Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 1/11

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1 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA DA DISCIPLINA DE HIDRÁULICA APLICADA 1º SEMESTRE - 3º ANO / 2008 Docente Responsável Rui Lança, Equiparado a Prof. Adjunto Docentes que Leccionam Rui Lança, Equiparado a Prof. Adjunto Carga Horária Teóricas: 30 horas Teórico Práticas: 30 horas Orientações Tutoriais: 15 horas Horas de estudo e avaliação: 65 horas European credit transfer system (ECTS) 5 ECTS Objectivos Capacidade para poder interpretar os fenómenos meteorológicos relacionados com a chuva e seus efeitos. Rendimento de bacias hidrográficas, cálculo de caudais máximos e mínimos. Captação de água subterrânea. Projectos de estações elevatórias. Dimensionamento de reservatórios de armazenamento e de transferência. Conhecimentos sobre órgãos hidráulicos de pequenas barragens pequenos aproveitamentos hidroeléctricos. Programa 1. Hidrologia de Superfície 1.1. Bacia hidrográfica. Geomorfologia. Parâmetros físicos da bacia. Canal fluvial. Perfil longitudinal, declividade média, declividade equivalente constante. Tipos de drenagem. Classificação dos cursos de água Precipitação. Formação e tipos de chuva. Medição de chuvas, pluviómetros e pluviógrafos. Precipitação média sobre uma bacia: média aritmética, média ponderada, método de Thiessen e método das isoietas. Módulo pluviométrico. Coeficiente pluviométrico. Chuvas intensas. Curvas IDF. Equações de chuvas Infiltração e intercepção. Unidades. Capacidade de infiltração. Factores que afectam a capacidade de infiltração Evaporação. Unidades. Evaporímetros. Tinas evaporimétricas. Coeficiente de tina. Evapotranspiração Escoamento de superfície. Grandezas características. Factores que influenciam no deflúvio. Tempo de concentração. Fórmulas. Medição directa de caudais. Curva de vazão. Medições indirectas Defice de escoamento. Balanço hídrico. Fórmulas empíricas: Turc e Coutagne. Equações de regressão linear Hidrogramas de cheia. Hietogramas. Escoamento de base. Hidrograma elementar. Hidrograma unitário. Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 1/11

2 1.8. Cálculo de caudais através de métodos indirectos. Fórmula racional. Fórmula de Loureiro. Fórmula de Giandotti. Fórmula de Mockus. Hidrograma Unitário Triangular Métodos para dimensionamento hidráulico: método do julgamento, de classificação e diagnóstico, das regras empíricas, das fórmulas, das tabelas e ábacos, observações directas, análise de correlações e hidrogramas unitários. 2. Hidrologia Subterrânea Escoamento em meios porosos. Aquíferos. Ocorrência de água no solo. Percolação. Lei de Darcy. Aquitard e Aquiclude. Poços de captação de água. Terminologia. Coeficiente de transmissibilidade. Escavação de poços. Produtividade. Furos por percussão e por rotação. Revestimento de furos. Desenvolvimento de furos. Medição de caudais. Tipos de bombas para elevação de água. 3. Escoamento sob pressão Traçado geométrico. Linhas de carga. Perdas de carga. Fórmulas de Darcy-Weisbach, Scimemi, Manning-Strickler, Hazen_Williams e outras. Tubos e acessórios numa tubagem. Associação de tubos em série e em paralelo. Golpe de ariete e medidas atenuantes. 4. Máquinas hidráulicas I (bombas centrífugas) Formas de elevação. Tipos de bombas. Bombas centrífugas, componentes e aplicações. Instalações elevatórias. Potência e rendimento. NPSH. Cavitação. Curvas características da tubagem e da bomba. Ponto de funcionamento. Selecção de bombas. Associação de bombas em série e em paralelo. Boosters. Bombas para furos. Bombagem em edifícios. Golpe de ariete. 5. Máquinas hidráulicas II (turbinas) História. Componentes de uma turbina. Velocidade específica. Classificação das turbinas: acção e reacção. Campo de aplicação das turbinas. Aproveitamentos hidroelectricos: a fio de água, por armazenamento, por bombagem e por reversão. Energia e potência. Potência de uma central. Equipamentos eléctricos. Mini-hídricas. 6. Escoamentos permanentes Tipos de curvas de regolfo. Ressalto hidráulico. Cálculo das curvas de regolfo por diferenças finitas. 7. Estruturas hidráulicas Reservatórios de armazenamento e reservatórios de transferência. Descarregadores de soleira espessa. Descarregadores de soleira delgada. Estruturas de dissipação de energia. Avaliação Serão desenvolvido 3 TP (trabalhos práticos) ao longo do semestre com acompanhamento nas orientações tutoriais e uma prova escrita. A nota final será NF = 0,35 * (TP1+TP2+PF3)/3 + 0,65 * NE ( NE- nota do teste ou exame). É exigido aprovação nos trabalhos e na prova escrita. Nota mínima para aprovação 10 valores (escala de 1 a 20 valores). Poderá haver discussão do TP a critério do docente. Todos os TP são obrigatórios para atribuição de nota. Nota final superior ou igual a 16 valores obriga a prova oral, não comparecer neste momento de avaliação implica ficar com uma classificação final de 15 valores. Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 2/11

3 Referência bibliográfica [1]- BRAS, R.L. Hydrology. Addinson-Wesley Publishing Cº, Canada, * [2]- CASTILLO, U.M. Teoria do golpe de ariete. Mexico Noriega Editores, * [3]- COSTA, J.L.A.T. ; SANTOS, D.; LANÇA, R. Hidráulica Aplicada ( Notas de aulas ). Escola Superior de Tecnologia, Faro, 1998 [4]- CHOW, V.T. Handbook of Applied Hydrology. Mc-Graw Hill Inc * [5]- CHOW, V.T. Open Channel Hydraulics. Mc-Graw Hill, Singapore, * [6]- FARINHA, J.S.B. Tabelas técnicas para engenharia civil. Edição P.O.B., Setúbal, * [7]- FRENCH, R.H. Open Channel Hydraulicas. Mac-Graw Hill, Singapore, * [8]- GARCEZ, L.N. e ALVAREZ, G.A. Hidrologia, Editora Edgard Blucher, S.Paulo, * [9]- GUPTA, R.S. Hydrology & Hydraulics Systems. Prentice Hall, New Jersey, * [10]- LENCASTRE, A. Hidráulica Geral. 2ª edição luso-brasileira, Lisboa, * [11]- LENCASTRE, A e FRANCO, F.M. Lições de hidrologia. Universidade Nova de Lisboa, * [12]- LINSLEY, R.K. e FRAZINI, J.B. Water Resources Engineering. Mac-Graw Hill International Editions, Singapore, * [13]- LINSLEY, R.K. e KOHLER, M.A. e PAULHAUS, J.L.H. Hydrology for Engineers. Mac- Graw Hill Inc. Singapore, * [14]- LNEC Contribuição para o estudo da drenagem de águas pluviais em zonas urbanas. Vol 1º * [15]- MACINTYRE, A.J. Bombas e Instalações de Bombeamento. Editora Guanabara, Rio de Janeiro [16]- MAYOL, J.M. Tuberias, tomo I e II. Editores Técnicos Associados S.A., Barcelona * [17]- QUINTELA, A.C. - Hidráulica. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 3ª edição. * [18]- ROSICH, E.M. - El golpe de Ariete in Impulsiones. Librerio Editorial Bellisco, * [19]- SHARP,B.B. e SHARP,D.B. - Water Hammer. Arnold, Austrália, * [20]- VICENTE, M.M. - Válvulas para abastecimientos de água, Librerio Editorial Bellisco, * * Disponível na biblioteca da E.S.T. Faro Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 3/11

4 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL 3º ANO / 2008 ROTEIRO DO TRABALHO PRÁTICO Nº1 ESTUDO HIDROLÓGICO Geomorfologia da bacia Área Perímetro Coeficiente de compacidade Factor de forma Canal de escoamento Perfil longitudinal Comprimento da directriz Declividade equivalente constante Estirão ou comprimento do rio Tempo de concentração Fórmula de kirpich Fórmula de Picking Volumes afluentes anuais Fórmulas regionais Método de Turc Método de Coutagne Caudais máximos Fórmula de Loureiro Hidrograma unitário triangular Peças desenhadas Delimitação da bacia hidrográfica à escala 1/ Perfil Longitudinal da linha de água principal Carta de Solos à escala 1/ Carta de uso e ocupação do solo à escala 1/ NOTA: Apresentação do trabalho de acordo com a norma existente no núcleo e suporte digital (.PDF) Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 4/11

5 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL 3º ANO / º ANO / 2008 Dados de base Introdução Tipo de captação Elementos de cálculo Estudo demográfico Capitação média ROTEIRO DO TRABALHO PRÁTICO Nº2 DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE BOMBAGEM Dimensionamento da estação elevatória Diâmetro da tubagem Acessórios Curva característica do sistema Escolha do grupo hidropressor Dimensionamento do reservatório Tipo de reservatório Volume de regularização Reserva para avarias Reserva para combate a incêndio Volume mínimo Dimensionamento à cavitação NPSH requerido e disponível Altura de aspiração máxima Dimensionamento ao Golpe de Aríete Cenário de paragem acidental do grupo hidropressor Cenário de fecho de válvula em manobra rápida Cálculo de dois blocos de amarração Peças desenhadas Implantação do traçado da adutora Perfil Longitudinal do terreno / adutora / linha de energia Pormenorização da estação elevatória Pormenorização dos blocos de amarração Pormenorização do reservatório NOTA: Apresentação do trabalho de acordo com a norma existente no núcleo e em suporte digital (.PDF) Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 5/11

6 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL 3º ANO / º ANO / 2008 ROTEIRO DO TRABALHO PRÁTICO Nº3 ESTRUTURAS HIDRÁULICAS (DIMENSIONAMENTO DE UM DESCARREGADOR DE CHEIAS) Introdução Tipo de descarregador Soleira Descarregadora Definição da soleira mais apropriada Dimensionamento da geometria da soleira Cálculo da espessura da lamina de água sobre a soleira Canal de Descarga Dimensionamento da geometria do canal Cálculo do escoamento em regime permanente Cálculo de folgas Verificação da geometria do canal e possível redimensionamento Bacia de Dissipação de Energia Definição do tipo de bacia de dissipação Dimensionamento da geometria da bacia de dissipação Cálculo da altura dos muros laterais Peças desenhadas Pormenorização da soleira descarregadora Pormenorização da bacia de dissipação Pormenorização do canal de descarga NOTA: Apresentação do trabalho de acordo com a norma existente no núcleo e em suporte digital (.PDF). Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 6/11

7 HIDRÁULICA APLICADA ESTUDO HIDROLÓGICO (ROTEIRO DA VISITA À BACIA HIDROGRÁFICA) EQUIPAMENTO PARA A VISITA: VESTUÁRIO E CALÇADO ADEQUADOS PARA CAMINHAR NO CAMPO MAQUINA FOTOGRÁFICA CARTA MILITAR 1: BÚSSOLA / GPS FITA MÉTRICA DE TELA COM 20 (m) ITEM A VERIFICAR OBSERVAÇÃO LOCALIZAÇÃO TIPO DE LEITO MATERIAL DAS MARGENS SOLO USO DO SOLO COBERTO VEGETAL Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 7/11

8 ITEM A VERIFICAR OBSERVAÇÃO MARCAS DE EROSÃO LOCALIZADA MARCAS DE EROSÃO LAMINAR CARGA DE LEITO SECÇÃO DE CONTROLO IDENTIFICAR MARGENS DE INUNDAÇÃO MARCAS DE ESCOAMENTO PERMANENTE FAUNA OBSERVADA Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 8/11

9 ITEM A VERIFICAR OBSERVAÇÃO FLORA OBSERVADA OBSTRUÇÕES DA LINHA DE ÁGUA FORMAÇÕES ROCHOSAS MARCAS DA ÁGUA CONSTRUÇÕES PRIVADAS NO DOMINIO HÍDRICO PATRIMÓNIO HIDRÁULICO Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 9/11

10 NOTAS: LOCALIZAÇÃO: identificar o caminho até ao local (mapa de estradas) TIPO DE LEITO: verificar se o leito é entrançado, meandrizado ou rectilíneo (fotografar) MATERIAL DO FUNDO E MARGENS: observar se o material do fundo e margens é rocha ou sedimento (fotografar) USO DO SOLO: observar o uso do solo na proximidade da secção de controlo e comparar o observado com o cartografado (fotografar) SOLOS: observar o solo na proximidade da secção de controlo e comparar o observado com o cartografado (fotografar) COBERTO VEGETAL: observar o coberto vegetal na proximidade da secção de controlo e comparar o observado com o cartografado (fotografar) MARCAS DE EROSÃO LOCALIZADA: observar marcas de erosão (ravinamento; aluimentos) nas vertentes (fotografar) MARCAS DE EROSÃO LAMINAR: carga de leito, dimensão média dos sedimentos (fotografar) CARGA DE LEITO: dimensão média dos sedimentos depositados no leito. A existência de blocos ou seixo indica velocidades elevadas enquanto a existência de silte, normalmente depositado no intradorso das curvas revela velocidades baixas do escoamento. SECÇÃO DE CONTROLO: medir a secção de controlo; na maioria dos casos a secção pode ser aproximada a um trapézio; medir a base, declive das margens e diferença de cotas entre o leito e as margens de inundação. (fotografar) Se a secção de controlo coincidir com um pontão ou passagem hidráulica, tirar as dimensões da mesma. Fotografar a secção de um ponto distante, na normal à mesma, com elementos de dimensão conhecida para servirem de escala. MARGENS DE INUNDAÇÃO: identificar as margens de inundação (faixa plana onde se encaixa o leito menor) normalmente pode ser identificada na cartografia à escala 1: (fotografar). MARCAS DE ESCOAMENTO PERMANENTE: tipo de vegetação, musgo, cor das rochas (fotografar) FAUNA: descrever a fauna observada durante a visita (fotografar) FLORA: descrever a flora observada durante a visita (fotografar) OBSTRUÇÕES NA LINHA DE ÁGUA: verificar se a linha de água tem obstruções. Identificar os elementos e respectiva localização (fotografar). FORMAÇÕES ROCHOSAS: observar formações rochosas em afloramentos rochosos, margens do leito ou corte do talude das estradas. Comparar com a carta geológica à escala 1: (fotografar). Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 10/11

11 MARCAS DA ÁGUA: identificar marcas que indiquem as marcas atingidas pela água em situações de cheia. (cotas frequentes; cotas excepcionais) (fotografar) CONSTRUÇÕES PRIVADAS NO DOMINIO HÍDRICO: para linhas de água de pequena dimensão, o dominio hidrico extende-se 10 m a partir de cada margem. (fotografar) PATRIMÓNIO HIDRÁULICO: identificar obras hidráulicas antigas (rodas de água, notar, aquedutos, etc) TODAS AS FOTOS DEVER TER UM ELEMENTO DE DIMENSÕES CONHECIDAS PARA QUEM OBSERVA A FOTOGRAFIA TER UMA NOÇÃO DA GRANDEZA RELATIVA DOS ELEMENTOS QUE CONSTAM NA FOTOGRAFIA (régua graduada de preferência; uma cana com a marca dos 10 cm e 1 m). Curso de Eng. Civil (D) Disciplina de Hidráulica Aplicada Ano lectivo 2007/2008 Pag. 11/11