DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA

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1 1ª ÉPOCA DO ANO LECTIVO 2001/ /01/ h DURAÇÃO: 2h 00m 1. Diga como varia qualitativamente, ao longo do tempo, desde o início de exploração até ao horizonte de projecto, numa conduta adutora por bombagem, as seguintes grandezas: (1,5 val.) caudal bombado; altura de elevação dos grupos electrobomba; tempo de funcionamento da adutora. 2. Justifique a seguinte afirmação: numa conduta adutora por bombagem, a escolha do menor diâmetro tecnicamente viável pode não corresponder à solução optimizada sob o ponto de vista económico. (1,5 val.) 3. 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.) 4. Indique quais as inclinações mínimas aconselháveis de adutoras, respectivamente em troços ascendentes e descendentes. Justifique a resposta. (1,5 val.) 5. Quais as velocidades de escoamento normalmente utilizadas como limites máximo e mínimo, numa conduta adutora? Indique as principais razões que conduzem à admissão destes limites? (1,0 val.) 6. Em sistemas de distribuição de água, indique as principais vantagens de uma rede malhada em relação a uma ramificada. (1,0 val.) 7. Qual a profundidade de assentamento mínima regulamentar numa rede de drenagem de águas residuais. (1,0 val.) 8. Indique os critérios de colocação de caixas de visita num sistema de drenagem de águas residuais domésticas. (1,5 val.) 9. Enuncie as duas principais razões que justificam que o escoamento numa rede de águas residuais domésticas deva ser com superfície livre. (1,5 val.) / 1ª ÉPOCA 28/01/02 1

2 Problema I (5,0 valores) 200,00 A 140,00 100,00 C 40,00 B 0,00 D E População 0 5 km 10 km 20 km 25 km Considere o sistema adutor representado na figura, que abastece graviticamente uma população com habitantes. Admita que a população e as respectivas capitações se mantêm constantes até ao horizonte de projecto. Os caudais do dia e do mês de maior consumo são iguais a e a m 3 /dia, respectivamente. O perfil do terreno [A,B,C,D,E] encontra-se representado na figura, na qual estão indicadas as cotas e respectivas distâncias ao reservatório. a) Admita que se pretende colocar no sistema adutor tubagens de policloreto de vinilo (PVC) de classe de pressão 6, 10 e 16 MPa, e condutas de ferro fundido dúctil (FFD); tendo em conta que o custo das condutas aumenta com a classe de pressão, faça uma distribuição qualitativa de materiais/classes de pressão pelos diferentes troços do sistema, por forma a minimizar o investimento em capital fixo das condutas. (1,0 val.) b) Calcule o caudal de dimensionamento do sistema adutor que minimiza o volume do reservatório de distribuição à população. (1,0 val.) c) Para o caudal calculado na alínea b) e admitindo que o material utilizado é o FFD 1,2, dimensione o sistema adutor por forma a obter a solução optimizada em termos económicos (caso não tenha resolvido a alínea b), considere o caudal de dimensionamento igual a um dos caudais de ponta dados no enunciado). (2,0 val.) d) Faça um desenho esquemático com a localização de todos os órgãos e acessórios / 1ª ÉPOCA 28/01/02 2

3 necessários na conduta adutora. (1,0 val.) Notas Despreze as perdas de carga localizadas e utilize a fórmula de Manning-Strickler para o cálculo das perdas de carga contínuas, considerando K s =100 m 1/3 s -1 para o FFD. Considere a seguinte gama de diâmetros nominais de FFD: 50, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600 e 700 mm (admita que estes diâmetros correspondem a diâmetros interiores). Problema II (3,0 valores) % 2 12% Colector 1-2 D = 400 mm i c = 0.5 % L = 40 m Colector 2-3 D =? i c =? L = 60 m Considere os colectores de águas residuais domésticas representados na figura, constituídos por grés cerâmico (K s =75 m 1/3 s -1 ) com a seguinte gama de diâmetros nominais: 200, 250, 300, 400, 500, 600 e 700 mm (admita que estes diâmetros correspondem a diâmetros interiores). a) Calcule a capacidade máxima de transporte do colector 1-2, por forma a verificar as disposições regulamentares. (1,0 val.) b) Dimensione o colector 2-3 em termos de diâmetro, inclinação e profundidades de assentamento, por forma a respeitar as disposições regulamentares, sabendo que o caudal / 1ª ÉPOCA 28/01/02 3

4 de dimensionamento é 120 L/s. Faça o esquema do perfil longitudinal do colector. (2,0 val.) / 1ª ÉPOCA 28/01/02 4

5 Fórmula de Manning-Strickler n 1 sen Q K S R s n 2 3 Q 6,063 K i i 1 2 0,6 D 1,6 0,4 n EXTRACTO DO DECRETO REGULAMENTAR Nº 23/95, DE 23 DE AGOSTO REGULAMENTO GERAL DOS SISTEMAS PÚBLICOS E PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Artigo 70º Dimensionamento hidráulico 1. O dimensionamento hidráulico dos reservatórios com funções de regularização consiste na determinação da sua capacidade de armazenamento, que deve ser o somatório das necessidades para regularização e reserva de emergência. 2. A capacidade para regularização depende das flutuações de consumo que se devem regularizar por forma a minimizar os investimentos do sistema adutor e do reservatório. 3. O sistema adutor é geralmente dimensionado para o caudal do dia de maior consumo, devendo a capacidade do reservatório ser calculada para cobrir as flutuações horárias, ao longo do dia. 4. Pode ainda o sistema adutor ser dimensionado para o caudal diário médio do mês de maior consumo, devendo a capacidade do reservatório ser então calculada para cobrir também as flutuações diárias ao longo desse mês. 5. Definidas as flutuações de consumo a regularizar, a capacidade do reservatório é determinada em função da variação, no tempo, dos caudais de entrada e de saída, através de métodos gráficos ou numéricos. 6. A capacidade para reserva de emergência deve ser o maior dos valores necessários para incêndio ou avaria. 7. Para reserva de água para incêndio é função do grau de risco da zona e não deve ser inferior aos valores seguintes: 75 m 3 - grau 1; 125 m 3 - grau 2; 200 m 3 - grau 3; 300 m 3 - grau 4; A definir caso a caso grau A reserva de água para avarias deve ser fixada admitindo que: a) A avaria se dá no período mais desfavorável, mas não simultaneamente em mais de uma conduta alimentadora; b) A sua localização demora entre uma e duas horas quando a conduta é acessível por estrada ou caminho transitável, ou ainda em pontos afastados de não mais de 1 km e demora mais meia hora para cada quilómetro de conduta não acessível por veículos motorizados; c) A reparação demora entre quatro e seis horas, incluindo-se neste tempo o necessário para o esvaziamento da conduta, reparação propriamente dita, reenchimento e desinfecção. 9. Em reservatórios apenas com a função de equilíbrio de pressões, a capacidade da torre de pressão de pressão deve corresponder no mínimo ao volume consumido durante quinze minutos em caudal de ponta. 10. Independentemente das condições de alimentação do reservatório, a capacidade de armazenamento do sistema / 1ª ÉPOCA 28/01/02 5

6 deve ser: V K Qmd onde Q md é o caudal médio diário anual (metros cúbicos) do aglomerado e K um coeficiente que toma os seguintes valores mínimos: K = 1,0 para aglomerados populacionais superiores a habitantes; K = 1,25 para aglomerados populacionais compreendidos entre e habitantes; K = 1,5 para aglomerados populacionais compreendidas entre e habitantes; K = 2,0 para aglomerados populacionais inferiores a habitantes e para zonas de maior risco, nomeadamente aerogares, estabelecimentos hospitalares e quartéis. [...] 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 3m/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 0,6m/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; [...] / 1ª ÉPOCA 28/01/02 6