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Perspectiva Histórica

A. Betâmio de Almeida

HidráulicaEngenharia Civil

Império Romano

A.C. D.C.

Idade Média

Renascença

Idade Moderna

Contemporânea

Pós-moderna

• História das técnicas e das obras

• História da ciência

5 000 DE HISTÓRIA

• 5 000 anos de história!

• Qual a razão de uma história tão antiga?

A resposta é esta: a Importância da Água

- Sem água não haveria vida

- 65% do corpo humano é água

1 kg arroz – 4500l água

1L leite – 140l água

1L cerveja – 8l água

1 ton betão – 90l água

1 automóvel – 450 000l água

Barragem do Castelo do Bode

1951

- Energia – Hidroelectricidade- Abastecimento de Água

Cidade de Lisboa

Altura – 115 mVolume de água – 1095 x 106 m3

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Barragem do Alto Lindoso

- Energia – Hidroelectricidade- Abastecimento de Água- para que servem as albufeiras?

Armazenamento de água e de energia (regularização)

Altura – 110 mVolume de água – 379 x 106 m3

Laboratorio Nacional de Engenharia Civil (LNEC) – 1948

HIDRÁULICA → Engenharia Hidráulica- Civil- Ambiente

• Agricultura → Alimentação• Abastecimento de água → Saneamento Saúde → Sociedade Urbanizada• Energia → Desenvolvimento• Protecção – cheias, secas, ambiente, ecologia, paisagem

“Ciência cujo objecto é a utilização e o acondicionamento das águas, dos líquidos...”

Quando começa a história da hidráulica?

• História das civilizações• Início da economia de produção – agricultura

Difusão da “revolução neolítica” (7500 a 4500 A.C.)

Vale do rio Eufrates

• Civilização urbana → aumento do número de cidades (3000 a 2500 A.C.)

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Berços de grandes civilizaçõesVales fluviais

NAVEGAÇÃO

Escrita – 3300 A.C.

Um dos textos mais antigos refere a

- criação do Homem, da vegetação, dos animais, das cidades, do dilúvio...

- enuncia a necessidade vital de mater o sistema hidráulico: limpeza dos canais pequenos

Agricultura

O triângulo compreendido entre o delta dos rios Tigre e Eufrate, a Arménia e o litoral Sírio é teatro do primeiro grande desenvolvimento das técnicas de utilização de água

4000 A.C. – 331 A.C. (conquista por Alexandre, “O Grande”)

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Elevação de água “Chadouf”Mesoptâmia

Egipto Bombagem

Alexandria

Na actualidadeEstações de bombagem

Dilúvio – temor ancestral das cheias e das inundações

Egipto – “Livro dos Mortos”

- “Não retive a água na época de inundação”...

- “Não bloqueei a água corrente com um dique”...

CheiasCheias

Cenas do Dilúvio (Leonardo da Vinci)

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Código de Hammurabi (1 800 A. C.)

Se um homem deixa de fortalecer o seu dique e ocorrer uma rotura no seu dique e a água levar a terra arável, o homem do dique que rompeu deverá reparar o que foi danificado...

Benefícios e prejuízos

• Cheias do rio Nilo, do rio Amarelo (China)...BençãoCalamidade

• Dilema constantePolémicas (barragem do Assuão, Barragem das Três Gargantas)

Necessidade actual

Controlo de cheias

BARRAGEM DAS TRÊS GARGANTASChina – rio Yangtze

Fins múltiplos

- Controlo de cheias- 214 grandes cheias em 2200 anos (milhares de mortos)- 1931 – 145 000 vítimas (3 milhões de hectares)- 1998 – 5 milhões de casas destruídas

- Energia- Potência 18 200 MW (C. Bode – 139 MW)

- Regularização – transporte fluvial

- Dinamização – desenvolvimento social

IMPACTOS NEGATIVOS: Ambiental – retenção de material sólidoSocial – 1500 famílias deslocadas

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BARRAGEM DAS TRÊS GARGANTAS Controlo de cheias – exemplos actuais

SAÚDE – HIGIENE - SANEAMENTO

6500 A.C.

El-Kowm

- Vale do Indo

- Mesoptâmia

- Creta (2000 A.C.)

Restos mais antigos de um sistema de evacuação de água suja de casas

ABASTECIMENTO DE ÁGUA A CIDADES

Barragens de Jawa - as mais antigas (conhecidas) - 4000 A.C.

Local: Jordânia

Recolha de água das chuvasReservatórios (10)Comportas de controlo

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Cisterna (Palácio de Mari)2000 A.C.

Recolha de água da chuva

Local: Vale do Eufrates

Utilização de condutas em pressão – avanço técnico

Sifão

canalP. atmosférica P. atmosférica

Aproveitamento das características dos materiais

Conduta em pressãoPressão >> P. Atmosférica

Pergamo

280 A.C.

Local: Turquia

Ilha de Creta

Higiene e abastecimento nas cidades – CNOSSOS (2000 A.C.)

- Palácio de Cnossos – fontes, salas de banho, latrinas (esgotos)

- De onde vem a água?

De uma zona a cerca de 15 km

- Como?

Através dos aquedutos

Primeiros sistemas de adução-condução de água (terra cozida)

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IMPÉRIO ROMANO

- Abastecimento de água

- Aquedutos

- Barragens

- Rega

- Portos

Vitruviuos – “Os dez livros sobre arquitectura”, Livro VIII – Hidráulica(80 – 25 A. C.)

Pompeia

AQUEDUTOS ROMANOS

Canais em alveria (pedra)

Vitrúvio - Descrição de técnicas de obras hidráulicas

Abastecimento de água a termas

Utilização de condutas de chumbo

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Volume das albufeiras (reservatório)

Altura das barragens

BARRAGENS ROMANAS

Desenvolvimento económico – minas de ouro

BARRAGENS ROMANAS

Local - Espanha

Local - Portugal

ENERGIA – FORÇA – ELEVAÇÃO

- Moinhos de água

“Nora” árabe

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Obras hidráulicas e utilização da água em portugal(anteriormente ao séc. XVIII)

- Conhecimentos de natureza empírica

• Abastecimento Doméstico e Público

• Barragens, aquedutos, tanques e cisternas (obras romanas) na Renascença retoma-se a construção de aquedutos

• Rega

• Obras romanas

• Os muçulmanos praticam largamente a rega com água extraída de poços, elevada posteriormente por engenhos (noras) – Algarve, Lisboa

• D. Sancho I

• enxugo de pântanos e rega de terrenos (regulamentos)

• rega de pomares e hortas (ordens monásticas)

• rega na Ilha da Madeira - levadas Quintela, 1996

• Drenagem e regularização fluvial

• Primeira obra de drenagem conhecida – paul da Ota (monges cistercesses do Mosteiro de Alcobaça)

• D. Sancho I mandou enxugar diversas áreas

• Obras de defesa e drenagem nos rios Tejo e Mondego (D. Duarte, em 1437 e D. Sebastião, em 1576)

• Mudança do curso do rio Tejo na Cardiga

• Força Motriz

• Moínhos de água (roda horizontal com veio vertical)

• Azenhas /roda vertical com roda dentada)

• Moínhos de maré (séc. XIII) – estuário do rio Tejo

Quintela, 1996

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Bomba de Londres (1582)

Rio Tamisa sob a ponte de Londres

Versailles (1663 – 1685)

Rio Sena – Máquina de Marly (Palácio de Versailles)

Barragem → Rio → Turbinas → Força → Bombas → Elevação da Água

Pintura de Pierre Denis Martin, El Joven (1663-1742)

História das Ciências – Hidráulica

Renascimento – Leonardo da Vinci (1452-1519)

- Das filosofias para a observação experimental

- Galileu Galilei (1564-1642)

MECÂNICAS DOS FLUIDOS – HIDRODINÂMICA- Isaac Newton (1642-1727), D. Bernoulli (1700-82), Leonhard Euler (1707-83)

- Teoria matemática - Hidrodinâmica

- Utilização de tecnologia digital (séc. XX)

Leonardo da Vinci – estudos experimentais(tratados da água)

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Análise matemáticaHidrodinâmica

Abastecimento de água a Lisboa (I)

• Carência de água em Lisboa – séc. XVIII (três chafarizes para 150 000 habitantes)

• Reinado de D. João V – construção do Aqueduto das Águas Livres (1732-1748)

• Comprimento de 14 kms

• Prolongamento (obra até 1835)

• 5 000 m3/dia

• Obra do Renascimento – baseada em noções básicas da Hidráulica

Aqueduto das Águas Livres

Abastecimento de água a Lisboa (II)

Sistema do Alviela (1871-1881)

• 48 000 m3/dia (Verão de 1910)

• Custo/m3 inferior a 10% ao do Aqueduto das Águas Livres

• Reservatórios

• Estação elevatória (bombas com máquinas a vapor) - Barbadinhos

• Rede de distribuição

Até final do séc. XIX – doze sistemas de abastecimento ao domicílio em Portugal

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Sistema do Alviela

Estação dos Barbadinhos – Epal (1880)

Saúde Pública – Saneamento (séc. XIX)

• A qualidade da água não depende apenas da transparência, do paladar.

• Progressos da Bacteriologia – Louis Pasteur e R. Koch (1860)

• Filtros de areia, hidróxido de ferro e o hidróxido de alúmínio, a cloragem

Séc. XX – ETA, ETAR

ETAR Sines

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Séc. XIX – Aproveitamento de Águas Subterrâneas

1829 – Perto de Paris (Murot) – Furos “Artesianos”

Força – Turbinas Hidráulicas

A revolução Industrial (séc. XVIII) veio impulsionar o aproveitamento da energia hidráulica e o progresso das rodas (turbinas) hidráulicas

• Utilização nas minas, nas industrias (textil)

• Aplicação da hidrodinâmica (bases científicas)

• Melhoria do rendimento das máquinas

• Produção de electricidade

• Em Portugal - pequenas centrais no séc. XIX

- grande desenvolvimento a partir de 1950

Idade Contemporânea

- Abastecimento de Água

• Barragem

• Adução

• Tratamento

• Distribuição

Em construção Orgãos hidráulicos

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Instrumentos de monitorização

Garantia de segurança

Canal adutor(Aqueduto moderno)

Central HidroeléctricaProdução de ENERGIA

Conduta

Sistemas de adução

Reservatório elevado para distribuição

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ABASTECIMENTO DE ÁGUA A LISBOA (III)

200 000 m3/dia para 500 000 habitantes (2006)

Subsistema do Castelo de Bode - Epal

Subsistema do Castelo de Bode - EpalSubsistema do Castelo de Bode – Epal

Estação de Tratamento de Água - ETA

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Subsistema do Castelo de Bode - Epal Subsistema do Castelo de Bode - Epal

APROVEITAMENTOS HIDRÁULICOS

• Fins múltiplos

• Desenvolvimento regional

• Planeamento

• Impactos e críticas

19501945

Cahora-Bassa – Moçambique (1974)

Altura – 160 m

Potência – 2 x 2000 MW

A. Abecasis Manzanares(Prof. do IST)

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Barragem do Alqueva

1994

- Energia – Hidroelectricidade- Rega (agricultura) - Abastecimento de Água

Altura – 96 mVolume de água – 4150 x 106 m3

Utilização Intensiva do Computador- Séc. XX (posterior à década de 60)

Lencastre, 2003

Hidráulica computacional. Simulação de escoamentos 3-D complexos (Li Songheng, 2001) Instalações portuárias

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Os mitos

A água adquiriu um potencial religioso e mítico único

Os conflitos

Os futuros conflitos serão os da Água?

Ou haverá cooperação?

PERFIL DE HIDRÁULICA E RECURSOS HÍDRICOS

Objectivos

•Formação nos principais aspectos relacionados com o meio hídrico.

•Capacidade de resolução técnica de problemas hidráulicos (planeamento, concepção, execução, manutenção, exploração e reabilitação de instalações).

•Capacitação para participação num desenvolvimento ambiental equilibrado (produção – precaução – preservação)

-- SEGURANSEGURANÇÇA E SUSTENTABILIDADE AMBIENTALA E SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL

-- QUALIDADE DE VIDA E BEM ESTARQUALIDADE DE VIDA E BEM ESTAR

Bibliografia geral

Hidráulica Monástica Medieval e Moderna, Fundação Oriente, 1996

Vitruvious – The Ten Books on Architecture – Dover Norman Smith – Man and Water. Peter Davies, London, 1976

Pierre-Loius Viollet, L’Hydraulique dan les Civilisations Anciennes, Presses Pont et Chaussées, 2000

N. J. Schnitter, A History of Dams. Balkema, 1994

A.Quintela, Aproveitamentos Hidráulicos Romanos a Sul do Tejo, DGRAH, 1987

F. Guerra, História da Engenharia em Portugal, 1995

O. Gouveia Pereira, Os Tratados da Água de Leonardo da Vinci. INAPA, 1998

A. Lencastre, Hidráulica Urbana e Industrial, Vol. II, LNEC, 2003

D. Cosgrove e G. Pettes (ed.) – Water, Engineering and Landscape. Belhaven Press, 1990

Manzanares. A. A., A Engenharia Hidráulica em Portugal, Decivil, IST, 2004

HunterRouse e S. Ince – History of Hydraulics. Dover, 1957

G. A. Takaty – A History and Philosophy of Fluid Mechanics, Dover, 1971

Luis leite Pinto, História do Abastecimento de Água à Região de Lisboa, EPAL, 1989

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aba@civil.ist.utl.pt