Portaria n.º 23181 — Aprova os programas a observar nas cadeiras, laboratórios e trabalhos gráficos que compõem os diferentes cursos…

Relação entre a intensidade de campo e o potencial.

Superfícies equiptenciais.

Estudo de alguns campos eléctricos.

Espectros eléctricos.

Condutores:

Potencial de um condutor isolado.

Distribuição das cargas eléctricas num condutor em equilíbrio electrostático. Teorema de Coulomb.

Campo eléctrico nas proximidades de um condutor em equilíbrio.

Campo eléctrico sobre a superfície de um condutor em equilíbrio. Pressão electrostática.

Acumulação de cargas eléctricas. Escoamento das cargas eléctricas pelas pontas.

Campo eléctrico e indução eléctrica.

Elementos correspondentes.

Fenómeno da influência total e da influência parcial.

Anteparos electrostáticos.

Pára-raios. Gaiolas de Faraday.

Estudo do campo eléctrico produzido por condutores electrizados.

Dieléctricos:

Propriedades dos dieléctricos:

Fenómenos de polarização.

Cargas de polarização ou induzidas.

Atracção de partículas isolantes e acções electrostáticas através dos isolantes.

Vector polarização.

Potencial e campo produzidos por um dieléctrico polarizado.

Propriedades do campo nos dieléctricos. Indução eléctrica.

Superfície de separação de dois dieléctricos.

O teorema de Gauss e as cargas de polarização.

Dieléctricos perfeitos:

Propriedades fundamentais.

Refracção das linhas de indução.

Pressão electrostática.

Forças exercidas sobre um condutor electrizado por um dieléctrico perfeito.

Dieléctricos reais:

Polarização dos dieléctricos reais ou imperfeitos.

Condutibilidade dos dieléctricos reais.

Histerese nos dieléctricos.

Ionização dos gases:

Fenómeno de ionização.

Principais formas de se obter a ionização.

Energia consumida na ionização.

Emissão de electrões pelos corpos sólidos.

Rigidez dieléctrica de um gás.

Ionização da átmosfera.

Capacidade eléctrica. Condensadores:

Capacidade de um condutor isolado.

Capacidade de uma esfera isolada.

Capacidade de um condensador.

Estudo de diferentes condensadores:

Condensador plano.

Condensador esférico.

Condensador cilíndrico de eixo comum.

Condensador cilindro - cilindro.

Condensador cilindro - plano.

Associação de condensadores:

Associação em paralelo.

Associação em série.

Associação mista.

Aplicações da associação de condensadores:

Potenciómetro electrostático.

Condensador de dieléctrico heterogéneo.

Tecnologia dos condensadores:

Principais tipos de condensadores. Características.

Condensadores fixos.

Condensadores variáveis.

Energia electrostática. Forças electrostáticas:

Energia electrostática:

Energia electrostática de um sistema de condutores em equilíbrio.

Energia electrostática de um condensador.

Localização da energia de um condensador no seu dieléctrico.

Forças electrostáticas:

Força exercida entre as armaduras de um condensador carregado.

Electrómetros.

Máquinas electrostáticas:

Generalidades.

Constituição esquemática

Aperfeiçoamentos recentes. Utilização.

Máquinas de Van de Graaff.

Máquinas de transportador dieléctrico (Félici).

3) Corrente contínua:

Generalidades:

Natureza e sentido da corrente eléctrica.

Intensidade da corrente. Interpretação electrónica.

Densidade da corrente:

Densidade superficial.

Condutibilidade dos sólidos, dos líquidos e dos gases:

Formas de descarga eléctrica nos gases.

Corrente de deslocamento num dieléctrico.

Energia e potência de uma corrente eléctrica.

Produção de correntes eléctricas.

Efeito térmico da corrente eléctrica:

Condutores:

Factos de observação corrente.

Quantidade de calor libertado. Lei de Joule. Interpretação electrónica.

Resistência eléctrica. Condutância.

Resistividade eléctrica. Condutibilidade.

Variação da resistividade com a temperatura. Supercondutividade.

Isolantes:

Resistividade dos isolantes. Variação da resistividade com a temperatura.

Semicondutores:

Conceito de semicondutor. Comparação com isolantes e condutores.

Condução da corrente.

Influência da variação da temperatura.

Influências da concentração de impurezas.

Termístores:

Constituição.

Variação da resistência com a temperatura.

Díodos de cristal:

Propriedades fundamentais do germânio e do silício.

Germânio N e germânio P.

Lacunas ou buracos de um cristal. Corrente eléctrica por deslocação de cargas positivas (lacunas).

Função PN. Curvas características de uma função.

Díodos de ponta.

Transístores:

Transístores de duas funções (PNP e NPN).

Funcionamento de um transístor.

Aplicações.

Aplicações do efeito Joule:

Lei da elevação da temperatura de um condutor percorrido por uma corrente eléctrica.

Temperatura limite dos condutores.

Aplicação ao cálculo de uma resistência ou de uma potência dissipada.

Aplicações industriais do efeito Joule.

Circuitos eléctricos. Leis da corrente eléctrica:

Lei de Ohm:

Queda de tensão.

Resistências de contacto.

Resistências equivalentes.

Associação de resistências em série.

Associação de resistência em paralelo.

Associação mista.

Montagem de uma resistência em potenciómetro.

Resistência de isolamento de um cabo.

Resistência de um eléctrodo de terra.

Tecnologia das resistências:

Elementos de escolha de resistências.

Resistências fixas.

Resistências variáveis.

Lei de Ohm generalizada:

Força electromotriz de um gerador.

Potência de um gerador.

Força contra-electromotriz de um receptor.

Leis de Kirchhoff:

Redes eléctricas.

Lei dos nós e lei das malhas.

Transfiguração de redes:

Princípio de sobreposição.

Teorema de Thévenin.

Teorema de Kenelly.

Carga e descarga de condensadores:

Descarga de um condensador por convecção, condução e disrupção:

Condensadores de dieléctrico perfeito e imperfeito. Carga residual.

Equações diferenciais e curvas representativas da carga. Constante de tempo do circuito.

Equações diferenciais e curvas representativas da descarga. Constante de tempo do circuito.

Noção do tempo gasto na carga e na descarga dos condensadores.

Associação de geradores. Associação de pilhas:

Associação em série.

Associação em paralelo.

Associação mista.

Observações e condições de emprego das diferentes formas de associação.

Efeito químico das correntes. Electrólise:

Dissociação electrolítica.

Decomposição de um ácido, base ou sal pela passagem da corrente eléctrica.

Leis da electrólise (leis de Faraday). Equivalente electroquímico. Constante de Faraday.

Teoria da dissociação electrolítica:

Hipótese de Arrhenius.

Explicação das leis da electrólise.

Reacções secundárias:

Força electromotriz de polarização.

Polarização dos eléctrodos.

Capacidade de polarização dos electrólitos.

Eléctrodos impolarizáveis.

Consequências e aproveitamento da electrólise:

Corrosões electrolíticas.

Aplicações industriais.

Geradores químicas e térmicos:

Pilhas eléctricas:

Força electromotriz de contacto. Potencial electroquímico.

Interpretação destes fenómenos. Leis dos contactos sucessivos (cadeias fechadas e cadeias abertas).

Pilhas hidroeléctricas:

Características.

Tipos principais clássicos e recentes.

Aplicações.

Pilhas termoeléctricas:

Leis termoeléctricas.

Efeito Peltier.

Efeito Thomson.

Efeito Seebeck.

Pilhas solares.

Aplicações.

Acumuladores eléctricos:

Características:

Princípio de funcionamento.

Capacidade de um acumulador.

Rendimento em quantidade.

Rendimento em energia.

Capacidade mássica (específica). Capacidade volumétrica.

Acumuladores de chumbo:

Constituição.

Funcionamento.

4) Electromagnetismo:

Natureza do magnetismo.

Indução magnética:

Fluxo magnético.

Propriedades conservativas. Lei de Gauss.

Lei de Laplace:

Força exercida sobre uma carga em movimento:

Ideia do funcionamento do ciclotrão.

Ideia de um espectrógrafo de massa.

Força exercida sobre um condutor percorrido por corrente.

Binário exercido sobre um quadro rectangular.

Binário exercido sobre uma espira circular.

Binário exercido sobre um solenóide.

Trabalho das forças electromagnéticas:

Trabalho realizado no deslocamento de um condutor rectilíneo.

Trabalho realizado no deslocamento de um circuito fechado.

Princípio do fluxo máximo.

Energia potencial de um circuito eléctrico colocado num campo magnético.

Efeito de Hall.

Roda de Barlow.

Exemplos de aplicação.

Campo magnético de uma corrente eléctrica:

Lei de Ampère.

Excitação magnética.

Indução nas proximidades de um condutor rectilíneo. Lei de Biot e Savart.

Indução no centro de um circuito circular (espira).

Indução num ponto do eixo de uma espira.

Acções entre duas correntes paralelas.

Indução de um solenóide:

Variação da indução ao longo do eixo de um solenóide rectilíneo.

Casos particulares da região central e das extremidades.

Indução no eixo de um solenóide toroidal.

Força electromotriz induzida:

Experiências fundamentais.

Lei de Faraday:

Força electromotriz induzida num condutor rectilíneo móvel num campo magnético uniforme.

Força electromotriz induzida num condutor fixo colocado num campo magnético variável.

Lei de Lenz:

Sentido das forças electromotrizes induzidas. Regras para a sua determinação.

Disco de Faraday.

Força electromotriz induzida numa bobina animada de movimento de rotação.

Quantidade de electricidade induzida.

Correntes de Foucault:

Correntes induzidas no ferro.

Potência perdida por correntes de Foucault.

Processos de atenuar a intensidade das correntes de Foucault.

Aplicações das correntes de Foucault:

Aplicações nos aparelhos de medida.

Aplicações nos freios eléctricos.

Aplicações nos fornos de indução.

Perdas nos ferros das máquinas.

Ideia do funcionamento dos geradores magneto-hidrodinâmicos.

Indução mútua e indução própria:

Indução mútua de dois circuitos. Coeficiente de indução mútua:

Expressão da força electromotriz de indução mútua.

Indução própria de um circuito. Coeficiente de auto-indução:

Expressão da força electromotriz de auto-indução.

Estabelecimento e interrupção da corrente num circuito com resistência e auto-indução:

Equações diferenciais. Curvas representativas da variação da corrente.

Constante de tempo do circuito.

Quantidade de electricidade transportada pelas extracorrentes.

Bobina de indução (bobina de Ruhmkorff).

Cálculo do coeficiente de auto-indução.

Cálculo do coeficiente de auto-indução a partir do fluxo.

Relação entre o coeficiente de indução mútua e os coeficientes de auto-indução.

Acopulamentos rígidos e frouxos.

Coeficiente de auto-indução do conjunto de duas bobinas em série.

Coeficiente de auto-indução do conjunto de duas bobinas independentes.

Coeficiente de auto-indução de uma linha bifilar.

Coeficiente de auto-indução de um cabo coaxial.

Energia das correntes:

Energia armazenada numa indutância.

Energia intrínseca de um circuito.

Energia armazenada num circuito compreendendo resistência, indutância e capacidade.

Energia mútua de duas correntes; sua energia potencial.

O campo magnético e a matéria:

Correntes moleculares de Ampère.

Dipólos magnéticos. Ímanes. Massas magnéticas.

Equivalência entre ímanes e solenóides.

Expressão de Coulomb.

Magnetização.

Propriedades magnéticas da matéria:

Substâncias diamagnéticas, paramagnéticas e ferromagnéticas.

Susceptibilidade magnética.

Permeabilidade magnética.

Refracção das linhas de indução.

Indução magnética terrestre:

Declinação e inclinação magnéticas.

Bússolas de declinação e de inclinação.

Valores da indução do campo terrestre.

Ferromagnetismo:

Curva de primeira magnetização. Saturação.

Ciclo histerético:

Histerese magnética.

Remanência e força coerciva.

Perdas por histerese. Fórmula de Steinmetz.

Energia dissipada por histerese.

Expressão do trabalho absorvido pela magnetização.

Efeitos da temperatura sobre a magnetização.

Ponto de Curie.

Tecnologia dos materiais ferromagnéticos.

Ímanes permanentes:

Campo magnético dos ímanes. Espectros magnéticos.

Cálculo de um íman permanente.

Desmagnetização de um íman.

Magnetização de uma substância ferromagnética.

Anteparos magnéticos.

Binário director de um íman.

Sistemas astáticos.

Oscilação de um íman em torno da sua posição de equilíbrio.

Circuitos magnéticos:

Analogias e diferenças entre circuitos magnéticos e circuitos eléctricos.

Exemplos de circuitos magnéticos:

Circuitos magnéticos perfeitos.

Circuitos magnéticos imperfeitos:

Fluxo de fugas. Coeficiente de Hopkinson.

Força magnetomotriz.

Relutância.

Fórmula de Hopkinson.

Associação de relutâncias:

Em série.

Em paralelo.

Aplicação das leis de Kirchhoff aos circuitos magnéticos.

Electroímanes:

Princípio fundamental dos electroímanes.

Força de atracção de um electroíman:

Variação da força de atracção com o entreferro.

Ideia do cálculo de um electroíman.

Classificação dos electroímanes consoante as suas aplicações. Exemplos.

5) Corrente alternada:

Introdução matemática:

Funções sinusoidais. Representação vectorial:

Funções sinusoidais do tempo. Definições e composição de funções sinusoidais.

Representação do Fresnel.

Derivada e integral de uma função sinusoidal.

Valores médio algébrico, aritmético, eficaz de uma função periódica:

Factor do vértice.

Factor de forma.

Funções periódicas em geral.

Representação de funções sinusoidais num diagrama de vectores representativos de funções de pulsação diferente. Fenómeno de batimentos.

Quantidades complexas. Representação simbólica de funções sinusoidais:

Representação de uma função sinusoidal por expressões complexas.

Operações com quantidades complexas.

Fórmula de Moivre.

Rotação de um vector.

Fórmula exponencial de uma quantidade complexa.

Aplicação da série de Mac Laurin à determinação da fórmula exponencial de um complexo. Fórmulas de Euler.

Correntes alternadas monofásicas:

Obtenção de uma força electromotriz sinusoidal.

Valores médio e eficaz da força electromotriz e da intensidade da corrente.

Propriedades da corrente alternada:

Caloríficas.

Magnéticas.

Químicas.

Correntes alternadas industriais.

As correntes alternadas e a teoria electrónica. Efeito pelicular (efeito Kelvin).

Aplicação de uma tensão sinusoidal a diferentes receptores:

Circuito constituído por uma resistência pura.

Circuito constituído por auto-indução pura.

Circuito constituído por uma capacidade pura.

Circuitos reais com resistência, auto-indução e capacidade.

Ressonância em série. Perigo das sobretensões.

Ressonância em paralelo. Circuito tampão:

Coeficiente de qualidade de uma bobina e de um condensador.

Lei de Ohm em corrente alternada.

Leis de Kirchhof em corrente alternada.

Potência em corrente alternada:

Potência instantânea.

Potência média (activa).

Factor de potência. Influência deste factor.

Corrente activa e corrente reactiva.

Potência reactiva.

Potência aparente.

Relações fundamentais entre a potência activa, reactiva e aparente.

Ideia do problema do melhoramento do factor de potência.

Potência perdida por histerese no dieléctrico de um condensador.

Sistemas alternados sinusoidais polifásicos:

Sistemas simétricos de forças electromotrizes.

Ligação em estrela ou aberta.

Ligação poligonal ou fechada.

Sistemas equilibrados e desequilibrados.

Sistemas polifásicos mais usuais:

Monofásicos de três fios.

Difásicos e tetrafásicos.

Trifásicos em estrela e em triângulo.

Sistemas hexafásicos.

Potência dos sistemas polifásicos equilibrados e desequilibrados:

Expressões gerais da potência nos sistemas polifásicos.

Potência activa, potência reactiva e potência aparente nos sistemas trifásicos.

Aplicação do método vectorial aos sistemas trifásicos.

Grandezas alternadas não sinusoidais:

Funções periódicas de tempo.

Teorema de Fourier. Harmónicas.

Análise harmónica simplificada.

Valores médio e eficaz de uma função periódica não sinusoidal.

Potência em corrente alternada não sinusoidal:

Efeito das harmónicas da tensão e da corrente.

Potência activa. Factor de potência.

Potência reactiva.

Potência harmónica (potência de distorção).

Relação entre uma diferença de potencial não sinusoidal e a corrente produzida.

Casos de ressonância.

Forças electromotrizes trifásicas não sinusoidais. Caso particular da terceira harmónica.

Campos magnéticos girantes:

Generalidades sobre os campos magnéticos girantes. Definições.

Princípio de funcionamento dos motores síncronos.

Princípio de funcionamento de motores assíncronos.

Produção de campos magnéticos girantes por meio de um sistema de correntes difásicas.

Produção de campos magnéticos girantes por meio de correntes trifásicas.

11.ª CADEIRA

Máquinas eléctricas

1) Classificação.

2) Máquinas de corrente contínua:

Princípio de funcionamento dos dínamos:

Colector.

O anel de Gramme.

Força electromotriz contínua.

Constituição de um dínamo:

Circuitos magnéticos.

O indutor.

O induzido.

Materiais normalmente utilizados.

Enrolamentos do induzido:

Enrolamentos em anel e em tambor, abertos e fechados.

Enrolamentos fechados em tambor. Nomenclatura e tipos principais.

Fórmula geral da força electromotriz gerada por um dínamo.

Excitação:

Excitação separada e auto-excitação.

Excitações série, derivação (shunt) e mista (compound).

Casos em que o dínamo não excita.

Reacção do induzido:

Campo do indutor, campo do induzido e campo resultante.

Influência da saturação.

Influência da posição das escovas.

Comutação:

Grandezas que influenciam a comutação.

Curva da comutação real.

Tensão de reactância. Influência da forma das ranhuras.

Processo de melhorar a comutação.

Rendimento dos dínamos:

Curva dos rendimentos em função da carga.

Características dos dínamos:

Características do dínamo de excitação separada.

Características do dínamo de excitação série.

Características do dínamo de excitação derivação.

Características externas dos dínamos hipo, iso e hiper-compound.

Estabilidade de funcionamento dos dínamos.

Composição de um dínamo derivação.

Agrupamento de dínamos:

Agrupamento em paralelo de dínamos série.

Agrupamento em paralelo de dínamos shunt.

Agrupamento em paralelo de dínamos compound.

Motores:

Princípio de funcionamento. Reversibilidade.

Inversão de marcha.

Rendimento dos motores.

Características dos motores:

Características do motor série.

Características do motor derivação.

Características dos motores compound diferencial e aditivo.

O arranque dos motores:

Reóstato de arranque. Ligação anti-indutiva.

Recuperação de energia.

Frenagem.

A comutação nos motores.

3) Máquinas de corrente alternada, síncronas. Generalidades:

Classificação dos alternadores.

Alternadores de rotor ranhurado e alternadores de pólos salientes.

Materiais usados na sua construção.

Excitação.

Enrolamento do induzido:

Enrolamentos imbricados, ondulados e espiralados.

Enrolamentos diametrais e encurtados.

Disposição das testas de bobina: acavalada de um andar, em dois andares e em três andares.

Enrolamento monofásico.

Enrolamento múltiplo.

Enrolamento fraccionário.

Força electromotriz induzida:

Forma da força electromotriz induzida.

Reacção do induzido nos alternadores:

Campo girante.

Teorema de Ferraris.

Campo de reacção do induzido nos alternadores monofásicos. Teorema de Leblanc.

Desfasamentos provocados pelo campo de reacção do induzido.

Análise do funcionamento dos alternadores:

Funcionamento com excitação constante.

Funcionamento com tensão constante.

Diagrama vectorial. Hipótese de Behn-Eschenburg.

Resolução dos problemas de característica externa e da característica de regulação, segundo a hipótese de Behn-Eschenburg.

Funcionamento de um alternador ligado a um barramento infinito:

Resolução gráfica. A escala das tensões e a escala das potências.

Topogramas.

Curvas em V ou de Mordey.

Trocas de energia com a rede. Ajustamento de carga.

Estabilidade de funcionamento.

Ligação em paralelo de alternadores.

Regulação automática de tensão.

Motores síncronos:

Generalidades.

Arranque.

Aplicações.

4) Transformadores:

Generalidades.

Núcleos monofásicos e trifásicos.

Enrolamentos de alta tensão e de baixa tensão.

Diagrama vectorial dos transformadores:

Influências nos diagramas provocadas por ciclo histerético do ferro do núcleo, resistência dos enrolamentos e fugas magnéticas.

Aproximação de Kapp. Esquema vectorial simplificado.

Validade do método de Kapp.

Análise do funcionamento dos transformadores:

Indicações de chapa.

Característica externa. Regulação.

Rendimento em função da carga e do factor de potência.

Rendimento energético. Transformadores de perdas reduzidas.

Ensaios económicos nos transformadores monofásicos: em circuito aberto e em curto-circuito (ou de Kapp).

Aplicação dos dados obtidos ao estudo do comportamento dos transformadores.

Corrente de curto-circuito.

Ligação dos enrolamentos nos transformadores trifásicos:

Ligação em estrela, em triângulo e em ziguezague.

Comparação dos volumes de cobre gastos nos três tipos de ligação.

Grupos angulares dos transformadores trifásicos.

Ligações primário/secundário mais usuais.

Banco trifásico.

Terciário.

Ensaios económicos nos transformadores trifásidos: em circuito aberto e em curto-circuito (ou de Kapp).

Aplicação dos dados obtidos ao estudo do comportamento dos transformadores.

Ligação de transformadores em paralelo.

Transformadores com tomadas:

Ideia da regulação em carga.

Autotransformadores. Arrefecimento dos transformadores:

Transformadores secos. Arrefecimento natural e forçado.

Transformadores em banho de óleo. Arrefecimento natural e forçado.

5) Motores assíncronos de indução:

Princípio de funcionamento dos motores de indução polifásicos.

Tipos de rotor.

Escorregamento ou deslizamento.

Diagrama vectorial dos motores de indução.

Diagrama de Heyland (simplificado):

Pontos de funcionamento. Circunferência de Heyland.

Recta das potências mecânicas.

Recta dos binários.

Realização prática do diagrama simplificado de Heyland:

Ensaios em vazio e com o rotor travado.

Processos de arranque.

Regulação de velocidade.

Motores de indução monofásicos:

Arranque dos motores de indução monofásicos.

6) Motores de corrente alternada de colector:

Motores monofásicos:

Força electromotriz no induzido.

Influência da posição das escovas.

Binário motor.

Motores série simples e série compensados.

Motores de repulsão simples e repulsão compensados (motor Latour).

Motores trifásicos:

Motor série.

Motor derivação (motor Schrage).

7) Conversores:

Comutatrizes:

Princípio de funcionamento.

Noções gerais. Utilização.

Rectificadores de vapor de mercúrio:

Princípio de funcionamento.

Tipos de rectificadores.

Dispositivos acessórios.

Funcionamento inverso dos rectificadores. Onduladores.

Rectificadores secos.

12.ª CADEIRA

Instalações Eléctricas

1) Generalidades sobre produção e abastecimento de energia eléctrica:

Considerações gerais.

Elementos fundamentais de uma rede:

Configurações das redes.

Características eléctricas; corrente, tensão e frequência.

Rede eléctrica nacional.

Princípios que regem a exploração de uma rede:

Segurança.

Continuidade de serviço.

Qualidade de serviço.

Economia.

2) Cálculo eléctrico de linhas:

Linhas de distribuição:

Bases de cálculo; queda de tensão máxima, perda de potência e aquecimento.

Métodos de cálculo e sua comparação:

Linhas monoalimentadas:

Cargas concentradas.

Cargas uniformemente repartidas.

Linhas bialimentadas:

Cargas concentradas.

Cargas uniformemente repartidas.

Problema do melhoramento do factor de potência.

Linhas de transporte:

Constantes características das linhas.

Equações fundamentais de transmissão.

Estudo das linhas segundo esquemas em pi e em T.

Diagramas vectoriais.

Diagramas de Perrine Baum-Topogramas.

Rendimento de uma linha.

Regulação de uma linha:

Condensadores série.

Condensadores paralelo.

Condensadores síncronos.

Reguladores de indução.

Transformadores com tomadas.

Transporte em corrente contínua.

Cálculo da secção mais económica de uma linha.

Sobreintensidades. Correntes de curto-circuito.

3) Sobretensões. Condições gerais de protecção:

Definições.

Propagação das sobretensões.

Sobretensões de origem externa e interna.

Protecções.

4) Cálculo eléctrico de linhas:

Condutores isolados; tipos normalizados:

Normas de segurança das instalações eléctricas de baixa tensão.

Referências particulares a instalações de força motriz.

Projecto de uma instalação de baixa tensão.

Cabos subterrâneos; tipos usuais:

Instalação. Referência aos regulamentos de linhas eléctricas de alta e de baixa tensão.

Ensaios.

Corrosão. Protecção contra a corrosão.

Linhas aéreas:

Cálculo mecânico das linhas:

Esforços sobre os condutores.

Hipóteses regulamentares.

Equação de mudança de estado.

Apoios. Tipos usuais:

Cálculo da estabilidade dos apoios. Hipóteses regulamentares.

Cálculo das fundações.

Materiais usuais no fabrico de condutores.

Acessórios:

Para condutores isolados.

Para cabos subterrâneos.

Para linhas aéreas:

Isoladores. Comportamento de uma cadeia de isoladores.

Projecto de uma linha eléctrica.

5) Aparelhos auxiliares das instalações eléctricas:

Classificação.

Aparelhos de manobra:

Seccionador; Interruptor; Interruptor-seccionador; Interruptor-seccionador-fusível:

Características. Poder corte e poder de fecho.

Processos de corte do arco.

Tipos principais de disjuntores.

Comando de disjuntores.

Aparelhos de protecção:

Condições impostas a um sistema de protecção.

Corta-circuitos-fusíveis.

Relais:

Electrodinâmicos, térmicos e de indução.

Estáticos: electrónicos e magnéticos.

Classificação dos relais quanto à sua finalidade.

Exemplos.

Noções de álgebra lógica; aplicação a sistemas de protecção, sinalização e encravamento.

Quadros de distribuição e manobra. Mesas de comando:

Diferentes tipos e sua aplicação.

Regulamentação.

6) Centrais geradoras:

Tipo de centrais:

Centrais hidráulicas regularizadas.

Centrais hidráulicas a fio de água.

Centrais térmicas convencionais.

Centrais nucleares.

Localização de uma central.

Diagramas de carga:

Interesse dos diagramas de carga.

Factor de carga.

Factor de utilização.

Factor de simultaneidade.

Número e potência das máquinas de uma central.

Interligação de centrais:

Vantagens da interligação.

Repartição de cargas. Curva guia de segurança.

7) Subestações. Postos de transformação e de seccionamento:

Definições.

Diferentes estruturas actuais.

Regulamentos de segurança.

Exploração e conservação das instalações.

Efeitos fisiológicos da corrente. Electrocussão.

Projecto de um posto de transformação.

13.ª CADEIRA

Correntes Fracas

1) Lâmpadas electrónicas:

Emissão electrónica dos metais:

Electrões livres nos metais. Conceitos de barreira potencial na superfície do metal e de energia de extracção.

Tipos de emissão electrónica. Referência especial à emissão termoiónica. Expressão de Richardson-Dushman.

Cátodos. Tipos e características dos cátodos termoiónicos.

Lâmpadas de vácuo:

Díodo:

Constituição.

Carga espacial. Sua influência no valor da corrente anódica. Lei de Child-Langmuir.

Curvas características. Corrente de saturação.

Referência às suas aplicações.

Tríodo:

Constituição. Função da grelha de comando.

Capacidades parciais entre eléctrodos.

Lei de Child-Langmuir aplicada ao tríodo. Díodo equivalente.

Tensão de comando. Passagem.

Curvas características.

Parâmetros.

Referência às suas aplicações.

Tétrodo:

Constituição. Função da grelha de blindagem.

Emissão secundária.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

Pêntodo:

Constituição. Função da grelha supressora.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

Tétrodo de feixes concentrados:

Constituição.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

Pêntodo de inclinação variável:

Constituição.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

Héxodo, héptodo e óctodo:

Constituição.

Referência às suas aplicações.

Lâmpadas múltiplas:

Constituição.

Referência às suas aplicações.

Lâmpadas para frequências muito elevadas:

Tipos principais. Constituição.

Referência às suas aplicações.

Lâmpadas de raios catódicos:

Constituição.

Sistemas de focagem do feixe electrónico.

Sistemas de desvio.

Referência às suas aplicações.

Lâmpadas de gás:

Tipos de descarga num gás.

Lâmpadas de descarga luminiscente:

Tipos principais. Constituição.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

Lâmpadas de arco:

Tipos principais. Constituição.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

2) Semicondutores:

Noções básicas sobre a física dos semicondutores:

Materiais semicondutores. Estrutura cristalina.

Semicondutores intrínsecos. Condução por electrões e lacunas. Recombinação.

Semicondutores extrínsecos. Dadores e aceitadores.

Condutividade. Conceito de mobilidade. Variação da condutividade com a temperatura.

Bandas de energia num cristal.

Difusão.

Junção PN:

Descrição física.

Efeito capacitivo numa junção.

Junção atravessada por corrente.

Díodo de junção:

Curvas características. Corrente inversa de saturação. Tensão inversa de disrupção.

Referência às suas aplicações.

Transístor de junção:

Constituição. Princípio de funcionamento.

Curvas características.

Parâmetros.

Referência às suas aplicações.

Outros dispositivos semicondutores:

Constituição. Princípio de funcionamento.

Curvas características.

Referência às suas aplicações.

3) Rectificação:

Generalidades.

Rectificação de meia onda e de onda completa:

Análise qualitativa.

Análise quantitativa. Factor de tremor. Rendimento da rectificação. Regulação de tensão.

Circuitos de filtragem:

Condensador em paralelo com a carga

Bobina em série com a carga.

Filtro em L.

Filtro em pi.

Estabilização e regulação de tensão.

4) Amplificação:

Noções fundamentais sobre amplificadores:

Análise gráfica do funcionamento de um andar amplificador, em regime linear. Linha de carga. Característica dinâmica.

Circuitos básicos de amplificação.

Circuitos equivalentes de lâmpadas e de transístores. Ganho ou amplificação.

Classificação dos amplificadores.

Classes de funcionamento dos amplificadores.

Circuitos típicos de acoplamento de andares de amplificação.

Distorção. Tipos principais. Sua importância.

Ruído. Fontes de ruído nos amplificadores.

Processos de polarização dos eléctrodos das lâmpadas e dos transístores. Estabilização térmica dos circuitos com transístores.

Amplificadores não sintonizados:

Amplificadores de tensão:

Com acoplamento por resistência e capacidade.

Com acoplamento por transformador.

Amplificadores de potência:

Em classe A.

Em classe AB.

Em vaivém, classe AB.

Em vaivém, classe B.

Amplificadores com realimentação. Expressão do ganho. Características. Circuitos típicos de realimentação negativa.

Amplificador com seguimento de cátodo (lâmpadas) e com seguimento de emissor (transístores). Características.

Inversores de fase. Circuitos típicos.

Amplificadores sintonizados:

Amplificadores de tensão:

Com acoplamento por condensador.

Com acoplamento por transformador com secundário sintonizado.

Com acoplamento por transformador com primário e secundário sintonizados.

Amplificador de grelha à terra. Características.

Amplificadores de potência:

Em classe B.

Em classe C.

Neutralização. Sua necessidade. Processos usuais de neutralização.

Multiplicadores de frequência. Sua necessidade. Princípio de funcionamento.

5) Oscilação:

Generalidades. Tipos de osciladores. Osciladores sinusoidais:

Osciladores com realimentação:

Condições de oscilação.

Estabilidade de amplitude.

Estabilidade de frequência.

Osciladores com circuitos sintonizados. Circuitos típicos.

Osciladores comandados a cristal. Circuitos típicos.

Osciladores com circuitos com resistência e capacidade. Circuitos típicos.

Osciladores de resistência negativa. Princípio de funcionamento.

Osciladores de relaxação:

Geradores de tensão em dente de serra. Circuitos típicos.

Oscilactores de bloqueio. Circuitos típicos.

Multivibradores. Circuitos típicos. Sincronização de multivibradores.

6) Electroacústica:

Sons e ruídos. Características de um som.

Sons produzidos pela voz e por instrumentos musicais.

Inteligibilidade.

Características do ouvido humano. Limites de percepção auditiva.

Unidades de intensidade sonora.

Microfones:

Tipos principais. Constituição. Princípio de funcionamento. Características.

Utilização.

Altifalantes e auscultadores:

Tipos principais. Constituição. Princípio de funcionamento. Características.

Utilização.

7) Modulação:

Necessidade da modulação. Tipos de modulação.

Noção de espectro de um sinal. Largura de banda.

Modulação de amplitude:

Expressão analítica de uma onda modulada em amplitude. Profundidade de modulação. Espectro.

Representação linear e vectorial de uma onda modulada em amplitude.

Processos de modulação mais usuais. Circuitos típicos.

Modulaçao de frequência e de fase:

Expressões de uma onda modulada em frequência e de uma onda modulada em fase. Desvios de frequência e de fase. Índice de modulação. Espectro.

Representação linear e vectorial de uma onda modulada em frequência e de uma onda modulada em fase.

Processos de modulação mais usuais. Circuitos típicos.

Circuitos de pré-acentuação. Sua necessidade.

8) Desmodulação ou detecção:

Generalidades. Tipos de desmodulação.

Desmodulação de amplitude:

Desmodulação por díodos. Circuitos típicos.

Desmodulação por tríodos e por transístores. Circuitos típicos.

Desmodulação de frequência:

Limitadores de amplitude. Sua necessidade. Circuitos típicos.

Discriminadores. Circuitos típicos.

9) Teoria de transmissão:

Quadripólos:

Noção de quadripólo. Classificação dos quadripólos.

Equações dos quadripólos lineares passivos. Parâmetros fundamentais.

Impedâncias imagem. Impedâncias iterativas. Impedâncias conjugadas.

Associação de quadripólos.

Linhas de transmissão:

Equações fundamentais. Onda incidente e onda reflectida. Coeficiente de reflexão.

Velocidade de propagação e comprimento de onda.

Constante de propagação. Impedância característica.

Linhas terminadas por uma impedância igual à sua impedância característica.

Linhas terminadas por uma impedância diferente da sua impedância característica. Ondas estacionárias. Relação de ondas estacionárias:

Linha em circuito aberto.

Linha em curto-circuito.

Linha terminada por uma carga resistiva.

Linha terminada por uma carga reactiva.

Linhas artificiais.

Características das linhas usadas em telecomunicações.

Filtros:

Noções fundamentais sobre a teoria dos filtros.

Classificação dos filtros.

Filtros de constante K.

Filtros derivados.

Associação de filtros.

Igualizadores:

Noção de igualizador. Classificação dos igualizadores.

Circuitos típicos de igualizadores.

10) Antenas:

Radiação produzida por uma antena elementar. Dipólo de Hertz.

Potência radiada. Resistência de radiação.

Diagramas de radiação.

Directividade. Ganho. Rendimento.

Distribuição da corrente e da tensão numa antena linear.

Influência da terra sobre as características de radiação de uma antena.

Altura efectiva.

Impedância. Largura de banda.

Tipos de antenas mais utilizadas em radiocomunicações.

Sistemas de alimentação.

Sistemas de terra.

11) Propagação das ondas electromagnéticas:

Generalidades.

Classificação das ondas electromagnéticas.

Onda terrestre e onda espacial.

Ionosfera. Sua natureza. Camadas ionosféricas. Propagação das ondas na ionosfera.

Propagação das ondas longas, médias, curtas e ultracurtas.

Desvanecimento.

Ruídos naturais e artificiais.

Laboratório de Correntes Fracas

1) Elementos dos circuitos:

Resistências:

Identificação dos vários tipos de resistências usados em radioelectricidade. Código de cores.

Medição de resistências em corrente contínua e em corrente alternada.

Bobinas:

Identificação dos vários tipos de bobinas usados em radioelectricidade.

Medição do coeficiente de auto-indução e do factor de qualidade de bobinas, a diferentes frequências.

Medição do coeficiente de indução mútua de duas bobinas.

Condensadores:

Identificação dos vários tipos de condensadores usados em radioelectricidade. Código de cores.

Medição da capacidade, do ângulo de perdas e da corrente de fuga de condensadores, a diferentes frequências.

2) Circuitos ressonantes:

Circuito série:

Traçado das curvas de ressonância. Determinação do factor de qualidade e da selectividade.

Circuito paralelo:

Traçado das curvas de ressonância. Determinação do factor de qualidade, da selectividade e da impedância à frequência de ressonância.

3) Circuitos acoplados:

Estudo da influência de um secundário sintonizado sobre um primário não sintonizado.

Estudo da influência de um secundário sintonizado sobre um primário sintonizado.

4) Transformadores:

Identificação dos vários tipos de transformadores usados em radioelectricidade.

Verificação das características de funcionamento de transformadores de audiofrequência.

Verificação das características de funcionamento de transformadores de radiofrequência.

5)Atenuadores:

Estudo da influência da resistência terminal no comportamento de um atenuador resistivo.

Traçado das curvas de atenuação de atenuadores variáveis.

6) Filtros:

Traçado das curvas de resposta de filtros protótipos, passa-baixo e passa-alto.

Traçado das curvas de resposta de filtros derivados, passa-baixo e passa-alto.

Traçado das curvas de resposta de filtros passa-banda e elimina-banda.

7) Lâmpadas electrónicas:

Identificação dos vários tipos de lâmpadas electrónicas. Códigos. Utilização de manuais.

Traçado das características estáticas e determinação das constantes das lâmpadas díodo, tríodo, tétrodo e pêntodo.

Determinação da sensibilidade de lâmpadas de raios catódicos.

8) Semicondutores:

Identificação dos vários tipos de díodos e de transístores. Códigos. Utilização de manuais.

Traçado das características estáticas e determinação das constantes de transístores.

9) Rectificação:

Estudo comparativo entre um rectificador de meia onda e um rectificador de onda completa.

Estudo da influência dos vários tipos de filtros sobre o valor da tensão de ondulação da onda rectificada.

Ensaio de uma fonte de tensão regulada e estabilizada.

10) Amplificação:

Amplificadores de audiofrequência:

Determinação das características de funcionamento dos vários tipos de amplificadores.

Estudo da influência dos elementos dos circuitos e da contra-reacção sobre as características de um amplificador.

Amplificadores de radiofrequência:

Determinação das características de funcionamento dos vários tipos de amplificadores.

Estudo dos elementos dos circuitos e de outros factores sobre as características de um amplificador.

Estudo da neutralização.

Estudo de multiplicadores de frequência.

11) Oscilação:

Verificação das condições de oscilação dos osciladores mais usuais.

Estudo da influência das tensões aplicadas e dos elementos dos circuitos sobre as características dos osciladores.

12) Modulação:

Modulação de amplitude:

Estudo da modulação na placa; determinação da profundidade de modulação e da sua influência na distorção.

Estudo da modulação na grelha; determinação da profundidade de modulação e da sua influência na distorção.

Modulação de frequência:

Estudo da modulação utilizando a montagem da lâmpada de reactância.

Estudo da modulação pelo sistema Armstrong.

13) Desmodulação:

Desmodulação de amplitude:

Estudo comparativo da desmodulação por díodo, por característica de grelha e por característica de placa.

Estudo da desmodulação por heterodinação e regeneração.

Desmodulação de frequência:

Estudo dos limitadores e discriminadores usuais.

14) Recepção:

Receptores de radiofrequência sintonizada:

Determinação da sensibilidade, da selectividade, da fidelidade e da relação sinal/ruído.

Alinhamento de um receptor.

Receptores super-heterodinos:

Determinação da sensibilidade, da selectividade, da fidelidade da relação sinal/ruído, da relação sinal/imagem e da característica do comando automático de volume.

Alinhamento de um receptor.

15) Linhas de transmissão e antenas:

Linhas de transmissão. Verificação de ondas estacionárias numa linha de transmissão artificial, conforme for terminado ou não na sua impedância característica.

Antenas: estudo dos diagramas de radiação vertical e horizontal de uma antena de modelo reduzido.

14.ª CADEIRA

Tecnologia Mecânica e Máquinas-Ferramentas

Caldeiras - I

1) Tecnologia mecánica:

Objecto da tecnologia mecânica.

Generalidades sobre os processos de construção mecânica.

Generalidades sobre as matérias-primas utilizadas na construção mecânica.

Propriedades e características mecânicas dos materiais.

Ensaios à tracção, compressão, flexão, torção, corte, dobragem, resiliência e dureza.

Matérias-primas. Metais e ligas ferrosas:

Gusa ou ferro fundido de 1.ª fusão:

Matérias-primas para o fabrico de gusa.

Minérios de ferro.

Altos fornos de coque e eléctrico.

Recuperadores.

Classificação das gusas.

Ferro fundido de 2.ª fusão:

Matérias-primas para o fabrico do ferro de 2.ª fusão.

Fornos de 2.ª fusão. Fornos de cuba e outros.

Composição química do ferro e sua influência nas suas propriedades.

Estrutura do ferro fundido e sua influência nas suas propriedades.

Classificação do ferro fundido. Aplicações.

Ferro-ligas. Ferro maleável, nodular e regelado. Processos utilizados para a sua obtenção. Propriedades e aplicações.

Aço:

Fabricação do aço.

Fornos utilizados para a fabricação do aço. Fornos de cadinho. Fornos Siemens-Martin. Fornos eléctricos. Convertidores Bessemer e Thomas. Convertidores a oxigénio.

Classificação e propriedades do aço. Aço vazado. Aços laminado-perfilados. Aços ordinários. Composição. Propriedades e características mecânicas.

Aços especiais. Composição. Propriedades e características mecânicas conforme os elementos de adição.

Estrutura dos aços. Definição prática dos elementos constituintes. Diagramas de equilíbrio das ligas ferro-carbónicas. Postos críticos. Escala de dureza.

Tratamentos dos aços:

Tratamentos mecânicos:

Processos de forjamento. Fornos e forjas.

Trabalhos fundamentais de forjamento, estampagem e embutissagem.

Estiramento. Máquinas e ferramentas utilizadas.

Encalcamento. Punçoamento. Corte.

Encravamento. Matrizes.

Caldeamento.

Laminagem. Laminadores.

Trefilagem. Feiras.

Prensagem. Matrizes.

Tratamentos térmicos:

Têmpera. Meios apropriados. Factores que influem na têmpera.

Recozido. Normalização.

Revenido.

Fornos. Aparelhos e instrumentos de verificação e segurança.

Tratamentos termoquímicos:

Cementação.

Cianetização.

Nitruração.

Carbonitruração.

Sulfonização.

Tratamentos superficiais:

Metalização.

Cromado duro.

Protecção contra a oxidação e corrosão.

Escolha. Recepção. Identificação dos aços:

Escolha de um aço.

Recepção dos aços. Especificação, composição e designação normalizada dos aços.

Metais não ferrosos e suas ligas:

Cobre. Estanho. Zinco. Chumbo. Antimónio. Alumínio. Sua metalurgia. Propriedades e aplicações em construção mecânica.

Ligas de cobre. Ligas antifricção. Ligas de alumínio. Ligas de magnésio. Composição, propriedades e aplicações em construção mecânica,

Escolha de metais ligas. Sua recepção. Especificação e designação normalizada.

Materiais não metálicos:

Madeiras. Variedades e suas aplicações em construção mecânica. Conservação.

Couro. Aplicação.

Cânhamo. Linho e algodão. Cordas e cabos.

Borracha e ebonite.

Amianto.

Abrasivos.

Plásticos.

2) Processos gerais de fabricação:

Generalidades:

Fundição ou vazamento:

Moldação. Definições. Moldação em areia. Moldação com coquilha. Moldação por pressão.

Areias de moldação.

Moldes. Placas-moldes. Machos.

Processos gerais de moldação:

Moldação em caixas.

Moldação à cércea.

Moldação no chão.

Moldação mecânica. Máquinas de moldar e desmoldar.

Moldações especiais.

Limpeza e rebarbação das peças fundidas.

Traçagem, corte e ajustamento:

Traçagem. Instrumentos de medição e traçagem. Traçagem no plano e no ar.

Máquinas-ferramentas:

Tipos de ferramentas. Natureza. Formas e aplicações.

Ângulo de corte e posição da ferramenta.

Factores de rendimento de corte de metais com arranque de apara.

Tornos. Constituição e operações. Torno cilíndrico. Tornos especiais.

Engenho de furar.

Mandriladoras.

Limadores e escateladores.

Fresadoras. Divisor.

Máquinas de rectificar.

Verificação. Ajustamento manual e mecânico.

Caldeiraria e soldadura:

Caldeiraria. Operações:

Ferramenta.

Calandras. Máquinas de cortar.

Soldadura:

Soldadura por pressão.

Soldadura à base de oxigénio.

Soldadura aluminotérmica.

Soldadura eléctrica.

Soldas. Sua natureza e composição.

3) Caracteres gerais de uma boa organização de trabalho na construção mecânica. Secções de preparação, execução e verificação. Planos de fabricação.

Tecnologia Mecânica e Máquinas-Ferramentas

Caldeiras - II

1) Caldeiras ou geradores de vapor:

Generalidades:

Vapor saturado. Temperatura e pressão de saturação.

Título de vapor.

Isotérmica prática de um fluido. Temperatura e pressão críticas de alguns vapores.

Vapor de água:

Vapor saturado. Calor do líquido. Variação do calor específico da água com a temperatura. Calor latente de vaporização. Calor interno e externo. Calor total de vaporização. Peso e volume específico. Entropia. Tabela de Zeunner.

Vapor sobreaquecido. Processo industrial cio sobreaquecimento. Peso e volume específicos. Entropia. Equação de compressibilidade.

Transformação adiabática do vapor húmido e sobreaquecido. Trabalho desenvolvido.

Diagramas de Izart e Mollier. Aplicações. Condições finais de uma transformação de vapor. Cálculo do trabalho produzido. Velocidade de escoamento. Perdas verificadas ao longo da tubagem. Consumo de vapor na produção de trabalho.

2) Produção do calor:

Combustíveis:

Classificação dos combustíveis. Generalidades.

Combustíveis sólidos. Composição elementar. Análise imediata. Proporção dos produtos voláteis, humidade, cinzas e carbono fixo. Características dos vários combustíveis sólidos naturais e artificiais.

Combustíveis líquidos. Petróleo e seus derivados, alcatrões e álcool. Características.

Combustíveis gasosos.

Poder calorífico. Seu cálculo, conhecida a composição química elementar do combustível. Bomba calorimétrica de Mahler. Calorímetro de Junkers. Poder calorífico superior e inferior. Poder vaporizador. Noções de energia termonuclear. Elementos radioactivos. Transporte de calor.

Combustão:

Combustão perfeita e imperfeita. Equação de combustão. Quantidade teórica de oxigénio e de ar necessário à combustão. Excesso de ar.

Produtos da combustão: quantidade e composição.

Pesquisas de oxigénio, bióxido de carbono e monóxido de carbono nos gases da combustão. Importância das pesquisas para a condução racional da combustão. Aparelhos analisadores. Registadores de bióxido de carbono.

Dados relativos à combustão de vários combustíveis. Temperatura de combustão e de inflamação.

3) Transmissão de calor:

Generalidades:

Recapitulação de noções de transmissão de calor. Definições. Condutibilidade. Convexão. Radiação. Poder emissor e poder absorvente.

Coeficiente de transmissão de calor.

Formas de transmissão de calor:

Transmissão por condutibilidade. Suas leis.

Transmissão por convexão. Factores que intervêm.

Transmissão por radiação. Leis. Factores que intervêm.

Transmissão por condutibilidade e convexão simultâneas.

Transmissão por condutibilidade e radiação simultâneas.

Transmissão por convexão e radiação simultâneas.

Coeficientes de condutibilidade, de convexão e de radiação.

Circunstâncias que modificam os coeficientes.

Isolamentos térmicos. Dados práticos:

4) Fornalhas das caldeiras:

Generalidades:

Temperatura de combustão. Superfície de aquecimento. Consumo de combustível. Superfície livre e total da grelha. Intensidade de combustão. Perdas na combustão. Rendimento na fornalha.

Tipos de fornalhas. Fumivoridade. Grelhas fixas. Grelhas móveis e automáticas. Fornalhas especiais para combustíveis sólidos pulverizados. Fornalhas para combustíveis líquidos ou gasosos.

Órgãos principais das fornalhas.

Queimadores para os combustíveis sólidos pulverizados e para os combustíveis líquidos. Constituição e funcionamento.

Tiragem:

Condutas de fumo. Disposições. Formas e secções.

Chaminés. Tiragem natural e tiragem forçada. Vantagens e inconvenientes. Cálculo da secção da boca e da altura das chaminés. Formas. Materiais.

Deprimómetros registadores.

5) Caldeiras:

Generalidades. Definições:

Classificação das caldeiras. Descrição dos principais tipos: de grande corpo; de tubos de fumo; de tubos de água; especiais.

Noções gerais sobre a construção e instalação das caldeiras. Normas regulamentares.

Defeitos e avarias. Causas de explosão.

Alimentação das caldeiras. Processos e aparelhos. Depuração de água de alimentação. Processos mecânicos e químicos. Desincrustantes.

Economizadores. Sobreaquecedores de vapor. Aquecedores de ar.

Dispositivos de verificação e segurança das caldeiras. Válvulas de segurança. Indicadores de nível. Válvulas de retenção. Manómetros. Purgadores.

Produção horária de vapor das caldeiras. Intensidade de vaporização. Rendimento das caldeiras. Rendimento total de uma instalação de vapor. Natureza das perdas e sua interpretação.

Escolha das caldeiras. Cálculo de superfície de aquecimento.

Prova das caldeiras. Normas regulamentares. Legislação sobre caldeiras.

Condução das caldeiras:

Cuidados do fogueiro. Manobras. Vigilância.

15.ª CADEIRA

Mecânica Técnica - I

1) Introdução: Princípios fundamentais.

2) Estática:

Estática do ponto material:

Transformações estáticas:

Composição e decomposição de forças

Momento de uma força em relação a um ponto ou a um eixo. Teorema geral dos momentos (de Varignon).

Condições de equilíbrio do ponto material livre.

Condições de equilíbrio do ponto material sujeito a ligações.

Estática do corpo sólido:

Composição e decomposição de forças paralelas. Centro de forças paralelas.

Momento de forças paralelas em relação a um plano. Coordenadas do centro de forças paralelas.

Binários:

Características de um binário.

Transformações estáticas com binários.

Redução de um sistema de forças. Elementos de redução:

Sistemas particularmente redutíveis.

Condições de equilíbrio do sólido livre.

Condições de equilíbrio do sólido sujeito a ligações.

Atrito, choque e vibrações:

Leis do atrito.

Atrito de escorregamento.

Atrito do rolamento.

Equilíbrio das máquinas simples:

Balanças.

Sarilhos: ordinário e diferencial.

Roldanas. Talhas: ordinária e diferencial:

Centros de gravidade:

Centros de gravidade de linhas, superfícies e volumes.

Métodos para a determinação de centros de gravidade:

Método dos momentos.

Método geométrico.

Método gráfico.

Teorema de Pappus-Guldin.

Com a aplicação do cálculo integral.

Momentos e produtos de inércia:

Momentos de inércia de linhas e superfícies planas e de volumes simples.

Produtos de inércia de linhas e superfícies planas.

Eixos principais de inércia. Sua determinação.

Elipse principal central de inércia. Seu traçado.

Utilização da elipse principal central de inércia para a determinação de momentos de inércia.

3) Cinemática:

Cinemática do ponto:

Noções de repouso e movimento. Relatividade do movimento.

Localização de um ponto, recorrendo às representações intrínseca, cartesiana e vectorial.

Velocidade. Definição:

Decomposição do vector velocidade em coordenadas cartesianas, coordenadas cilíndricas e coordenadas polares ou esféricas.

Velocidade areolar.

Aceleração. Definição:

Decomposição do vector, aceleração em coordenadas cartesianas, coordenadas cilíndricas e coordenadas polares ou esféricas.

Movimento hodógrafo. Definição e aplicação.

Classificação dos movimentos:

Movimento uniforme. Lei do movimento.

Movimentos uniformemente variados. Lei destes movimentos. Sua representação gráfica.

Movimento circular.

Composição de movimentos.

Cinemática de um sistema rígido:

Localização do sólido no espaço.

Movimentos canónicos do sistema rígido:

Movimento de translação.

Movimento de rotação.

Movimento helicoidal.

Movimento de uma figura plana no seu plano. Centro instantâneo de rotação.

Rolante e base:

Curvas notáveis geradas por um ponto de uma figura plana que se move no seu plano - ciclóide, evolvente do círculo, etc.

Movimentos relativos:

Trajectória relativa, de transporte e absoluta.

Velocidade relativa, de transporte e absoluta.

Aceleração relativa, de transporte e absoluta. Aceleração complementar.

Composição de movimentos.

4) Dinâmica:

Dinâmica do ponto:

Equação do movimento:

Forma vectorial. Equação fundamental da dinâmica.

Equações diferenciais.

Equações intrínsecas.

Problemas fundamentais da dinâmica do ponto: dada a força, determinar a lei do movimento; dada a lei do movimento, determinar a força.

Noções de quantidade do movimento, impulsão de uma força e força viva.

Noções de trabalho elementar e finito:

Trabalho produzido por forças constantes ou variáveis em trajectórias rectilíneas ou curvilíneas. Trabalho num movimento de rotação.

Transmissão do trabalho nas máquinas - trabalho motor e resistente.

Representação gráfica do trabalho.

Princípio dos trabalhos virtuais.

Teoremas gerais da dinâmica do ponto:

Redutibilidade da dinâmica à estática. Princípio d'Alembert.

Teorema da quantidade do movimento.

Teorema dos momentos cinéticos.

Teorema das forças vivas.

Movimento de um ponto material num meio resistente:

Resistência proporcional à velocidade.

Movimento vibratório amortecido.

Movimento num ponto num fluido.

Pêndulos:

Pêndulo simples.

Pêndulo cicloidal.

Pêndulo cónico.

Dinâmica do sólido:

Teoremas gerais da dinâmica do sólido:

Teorema da quantidade do movimento.

Teorema do movimento do centro de massa.

Teorema dos momentos cinéticos.

Teorema das forças vivas.

Mecânica Técnica - II

1) Estática gráfica:

Composição e decomposição de forças complanares:

Polígono finicular.

Condições gráficas para que um sistema de forças esteja em equilíbrio, se reduza a um binário ou admita uma resultante.

Centros de gravidade de figuras planas.

Momentos de 1.ª ordem.

Momentos de 2.ª ordem.

Sistemas articulados:

Métodos para a determinação de tensões nas barras.

Métodos de Cremona, de Culman e de Ritter.

2) Hidráulica:

Noções gerais de hidrostática:

Hipótese da solidificação dos fluidos.

Altura piesométrica.

Teorema fundamental da hidrostática. Aplicações.

Impulso de um líquido em equilíbrio sobre uma superfície plana. Centro de impulso.

Impulso devido à pressão uniforme de um fluido sobre uma superfície curva.

Equilíbrio relativo de um fluido cujo recipiente tem movimento uniforme em torno de um eixo horizontal ou vertical.

Noções gerais de hidrodinâmica:

Movimento permanente. Equação de continuidade.

Teorema de Bernouilli. Fórmula de Torricelli.

Escoamento por orifícios de parede delgada e por grandes orifícios.

Movimento da água nos tubos. Equação fundamental. Perdas de carga.

Breves noções sobre quedas de água:

Potência de uma queda de água.

Classificação das quedas de água.

Elementos essenciais para a criação e utilização de uma queda de água.

Barragens fixas e móveis. Tomada de água. Câmara de decantação. Canal de alimentação. Câmara de carga. Conduta forçada. Central. Canal de fuga.

Máquinas hidráulicas:

Aparelhos para elevação de líquidos:

Sifões.

Pulsómetros.

Ejectores e injectores.

Bombas de êmbolo e rotativas.

Bombas centrifugas. Cálculo das dimensões principais e disposições construtivas.

Motores hidráulicos:

Rodas hidráulicas. Classificação. Equação geral e rendimento.

Turbinas hidráulicas. Classificação e descrição.

Estudo das turbinas de Pelton, Francis e Kaplan.

Escolha do tipo de turbina mais indicada para uma dada instalação.

Regulação das turbinas. Servomotores.

16.ª CADEIRA

Órgãos de Máquinas

1) Resistência de materiais:

Objecto da resistência de materiais. Conceitos fundamentais.

Deformações elásticas e permanentes. Limite de elasticidade.

Resistência simples:

Tracção:

Hipóteses formuladas para a dedução das equações fundamentais.

Ensaio de tracção. Elementos obtidos deste ensaio. Lei de Hoock.

Sólido de igual resistência à tracção.

Cálculo de peças submetidas à tracção.

Compressão:

Compressão cúbica e colunária. Equações fundamentais.

Cálculo de peças submetidas à compressão simples.

Corte:

Equações fundamentais. Hipóteses formuladas.

Cálculo de peças sujeitas ao corte simples.

Flexão:

Flexão simétrica e assimétrica. Condições requeridas pela flexão simétrica ou plana.

Equações fundamentais da flexão. Hipóteses formuladas.

Sólido de igual resistência à flexão. Propriedades deste sólido.

Diagramas dos momentos flectores e de esforços cortantes.

Flexão produzida por cargas móveis. Linhas de influência dos momentos flectores e dos esforços cortantes. Seu traçado.

Cálculo de peças submetidas à flexão.

Varejamento:

Dedução das formas de Euler. Coeficiente de segurança contra o varejamento.

Torção:

Condições requeridas pela torção simples.

Equações fundamentais da torção. Hipóteses formuladas.

Aplicação do teorema dos trabalhos virtuais ao cálculo dos deslocamentos angulares e lineares:

Métodos de Maxwell Mohr, Castigliano, pesos elásticos e áreas momentos.

Resistências compostas.

Planos e direcções principais:

Determinação da posição dos planos principais e dos valores das tensões principais.

Critérios de resistência:

Critério da tensão normal máxima.

Critério da deformação máxima.

Critério da tensão tangencial máxima.

Critério da resistência máxima.

Peças sujeitas apenas a tensões longitudinais:

Flexão com tracção ou compressão. Compressão excêntrica.

Peças submetidas apenas a tensões tangenciais:

Torção com corte.

Peças submetidas a tensões normais e tangenciais:

Flexão com corte.

Tracção ou compressão com torção ou corte.

Flexão com torção. Momento ideal de flexão.

2) Cálculo de órgãos de máquinas:

Órgãos de ligação:

Rebites. Tipos de cravação. Cálculos.

Soldadura. Tipos. Cálculos.

Parafusos. Tipos de rosca. Cálculo. Condição de irreversibilidade.

Chavetas - longitudinais e transversais. Cálculos.

Molas de flexão e de torção. Cálculos.

Órgãos de transmissão do movimento de rotação:

Rodas de fricção - cilíndricas e cónicas. Engrenagens. Estudo cinemático. Relações fundamentais. Dimensões e perfis dos dentes. Cálculo quanto à resistência:

Rodas cilíndricas de dentes direitos e inclinados.

Rodas cónicas.

Rodas helicoidais e hiperbólicas.

Parafusos sem fim e roda helicoidal.

Correias. Disposições nas transmissões. Tensões requeridas pela transmissão. Cálculo quanto à resistência.

Cabos - de fibras têxteis e metálicas. Disposições das transmissões. Cálculo.

Órgãos de movimento de rotação:

Veios e linhas de eixo. Disposições e cálculos.

Moentes. Chumaceiras e seus suportes.

Uniões de veios.

Órgãos para transformação do movimento:

Cálculo do mecanismo biela-manivela:

Estudo cinemático e dinâmico.

Excêntricos. Rodas dentadas com cremalheira. Guias de movimento rectilíneo.

Órgãos para armazenar ou transportar fluidos:

Cálculo da espessura das paredes de um reservatório cilíndrico ou esférico.

Cálculo de tubos metálicos e suas uniões.

Juntas elásticas.

17.ª CADEIRA

Máquinas - I

Máquinas de vapor

1) Máquinas alternativas:

Generalidades. História. Classificação.

Máquina monocilíndrica:

Descrição. Órgãos principais. Disposições. Funcionamento.

Modo de acção do vapor. Diagramas teórico e real. Rendimento termodinâmico.

Defeitos de funcionamento revelados pelo diagrama real.

Causas da redução do rendimento termodinâmico e meios de os atenuar. Espaços mortos. Influência das paredes. Laminagens. Perdas de carga nas condutas e secções de passagem. Contrapressão. Compressão. Avanços à admissão e ao escape. Camisa de vapor e seu efeito.

Máquina de expansão sucessiva:

Máquinas de dupla expansão. Disposições Wolf e Compound. Máquinas de mais de duas expansões. Vantagens e inconvenientes. Diagramas das máquinas de múltipla expansão. Totalização dos diagramas. Pressão média totalizada.

Máquinas de cilindros conjugados (motor de vapor):

Constituição e funcionamento. Vantagens e aplicações.

Cálculo das máquinas de êmbolo:

Potências teórica e indicada. Pressão média indicada. Indicadores. Potência efectiva. Dinamómetros. Potência nominal.

Traçado do diagrama previsto. Cálculo da pressão média indicada:

Cálculo do consumo teórico e efectivo do vapor.

Cálculo do diâmetro e do curso do êmbolo. Escolha da velocidade. Previsão do rendimento mecânico.

Distribuição de vapor:

Cálculo da secção de condutas e das aberturas para a admissão e escape no cilindro. Velocidade de circulação do vapor.

Sistemas de distribuição:

Gaveta ordinária e suas modificações. Vantagens e inconvenientes.

Gaveta cilíndrica.

Distribuição por torneiras e por válvulas.

Estudo gráfico de uma distribuição. Diagramas circular e de Zeunner.

Distribuição de marcha reversível. Dispositivos de mudança de marcha.

Regularização do movimento numa máquina de vapor. Grau de regularidade:

Diagrama das forças de inércia. Diagrama das forças tangenciais.

Volante. Cálculo das dimensões. Formas da pina.

Regulação da potência. Reguladores. Grau de sensibilidade. Tipos de reguladores.

Noções para o projecto de uma máquina alternativa de vapor.

Ensaios das máquinas de vapor:

Instrumentos e aparelhos utilizados para o ensaio.

Medição do consumo de vapor:

Tubo de Pitot.

Orifícios calibrados.

Aparelhos registadores.

Determinação do título de vapor. Calorímetros:

Calorímetro de condensação. Calorímetro separador. Calorímetro de estrangulamento.

2) Turbinas de vapor:

Generalidades.

Órgãos principais de uma turbina.

Noções de tubeira e de difusor.

Forma da tubeira.

Velocidade de escoamento do vapor.

Escoamento de um fluido considerando o atrito.

Expressão da energia recuperada numa expansão real.

Determinação da forma da tubeira. Seu traçado pelo método de Kohl.

Influência da pressão final.

Classificação das turbinas:

Turbinas de acção:

Fórmula fundamental das turbinas de vapor.

Estudo da turbina de Laval.

Condição de rendimento máximo.

Cálculo termodinâmico de uma turbina de acção com uma só roda motriz. Triângulos de velocidades.

Dimensões gerais. Altura e largura das pás. Passo. Traçado do perfil de pás. Cálculo das pás quanto à resistência. Montagem.

Andares de pressão e de velocidade.

Diagrama das pressões e das velocidades numa turbina com vários andares de pressão.

Turbinas Curtis e Rateau. Disposições mistas.

Cálculo de uma turbina de acção com andar de pressão e vários andares de velocidade.

Turbinas de reacção. Rendimento periférico:

Condição de rendimento máximo.

Comparação dos dois tipos de turbinas.

Turbinas mistas.

Estudo da turbina Parsons.

Regulação das turbinas. Lubrificação.

Ensaios de turbinas.

Equilibragem estática e dinâmica.

3) Condensação do vapor:

Generalidades.

Tipos de condensadores:

Condensadores de mistura:

Condensadores de baixo nível.

Condensadores barométricos.

Condensadores de injecção.

Cálculo da quantidade de água para a condensação.

Condensadores de superfície:

Cálculo da superfície de condensação.

Comparação dos tipos de condensadores.

4) Compressores:

Generalidades. Teoria do ar comprimido.

Classificação dos compressores:

Compressores de êmbolo:

Órgãos principais de um compressor de êmbolo.

Cálculo do número de fases, da relação de compressão para cada fase e das temperaturas. Potência de accionamonto da máquina motora.

Cálculo do curso do êmbolo, diâmetro e parede do cilindro. Cálculo do volante.

Distribuição e regulação. Refrigeração.

Compressores rotativos. Classificação:

Órgãos principais.

5) Máquinas frigoríficas:

Generalidades:

Processos de produção do frio.

Fluidos e misturas frigorogéneas. Características.

Máquinas frigoríficas. Sua constituição e funcionamento.

Diagrama entrópico. Potência de refrigeração. Rendimento.

Evaporadores. Tipos. Constituição e formas. Capacidade dos evaporadores.

Cálculo e escolha de um evaporador.

Condensadores. Tipos. Efeito frigorífico de um condensador.

Válvulas e aparelhos de regulação automática. Termóstatos e presóstatos.

Sistemas de refrigeração mecânica e de absorção.

Elementos de uma instalação frigorífica. Considerações sobre as instalações frigoríficas.

Câmaras frigoríficas. Construção. Isolamentos. Materiais. Humidade e meios de a eliminar. Temperaturas de conservação.

Acessórios, ligações e montagem das instalações. Ensaios.

Noções de cálculo das instalações frigoríficas para a conservação de produtos alimentares e para a produção do gelo.

Máquinas - II

Máquinas ou motores de combustão interna

1) Máquinas alternativas:

Generalidades. História. Classificação:

Evolução da máquina de combustão interna. Combustíveis utilizados nos motores. Características e propriedades.

Motores de 4 e 2 tempos de explosão, de combustão gradual e mistos. Órgãos principais. Funcionamento.

Estudo termodinâmico dos motores de combustão interna:

Diagramas teóricos dos motores de explosão (Otto), de combustão gradual Diesel e misto Sabathe. Expressões dos rendimentos térmicos teóricos. Influência e limite do grau de compressão. Estudo comparativo dos diagramas.

Diagramas reais. Causas das perdas e meios de as atenuar.

Traçado geométrico das curvas de expansão e de compressão.

Diagrama de distribuição e sua relação com o diagrama real indicado.

Potência dos motores de combustão. Rendimentos. Consumo de combustível:

Cálculo da potência indicada. Pressão média indicada:

Dispositivos para medir a pressão média. Indicadores mecânicos e eléctricos - Geiger, Farnboro e outros. Crítica dos processos.

Cálculo das potências efectiva e nominal. Avaliação do binário motor.

Processos práticos para avaliar a potência efectiva.

Crítica dos processos.

Regulação da potência. Mecanismos utilizados.

Análise e determinação dos rendimentos indicados, mecânico e económico. Valores dos rendimentos.

Consumo de combustível dos motores com a potência e o rendimento total ou económico. Consumo específico.

Análise e cálculo do balanço térmico.

Dinâmica dos motores de combustão interna:

Cálculo da cilindrada e da câmara de combustão.

Traçado do diagrama previsto. Diagramas totalizado e desenvolvido. Sua interpretação.

Esforços no sistema êmbolo-biela-manivela:

Diagrama das forças de inércia e dos esforços tangenciais na manivela.

Regularidade. Associação e disposição de cilindros nos motores:

Estudo dinâmico do volante e da sua energia.

Leis de semelhança.

Distribuição:

Distribuição por válvulas. Secção de passagem da massa puída. Esquemas de comando das válvulas.

Distribuição por camisa única, camisa dupla e camisas rotativas.

Distribuição dos motores de 2 tempos. Lavagem e seu efeito no rendimento térmico dos motores.

Estudo e cálculo dos órgãos dos motores de combustão:

Quadros. Cilindros e camisas. Êmbolos e segmentos. Cavilhão. Biela. Manivela. Veio motor. Volante:

Órgãos de transmissão:Engrenagens. Veio de distribuição e excêntricos. Válvulas e suas molas. Balanceiros e hastes.

Equilibragem dos motores. Dispositivos utilizados.

Isolamento contra a propagação de vibrações.

Combustão e preparação da mistura combustível ou carburante:

Motores de explosão:

Sistemas de alimentação.

Comportamento da mistura combustível nas fases de admissão, compressão e exploração.

Poder antidetonante. Maneira de evitar a detonação.

Câmaras de combustão e de turbulência. Estudo dos carburadores. Descrição e tipos usados.

Regulação.

Carburação por injecção. Formas de realização. Vantagens.

Motores de combustão gradual:

Factores que influem na combustão. Pulverização do combustível. Pressão da massa de ar.

Sistemas de pulverização utilizados. Injecção mecânica ou directa e por ar comprimido. Mecanismos acessórios.

Turbulência. Sua necessidade na injecção directa.

Formas diversas das câmaras de combustão. Antecâmaras e câmaras de turbulência.

Bombas de combustível e pulverizadores-injectores.

Descrição e princípio de funcionamento. Tipos usados.

Regulação.

Sobrealimentação. Finalidade:

Sobrealimentação a baixa e alta pressão. Sistemas de sobrealimentação e lavagem. Compressores centrífugos.

Compressores alternativos. Resultados conseguidos com a sobrealimentação nos motores.

Inflamação:

Sistemas de inflamação.

Composição dos dispositivos de inflamação. Inflamação por magneto e por bateria com distribuidor.

Comparação e aplicação dos sistemas.

Volante gerador-magneto.

Velas. Constituição. Características.

Refrigeração. Finalidade:

Cálculo da quantidade de calor a subtrair.

Refrigeração por água. Circulação por termossifão.

Circulação forçada. Dispositivos utilizados.

Refrigeração por ar. Dispositivos utilizados.

Refrigeração dos êmbolos dos motores Diesel.

Lubrificação. Finalidade:

Lubrificantes utilizados. Características.

Sistemas de lubrificação. Circuito de lubrificação forçada. Bombas de óleo.

Tipos de motores de combustão:

Descrição de alguns tipos de motores industriais, de veículos automóveis, marítimos e de aviação:

Motor de êmbolos livres como gasificador. Constituição. Funcionamento. Aplicações.

Normas a observar para a escolha de uma planta motriz.

Condução e ensaio dos motores de combustão:

Mecanismos e sistemas de arranque utilizados nos motores de explosão, de combustão gradual Diesel e semi-Diesel.

Cuidados na condução. Avarias. Defeitos de funcionamento. Conservação.

Ensaios dos motores. Curvas características de potência, de consumo de combustível e rendimentos. Processos práticos para a determinação do consumo de combustível.

2) Máquinas rotativas:

Motor de êmbolo rotativo de Wankel. Constituição e funcionamento. Características.

Turbinas de gás:

Generalidades. Classificação. Evolução da turbina de gás.

Turbinas de explosão e de combustão gradual. Constituição. Funcionamento:

Diagramas teórico e real de funcionamento das turbinas.

Rendimento térmico. Meios de melhorar o rendimento.

Regeneradores.

Vantagens das turbinas de combustão gradual em relação às turbinas com as máquinas alternativas de combustão.

Noções sobre a propulsão por reacção. Reactores.

Aplicações das turbinas como unidades independentes e como unidades auxiliares nas centrais térmicas, tracção ferroviária nos navios e nos aviões.

Turbinas termonucleares. Generalidades.

Laboratório de Máquinas

Trabalho n.º 1 - Estudo de classificação, constituição, funcionamento, condução, regulação, fixação e conservação de um motor de explosão.

Neste trabalho deverão registar-se todas as indicações anteriormente apresentadas, bem como as dos sistemas, aparelhos ou órgãos que fazem parte do motor, como, por exemplo, os sistemas de alimentação, de lubrificação, de arrefecimento, dos órgãos de distribuição e de regulação, de inflamação, etc.

Trabalho n.º 2 - Proceder, de harmonia com o trabalho n.º 1, à sucessão do estudo considerado num motor de combustão gradual, tipo Diesel.

Trabalho n.º 3 - Pôr em funcionamento e conduzir os motores de explosão e o de combustão gradual, depois de realizar os trabalhos n.os 1 e 2, considerando as operações de arranque, regime, paragem e regulação da potência com a carga. Registar dados de potência, de consumo, de velocidade com diversas cargas e de rendimento, pelos meios de que se possa dispor.

Trabalho n.º 4 - Realizado o trabalho anterior, proceder à desmontagem de cada motor, seguindo-se, para isso, uma ordem prèviamente definida que permita depois uma rápida e fácil montagem.

Posteriormente à desmontagem de cada motor, fazer o estudo de cada peça ou órgão, aparelho ou sistema, registando o que se tornar mais conveniente e importante para uma melhor identificação do motor que se tratou no trabalho realizado.

Estudo e verificação das normas de ajustamento, das folgas e tolerâncias nos diversos órgãos dos motores.

Trabalho n.º 5 - Proceder à limpeza, lubrificação e correcção de qualquer defeito que se tenha verificado em qualquer peça, órgão, aparelho ou sistema, após o que se deverá seguir a montagem do motor dentro da orientação seguida no trabalho anterior, em sentido inverso, verificando-se as ligações ou fixações na forma mais correcta.

Trabalho n.º 6 - Arranque do motor, seja de explosão ou de combustão gradual, seguindo-se a ordem das operações indicadas no trabalho.

Trabalho n.º 7 - Investigar os defeitos de funcionamento que se possam apresentar para um motor, no trabalho n.º 6, verificando-se as ligações, os sistemas de alimentação, de regulação, de distribuição, de lubrificação, de arrefecimento, etc., até que o funcionamento se torne regular.

Ensaio da faísca eléctrica nas velas de ignição e sua regulação.

Trabalho n.º 8 - Bombas de injecção e válvulas de injecção do combustível. Sua afinação no banco de ensaios.

Trabalho n.º 9 - Mediante as características de qualquer motor de combustão do laboratório, estudar e definir a potência, o consumo, a velocidade, o rendimento indicado e o rendimento mecânico, indo até, se possível for, ao estudo material de que ele é constituído.

Trabalho n.º 10 - Mediante a potência do motor de combustão, definir características e outros factores que permitam identificar ou qualificar o mesmo motor.

Trabalho n.º 11 - Previsão de avarias e processos de as corrigir, nas diversas peças ou órgãos dos motores.

Trabalho n.º 12 - Estudo dos combustíveis sob o ponto de vista de: ponto de inflamação, acendimento, viscosidade, pressão de combustão, etc., uma vez que se disponham de aparelhos, máquinas ou condições para os ensaios indicados.

Trabalho n.º 13 - Analisadores. Análises dos gases de escape provenientes da combustão. Sua influência no funcionamento dos motores.

18.ª CADEIRA

Hidráulica Geral e Aplicada - I

1) Hidráulica geral:

Introdução.

Objecto da hidráulica. Hidrostática, hidrodinâmica e hidráulica.

2) Hidrostática:

Fluidos perfeitos e fluidos naturais:

Massa, densidade e peso específico. Unidades.

Pressão num ponto. Unidades.

Direcção da pressão em relação ao elemento premido:

Equação geral da hidrostática. Superfícies de nível. Estudo da variação da pressão num líquido em repouso:

Pressão atmosférica. Altura representativa da pressão. Unidades:

Faixas de igual pressão: processo gráfico e analítico.

Adufas. Açudes de agulhas. Estabilidade de um açude. Reservatórios e caldeiras.

Espessura de tubos (cálculo). Consulta dos catálogos comerciais:

Equilíbrio relativo dos fluidos em vasos animados de movimento de rotação (eixo horizontal e eixo vertical). Aplicações práticas na turbinagem, fundição, indicadores de velocidade.

3) Hidrodinâmica:

Movimento permanente e movimento variado. Suas características:

Paralelismo das secções.

Princípio da continuidade. Vazão ou caudal.

Regime das pressões nos líquidos em movimento. Pressão estática e pressão dinâmica.

Teorema de Bernoulli. Enunciados e representação gráfica:

Escoamento por orifícios:

Indicação dos vários dispositivos usados na prática e fins em vista.

Contracção da veia líquida - contracção completa e incompleta.

Coeficientes de velocidade, de contracção e de vazão.

Vazão teórica e vazão efectiva.

Vazão sob carga constante:

Tabelas de coeficientes de vazão.

Vazão por orifícios completos sob carga variável:

Hipótese de Navier. Velocidade média.

Atrito dos líquidos. Leis de expressão geral dos atritos.

Equação fundamental do movimento em tubos de diâmetro constante. Carga e perda de carga:

Estudo de um tubo simples de diâmetro e vazão constante:

Golpes de aríete nas canalizações. Repuxos. Sifões. Distribuição de água:

Movimento da água nos canais.

Variação de velocidade numa secção - velocidade máxima, velocidade no fundo e velocidade média.

Regime uniforme e regime variado:

Equação do movimento no regime uniforme:

Secções de aquedutos e de esgotos. Níveis correspondentes à máxima vazão e à máxima velocidade:

4) Operações hidrográficas; hidrométricas e taquimétricas:

Medição directa dos pequenos caudais:

Contadores para canalizações - contadores Venturi.

Medição por orifícios completos e por descarregadores (regatos e pequenos ribeiros).

Medição quando existe um açude. Determinação da área (secção) de um curso de água.

Estudo das variações das velocidades numa secção. Fórmulas e tabelas.

Medição das velocidades:

Avaliação de caudais pelo método das soluções salinas.

Cálculo dos caudais pela velocidade média da secção, pelo método de Harlacher e pelo método de Culmann.

Cálculo do caudal conhecendo o perfil longitudinal e vários perfis transversais do curso de água.

Escalas de vazão: caudal integral e caudal médio.

Fórmula empírica para a avaliação dos caudais dos cursos de água.

Aula Prática de Hidráulica - I

1) Determinação de pressões totais e centros de pressão sobre superfícies.

2) Aplicação aos açudes, barragens, reservatórios, etc., tendo em vista obter os dados necessários aos cálculos de resistência que são professados noutras cadeiras do curso.

3) Cálculo de vazões por orifícios completos, descarregadores, tubos adicionais nos casos de maior aplicação prática.

4) Cálculo do tempo da descarga de um reservatório com caudal alimentar ou não (carga variável).

5) Determinação de perdas de carga.

6) Resolução de problemas sobre o movimento da água nos tubos e redes de distribuição, canais, aquedutos e esgotos.

7) Traçado da linha dos nïveis piezométricos numa secção de uma rede de distribuição.

8) Prática de interpolação nas tabelas dos coeficientes de vazão e leitura de gráficos e ábacos para resolução de vários problemas.

9) Consulta dos formulários de hidráulica, tabelas e catálogos diversos.

10) Observações:

Hidráulica Geral e Aplicada - II

1) Hidráulica urbana:

Abastecimento de águas.

Hidrogeologia. Utilidade destes estudos.

Origem das águas subterrâneas (chuva).

Pluviometria. Observações pluviométricas.

Chuva média anual. Chuva máxima e mínima anual. Chuva média mensal, intensidade, frequência e probabilidade da chuva.

Isoietas e seu traçado.

Fracções da chuva: evaporação, escorrentia e infiltração .

Terrenos permeáveis e impermeáveis. Porosidade e permeabilidade. Permeabilidade directa e indirecta.

Medição da porosidade.

Processo da infiltração. Nível freático, artesianismo.

Classificação das nascentes: de emergência, de afloramento e filonianas ou diaclásicos. Ressurgências e exsurgências.

Qualidade das águas das toalhas aquíferas e das nascentes.

Potência das toalhas aquíferas e caudal das nascentes.

Pesquisa das nascentes e das toalhas aquíferas.

Estudo das reservas aquíferas.

Noções sobre a teoria do escoamento subterrâneo.

Experiência de Darcy. Fórmula de Dupuit.

Toalha aquífera sobre um plano horizontal, sobre um plano inclinado.

Galeria filtrante sobre um plano horizontal. Poço filtrante aberto numa toalha horizontal.

Poços artesianos.

Teoria de Nourtier. Exemplos de aplicações práticas.

2) Salubridade urbana:

Utilização e indispensabilidade da água.

Águas potáveis. Suas qualidades.

Colheitas de amostras e análises.

Depuração das águas: decantação, filtração e esterilização.

Quantidades de água necessária ao abastecimento, variações de consumo.

Captação das águas; nascentes; cisternas e depósitos; rios; torrentes e lagos; derivações; albufeiras; poços, galerias filtrantes e minas.

Reservatórios e depósitos.

Elevação da água.

Condução da água desde a captação.

Obras de arte (arcos, pontes, sifões e túneis e obras acessórias, clarabóias, poços de visita, ventiladores, etc.).

Materiais, aparelhos e dispositivos vários numa canalização.

Distribuições urbanas. Sistemas vários. Provas de uma canalização.

Fornecimento e venda de água ao consumidor. Contadores e sua aferição.

Abastecimento público (chafarizes, marcos, fontanários, bebedouros, balneários, sentinas, bocas de incêndio, de rega e de lavagem. Águas decorativas).

Distribuição nos edifícios públicos e particulares.

Conservação das distribuições de água.

O abastecimento de água às cidades de Lisboa e do Porto.

3) Esgotos:

Matérias a esgotar. Classificação e quantidade.

Indispensabilidade dos esgotos na salubridade urbana.

Sistema de esgotos: colectores, reservatórios e emissores.

Sistema circulante misto:

Águas negras e águas meteóricas.

Traçado e secções. Cálculo.

Sistema circulante separativo (líquidos separados):

Velocidade e declive.