A disciplina de Hidráulica e Hidrometria aborda os princípios físicos do comportamento dos fluidos (especialmente a água) em repouso e em movimento, juntamente com as técnicas e instrumentos de medição dos parâmetros hídricos (como vazão, nível e velocidade) em canais e tubulações.

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1. Hidráulica

A hidráulica divide-se em duas grandes áreas teóricas e aplicadas:

Hidrostática (Fluidos em Repouso)

• Pressão e Leis Fundamentais: Pressão absoluta e relativa, Princípio de Pascal e Princípio de Stevin.
• Empuxo: Forças exercidas por líquidos sobre superfícies planas e curvas submersas.
• Manometria: Medição de pressão por meio de tubos piezométricos, manômetros em U e manômetros metálicos.

Hidrodinâmica (Fluidos em Movimento)

• Equações Fundamentais:
• Equação da Continuidade (conservação da massa: $Q = A \cdot v$).
• Equação de Bernoulli (conservação da energia ao longo de uma linha de corrente).
• Equação da Energia com perdas de carga.
• Escoamento em Condutos Forçados (Tubulações sob pressão):
• Perda de carga distribuída (fórmulas de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams).
• Perda de carga local (singularidades: curvas, válvulas, reduções).
• Sistemas de tubulações (série, paralelo e redes de distribuição).
• Máquinas hidráulicas (bombas, curvas características e cavitação/NPSH).
• Escoamento em Condutos Livres (Canais e Rios):
• Geometria de canais (raio hidráulico, área molhada).
• Escoamento uniforme e fórmula de Manning.
• Energia específica, regime crítico, subcrítico e supercrítico.
• Ressalto hidráulico e dissipação de energia.

2. Hidrometria

A hidrometria dedica-se aos métodos, aparelhos e técnicas para quantificar o ciclo da água e o comportamento dos fluxos.

Parâmetros Medidos

• Nível da água ($h$): Réguas linimétricas, linígrafos (sensores de pressão, ultrassônicos ou radar).
• Velocidade da água ($v$): Molinetes hidrométricos, tubos de Pitot, velocímetros acústicos Doppler (ADCP).
• Vazão ($Q$): Volume de água que passa por uma seção transversal na unidade de tempo ($m^3/s$ ou $L/s$).

Métodos de Medição de Vazão

• Métodos Diretos: Volumétrico (recipiente e cronômetro) e gravimétrico.
• Métodos Área-Velocidade: Medição da seção transversal e mapeamento das velocidades em diferentes pontos da seção.
• Estruturas de Descarregamento (Medidores de Regime Livre):
• Vertedores: Retangulares, triangulares (Cipolletti, Thomson) para canais pequenos/médios.
• Calhas Parshall: Estrutura padronizada para medição contínua em canais de esgoto ou estações de tratamento.
• Hidrometria de Condutos Forçados:
• Hidrômetros (taquimétricos e volumétricos).
• Tubo de Venturi e Placa de Orifício (baseados na diferença de pressão).
• Medidores eletromagnéticos e ultrassônicos.

Curva de Chaveamento (Curva Cota-Vazão)

• Relação empírica construída para uma seção de rio que relaciona o nível da água ($h$) à vazão ($Q$), permitindo estimar a vazão contínua apenas monitorando a cota do rio.

3. Aplicações Práticas

• Saneamento Básico: Dimensionamento de redes de água, coletores de esgoto e estações de tratamento (ETA e ETE).
• Drenagem Urbana: Projeto de bueiros, galerias pluviais e canais de amortecimento de cheias.
• Irrigação e Agricultura: Cálculo de perdas de carga em sistemas de gotejamento, aspersão e canais de adução.