes e outros objetos pontudos que possam perfurar a membrana. O

rastelamento do fundo com corrente pesada, tipo mquina, ou com uma velha

esteira de trator, poder proporcionar uma fundao adequada. Se este mtodo no

funcionar, cobrir-se- o leito com uma camada de 8 a 10cm de espessura de areia,

ou de solo de textura fina, imediatamente antes de se colocar a membrana.


42/142



Tabela 9 Largura de Fundo b e profundidade normal d em funo da vazo de projeto (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)


43/142



Tabela 10 Valores de , , , t , L, e (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)


44/142



Tabela 11 Declividade de taludes, coeficiente de Manning, e borda livre (Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b).


45/142



2.7 Juntas

As juntas representam um problema de grande relevncia tanto na fase de

construo quanto na posterior operao de um canal revestido em concreto. Caso

no haja manuteno adequada do mesmo, as juntas podem se tornar a maior

causa de perda de gua por vazamento. O aparecimento de rachaduras no

revestimento de concreto no-armado j esperado, essas rachaduras so

causadas pela retrao do concreto decorrente do processo de cura. Juntas so

executadas a intervalos regulares a fim de controlar o local onde essas rachaduras

surgiro (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).

Segundo sua localizao, as juntas podem ser classificadas em:

Transversais: So as juntas executadas perpendicularmente ao eixo do

canal, e so colocadas de forma obrigatria;

Longitudinais: So executadas paralelamente ao eixo do canal e dependem

das dimenses do canal;

O espaamento entre as juntas transversais se d em funo da espessura do

revestimento, assim como a necessidade de colocao de juntas longitudinais estcondicionada a dimenso permetro do revestimento de concreto do canal, como j

abordado no item anterior.

Segundo sua funo, as juntas podem classificar-se em:

Construtivas: Originadas ao fim de uma jornada de trabalho;

De dilatao: Absorvem os esforos de dilatao por temperatura;

De contrao: Absorvem os esforos de contrao decorrentes da cura do

concreto;

Como citado anteriormente, juntas mal executadas ou com manuteno inadequada,

podem ser tornar grandes problemas em canais de irrigao, por isso necessrio

uma ateno especial a elas a fim de fornecer a maior estanqueidade possvel.

Atualmente no Brasil, o mtodo mais utilizado o de injetar um selante elastomrico

nas ranhuras pr-moldados (Figura 5). As ranhuras devem ter profundidade

equivalente a um tero da espessura do revestimento, de modo a assegurar a

adequada formao de trincas no local da ranhura. Alm disso, devero ser

submetidas a limpeza cuidadosa com jato de areia, imediatamente antes da


46/142



colocao do selante elastomrico, a fim de garantir uma boa ligao entre o selante

e o concreto (BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).

Figura 5 - Detalhes de juntas de contrao tpicas para revestimento em concreto

(Fonte: Bureau of Reclamation, 2002b)

O traado das juntas dever ser executado enquanto o concreto estiver fresco,

mediante superfcies cortantes retas, facas mecnicas ou cortadores operados

manualmente ou aparelhos ligados forma deslizantes. O material utilizado paraenchimento das juntas do revestimento de concreto do canal deve ser um composto

adesivo e resistente que sele as juntas do revestimento e impea a passagem de

gua nos ciclos de contrao e dilatao. A consistncia do material deve permitir

sua colocao a qualquer temperatura entre 4 e 50 C, com pistola ou colher, sem

necessidade de outras solventes ou aditivos. Depois de aplicado, o material no

deve escorrer (SOUZA & CARNEIRO, 2009).

O material de enchimento deve ser de material elastomrico base de poliuretanoou de borracha polisulfeto, com ou sem aditivo de alcatro. No Brasil, materiais


47/142



betuminosos de asfalto no so permitidos (SOUZA & CARNEIRO, 2009). O

material de enchimento das juntas deve colocado aps o concreto do revestimento

ter alcanado a resistncia indicada. Se o material com material selante ficar sem

gua por longos perodos, este poder deteriorar-se devido exposio luz solar

(BUREAU OF RECLAMATION, 2002b).

2.8 Manuteno

Por definio, manuteno a combinao de aes tcnicas, administrativas e de

superviso, com o objetivo de manter ou recolocar um item em um estado no qualpossa desempenhar uma funo requerida, ou seja, fazer o necessrio para

assegurar que um equipamento, mquina ou objeto opere dentro de condies

mnimas de requerimentos e especificaes (ABNT, 2004). Tem por objetivo, manter

instalaes ou estruturas operando nas condies para as quais foram projetadas, e

tambm fazer com que retornem a tal condio, caso tenham deixado de exerc-la.

(MARTINS E LAUGENI, 2001).

Atualmente, o conceito de manuteno em si foi estendido, como resultado, surgiramalguns tipos de manuteno dentre as quais podemos citar a manuteno corretiva,

a manuteno preventiva, a manuteno preditiva e a engenharia de manuteno ou

manuteno produtiva, definidas a seguir.

Manuteno Corretiva: o tipo mais comum de manuteno, sintetizada

pelo ciclo quebra-repara, ou seja, acionada quando determinado elemento,

equipamento, instalao ou estrutura quebra ou deixa de exercer a funo de

maneira satisfatria. Constitui a forma mais cara de manuteno quando

encarada do ponto de vista total do sistema (KARDEC, 2001). Tal

manuteno tambm conhecida como Run To Failure (RTF), ou seja,

operar at quebrar.

Manuteno Preventiva: , como o nome sugere, uma manuteno que se

antecipa as quebras ou perdas de desempenho, ela consiste em um

programa de inspees peridicas nos elementos, baseada em estudos

estatsticos do comportamento de elementos que desempenham funes


48/142



semelhantes e/ou dados fornecidos pelo fabricante. Ou seja, se sabido que

determinado elemento sob determinadas condies apresenta defeitos ou

perda de rendimento aps determinado tempo de uso, ento antes do mesmo

atingir esse tempo faz-se a manuteno preventiva. A determinao do tempo

correto de para a manuteno de grande importncia j que paradas e

trocas de peas desnecessrias podem comprometer e/ou encarecer a

produo. Esse tipo de manuteno tem grande aplicao em instalaes ou

equipamentos nos quais as falhas podem causar catstrofes, riscos

ambientais, parada de servios essenciais populao ou em sistemas

complexos e/ou de operao contnua.

Manuteno Preditiva: Tambm conhecida como manuteno sob condio

caracterizada por aplicar-se com base no estado do elemento, baseia-se em

prevenir falhas atravs do monitoramento de parmetros ou variveis que

indique a condio do equipamento, visando a necessidade ou no de

interveno no exato momento. Quando opta-se por fazer a interveno,

descoberta atravs de manuteno preditiva, realizar-se- uma manuteno

corretiva planejada, j que a falha foi previamente encontrada. Dentre osprincipais fatores que determinam falhas em componentes temos: Alterao

no nvel de vibrao, aumento de temperatura, variao de espessura, trincas

e desgaste. Para monitorar a variao desses fatores, algumas tecnologias

vem sendo desenvolvidas dentre as quais podem ser citadas: Anlise de

Vibrao, Emisso Acstica, Anlise do leo, Termografia, Ensaios No

Destrutivos, Medidas de Fluxo, Anlise de Motores Eltricos, Deteco de

Vazamento, Monitoramento da Corroso, Anlise Visual e de Rudo

(FERNANDES, 2010). Apesar dos bons resultados obtidos com esse tipo de

manuteno, sua implantao muitas vezes se torna invivel pela relao

custo/benefcio j que h necessidade de instalao de sensores ou

aparelhos de monitoramento, muitas vezes caros, em cada elemento.

Engenharia de Manuteno ou Manuteno Produtiva: O conceito de

engenharia de manuteno est ligado ao melhoramento de desempenho do

elemento como um todo, englobando melhorias para aumento de

confiabilidade, correo de erros de projetos e/ou de instalaes e adequao


49/142



s novas condies de produo. Trata-se da manuteno a fim de se

conseguir um melhor patamar de eficincia para determinado equipamento

instalao ou estrutura. Esse tipo de manuteno se faz cada vez mais

necessria pela atual competitividade entre empresas de mesmo setor e

consequentemente busca por melhorias, novas tecnologias e excelncia.

Esse tipo de manuteno pode atuar em conjunto com os outros tipos de

manuteno a fim de se conseguir um aumento na confiabilidade.

2.8.1 Manuteno em Distritos de Irrigao

Diante da atual necessidade mundial por alimento, a produo agrcola se v cadavez mais pressionada a trabalhar com patamares de eficincia maiores, por trs

disso, encontramos a irrigao, que a tcnica base para produo de alimento no

planeta. Diante disso, uma irrigao eficiente de vital importncia. Alm da busca

por melhoramentos e novas tecnologias, um elemento com importante papel nisso

tudo a manuteno, seja em instalaes, equipamentos ou estruturas, pois, sem

ela, no h possibilidade de operao com desempenho satisfatrio durante longos

perodos. Entende-se por manuteno de um sistema de irrigao a execuo dosdiversos trabalhos que visam manter as obras em bom estado, de forma a garantir

sua eficiente operao (BUREAU OF RECLAMATION, 2002c).

O Bureau of Reclamation Brasil (2002c), atravs do Manual de Irrigao, listou

critrios bsicos de qualquer programa de manuteno da infraestrutura em distritos

de irrigao, dentre eles temos:

Conhecimento das caractersticas tcnicas e dos materiais com que foramconstrudas as obras, para determinar a modalidade de limpeza e os

implementos a serem utilizados;

Coordenao dos trabalhos de manuteno, levando em conta o plano de

produo, o estgio das culturas e as pocas de seca e chuva;

Considerao de recursos fsicos, financeiros e humanos para a execuo

dos servios;


50/142



Determinao, de acordo com a situao climtica e as prioridades, da poca

e perodo para execuo de cada uma das atividades de manuteno

necessrias.

Diante disso, se faz necessrio um bom planejamento da manuteno para que os

critrios anteriormente citados sejam aplicados de maneira correta. Segundo Bureau

of Reclamation (2002c), nesse planejamento devem ser consideradas as seguintes

questes:

Dispor do inventrio das obras, pois fundamental conhecer adequadamente

o que vai ser mantido e quais so as caractersticas destas obras;

Levantamento das necessidades de manuteno, mediante reconhecimento

de campo. Deve-se tomar conhecimento sobre o que requer manuteno;

Definir as atividades de manuteno e o perodo de execuo. Neste item,

define-se o servio a executar, a poca de execuo e o quanto tem que ser

feito (quantitativo fsico);

Tomar conhecimento dos meios disponveis e responder pergunta de como

fazer o servio, definindo, se for o caso, a participao dos usurios;

Analisar o balano entre as necessidades e disponibilidades, permitindo

determinar os servios que sero factveis de realizar com os meios

disponveis;

Formular o plano definitivo, mostrando metas fsico-financeiras e cronograma

ou PERT de execuo;

No planejamento, prever as necessidades e formas de execuo, controle e

avaliao. Este controle refere-se a qualidade dos servios, medio dosrendimentos e apropriao dos custos.

Alm das questes abordadas anteriormente, para o Bureau of Reclamation (2002c)

nesse processo necessrio conhecer tambm:

Objetivo das obras e grau de dependncia de umas com as outras;


51/142



A origem dos problemas, pois no basta apenas corrigir o efeito e sim

detectar a causa do problema para minimiz-la ou mesmo elimin-la; no se

deve s consertar, preciso detectar a origem e trabalhar nela;

A frequncia das necessidades de manuteno por tipo de servio, obra e

tolerncia permissvel;

A disponibilidade dos recursos para execuo do plano;

Os resultados da avaliao das necessidades de obras;

A capacidade oramentria;

O calendrio de execuo dos servios, em funo dos dias disponveis ao

ano para manuteno, planos de ao das reas de produo e operao;

As prioridades das obras a serem mantidas em funo do maior benefcio

coletivo;

Seleo do mtodo de execuo, de acordo com o tempo disponvel e os

quantitativos dos servios.

Diante do exposto anteriormente, o Bureau of Reclamation (2002c) cita tambm que

o planejamento da manuteno deve englobar trs tipos de manuteno: a

Manuteno Preventiva, a Manuteno Corretiva de Primeiro Nvel ou Emergencial e

a Manuteno Corretiva de Segundo Nvel.

a) Manuteno Preventiva

Como citado anteriormente, a manuteno preventiva aquela que se antecipa as

quebras ou perdas desempenho, ela consiste na realizao de inspees peridicas

nos elementos a fim de se verificar sinais de desgaste e/ou envelhecimento.Segundo Bureau of Reclamation (2002c), constitui quase sempre um ponto fraco de

qualquer esquema operativo, j que, na maioria das vezes, e erroneamente, por

economia, elimina-se esta preveno, o que prejudicial ao sistema a curto e mdio

prazo. Vale ressaltar que quanto maior ateno for dada a esse tipo de manuteno,

menores podero ser os custos com a manuteno corretiva.


52/142



Assim, as principais atividades da manuteno preventiva so:

Cadastramento de todas as obras, equipamentos e componentes das

instalaes do permetro irrigado;

Inspeo programada s obras, equipamentos e componentes das

instalaes do sistema;

Limpeza peridica dos equipamentos e componentes ativos ou de reserva

das instalaes;

Lubrificao das partes mveis dos equipamentos nas estaes de

bombeamento, comportas, etc.;

Substituio de peas desgastadas;

Pintura de equipamentos, comportas, adutoras, partes internas e externas de

prdios, etc.;

Reviso peridica nos equipamentos, instrumentos e ferramentas de uso da

manuteno ou operao;

Testes e ensaios em equipamentos operacionais ativos e de reserva.

b) Manuteno Corretiva de Primeiro Nvel ou Emergencial

aquela manuteno que deve ser feita de maneira imediata, pois, h uma perda

total ou parcial de desempenho do elemento, geralmente demandam muito tempo e

so bastante onerosas.

Esse tipo de manuteno decorre geralmente de:

Quebras ou avaria de equipamentos;

Defeito no sistema eltrico;

Deteriorao ou ruptura de comportas ou vlvulas;

Quebra de placas e/ou desmoronamento em canais;

E suas principais atividades so:


53/142



Deteco ou pesquisa do defeito e suas causas;

Remoo do equipamento ou componente avariado;

Substituio do equipamento ou componente avariado;

Reparo das partes danificadas, podendo-se efetuar reparos provisrios para

evitar interrupes prolongadas;

Recondicionamento, na prpria oficina, do equipamento danificado;

Reposio de placas ou trechos do canal ou obra com problema.

c) Manuteno Corretiva de Segundo Nvel

Segundo Bureau of Reclamation (2002c), a manuteno corretiva de Segundo Nvel

aquela considerada de maior envergadura, algumas vezes decorrente da m ou

no execuo das manutenes anteriormente citadas.

Assim as tarefas da Manuteno Corretiva de Segundo Nvel so:

Recuperar e/ou reabilitar equipamentos e componentes em oficina de

terceiros, estando a operao assegurada atravs de equipamentos,

componentes ou obras de reserva;

Efetuar a reabilitao de canais, drenos, etc;

Efetuar melhorias, ampliaes, modificaes ou obras em prdios;

Efetuar melhorias ou modificaes de painis eltricos de fora de comando.

J para Skogerboe & Merkley (1996) os tipos de manuteno que devem ser

praticados em distritos de irrigao so sete: Normal or Routine Maintenance,Emergency Maintenance, Essential Structural Maintenance, Deferred Maintenance,

Catch Up Maintenance, Preventative Maintenance e Rehabilitation, definidas a

seguir.


54/142



1) Manuteno Normal ou de Rotina(Normal or Routine Maintenance)

So todas as atividades de manuteno normalmente conduzidas durante o ano em

um distrito de irrigao. Esse tipo de manuteno engloba todas as atividades que

devem ser feitas para que o distrito tenha mnimas condies de funcionamento.

2) Manuteno de Emergncia(Emergency Maintenance)

Como o nome sugere, uma manuteno de emergncia, ocorre quando situaes

incomuns pem em risco a segurana de barragens, da populao em reas

prximas ou dos canais de irrigao. Necessita de aes imediatas e normalmentecaras (SKOGERBOE & MERKLEY, 1996). Essa manuteno est ligada ao conceito

supracitado de Manuteno Corretiva.

3) Manuteno de estruturas essenciais(Essential Structural Maintenance)

Manuteno necessria s estruturas de controle de vazo, que tambm permitir

que as mesmas sirvam de estruturas de medio de vazo aps a devidacalibrao.

4) Manuteno Adiada(Deferred Maintenance)

o acmulo de todos os pontos que necessitam de manuteno e no foram

englobados pela Normal orRoutine Maintenance; provavelmente pela escassez de

fundos e/ou outros motivos mais especficos.

5) Manuteno de Aperfeioamento(Catch up Maintenance)

a manuteno usada para aprimorar e/ou melhorar o desempenho hidrulico de

todo o sistema (SKOGERBOE & MERKLEY, 1996). A Catch Up Maintenance est

ligada ao conceito de Engenharia de Manuteno ou Manuteno Produtiva citado

anteriormente.


55/142



6) Manuteno Preventiva(Preventative Maintenance)

A manuteno preventiva, como o nome j diz, aciona as atividades de manuteno

enquanto o problema ainda menor, ao invs de utilizar a manuteno de

emergncia quando o problema se torna mais caro e grave.

7) Reabilitao(Rehabili tation)

Na maioria dos casos, esse tipo de manuteno requerida quando o acmulo de

atividades decorrente da Deferred Maintenance se torna to grande quecompromete a operao do sistema de irrigao como um todo. Quando um

eficiente programa de Manuteno Preventiva (Preventative Maintenance)

seguido, a Reabilitao (Rehabilitation) s se faz necessria: (1) para repor

estruturas envelhecidas, ou (2) quando o projeto do sistema de irrigao no mais

adequado devido a mudanas drsticas nas tcnicas de agricultura (SKOGERBOE

& MERKLEY, 1996).

Segundo Skogerboe & Merkley (1996), para se conseguir uma manuteno de boa

qualidade em sistemas de irrigao, uma srie de atividades devem ser executadas

de maneira adequada, dentre as quais podem ser citados:

Compile Existing Information (Compilao de Informaes Existentes);

Identify Flow Control Structures (Identificao de Estruturas de Controle de

Vazo); Operations Control Maintenance Survey (Vistoria de Controle de Operao e

Manuteno);

Essential Structural Maintenance Plan (Plano de Manuteno de Estruturas

Essenciais);

Maintenance Information from Farmers (Informao de Manuteno de

Fazendeiros);

Diagnostic Walk-Thru Maintenance Survey (Vistoria de Diagnstico a p); Normal Maintenance Program (Programa de Manuteno Normal);


56/142



Catch Up Maintenance (Manuteno de Aprimoramento);

Financial Management and Accountability (Gesto Financeira e Contbil); e

Preventive Maintenance (Manuteno Preventiva).

1) Compilao de Informaes Existentes(Compile Existing Information)

O incio de todo o processo agrupar toda a informao existente sobre o distrito de

irrigao. Deve haver projetos e memrias com informaes gerais sobre a rea do

distrito assim como plantas detalhadas. Deve haver tambm, relatrios sobre o

distrito, tanto de estudos tcnicos quanto de avaliaes econmicas, alm deimportantes informaes em arquivos que nunca foram colocados em relatrios,

como pequenas avaliaes de problemas tanto de operao quanto de manuteno.

Alm disso, cada distrito deve ter os registros ou listas das vrias estruturas do

sistema e dos traados dos canais. Esses registros ou listas podem servir de suporte

para se entender o histrico de mudanas, incluindo de manuteno, ocorrido

durante o tempo em todo o distrito de irrigao. Toda essa informao de grande

valor dando uma base sobre o distrito e ajudando na organizao do trabalho decampo e na preparao dos vrios planos de manuteno (SKOGERBOE &

MERKLEY, 1996).

2) Identificao de Estruturas de Controle de Vazo (Identify Flow Control

Structures)

O segundo passo no processo identificar qual das estruturas de controle tambm

serviria para medio de vazo. As estruturas de controle mais importantes so ascomportas das barragens que regulam a vazo nos canais principais, ou a estrutura

de transposio do rio (tomada dgua); as derivaes do canal principal ou canais

laterais; e qualquer estrutura de tomada que sirva de subsistema tercirio

(SKOGERBOE & MERKLEY, 1996).

3) Vistoria de Controle de Operao e Manuteno (Operations Control

Maintenance Survey)


57/142



A primeira grande atividade de campo em se tratando tanto de operao quanto de

manuteno fazer uma inspeo nas estruturas essenciais (exigida pela Essential

Structural Maintenance) de controle de vazo (ex. reposio de comportas) e de

medio de vazo (ex. reparao de danos nas estruturas ou instalao de novos

dispositivos de medio). Se houver um dano estrutural, importante estudar a(s)

causa(s) do problema, assim, a melhor soluo pode ser aplicada; caso contrrio, o

problema pode ocorrer num curto perodo de tempo. Essa atividade pode ser feita

separada ou simultaneamente com a vistoria de manuteno. Nesse caso, os

resultados da vistoria de operao seriam incorporados vistoria de manuteno

pra desenvolver uma plano de manuteno para as melhorias (Catch Up

Maintenance Plan)(SKOGERBOE & MERKLEY, 1996).

A atividade Operations Control Maintenance Survey (Vistoria de Controle de

Operao e Manuteno) conduzida aps a identificao das estruturas de

controle de vazo no sistema de irrigao e deciso se todas ou apenas algumas

dessas estruturas sero usadas tambm para medio de vazo. Uma importncia

particular deve ser dada a cada ponto de derivao na malha de canais, pois,

nesses locais onde a gua desviada de um canal grande pra um canal menor, a

vazo dever ser medida. Essas estruturas de derivao devem ser inspecionadas

para limpeza, reparos e substituies de elementos (ex. comportas, tijolos, etc.)

sempre que necessrio. O resultado da inspeo de campo para cada estrutura

deve ser transcrito

MANUTENÇÃO EM CANAIS DE IRRIGAÇÃO REVESTIDOS EM CONCRETO

Documents

Transcript of MANUTENÇÃO EM CANAIS DE IRRIGAÇÃO REVESTIDOS EM CONCRETO