INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITECTURA e GEORRECURSOS SECÇÃO DE HIDRÁULICA E RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS

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1 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENARIA CIVIL, ARUITECTURA e GEORRECURSOS SECÇÃO DE IDRÁULICA E RECURSOS ÍDRICOS E AMBIENTAIS IDRÁULICA II (º Semestre 06/07) º Exame 0/0/07 Duração: 45 min Identifique todas as folhas com o seu número de aluno e nome Seare os Problemas e dos Problemas 3 e 4 Parte Teórica PROBLEMA (3,0 val.) Considere a equação dh ds = i J Fr Deduza o andamento qualitativo da curva de regolfo do tio f com base na equação em causa, indicando claramente as assíntotas da referida curva. PROBLEMA (,0 val.) Considere o canal coletor lateral reresentado na Figura em que os trechos a montante e jusante são suficientemente longos ara que neles se estabeleça o regime uniforme. a) (,0 val.) Trace o andamento qualitativo das curvas de regolfo, indicando o seu tio. i < i c i < i c Figura b) (,0 val.) Indique o rincíio da conservação adequado ao estudo do andamento da suerfície livre ao longo do trecho em canal coletor. Justifique a resosta MUDAR DE FOLA

2 PROBLEMA 3 (,0 val.) a) (,5 val.) Numa instalação laboratorial é necessário medir caudais comreendidos entre 5 e 50 l/s. ue tio de descarregador seria mais adequado ara esta situação? Justifique. b) (0,5 val.) Tendo em conta o formulário em anexo, indique a lei de vazão aroriada ara este descarregador. PROBLEMA 4 (3,0 val.) a) (,5 val.) Defina funcionamento em vazio e funcionamento em curto-circuito de uma bomba. b) (,5 val.) Defina funcionamento em vazio e funcionamento em embalamento de uma turbina. FORMULÁRIO h gs d sen J ds dh i J ds Fr d dh gs ds ds Fr d dh gs ds ds Fr M S h g g S M S = Cg tan θ / = CAg = CAg = Cbg / V = KJ V = CJ A V = AV V C W V ' C ' W ' ' / n v c cos v c cos h n D' n' ' D V v ; g C c ; g W w g P P P 6 RJ /6 K 0,06 D c s D /3 / K S R i tv atm NPS hs h t atm v s

3 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENARIA CIVIL, ARUITECTURA e GEORRECURSOS SECÇÃO DE IDRÁULICA E RECURSOS ÍDRICOS E AMBIENTAIS IDRÁULICA II (º Semestre 06/07) º Exame 0/0/07 Duração máxima: h 45 min Resolva os roblemas em FOLAS SEPARADAS Identifique todas as folhas com o seu número de aluno e nome Parte Prática PROBLEMA 5 (5,0 val.) Considere o canal AF de secção retangular, com 4,00 m de largura, o qual recebe água a artir de um reservatório de grandes dimensões, a montante (Figura ). O trecho AE tem um estreitamento localizado em BCD com uma largura mínima de,00 m. O trecho AE aresenta o declive i AE = 0,0. Em F o canal termina numa queda brusca. O canal tem uma rugosidade a que corresonde um coeficiente da fórmula de Manning-Strickler K = 75 m /3 s. Considere que: = =; os trechos AB, DE, e EF são suficientemente longos ara que neles se estabeleça raticamente o regime uniforme; o caudal que se escoa no canal é 8 m 3 s ; a altura uniforme no trecho EF é,90 m; as erdas de carga e a diferença de cotas do fundo no estreitamento BCD do canal são desrezáveis. Determine: a) (,0 val.) a altura uniforme do escoamento nos trechos AB e DE e a altura crítica do escoamento nos trechos AB,DE e EF; b) (0,5 val.) a altura do escoamento em A e a cota N da suerfície livre do reservatório de montante; c) (,5 val.) as alturas do escoamento nas secções B e C; d) (,5 val.) as alturas do escoamento em E e F; e) (0,5 val.) o andamento qualitativo da suerfície livre, indicando o tio de curvas de regolfo que ocorrem ao longo de todo o canal.

4 N 0,00 A B C D Perfil E F,00 4,00 Planta Figura PROBLEMA 6 (,0 val.) Um terreno agrícola tem uma área, em lanta, rectangular com largura de 60 m e comrimento de 800 m. Ao longo do seu comrimento, o terreno é ladeado or duas valas de drenagem conforme está aresentado no corte transversal da Figura 3. Sabendo-se que a ermeabilidade do terreno é K = 8 x 0 cm/s, calcule o caudal que cada vala recebe ao longo de todo o seu comrimento nas condições de suerfície freática aresentadas na Figura 3. Figura 3 PROBLEMA 7 (3,0 val.) Dois reservatórios, A e C, de grandes dimensões, estão ligados or uma conduta elevatória de ferro fundido com 0,35 m de diâmetro e 4000 m de comrimento total. As cotas das suerfícies livres dos reservatórios de montante e de jusante são 0 e 70 m, resetivamente (ver Figura 4). Para elevar água do reservatório A ara o reservatório C foi instalada, a 50,00 m do reservatório de montante, uma bomba centrífuga caracterizada elo diagrama em colina da

5 Figura 5 (curva caraterística referência 43) e ela curva de variação do NPS com o caudal. O caudal é regulável or meio de uma válvula instalada junto ao reservatório de jusante. Para o cálculo da erda de carga unitária, utilize a fórmula de Scimemi: = 35 D,65 J 0,535, [m 3 /s] e D [m]. a) (,0 val.) Determine o caudal, a altura total de elevação, a otência da bomba e a energia consumida or m 3 de água bombeada, na situação em que a válvula está comletamente aberta. Desreze as erdas de carga localizadas, incluindo a que ocorre na válvula. b) (,0 val.) Calcule a erda de carga localizada introduzida or um fecho arcial da válvula de forma a regular o caudal ara l/s. Desreze as erdas de carga localizadas, exceto a que ocorre na válvula. c) (,0 val.) Determine a cota máxima C B, a que ode ser colocado o eixo da flange de asiração da bomba, nas condições da alínea a). Para a resolução desta alínea, desreze as erdas de carga localizadas na conduta de asiração e considere atm =,0 0 5 Nm e t v = 334 Nm. Figura 4

6 Figura 5

7 FORMULÁRIO ' c c sen sen JD f U g Fr S S g b t a v NPS h s = (h h ) U Fr = 4 h h g h U h g c hc 3 3 h c g b d i J ds dh i J E y dx F r U K g Rh J V = τ ρ K 6 D 90 6 d M ds S i J M h ' S S g h h = + 8Fr h h = + 8Fr m = h h K S R / 3 J / = 0,4bg = Cbg = 8 5 Cg K S dh dx = CAg V K J q x - x = y - y K y h R r R r 0 K r r y y e K r r y y h t atm v s π K r r = y y P P