Hidraulica 2º Teste
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CAPITULO 8
1. Distinguir escoamento sob pressão de escoamento com Superficie Livre.
O escoamento com superficie livre ou em canal é quando uma parte da secção
liquida contacta com a atmosfera ou com outro meio gasoso.
Condutas livres ou canais estão sujeitos à pressão atmosférica, pelo menos num
ponto da sua secção de escoamento:
Colectores de esgoto;
Condutas fechadas onde o líquido não enche completamente a secção de
escoamento.
2. Defenir Talvelgue.
Talvegue ou linha de fundo de um canal:
Lugar geométrico dos pontos mais baixos das secções;
A sua planificação constitui o perfil longitudinal do leito.
3. Distinguir Declive Positivo de Declive Negativo.
Declive de um canal é o declive doo perfil longitudinal do seu leito, sendo
medido pela tangente trigonométrica do ângulo Ɵ que aquele forma com a horizontal.
Geralmente representa-se por i:
Consoante o perfil longitudinal é descendente ou ascendente no sentido do
escoamento, o declive é positivo ou negativo.
Declive positivo: o perfil longitudinal é descendente no sentido do escoamento;
Declive negativo: o perfil longitudinal é ascendente no sentido do escoamento.
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4. Dar exemplos de condutas livres.
Os colectores de esgotos, de um modo geral, as condutas fechadas onde o
liquido não enche completamente a secção de escoamento, são exemplos de condutas
livres.
5. Caracterizar o regime uniforme em escoamentos com superfície livre.
O escoamento uniforme com superfície livre só é possível em canais prismáticos
(ou cilíndricos), isto é, canais de secção constante ao longo do percurso e cuja
rugosidade é constante ao longo de cada geratriz.
O regime uniforme é um regime de equilíbrio para o qual tende o escoamento de
um dado caudal num canal prismático.
6. Distinguir regime permanente gradualmente variado de regime permanente
rapidamente variado.
Regime permanente gradualmente variado:
Designa‐se Regolfo;
Trajectórias aproximadamente rectilíneas e paralelas;
Secção recta do escoamento sensivelmente plana;
Válida a lei hidrostática de pressões;
Pequena curvatura das trajectórias;
Pequena variação da secção líquida com o percurso;
Perfil superficial = Curva de Regolfo.
Regime permanente rapidamente variado:
Curvatura das trajectórias não desprezável;
Variação brusca da secção líquida com o percurso;
Distribuição não hidrostática de pressões numa secção recta;
Ocorrem junto das singularidades (com excepção do ressalto hidráulico);
Caudal varia com o tempo em qualquer secção;
Exemplos:
o Onda de cheia num rio;
o Escoamento consecutivo à manobra de uma comporta num canal.
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7. Saber como se designa o regime permanente gradualmente variado.
Um escoamento permanente gradualmente variado é designado por Regolfo e o
seu perfil superficial por curva de Regolfo.
8. Demonstrar que, num movimento uniforme, a perda de carga entre dois
pontos distanciados de L é igual à diferença das alturas topográficas do
fundo do canal nesses pontos, ou seja, ao declive do leito.
No movimento uniforme a perda de carga entre dois pontos distanciados de L é
igual à diferença das alturas topográficas do fundo do canal nesses pontos, ou seja, ao
declive do leito.
9. Dizer porque nas secções fechadas o valor máximo do caudal transportado
em regime uniforme não corresponde à máxima altura líquida na secção.
Secções Fechadas
Secções circulares e ovóides;
Muito utilizadas em colectores de esgoto;
O caudal máximo transportado em regime uniforme não corresponde à
altura líquida máxima na secção:
Próximo do fecho da abóbada, o aumento da área da secção com a altura
não compensa a redução do raio hidráulico, que é consequência do
acréscimo do perímetro molhado;
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10. Dizer porque nas secções fechadas o valor máximo do caudal transportado
em regime uniforme não corresponde à máxima altura líquida na secção.
Secção Mista
Designa-se por secção mista:
uma secção de um canal com rugosidade não uniforme ao longo do
perimetro molhado.
Exemplo, de uma secção trapezoidal com o fundo revestido e com
taludes em terra.
11. Saber como é feito cálculo no caso de secções compostas.
Secções compostas
Secção composta ou “de leito múltiplo”;
Um leito menor e um leito maior ocupado só durante as cheias
Não se pode calcular da forma usual, pois seria-se conduzido a uma
situação absurda.
O cálculo do escoamento uniforme é feito neste caso dividindo a secção
(total) em secções parciais, por meio de verticais passando pelas arestas
de separação dos leitos.
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CAPITULO 9
1. Identificar e saber o que representa a variavel “E” na expressão
A variavel “E” designa energia especifica e representa a energia do escoamento
por unidade de peso de liquido, em relação ao fundo do canal.
2. Representa graficamente a relação E=E(h) para Q=Q0. Explicar o que se
conclui da sua observação.
Considerando que o caudal é constante (Q = Q0), a altura líquida e a energia
específica com que o caudal Q0 se pode escoar, em regime permanente, numa secção
transversal com geometria e dimensões dadas, relacionam‐se através da expressão:
3. Distinguir Escoamento Fluvial de Escoamento Torrencial.
Consoante a altura do escoamento é superior ou inferior á açtura crítica, o
escoamento diz-se lento ou rápido. Emprega-se ainda as designações equivalentes de
fluvial ou torrencial, respectivamente.
Escoamento Rápido (ou “torrencial”):
Altura do escoamento é inferior à altura crítica;
A energia específica diminui com a altura líquida.
Escoamento Lento (ou “fluvial”):
Altura do escoamento é superior à altura crítica;
A energia específica cresce com a altura líquida.
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4. Conhecer a expressão do nº de Froude e os limites do seu valor nos
diferentes regimes.
5. Representa graficamente a relação h=h(Q) para E=E0. Explicar o que se
conclui da sua observação.
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6. Relativamente à propagação de pequenas perturbações na direcção
longitudinal dos canais, saber o que se conclui para os regimes critico,
rápido e lento.
7. Distinguir regime rápido de regime lento no que respeita ao controlo do
escoamento.
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CAPITULO 10
1. Subclassificar o declive positivo.
O declive positivo subclassifica-se em:
Critico: escoamento critico;
Fraco: escoamento uniforme:
Forte: escoamento uniforme rápido:
2. Identificar o tipo de regime em função da relação hu vs hc e i vs ic.
3. Perceber o traçado das curvas de regolfo nas mudanças de regime.
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4. Saber quando se verifica e o que caracteriza o fenómeno de ressalto
hidráulico ordinário.
O ressalto hidraulico, ou simplesmente ressalto, é o fenómeno de escoamento
rapidamente variado por meio do qual o regime rápido a montante passa bruscamente
para o regime lento a jusante.
5. Saber quando se verifics e o que caracteriza o fenomeno de ressalro
hidraulico ondulado
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6. Como se designam as variaveis h1 e h2 que se definem por:
7. Saber como localizar o ressalto Hidraulico.
Um processo para localizar o ressalto consiste em traçar a linha das alturas
conjugadas das alturas do escoamento num dos regimes (rápido ou lento) e determinar o
ponto de encontro com a linha das alturas do escoamento no outro regime 8lento ou
rápido).
8. Saber quando acontece o ressalto “afogado” ou “submerso”.
Para aberturas maiores tenderia a deslocar-se para montante da comporta, no que é
impedido por esta, ocorrendo então o ressalto afogado ou submerso.
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CAPITULO 11
1. Identificar os métodos para medir a cota da superficie livre de um líquido.
A medição da cota da superficie livre de um liquido pode fazer-se directamente
ou indirectamente.
2. Indicar dois processos de medição de nível.
Medição da cota da superfície livre de um líquido
Medição Directa:
Instalações laboratoriais;
Feita através de uma régua graduada em mm, ligada a uma ponta afilada e
dispondo eventualmente de um nónio;
Desce-se lentamente a ponta da régua até que toque a superfície do líquido,
procedendo‐se então à leitura.
Medição Indirecta:
Vários processos:
Sondas de fio com peso na extremidade (o contacto do peso com o líquido é
assinalado electricamente);
Sistema de flutuador e contrapeso;
Medição da pressão (deformação de uma membrana fazendo parte de uma caixa
imersa no líquido);
Medição do nível por detecção eléctrica ou de radiação (utilizável em
laboratório e em obras hidráulicas).
3. Saber para que serve um tubo piezométrico.
A medida da pressão num ponto afastado da parede faz-se com um tubo
piezométrico.
4. Saber como se mede a pressão na vizinhança de uma parede sólida.
Para medir a pressão de um líquido na vizinhança de uma parede sólida
estabelece‐se uma tomada de pressão que consiste num pequeno tubo cilíndrico com o
eixo normal à superfície da parede e com um dos extremos à face da mesma;
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5. Identificar instrumentos para medir a velocidade pontual num líquido.
A medição pontual da velocidade pode fazer-se utilizando:
Tubos de Pitot
Molinetes;
Traçadores sólidos (flutuadores) liquidos ou radioactivos;
Anemómetros de fio quente e anemómetros laser;
6. Distinguir Caldeiras Venturi de Caldeiras Parshall.
As Caleiras Venturi são medidores do caudal nos escoamentos com superfícies
livre, que utilizam o ressalto para eliminar a influência de jusante sobre montante.
A caleira Parshall constitui uma variante da caleira Venturi. A principal
diferença consiste no facto de, na caleira Parshall, tanto a directriz das paredes
(verticais) como o perfil do fundo compreenderem mudanças bruscas de alinhamento.
É por vezes utilizada para medir caudais em condições de afogamento,
tornando‐se então necessário medir as alturas de água a montante, Hm e a jusante,
7. Deduzir a expressão da velocidade média numa medição de caudais por
ultra-sons sabendo que os dois intervalos de tempo t1 e t2 se expressam por:
Colocar em ordem de c, depois igualar c=c depois:
8. Identificar as partes constituintes de um rotâmetro e a função do mesmo.
Os rotâmetros utilizam-se para a medição de caudais muito pequenos num trecho
vertical de um tubo sob pressão. Este medidor de caudal consiste num tubo vertical
tronco-cónico de material transparente, dentro do qual o fluido em movimento em
movimento ascendente impulsiona um elemento móvel.
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8 – Enumerar as razões que presidem à escolha do tipo de medidor de caudal.
Escolha dos medidores de caudais, depende de:
Custo;
Precisão garantida na gama de caudais a medir;
Condicionamentos da instalação;
Condições de exploração e conservação.
CAPITULO 12
1. Explicar a influência, no coeficiente de vazão, da introdução de tubos no
prolongamente de orificios.
C é o coeficiente de vazão e é determinado experimentalmente. Considera-se o valor de
0,60 quando se verifique contracção completa, ou seja quando a forma da veia líquida
não seja influenciada pela proximidade das outras paredes do reservatório.
2. Ilustrar um orificio submerso.
3. Ilustrador um orificio parcipalmente submerso.
4. Explicar como se calcula o caudal em orificios parcialmente submersos.
5. Definir hidraulicamente “Descarregador”.
Definição de descarregador: É um orifício a que se suprimiu a parte superior.
6. Identificar diferentes tipos de descarregadores.
Os descarregadores podem ser:
De parede ou soleira delgada: o contacto da veia líquida descarregada
com a parede limita‐se a uma aresta cortada em bisel;
De parede ou soleira espessa: existe um comprimento apreciável no
contacto da lâmina com a parede.
7. Caracterizar um descarregador de Bazin e ilustrar essa caracterização.
Descarregador de Bazin:
Secção rectangular;
Soleira horizontal em bisel;
Ocupa toda a largura de um canal rectangular;
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O espaço sob a lâmina líquida está preenchido por ar à pressão
atmosférica.
O caudal descarregado calcula‐se através de:
8. Identificar a aplicação da Fórmula da S.I.A.
9. Caracterizar um descarregador Cipolletti e ilustrar eessa caracterização.
Descarregador Cipolletti:
Descarregador de secção trapezoidal com lados a 4/1.
Utiliza‐se quando não se pode evitar a contracção lateral cujo efeito é então
compensado pela abertura dos lados a 4/1.
O caudal descarregado calcula‐se como se tratasse de um descarregador
rectangular com largura b igual à base do trapézio:
10. Identificar a utilidade de Descarregadores triangulares e circulares.
Maior rigor na medição de caudais pequenos com descarregadores circulares e
triangulares.
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11. Caracterizar um descarregador de Soleira Normal.
Uma soleira de um descarregador diz‐se normal em relação a um determinado
caudal Q0, se o seu perfil é tal que se verifica a pressão atmosférica local ao longo
da soleira quando se escoa esse caudal.
12. Explicar a influência da relação entre H e Hd no caudal descarregador.
A carga Hd denominada carga de definição ou de dimensionamento,
corresponde à distância vertical entre a crista do descarregador e o nível de água a
montante.
Se uma soleira descarregadora funcionar com carga H (carga de funcionamento)
diferente da carga de definição (Hd) as pressões na parede diferem da pressão
atmosférica e o coeficiente de vazão alterase.
Se H > Hd a pressão na soleira será inferior à pressão atmosférica ‐
soleira deprimida :
Coeficiente de vazão aumenta e consequentemente aumenta o caudal
descarregado, com vantagem para a economia da obra e sem perigo para a mesma desde
que a depressão fique contida em certos limites.
Se H< Hd a pressão na parede da soleira descarregadora será superior à
pressão atmosférica e o coeficiente de vazão diminui, levando à
diminuição do caudal de vazão.
O valor limite de H/Hd é condicionado pela necessidade de evitar o risco de
cavitação devido à existência de pressões negativas e a flutuações turbulentas de pressão
ocorridas na camada limite desenvolvida junto da soleira.
O valor limite de H/Hd é limitado pela possibilidade de descolamento da veia
líquida : H / Hd < 1.4.
13. Enunciar o princípio do máximo caudal de Bélanger.
Princípio de máximo caudal assinalado por Bélanger em 1850:
Quando a espessura da lâmina sobre o descarregador atinge 2/3 da carga
a montante mantêm‐se constantes a espessura da lâmina e o caudal (que
era então o caudal máximo para essa carga a montante) ainda que
prossiga a diminuição do nível a jusante.
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CAPITULO 13
1. Distinguir Aquífero, Aquífero, Aquiclude e Aquitardo.
Aquífero: Formação geológica ou conjunto de formações geológicas que
contêm água e que permitem que, em condições naturais, a água se desloque através
delas, pela acção da força de gravidade.
Aquífugo: Formação impermeável que não contém nem conduz água em
quaisquer circunstâncias.
Aquiclude: Formação geológica que pode conter ou não água, não permitindo a
sua circulação, pelo menos em quantidades intermédias e em condições naturais.
Aquitardo: Formação geológica, semipermeável, que permite a condução de
água em condições intermédias entre o aquífero e o aquiclude.
2. Caracterizar um aquífero freático.
Aquífero freático: Aquífero sujeito apenas à pressão atmosférica e no qual o
nível da água coincide com o nível freático ou piezométrico.
3. Ilustrar um aquífero confinado ou cativo. Identificar o tipo de escoamento
neste aquífero.
Aquífero confinado ou cativo:
Aquífero que se encontra limitado superior e inferiormente por formações
impermeáveis e, no caso de se abrir um furo de observação, a água sobe neste furo
acima do nível de separação entre o aquífero e o estrato impermeável superior.
O nível a que a água sobe no furo é o nível piezométrico naquele ponto.
O escoamento neste aquífero dá‐se sob pressão.
4. Identificar em que situação se tem um aquífero repuxante ou artesiano.
Caso especial de um aquífero confinado em que o nível piezométrico é superior
ao nível do solo, caso em que a água jorrará do furo.
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5. Descreve sucintamente a experiência de Darcy.
Equipamento:
Cilindro de eixo vertical e de secção S;
Amostra de areia de espessura ΔL;
Dois tubos piezométricos a montante e jusante da amostra;
Fazendo passar um caudal constante Q através da amostra de areia de espessura
ΔL existente no interior do cilindro de eixo vertical e de secção S, constata‐se que o
nível no piezómetro de jusante é inferior ao do piezómetro de montante.
Há portanto, resistência ao escoamento da água através da areia.
Perda de carga unitária: j = Δh/ΔL.
6. Identificar o que influencia o coeficiente de permeabilidade.
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7. Indicar as unidades em que é expressa a condutividade hidráulica, k.
8. Identificar o que influencia a porosidade e dizer como é que esta se define.
9. Perante dois solos diferentes, identificar o mais poroso.
10. Saber como determinar Q e K quando se pretende determinar a curva da
linha freática num maciço filtrante de base horizontal.
11. Explicar que cuidados há que ter para que não haja interferência mútua
entre poços.
12. Saber o que são cartas freatimétricas.
Cartas freatimétricas
Em geral, a água nos terrenos permeáveis naturais possui um certo
movimento ao longo das camadas que a contêm. Por meio de poços
testemunhas, convenientemente localizados, podem determinar‐se as
cotas representativas da superfície livre, no caso de aquíferos freáticos ou
da superfície piezométrica de aquíferos confinados.
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Com estas cotas, podem traçar‐se numa carta, por meio de curvas de
nível, estas superfícies freáticas ou piezométricas.