A PERFORMANCE HIDRÁULICA DO TIJOLO COM FUROS

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

A 

Eu agradeço à Deus ter tido a oportunidade de, na minha vida profissional, trabalhar como Engenheiro Agrônomo durante mais de 5 anos seguidos, na década de 70,  num laboratório de hidráulica experimental, aqui no Rio de Janeiro (Hidroesb SA). Lá tomei ciência do efeito tranquilizador que uma ou duas fileiras de tijolos de cerâmica com furos (desses usados na construção civil para construir paredes) exercem, num curto espaço, sobre a água turbulenta bombeada em um canal.

Quando eu tive a oportunidade de aplicar esse conhecimento numa regadeira para Testes de Sulcos (agora trabalhando para outra empresa, a Geotécnica SA), nos estudos básicos para o Projeto de Irrigação de Jequitaí - (Norte de) MG (56.000 hectares), dois anos depois, o dispositivo funcionou maravilhosamente.

Passado esse tempo todo, ainda admirado pelo "milagre" de um dispositivo tão simples e barato, resolvi esboçar uns simples cálculos que explicassem o fenômeno. Como podem ver na Figura anexa, copiei da internet as dimensões de um tijolo com 8 furos e considerei que formasse um conjunto de canais de seção quadrada com 3,5 cm de lado.

Os resultados foram: vazão de 0,65 l/s.tijolo, perda de carga de 0,0002 m/furo e, mais importante, um regime de escoamento de transição (quase laminar), o que explica o efeito tranquilizador. A foto central mostra como devem ser assentados os tijolos (em duas fileiras) na seção do canal e, finalmente, o croqui ao final, a experiência de Reynolds (com a injeção de Permanganato de Potássio, de cor púrpura, no centro de um tubo, para a visualização dos 2 principais tipos de escoamento da água). No caso, considerei o lado do furo equivalente ao diâmetro, na equação do Número de Reynolds. 

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

EXEMPLO:

n = (0,030 + 0,002 + 0 + 0,002 + 0)*1,0 = 0,034

nb = 0,030 = rio com calha de solo firme

n1 = 0,002 = pouco erodido

n2 =    0    = sem variação na seção

n3 = 0,002 = poucas obstruções em menos de 5% da área

n4 =    0    = sem vegetação atrapalhando o fluxo

m  =    1   = pequena sinuosidade do curso

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

VALORES BASE (nb)

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

MANNING DE RIOS NATURAIS

No cálculo da vazão de um rio, o coeficiente de rugosidade de Manning é um dos parâmetros mais importantes. Os manuais de Hidrologia recomendam que sua escolha seja feita por comparação com fotos de rios similares. Acontece que, pelo menos 6 fatores contribuem para o valor final, como mostra a equação abaixo, publicada no blog espanhol hidrojING (www.hidrojing.com/):

O coeficiente composto de 'n' adota um valor base para um canal reto, uniforme e liso, em função do material do fundo (nb); um fator de correção para considerar as irregularidades superficiais (n1); um valor para as variações de forma e tamanho da seção transversal (n2); um valor que considera o efeito das obstruções do fluxo (n3); um valor para a presença de vegetação nas margens (n4); e finalmente, um fator de correção que implementa a sinuosidade do rio (m).

Esses valores são tabelados (www.fhwa.dot.gov/BRIDGE/wsp2339.pdf) e, o(s) que não se aplicar(em), toma(m) o valor zero. Ex.: n = (0,030 + 0,002 + 0 + 0,002 + 0)*1,0 = 0,034.

[JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO]

Esqueci de dizer que, tanto em laboratório quanto no campo, não há a necessidade de colocar cimento entre os tijolos (ao colocá-los em duas fileiras como na imagem); seu próprio peso é suficiente para formar a 'parede' e 'domar' a energia da água.