Medição de Vazão através do método do flutuador em aula de Campo no ensino de geografia

Osmair Oliveira dos Santos

Secretaria de Estado da Educação – SEDUC/RO

osmairsantos@gmail.com

Resumo

O emprego de aula prática no ensino de geografia é cada vez mais defendida pelos docentes no momento em que os recursos tecnológicos passam a ser utilizados de forma acentuada nesse campo do conhecimento, e no contexto do ensino e aprendizagem. É também uma forma de motivar os alunos a vivenciarem fenômenos das mais variadas formas existentes no meio ambiente. O calculo de vazão na disciplina de hidrologia é uma pratica já enraizada no curso de geografia que possibilita mostrar aos alunos a aplicação na prática o que é ensinado de forma teórica na sala de aula. Neste trabalho procuramos enfatizar nossa ação em aula de campo nessa área do conhecimento, mostrando que o referido exercício proporciona o entendimento de que a vazão de um rio abaixo do esperado pode inviabilizar técnica e economicamente um determinado empreendimento, além disso, a sua precisão permite otimizar o uso da água nos mais diversos segmentos. O método do flutuador, por apresentar as características necessárias ao objetivo proposto foi utilizado, possibilitando a realização da atividade e proporcionando o alcance dos resultados esperados.

1. Introdução

Recentemente muito se discute sobre a importância da água como forma de manutenção da vida no planeta. As discussões premeiam os mais variados temas, entre eles a necessidade de conscientizar as pessoas da quantidade limitada de água doce disponível. No entanto, entendemos que embora sendo a água um recurso limitado é possível utilizá-la de forma consciente através do planejamento do uso e da gestão da sua disponibilidade .

Neste sentido, podemos considerar que a importância em conhecer a vazão de um corpo de água consiste em uma prática fundamental para o planejamento do abastecimento de uma região bem como para o investimento em atividades agropecuárias, industriais e para os demais segmentos que demandam a utilização desse recurso natural. Consideramos também, que a questão apresentada em nossos dias e que requer ação urgente não é simplesmente a disponibilidade ou falta a de água, mas em particular a sua utilização com racionalidade.

A experiência como docente de Geografia na Rede Estadual de Educação de Rondônia e como colaborador das atividades de extensão do Grupo Ácqua Viva da Universidade Federal de Rondônia, nos tem mostrado a necessidade de estar sempre buscando aproximar a teoria com a prática. Isso tem sido possível, através das aulas de campo onde são apresentados aos alunos variados cenários sobre as formas de planejamento e utilização dos recursos naturais, entre eles o cálculo de vazão, um tema de grande importância para o contexto do planejamento e gestão do uso da água nos mais diversos seguimentos.

Para Figueiredo e Silva (2009), a aula de campo na disciplina de Geografia é essencial, pois através dela é possível identificar de fato o que é estudado na sala de aula e diversas interações do homem e o meio. Através da aula de campo, um instrumento metodológico que envolve e motiva, agregando teoria e prática se torna possível ao docente avaliar se as atividades desenvolvidas em sala proporcionaram mudanças nos que participaram desse processo.

Em relação às práticas para fins de cálculo de vazão de um rio, entendida como sendo o volume de água que passa por uma determinada seção, de um rio ou canal, num determinado intervalo de tempo existem diversos métodos que podem ser aplicado, a utilização do mais adequado depende de vários fatores como precisão, permanência da estrutura de medida, economia, simplicidade de operação e perdas provocadas pela própria estrutura.

Neste trabalho apresentamos nossa experiência como docente e colaborador em aulas de campo com os alunos da disciplina de Hidrologia, ministrada no curso de Geografia da Universidade Federal de Rondônia sobre a utilização do cálculo de vazão com a utilização do método do flutuador. O método do flutuador não é o mais indicado quando se requer incontestável precisão, no entanto, sendo realizado com rigor metodológico, nos permite uma boa estimativa da descarga hídrica em um determinado corpo d’água.

Neste caso específico, a intenção tem sido mostrar aos alunos a possibilidade de aplicar o que fora apreendido na teoria, em sala de aula, no exercício de campo. A demonstração prática fora da sala de aula, também tem sido uma forma de levá-los a aprendizagem da observação, da descrição dos fenômenos naturais, da comparação das diversas realidades, do estabelecimento das relações entre os seres, bem como a representação de cenários como forma de valorização do espaço.

2. Pressupostos Teóricos

Vazão é o volume de água que passa por uma determinada seção em um dado período de tempo (SANTOS ET AL, 2001 apud PITON, 2007, p. 23). Normalmente, é expressa em metros cúbicos por segundo (m3/s). Sua principal influência não advém somente do clima, mais também de outros fatores como a declividade do curso d’água e a forma da seção (VIX GEO AMBIENTAL, 2011).

De acordo com Smith Schneider (2007), a caracterização de escoamentos passa pela medição de propriedades locais, integradas e globais. As propriedades locais podem ser termodinâmicas, como pressão, temperatura, massa específica, etc., que definem o estado do fluido, além de sua velocidade em determinados períodos, uma vez que o nível dos rios também é influenciado pelas estações do ano, sendo menor quando as taxas de evaporação são maiores, e pelo clima, aumentando durante os períodos chuvosos e diminuindo durante os períodos secos (EMBRAPA, 2007, p.1).

Para Leopold e Maddock (1953), complementado por Lewin, (1978) e Bridge (2003), os parâmetros chaves para estudar as propriedades de um canal fluvial: são a largura, profundidade e velocidade do fluxo e estas são facilmente controladas em função de variáveis como o regime do fluxo, descarga (vazão), declividade, propriedades físicas dos sedimentos, solo, clima, vegetação, dentre outros parâmetros da bacia de drenagem.

Hill (2003) argumenta que a precisão na medida da vazão de um determinado rio é essencial para garantir uma distribuição equitativa da água, particularmente se no perímetro desse rio estão envolvidos vários usuários. Ainda para Hill (2003), um bom manejo do recurso hídrico disponível é dependente da quantificação do mesmo com técnicas precisas de medição.

Segundo Santos (2001, p.198), para a utilização do cálculo de vazão com flutuadores se faz necessário escolher um trecho retilíneo do rio com margens paralelas, comprimento mínimo de duas vezes a sua largura e que apresente boa visibilidade em todos os sentidos (...). Depende também do volume, do fluxo de água e da precisão desejada.

No trabalho em epígrafe realizado, utilizamos o método para o cálculo de vazão com flutuadores, organizado por M. Prochnow (Univeridade Estadual Paulista – UNESP – Campus de Rio Claro). O modelo foi adaptado, a partir das primeiras experiências em campo, com termos utilizados na região Amazônica e fórmulas matemáticas que facilitam as mensurações dos dados coletados na área trabalhada.

3. Metodologia do Trabalho

Diante da proposta em mostrar aos alunos a aplicação prática das discussões em sala de aula sobre o cálculo de vazão e seus diversos métodos, procuramos utilizar nas aulas de campo, o método do flutuador, por ser de baixo custo e de fácil aplicação.

Dessa forma, para a aplicação deste método foi escolhido um trecho do curso do Igarapé Santa Barbara, localizado na área urbana da cidade de Porto Velho/RO, entre as ruas Campo Sales e Marechal Deodoro pela facilidade do acesso e por apresentar as características necessárias para o objetivo da atividade prática.

3.1 Materiais para medições de vazão pelo método do flutuador

Durante a realização da medição da vazão pelo método do flutuador foram utilizados os seguintes materiais:

a) Trena para medir a largura, a distância entre estacas e as distâncias da margem e para as medições das profundidades da calha do rio;

b) Estacas para a marcação do perímetro utilizado para aplicação do cálculo de vazão.

c) Linha de nylon ou barbante para delimitações das distâncias;

d) Flutuador (laranja);

e) Cronômetro;

f) Luvas descartáveis;

g) Calculadora;

h) Marreta;

i) Materiais didáticos do aluno para a realização dos cálculos, como prancheta, lápis, borracha, caneta, etc.

3.2 Procedimentos para a realização da atividade

Antes de levar os alunos ao local das atividades práticas foram realizadas explicações da literatura pertinente ao assunto, bem como diversos exercícios como forma de aprimoramento dos cálculos a serem utilizados. A fim de proporcionar uma melhor assimilação por parte dos alunos, os cálculos foram organizados com as seguintes etapas.

1. Escolha de um trecho limpo, de fácil acesso e sem curvas;
2. Preparação do local de medição;
3. Verificação em quanto tempo o flutuador passa pelos dois alinhamentos;
4. Cálculo da velocidade média da água no trecho do igarapé (Vm = ∆ : T);
5. Cálculo da área da seção do igarapé no primeiro alinhamento;
6. Cálculo da área da seção do igarapé no segundo alinhamento;
7. Cálculo da média entre as áreas do primeiro (A) e do segundo (B) alinhamento:
8. Cálculo da vazão do igarapé, multiplicando a área média da seção pela velocidade média;

3. 3 Fatores de correção da velocidade média do fluxo

A velocidade medida pelo flutuador coincide, aproximadamente com a velocidade máxima do fluxo, situada quase que a superfície. Para se obter a velocidade média do fluxo, há necessidade de se corrigir a velocidade pelo flutuador, de acordo com os fatores, dados na tabela abaixo, que levam em conta a natureza do fundo e paredes laterais do leito de escoamento (Leopoldo P. R. e Souza, A de Pádua, 1979).

       Tabela 1: Fator de correção da velocidade média.

NATUREZA DO LEITO	FATOR DE CORREÇÃO (f) V. média / V. máxima
Com revestimento de cimento	0,83
Empedrado	0,70
Com revestimento de madeira	0,92
Com revestimento de tijolos	0,82
Leito argiloso	0,83
Leito arenoso	0,65
Cascalho fino	0,77
Paredes irregulares e vegetação	0,65 – 0,70
Rochoso	0,40 – 0,50

Fonte: Leopoldo P. R. e Souza, A de Pádua. Hidrometria. Apostilha. Faculdade

de Ciências agronômicas. UNESP, Botucatu, 1979.

1. Resultados e discussões

A principal intenção do trabalho de campo nas aulas de hidrologia foi vivenciar as discussões teóricas se transformando em prática, ou seja, algo visível onde os alunos pudessem perceber-se autores dos resultados. E como consequência leva-los ao entendimento de que é através da observação e da pratica que se adquire a consciência de que tudo é formado a partir da relação de interdependência entre os seres em seus diversos ambientes.

Por ser o local escolhido de fácil acesso e estar localizado na área urbana de Porto Velho/RO, a presença dos alunos em todos os eventos realizados foi de cem por cento, no que os mesmos consideraram sua importância como forma de facilitar a visualização, observação e assimilação de conceitos expostos de forma didática em sala de aula.

Da mesma forma, as atividades propostas mostraram o fortalecimento da ideia de que o estudo da vazão de um rio é muito importante para o entendimento de vários fatores sociais, além de conceber de forma mais ampla, como um instrumento de análise geográfica permite ao educando reconhecer, palpavelmente, o objeto estudado, partindo de investigações reais.

As aulas ocorrem de forma dinâmica colocando o aluno à frente das ações, como um meio de envolver a todos na participação e visualização de todas as etapas do trabalho. Assim, eles mesmos atuaram desde a escolha e delimitação do perímetro do igarapé onde se procedeu a ação, medição da área e das profundidades até a finalização do calculo da vazão.

Utilizou-se um espaço de 10m do curso do igarapé, que foi devidamente demarcado os seus extremos e dividida a largura em seis medições considerando as margens como medida 0 (zero), afim de calcular a média das profundidades nos dois extremos. Laranjas foram utilizadas como flutuadores arremessados por três vezes, contando o tempo de um extremo ao outro do perímetro demarcado, para o cálculo da média da velocidade do fluxo.

Em posse das medidas da área, velocidade e profundidade, os alunos formaram grupos para discussão dos eventos vivenciados e calcular a vazão média do rio. A ação em grupo decorreu como forma de enriquecer o aprendizado, uma vez que mutuamente se ajudaram durante a realização da ação, tendo que aplicar as fórmulas matemática adequada e a posteriori nas discussões complementares em sala de aula.

Castrogiovanni (1998) acredita na importância desse tipo de atividade, pois é uma forma de aprimorar e dividir conhecimentos, estimulando assim, uma educação voltada para a cidadania, no que sejam considerados os valores e os padrões culturais da vida e de aprendizagem dos grupos sociais. Para esse autor é pela educação que a sociedade pode expressar sua cultura, seu saber e defendê-los a fim de impedir a massificação e a globalização de outros valores tidos como certos e universais.

É importante ressaltar ainda que o livro didático e as teorias defendidas em sala de aula devem ser coadjuvantes na aprendizagem. No século das inovações tecnológicas não se pode de forma alguma se apegar as leituras e debates do cotidiano acadêmico. É importante que o educando vivencie práticas contextualizadas do que foi ensinado na teoria para ter uma noção geográfica do mundo.

Para Cassol (2009), só poderá ter uma noção sócio-político-cultural e econômico o educando que souber, literalmente ou por lógica, o físico racional geográfico. Nesta linha de pensamento é que foram trabalhadas aulas de campo sobre o calculo de vazão sendo perceptível o aprendizado dos alunos, bem como o entusiasmo demonstrado para os demais trabalhos suscitados nas aulas de geografia.

2. Considerações

A realização do trabalho de campo sobre o calculo de vazão nos mostrou varias situações a serem consideradas no exercício docente de geografia. Entre essas situações podemos destacar o aprendizado do conteúdo, uma vez que o próprio aluno foi o protagonista das ações que chegaram ao alcance dos resultados.

A interação com o meio ambiente demonstrando a dinâmica da natureza e que o estudo da geografia não está dissociado dos demais contextos sociais, culturais e econômico foi outra valiosa contribuição ao aprendizado. Neste caso a observação e interação com o meio foi uma forma de valorizar a interdisciplinaridade na sala de aula rompendo as fronteiras em as demais disciplinas.

Por fim, a prática de campo, no que refere ao calculo de vazão serviu para elevar a autoestima e confiança dos alunos, bem como mostrar aos mesmos que não existe um medidor para ser usado universalmente para esse tipo de atividade. Todo medidor de vazão possui vantagens e limitações inerentes, sendo oportuno para cada situação de uso, adequar a metodologia no que se refere aos aspectos técnicos, econômicos e sociais.

3. Referências

ALVES, Gilberto M. et al. Medição da vazão da usina hidrelétrica de roncador. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR): Curitiba/PR. 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. “NBR 13403: Medição de vazão em efluentes líquidos e corpos receptores – Escoamento livre”. Rio de Janeiro, 1995.

BRIDGE, J. Rivers and Floodplains. Ed. Blackwell Science. 2003. 380p.

CASSOL, Ana Delise Claich. A geografia saindo da sala de aula para o mundo. 10º Encontro Nacional de Praticas de Ensino em geografia – ENPEG. Porto Alegre, 2009.

CASTROGIOVANNI, Antonio Carlos. Para entender a necessidade de práticas prazerosas no ensino de geografia na pós-modernidade. Porto Alegre: Artmed, 1998.

EMBRAPA. Comunicado técnico nº455, de julho de 2007. Medição da vazão em rios pelo método do flutuador. Concórdia, SC. Disponível em: <http://www.cnpsa.embrapa.br/down.php tipo=publicacoes&cod_publicacao=1017>. Acesso em: 06 fev. 2013.

FIGUEIREDO, Vânia Santos e Silva, GEANE Sueli Castro. A importância da aula de campo na prática em geografia. 10º encontro nacional de prática de ensino em geografia – ENPEG: Porto Alegre, 2009.

HILL, R. How Good is your water measurement. In http//: extension.usu. edu/files/engrpubs/biewm01.pdf (06 fev. 2013).

LEOPOLD, L.B. & MADDOCK, T. Hydraulic geometry of stream channels and som physiographic implications. US Geological Survey. 1953, 252p.

LEOPOLD, P. R. e SOUZA, A de Pádua. Hidrometria. Apostila. Faculdade de Ciências Agronômicas . UNESP: Botucatu, 1979.

LEWIN, J. Meander development and floodplain sedimentation: a case study from mid-Wales. Geological Journal, 13:25-36, 1978.

PITON, Cristiane L. Evolução tecnológica nas medições de vazões em rios. 2007. 67f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Curso de Engenharia Civil. Faculdade Dinâmica das Cataratas, Foz do Iguaçu, 2007.

SANTOS, I.; FILL, H. D.; SUGAI, M. R. V. B.; BUBA, H.; KISHI, R. T.; MARONE, E.; LAUTERT, L. F. Hidrometria aplicada. Curitiba: Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, LACTEC, 2001.

SMITH SCHNEIDER, P. Medição de Pressão em Fluidos, Apostila da disciplina de Medições Térmicas, Engenharia Mecânica, UFRGS, Porto Alegre: 2007. Disponível em: http://www.geste.mecanica.ufrgs.br. Acesso em 03 de fev. 2013

VIX GEO AMBIENTAL. Medição de vazões. 2011. Não paginado. Disponível em: <

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