Hidráulica Geral 2

Código:

EC0021

Sigla:

HGER2

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente

Ocorrência: 2013/2014 - 1S

Ativa?	Sim
Página e-learning:	https://moodle.fe.up.pt/
Unidade Responsável:	Secção de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEC	271	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	3	-	6,5	75	174

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
As matérias lecionadas na unidade curricular de Hidráulica Geral 2 têm uma importância significativa para a Engenharia Civil e são fundamentais na preparação dos futuros Mestres. Os conhecimentos sobre os escoamentos sob pressão e com superfície livre são essenciais para os profissionais das áreas de aproveitamentos hidráulicos, sistemas de abastecimento de água e de saneamento básico, construções civis e vias de comunicação, entre outros. Essas matérias servem ainda de base a outras unidades curriculares do tronco comum do MIEC, designadamente a de Hidrologia e Recursos Hídricos e a de Hidráulica Urbana e Ambiental, e da opção de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente (5º ano).

OBJETIVOS:
Dimensionar redes de abastecimento de água, ramificadas e/ou emalhadas, de acordo com os requisitos regulamentares aplicáveis e com a análise da piezometria. Selecionar máquinas hidráulicas (bombas e turbinas) para uma determinada instalação e caracterizar o seu funcionamento, tendo em conta considerações relativas às curvas características da máquina e da instalação. Caracterizar os escoamentos com superfície livre em regime uniforme, gradualmente variado e rapidamente variado em canais artificiais. Escoamento em canais naturais.

Resultados de aprendizagem e competências

Conhecimento: Dimensionar e/ou determinar a distribuição de caudais em condutas de sistemas de abastecimento de água. Relacionar diâmetros e perdas de carga com a necessidade de garantir pressões de serviço. Definir as condições de funcionamento de bombas hidráulicas em regime permanente (caudal bombeado, altura de elevação, rendimento, velocidade de rotação, NPSH) com base em considerações relativas às curvas características da instalação e da bomba ou associação de bombas. Selecionar e definir as condições de funcionamento de turbinas num determinado aproveitamento. Classificar os escoamentos com superfície livre. Relacionar o caudal transportado num canal com a altura de água normal em regime uniforme ou com a variação da altura de água devido à existência de singularidades. Determinar curvas de regolfo e estudar a dissipação de energia por ressalto hidráulico.

Compreensão: Interpretar o funcionamento de uma rede de distribuição de água com base nos princípios da conservação da massa e da conservação da energia (redes emalhadas). Compreender a necessidade do controlo das pressões numa rede. Selecionar e avaliar as características de operação de uma máquina hidráulica, ou de uma associação, para uma determinada instalação. Explicar a relação entre o caudal transportado num canal hidráulico e as condições de escoamento. Avaliar as implicações de singularidades no circuito hidráulico nessas condições. Determinar o comprimento das curvas de regolfo e perceber a sua importância no estudo de cheias. Avaliar o comprimento de bacias de dissipação de energia por ressalto hidráulico e compreender a sua importância nos aproveitamentos hidráulicos.

Aplicação: Aplicar os conceitos aprendidos na análise e na resolução de problemas, o mais reais possível, fundamentalmente nas áreas dos sistemas de abastecimento de água, dos aproveitamentos hidráulicos e da hidráulica fluvial. Potenciar a perceção da realidade dos fenómenos através de aulas laboratoriais.

Análise: Analisar, discutir e interpretar de uma forma crítica os resultados obtidos, de forma a consolidar a perceção dos fenómenos e das metodologias de cálculo utilizadas.

Síntese: Explicar e criticar as soluções obtidas no contexto da sua aplicação, procurando discutir de forma simples o porquê da abordagem utilizada e o interesse da sua aplicação.

Avaliação: Criticar as soluções escolhidas e as metodologias utilizadas, tendo em conta as suas limitações e simplificações.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Capítulo 1 - Escoamentos sob Pressão (2ª Parte): movimento uniforme e variado em condutas. Condutas gravíticas. Condutas elevatórias. Redes de condutas.

Capítulo 2 - Máquinas Hidráulicas (bombas e turbinas). Classificação e Seleção. Funcionamento integrado no circuito hidráulico. Semelhança de turbomáquinas. Análise das condições de aspiração (NPSH).

Capítulo 3 - Escoamentos com Superfície Livre. Características gerais. Tipos e geometrias dos canais. Aplicação do Teorema de Bernoulli. Fórmulas de Resistência. Energia específica. Superfícies de Energia. Valores críticos. Aplicação do Teorema da Quantidade de Movimento. Controlo do escoamento. Regime uniforme em canais. Regime permanente gradualmente variado: regolfo em canais prismáticos (com caudal constante); traçado das curvas de regolfo. Ressalto hidráulico. Aplicações a canais naturais: traçado das curvas de regolfo.

DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIAS: Cap. 1: 25%; Cap. 2: 25%; Cap. 3: 50% .

DISTRIBUIÇÃO PERCENTUAL:
Conteúdo Científico - 50%;
Conteúdo Tecnológico - 50%.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS COM OS OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR:
Esta unidade curricular apresenta princípios básicos da hidráulica indispensáveis ao exercício e à prática da engenharia civil, quer na resolução de problemas correntes, quer na análise de situações especiais, introduzindo ainda temáticas que serão desenvolvidas nas unidades curriculares da área específica de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente (5º Ano).

Bibliografia Obrigatória

Barbosa, J. Novais; Mecânica dos fluídos e hidráulica geral
António Carvalho Quintela; Hidráulica. ISBN: 972-31-0775-9
rev. by Martin Marriott; Nalluri & Featherstone.s civil engineering hydraulics. ISBN: 978-1-4051-6195-4

Bibliografia Complementar

Chow, Ven Te; Open-Channel Hydraulics. ISBN: 07-010776-9
Lencastre, Armando; Hidráulica geral. ISBN: 972-95859-0-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teóricas: Exposição da matéria com utilização de recursos multimédia e do quadro, quando necessário; formulação e resolução de problemas-tipo no final de cada assunto. Consulta de elementos de apoio disponíveis nos conteúdos (web-page da unidade curricular no SiFeup).

Aulas Teórico Práticas: Análise e resolução de problemas de aplicação selecionados de Fichas de Exercícios preparadas para cada um dos capítulos. Apoio do docente aos estudantes, individualmente, ao longo da resolução. No caso de uma dificuldade generalizada, há lugar a explicação por parte do docente à turma, com vista a que tal dificuldade possa ser ultrapassada.

Aulas Laboratoriais: Duas sessões de prática laboratorial de carácter demonstrativo: uma visando a determinação de curvas características de bombas hidráulicas isoladas, em série ou em paralelo, e a outra o estudo do ressalto hidráulico em canal. Os estudantes poderão, assim, consolidar alguns dos assuntos apreendidos nas aulas teóricas e teórico-práticas através da realização de experiências.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR:
A apresentação de conceitos, princípios e teorias fundamentais da hidráulica recorrendo à interpretação de exemplos elucidativos visa desenvolver o raciocínio científico e crítico associado aos temas abordados. Desta forma pretende-se construir no estudante uma atitude e pensamento adequados à resolução de problemas de Engenharia (correntes e especiais) e desenvolver uma base sólida de formação para unidades curriculares posteriores, que permita uma formulação rigorosa dos problemas e uma correta utilização das técnicas aprendidas.

Software

EPANET

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia civil > Engenharia hidraúlica
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia civil

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Teste	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	100,00
Frequência das aulas	70,00
Total:	170,00

Obtenção de frequência

A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à unidade curricular, conforme estabelecido nas regras de avaliação do MIEC. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% de cada um dos tipos de aulas previstos.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da unidade curricular de Hidráulica Geral 2 é realizada com base num “Exame Final” (EF) e em duas provas de “Avaliação Distribuída” (CAD1 e CAD2) de carácter opcional, a realizar em data a definir em cada ano.

EF: prova a realizar nas épocas normal e de recurso, sem consulta, com parte teórica (incluindo aspetos das aulas laboratoriais) e parte prática (inclui formulário), com a duração total máxima de 3.0 h (classificação de 0 a 20 valores, arredondada às décimas). Cotações: Teórica – 10 valores; Prática – 10 valores.

Componentes de Avaliação Distribuída (opcionais):

CAD1: prova de Avaliação Distribuída 1, a realizar em horário coincidente com uma aula teórica, com a duração máxima de 45 min (classificação de 0 a 20 valores, arredondada às décimas);

CAD2: prova de Avaliação Distribuída 2, a realizar em horário coincidente com uma aula teórica, com a duração máxima de 45 min (classificação de 0 a 20 valores, arredondada às décimas).

Nos termos da alínea 3.2.d) das Regras de Avaliação do MIEC, é dada aos Estudantes a possibilidade de optarem por ver substituída parte ou a totalidade das componentes de Avaliação Distribuída pelo Exame Final. Como consequência, a CLASSIFICAÇÃO FINAL (CF) é o maior valor, arredondado à unidade, dos obtidos pelo cálculo das seguintes expressões:

CF1 = 0.750 EF + 0.125 CAD1 + 0.125 CAD2

CF2 = 0.875 EF + 0.125 CAD1

CF3 = 0.875 EF + 0.125 CAD2

CF4 = 1.000 EF

isto é, CF = máximo {CF1, CF2, CF3, CF4} (CF arredondada à unidade)

Nota 1: A prova de avaliação distribuída 1 (CAD1) incide sobre as matérias de Redes e Máquinas Hidráulicas (até onde for definido nas aulas teóricas e teórico-práticas); a prova de avaliação distribuída 2 (CAD2) incide sobre a matéria de Escoamentos com Superfície Livre; o Exame Final (EF) incide sobre toda a matéria.

Nota 2: TODOS os Estudantes inscritos na unidade curricular são classificados de acordo com este método, i.e., são também abrangidos por este método de cálculo da classificação final os Estudantes com Estatutos Especiais.

Nota 3: Para o cálculo da Classificação Final (CF) são consideradas SOMENTE as provas (EF, CAD1 e CAD2) realizadas no CORRENTE ano letivo (i.e., NÃO SÃO consideradas as classificações obtidas em provas de Avaliação Distribuída realizadas em anos letivos anteriores).

Nota 4: Estão excluídos deste método de cálculo da classificação final aqueles Estudantes que se submetem a Exame Final (EF) para efeito de Melhoria de Classificação (ver regra específica). Também estão excluídos deste método de cálculo da classificação final os Estudantes com Estatutos Especiais que se submetam a exame em Época Especial (ver regra específica).

Nota 5: Não é permitida a melhoria de classificação das provas de Avaliação Distribuída (ver regra específica).

Nota 6: Os Estudantes que faltem a uma prova de Avaliação Distribuída (CAD1 ou CAD2), com justificação aceite pela Direcção do MIEC, têm a possibilidade (única) de realizar essa prova em data e hora a combinar com o Regente da Unidade Curricular.

Provas e trabalhos especiais

Trabalhos experimentais a realizar em duas aulas laboratoriais de demonstração, conforme descrito nos “Métodos de Ensino”.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os Estudantes com Estatutos Especiais são classificados de acordo com o método estabelecido em “Cálculo da Classificação Final”, EXCEPTO quando se submetem a exame em Época Especial. Neste caso, ao abrigo das NGA, os Estudantes são avaliados em momento único, o qual consistirá de uma prova com as características do Exame Final (EF). A classificação do Exame Especial será na base 0-20 valores, arredondada à unidade (cotações: Teórica – 10 valores; Prática – 10 valores).

Melhoria de classificação

Os Estudantes que já tenham obtido aprovação podem efetuar MELHORIA DE CLASSIFICAÇÃO, uma única vez, exclusivamente por Exame Final (EF) a realizar nas duas Épocas (Normal ou de Recurso) imediatamente subsequentes àquela em que obtiveram aprovação.

Sendo a melhoria de classificação realizada exclusivamente por Exame Final (EF) (classificação de 0 a 20 valores, arredondada à unidade) não há lugar a melhoria de classificação das provas de Avaliação Distribuída.

A Classificação Final na Unidade Curricular é a mais elevada, entre aquela que havia sido obtida inicialmente e a que resultar da melhoria de classificação efetuada.

Observações

REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES EM MOBILIDADE:

Frequência de disciplinas de graduação introdutórias às temáticas versadas na presente unidade curricular. Domínio da Língua Portuguesa.

Os estudantes em mobilidade realizam o Exame Final e as Componentes da Avaliação Distribuída em português. Aos estudantes em mobilidade poderá ser dado apoio tutorial em inglês durante as aulas teórico-práticas, caso o solicitem.

CONHECIMENTOS PRÉVIOS:
A não frequência e/ou aprovação na unidade curricular de Hidráulica Geral 1 pode conduzir a dificuldades acrescidas.

TEMPO DE TRABALHO ESTIMADO FORA DAS AULAS: 5 horas/semana.