DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA

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1 ª ÉPOCA DO º SEMESTRE DO ANO LECTIVO 006/007 14/07/007 9 h DURAÇÃO: h 00m QUESTÕES TEÓRICAS (45 minutos) 1) No dimensionamento hidráulico duma conduta adutora, quando se opta por um factor de ponta mensal em vez de um factor de ponta diário, quais são as consequências desse procedimento? (1,0 val.) ) Qual a função das válvulas de retenção num circuito hidráulico de uma estação elevatória de um sistema de abastecimento de água. Faça uma representação esquemática do seu posicionamento relativamente aos grupos electrobomba e às válvulas de seccionamento. (1,5 val.) 3) Quais os órgãos acessórios mais correntes em redes de distribuição de água. Descreva, sucintamente, a função de cada um deles. (1,5 val.) 4) Para uma conduta adutora gravítica, são escolhidos o traçado e um diâmetro de projecto, mas verifica-se que a linha piezométrica intersecta a conduta num ponto alto. Indique um possível procedimento para resolver o problema. (1,5 val.) 5) Indique três formulações possíveis para a definição das condições de equilíbrio hidráulico num sistema de distribuição de água e refira as incógnitas em cada uma das formulações indicadas. (1,5) 6) No projecto de uma rede de distribuição de água, em que é que consiste a verificação ao incêndio. (1,0) 7) Que razões justificam que o escoamento, num colector de um sistema de drenagem de águas residuais domésticas, se efectue em superfície livre. (1,5) 8) Explique como varia ao longo de uma rede de águas residuais domésticas, de montante para jusante, o factor de ponta. Justifique. (1,0) 9) Quais os critérios utilizados para a verificação das condições de auto-limpeza de um colector? Indique as razões que poderão levar num projecto a não cumprir o critério de auto-limpeza em alguns colectores. (1,5) 1

2 Problema I (4,0 valores) R 50,0 1 10,0 1,0 3 4 L R1 =100 m L 1 =00 m L 13 =100 m L 34 =100 m 10,0 Zona de expansão (não prevista inicialmente) Considere o sistema de distribuição de água representado na figura, projectado para servir uma população de habitantes, com uma capitação (incluindo perdas) de 130 L/(hab.dia). No dimensionamento desta rede não foi incluída a zona de expansão. O troço R-1 não apresenta consumo de percurso e os troços 1-3 e 1- apresentam consumo de ambos os lados da via para edifícios com pisos. O grau de risco da área é de. 1) calcule o caudal de dimensionamento da rede (sem a zona de expansão); (1,0 val.) ) calcule os diâmetros de cada troço (sem a zona de expansão) atendendo apenas ao critério de velocidade máxima. Se não resolveu a alínea anterior considere Q dim = 15,0 L/s; (1,5 val.) Notas: Considere o material adoptado para as condutas polietileno de alta densidade (PEAD), com K S =110 m 1/3 s -1 e a seguinte gama de diâmetros nominais (DN): 63, 80, 90, 110, 15, 140, 160, 00, 50, 315, 400 e 500 mm. Admita que estes diâmetros correspondem aos diâmetros interiores. 3) admita que, após a construção da rede projectada, foi necessário ampliar a rede com um troço (troço 3-4), cujo comprimento é 100 m, sendo o consumo no nó 4 de 1,0 L/s. Nestas condições, determine se no nó 4 a pressão fornecida é suficiente para abastecer, sem alteração de diâmetros, um edifício de 3 pisos. O diâmetro do novo troço é de 90 mm. Não é necessário proceder à verificação do critério de velocidades. (1,5 val.)

3 Problema II (4,0 valores) 00 hab 400 hab 4 Ct = 5,00 m 3 Ct = 7,50 m.1 Ct = 7,50 m 1 Ct = 6,00 m O colector de águas residuais domésticas representado na figura, em PVC (K s =80 m 1/3 s -1 ), corresponde a um troço de rede que serve, a montante, 00 habitantes, aos quais corresponde um caudal de dimensionamento de 1,8 L/s. A este troço aflui, na caixa, um segundo trecho implantado à profundidade mínima regulamentar, que serve uma população de 400 habitantes. Admita que: a distância entre câmaras de visita consecutivas é de 60 m; a capitação assume o valor de 160 L/(hab.dia); o factor de ponta é 60 fp = 1,5 + ; Pop o caudal de infiltração é igual ao caudal médio de águas residuais; o factor de afluência à rede é de 0,80; o troço -1 é um colector existente de 315 mm e o respectivo declive é de 0,3%; a gama de diâmetros nominais é a seguinte: 110, 140, 160, 180, 00, 50, 315, 400 e 500 mm (considerando que estes diâmetros correspondem a diâmetros interiores). Nestas condições: 1) dimensione os troços 4-3 e 3-, em termos de diâmetro, inclinação e profundidades de assentamento, por forma a respeitar as disposições regulamentares e a minimizar os movimentos de terras; (1,5 val.) ) determine o caudal de dimensionamento do troço -1 e verifique se há cumprimento das condições regulamentares (velocidade e altura do escoamento); (1,5 val.) 3) desenhe, esquematicamente, o perfil longitudinal do colector, da câmara de visita 4 à 1, indicando diâmetros, declives, profundidades e entradas. (1,0 val.) 3

4 FORMULÁRIO E ELEMENTOS DE APOIO À RESOLUÇÃO DOS PROBLEMAS Fórmula de Manning-Strickler Q = K s S R 3 i 1 θ = senθ + 6,063 Q n+ 1 n K i 0,6 D 1,6 0,4 θ n 4

5 EXTRACTO DO DECRETO REGULAMENTAR Nº 3/95, DE 3 DE AGOSTO REGULAMENTO GERAL DOS SISTEMAS PÚBLICOS E PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Artigo 1.º Dimensionamento hidráulico 1. No dimensionamento hidráulico deve ter-se em conta a minimização dos custos, que deve ser conseguida através de uma combinação criteriosa de diâmetros, observando-se as seguintes regras: a) A velocidade de escoamento para o caudal de ponta no horizonte de projecto não deve exceder o valor calculado pela expressão: V = 0,17 D 0,4 onde V é a velocidade limite (m/s) e D o diâmetro interno da tubagem (mm); b) A velocidade de escoamento para o caudal de ponta no ano de início de exploração do sistema não deve ser inferior a 0,30 m/s e nas condutas onde não seja possível verificar este limite devem prever-se dispositivos adequados para descarga periódica; c) A pressão máxima, estática ou de serviço, em qualquer ponto de utilização não deve ultrapassar os 600 kpa medida ao nível do solo; d) Não é aceitável grande flutuação de pressões em cada nó do sistema, impondo-se uma variação máxima ao longo do dia de 300 kpa; e) A pressão de serviço em qualquer dispositivo de utilização predial para o caudal de ponta não deve ser, em regra, inferior a 100 kpa o que, na rede pública e ao nível do arruamento, corresponde aproximadamente a: H = n onde H é a pressão mínima (kpa) e n o número de pisos acima do solo, incluindo o piso térreo; em casos especiais, é aceitável uma redução daquela pressão mínima, a definir, caso a caso, em função das características do equipamento. Artigo 3º Diâmetros mínimos 1. Os diâmetros nominais mínimos das condutas de distribuição são os seguintes: a) 60 mm em aglomerados com menos de 0000 habitantes; b) 80 mm em aglomerados com mais de 0000 habitantes;. Quando o serviço de combate a incêndios tenha de ser assegurado pela mesma rede pública, os diâmetros nominais mínimos das condutas são em função do risco da zona e devem ser: a) 80 mm - grau 1; b) 90 mm - grau ; c) 100 mm - grau 3; 5

6 d) 15 mm - grau 4; e) 150 mm (a definir caso a caso) - grau 5. (...) Artigo 133º Dimensionamento hidráulico-sanitário 1. No dimensionamento hidráulico-sanitário devem ser adoptados as seguintes regras: a) A velocidade máxima de escoamento para o caudal de ponta no horizonte de projecto não deve exceder 3 m/s nos colectores domésticos e 5 m/s nos colectores unitários e separativos pluviais; b) A velocidade de escoamento para o caudal de ponta no início de exploração não deve ser inferior a 0,6 m/s para colectores domésticos e a 0,9 m/s para colectores unitários e separativos pluviais; c) Sendo inviáveis os limites referidos na alínea b), como sucede nos colectores de cabeceira, devem estabelecer-se declives que assegurem estes valores limites para o caudal de secção cheia; d) Nos colectores unitários e separativos pluviais, a altura da lâmina líquida para a velocidade máxima referida na alínea a) deve ser igual à altura total; e) Nos colectores domésticos, a altura da lâmina líquida não deve exceder 0,5 da altura total para diâmetros iguais ou inferiores a 500 mm e 0,75 para diâmetros superiores a este valor; f) A inclinação dos colectores não deve ser, em geral, inferior a 0,3% nem superior a 15%; g) Admitem-se inclinações inferiores a 0,3% desde que seja garantido o rigor do nivelamento, a estabilidade do assentamento e o poder de transporte; h) Quando houver necessidade de inclinações superiores a 15%, devem prever-se dispositivos especiais de ancoragem dos colectores. 6