A equação de Darcy-Weisbach (também conhecida como Fórmula Universal), elaborada e aprimorada próxima ao ano de 1.840, é uma das equações fenomenológicas mais antigas usadas na mecânica dos fluidos e serve para calcular a perda de carga em tubos transportando fluidos, podendo estes serem líquido ou gás.

Conforme o fluido escoa ao longo do tubo a pressão diminui devido a fricção do fluido com a parede do tubo. A equação de Darcy pode ser usada para calcular essa diminuição da pressão.

Esta equação apresenta a perda de carga ao longo do comprimento do tubo (Lw); o fator de atrito de Darcy-Weisbach (f); comprimento do tubo (L); diâmetro do tubo (D); velocidade do fluido no tubo (v); e, a gravidade (g). Neste âmbito como é corretamente expressa a equação de Darcy-Weisbach?

Dentre as propriedades do fluido, a viscosidade é muito importante na dissipação de energia. Diretamente proporcional à perda de carga, sua relação com as forças de inércia do escoamento fornece um número adimensional (Número de Reynolds – Re) que é o parâmetro que indica o regime do escoamento. Este Número admite o valor de 2.300 como limite de transição entre o escoamento laminar e o turbulento.

Na prática, para água fria em tubulações de seção circular, considerando o valor de referência da temperatura de 20 graus Celsius, qual o valor médio da viscosidade cinemática da água?

O transporte de fluídos através de condutos fechados com pressão maior que a atmosférica, geralmente oriundos de bombas hidráulicas, sofre considerável influência das paredes internas que dissipando energia devido ao atrito do material da tubulação, tanto através da viscosidade quanto da turbulência. Essa dissipação de energia também reduz a pressão total do fluido ao longo do escoamento, denominando assim a Perda de Carga.

A perda de carga pode ser distribuída (pressão vai diminuindo gradativamente ao longo do comprimento) ou localizada (causada pelos acessórios da canalização). Basicamente esta perda de cada depende do diâmetro e do comprimento do tubo, da rugosidade da parede, das propriedades do fluido, da massa específica, da viscosidade e da velocidade de escoamento

A rugosidade da parede depende do material de fabricação do tubo, bem como, do seu estado de conservação. De maneira geral, um tubo usado apresenta uma rugosidade maior que um tubo novo. Nesse âmbito, qual o valor médio da rugosidade absoluta de tubos feitos com aço comercial novo?

Geralmente, a Curva de Colina é um diagrama que indica a máxima eficiência da turbina em relação à validação de cada grandeza e é usualmente obtida para a operação tradicional em rotação fixa. Este diagrama basicamente determina o campo básico de funcionamento da turbina, entretanto nem sempre é possível fazer o levantamento em campo desse diagrama.

Qual é o algoritmo de otimização numérica utilizado para resolver problemas de compensação não linear, que utiliza o método dos mínimos quadrados e que é comumente utilizado no levantamento da Curva de Colina?

O Banco Interamericano de Desenvolvimento Regional (BIRD, 2006) apresenta um estudo bastante relevante quando aos contaminantes comuns das águas subterrâneas e as fontes comuns de poluição. As origens da poluição analisadas foram: “atividade agrícola; saneamento in situ, garagens e postos de serviços; disposição de resíduos sólidos; indústrias metalúrgicas; pintura e esmaltação; indústrias de madeira; limpeza a seco; indústria de pesticida; despejo de lodo de esgoto; curtumes; extração, exploração de gás e petróleo; e, mineração de carvão e metalíferos.”

Neste contexto, quais são os principais tipos de contaminantes oriundo dos curtumes?

É comum que as condições físicas e geológicas do intemperismo e as reações (temperatura, profundidade e tempo de trânsito); os fatores naturais relacionados ao clima, ambiente de circulação, aporte de gases, troca iônica ou mistura de águas de diferentes origens; e, a influência antrópica (recarga e contaminação) influenciem a hidroquímica das águas subterrâneas.

Geralmente, os sistemas de fluxos subterrâneos são: local (zona de fluxo ativo, fortemente influenciado pela precipitação local); intermediário (zona de fluxo mais profundo, moderadamente afetado por eventos de precipitação local) e regional (zona mais inferior, de água relativamente estagnante não afetada pela precipitação local).

Neste âmbito, relacionado à qualidade das águas subterrâneas, qual a evolução química esperada, na condição de água da chuva, baixo Sólido Total Dissolvido (STD), elevado CO², fluxo vertical para baixo, que ocorre no regime hidráulico na área de recarga?

O Índice de Qualidade das Águas foi criado em 1.970, foi desenvolvido para avaliar a qualidade da água bruta visando seu uso para o abastecimento público, após tratamento. Os parâmetros utilizados no cálculo do IQA são em sua maioria indicadores de contaminação causada pelo lançamento de esgotos domésticos. O IQA é calculado através da média ponderada de nove parâmetros de qualidade das águas.

Neste âmbito, qual parâmetro não é analisado pelo IQA?

Dentre as diversas contribuições para a humanidade, o matemático grego Arquimedes foi quem “realizou” a experiência de calcular o valor da força do empuxo (vertical e para cima) que torna um corpo mais leve no interior de um fluido, destacando que esta atua em sentido contrário à força peso

O empuxo é uma força hidrostática que atua num copo que está imerso em um fluido, também entendido como a força resultante exercida pelo fluido sobre um determinado corpo.

A referida Lei do Empuxo basicamente enuncia que “Todo corpo mergulhado num fluido recebe um impulso de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado, por esse motivo, os corpos mais densos que a água, afundam, enquanto os menos densos flutuam.”

Em relação a força empuxo, qual alternativa é correta?

A Hidrologia Aplicada está consideravelmente voltada para as diferentes questões e problemas que envolvem a utilização dos recursos hídricos, preservação do meio ambiente e ocupação da bacia hidrográfica. Bem como, a Hidrologia pode ser entendida como a ciência que estuda a água, desde a sua ocorrência. Por sua vez, a Hidrogeologia pode ser compreendida como a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua reação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas. Por sua vez, a hidrogeologia é o ramo que estuda as águas subterrâneas.

Uma aplicação prática e muito necessária, está na questão da delimitação de uma bacia hidrográfica. A rigor existem três tipos de divisores de bacias: divisor topográfico, baseado no relevo; divisor geológico, em função das características geológicas; e divisor freático, estabelecido de acordo com a posição do lençol freático (nível das águas subterrâneas no subsolo).

O processo de infiltração pode ser definido como a passagem de água da superfície para o interior do solo, o qual depende fundamentalmente da disponibilidade de água para infiltrar, da natureza do solo, do estado da sua superfície, e das quantidades inicialmente presentes de ar e água no seu interior.

Simplificadamente, pode-se considerar o solo dividido em duas zonas: aeração e saturação. A primeira é caracterizada por apresentar os vazios do solo parcialmente ocupados pela água, variando conforme a ocorrência de precipitação, características do solo, etc. Por ser a camada em contato com a superfície, a água nela presente sofre ação da evaporação e também é absorvida pelas raízes das plantas, sendo eliminada depois pela transpiração, em função da fotossíntese. Também ocorre a ascensão da água devido ao efeito de capilaridade, mas, conforme os vazios do solo vão sendo ocupados pela água, esta tende a romper as forças capilares e se deslocar verticalmente para baixo, sob ação da gravidade.

A zona de saturação, como o próprio nome sugere, é caracterizada pela presença de água nos vazios do solo em sua capacidade máxima, isto é, pela saturação do solo. Tal camada constitui as águas subterrâneas, sendo válida a distribuição hidrostática de pressões e ocorre o escoamento sob ação da gravidade. Também ocorre ascensão da água da zona de saturação para a zona de aeração, por efeito da capilaridade. Neste interim, qual é a correta formula para calcular a Pressão Hidrostática?

A variedade de bombas d’água existente visa atender as variadas necessidades de cada consumidor mas, geralmente, são utilizadas para transferência de consideráveis volumes de água de um local para outro, por vezes, de um poço para um reservatório. Na escolha da bomba d’água é importante verificar, por exemplo, o diâmetro, a profundidade e a vazão do poço ou reservatório que irá receber a bomba, bem como as características específicas da bomba, como a potência e a capacidade de bombeamento.

Geralmente as bombas são classificadas conforme o local que operam. Existem as bombas que operam acima da superfície, as submersas e as submersíveis. Dentre estas, qual a correta denominação das bombas de superfície que trabalham em alta pressão e podem puxar a água até aproximadamente 40 metros de profundidade e que, geralmente, necessita de dois tubos para seu correto funcionamento?