Hidráulica 2

Código:

L.EC028

Sigla:

H2

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Hidráulica

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Civil
Curso/CE Responsável:	Licenciatura 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
L.EC	177	Plano de estudos oficial	3	-	6	58,5	162

Língua de trabalho

Português e inglês
Obs.: One class available for English speaking students.

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
As matérias lecionadas na unidade curricular (UC) de Hidráulica 2 têm uma importância significativa para a Engenharia Civil. 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 UCs do Mestrado em Engenharia Civil (M.EC) - Especialização em Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente.

OBJETIVOS:
Dimensionar redes de abastecimento de água, ramificadas e/ou emalhadas, de acordo com os requisitos regulamentares aplicáveis e com 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

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

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

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 UC 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 Especialização em Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do M.EC.

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: Aulas de exposição da matéria com utilização de recursos multimédia, bem como 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: Estão previstas duas sessões de carácter demonstrativo, com explicação dos trabalhos laboratoriais e análise crítica de resultados: 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 visualização e análise de resultados 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 UCs posteriores, que permita uma formulação rigorosa dos problemas e uma correta utilização das técnicas aprendidas.

Software

HEC-RAS
EPANET

Palavras Chave

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

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	103,50
Frequência das aulas	58,50
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à UC, conforme estabelecido nas regras de avaliação do M.EC. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma UC se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% de cada um dos tipos de aulas previstos (aulas Teóricas e aulas Teórico-Práticas).

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é definida com base numa avaliação distribuída sem exame final que consiste em duas provas T1 e T2. As provas T1 e T2 têm carácter obrigatório, sendo o peso de cada prova de 50%.

Cada uma dessas provas, a realizar sem consulta, inclui uma parte teórica, uma parte relativa às aulas laboratoriais e uma parte prática (com formulário). Classificação de 0 a 20 valores, arredondada às décimas: teórica – 50%; prática – 50%.

A prova T1 incide sobre as matérias de redes e máquinas hidráulicas.
A prova T2 incide sobre a matéria de escoamentos com superfície livre.

A classificação final, CF, resulta da seguinte fórmula de cálculo:
CF=CT1×50%+CT2×50%

Onde,
CT1 – classificação da prova T1 a realizar a meio do semestre (data a definir).
CT2 – classificação da prova T2 a realizar no dia do exame da época normal.

A aprovação à UC requer a obtenção de uma classificação mínima de 6,0 valores (30%) em cada uma das provas de avaliação (T1 e T2).

NOTA 1: TODOS os estudantes inscritos na unidade curricular são classificados de acordo com este método.

NOTA 2: A Época de Recurso (ER) é constituída por duas provas de avaliação consecutivas (T1 e T2), a realizar durante a época de exames, em dia a definir.

NOTA 3: Os estudantes que reprovem na Avaliação Distribuída, ou aqueles que pretendam fazer melhoria de classificação, poderão optar por realizar apenas uma das provas de avaliação (T1 ou T2) na ER, sendo, nesse caso, considerada a nota mais elevada obtida nessa prova para efeito de classificação final. Para tal, deverão formalizar o pedido dessa opção até 48h antes do Exame de Recurso.

NOTA 4: Os exames especiais comportam a TOTALIDADE da matéria.

NOTA5: As condições de realização das provas de avaliação poderão ser ajustadas no futuro em função das restrições que possam surgir relacionadas com situações extraordinárias (e.g., pandemia COVID-19).

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável.

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, os Estudantes são avaliados em momento único, o qual consistirá de um exame classificado de 0 a 20 valores englobando a TOTALIDADE da matéria (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, nas seguintes condições:

(i)  realizando a prova de avaliação T1, T2 ou ambas (classificadas de 0 a 20 valores) da ER do ano em que obtiveram aprovação à UC;

(ii) realizando uma prova de avaliação englobando a TOTALIDADE da matéria (classificada de 0 a 20 valores) após o ER do ano letivo em que obtiveram aprovação à UC;

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 UCs de graduação introdutórias às temáticas versadas na presente unidade curricular. 

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