Exame Época Especial

ISEL Área Departamental de Engenharia Civil
SECÇÃO DE HIDRÁULICA
HIDRÁULICA II
EXAME – 28 de Fevereiro de 2011
P1
Fig. 1 (i = 0,15% - Ks Betão = 80 m 1/3 s -1 – Ks Terra compactada = 50 m 1/3 s -1 ).
Considere o canal representado na Fig. 1. Determine:
a) o caudal escoado para a altura indicada (regime uniforme);
b) a altura crítica, classificando o escoamento;
c) as alturas médias dos regimes uniforme e crítico;
d) o nº de Froude para o regime uniforme.
P2 – Considere o canal representado na Fig. 2. O caudal escoado em regime uniforme é
Q = 3,0 m 3 /s. Todos os troços têm comprimento suficiente para que neles se estabeleça regime
uniforme.
Fig. 2
a) Calcule as alturas uniformes dos diferentes troços do canal e a altura crítica;
b) Determine as alturas do escoamento nas secções A, e F, bem como o valor de Eo;
c) Estude o escoamento na secção D, determinando a altura nessa secção. Localize o ressalto
hidráulico aí existente e a que distância da secção D ocorre recorrendo ao método das
diferenças finitas (utilize três intervalos de cálculo);
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d) Analise o escoamento nas secções B (comporta) e E (elevação do fundo do canal),
determinando as alturas quer do escoamento nas singularidades, a montante e a jusante destas,
quer do(s) ressalto(s) eventualmente existente(s).
e) Trace o andamento da superfície livre, identificando as curvas de regolfo.
P3 – O caudal de 5 m 3 /s é dividido em partes iguais por forma a ser canalizado por dois colectores
circulares em betão. Num deles (colector 1) o escoamento deverá ocupar meia secção, sendo a
sua inclinação de 0,1%. No outro (colector 2) o escoamento poderá ocupar sete décimos do
diâmetro, mas a sua velocidade deverá ser de 2,0 m/s. Determine:
a) os diâmetros dos dois colectores;
b) a inclinação com que deverá ser instalado o colector 2.
P4 - A estação elevatória representada na Fig. 3 é constituída por três grupos electrobomba de eixo
vertical, cuja curva característica está representada na Fig. 4 (considere o impulsor de 350 mm de
diâmetro).
A conduta elevatória, toda ela em aço (Ks = 80 m 1/3 s -1 ), é constituída por dois troços, com as
seguintes características:
Troço 1 – Diâmetro = 300 mm, Comprimento = 2000 m;
Troço 2 – Diâmetro = 400 mm, Comprimento = 5000 m.
A - Considerando que as perdas de carga localizadas são 20% das perdas de carga contínuas,
determine:
a) o caudal total elevado, a altura de elevação, o rendimento e a potência útil de cada uma das
bombas, quando dois grupos funcionam em simultâneo a 1 ) em paralelo; a 2 ) em série.
b) o caudal elevado, a altura de elevação, o rendimento e a potência absorvida à rede quando apenas
uma das bombas estiver em funcionamento. Considere que o rendimento do motor é de 85%;
B - Considere que as bombas se encontram instaladas num piso situado imediatamente por cima do
reservatório, estando o eixo da flange de aspiração a cerca de 2m da superfície livre da água quando
o reservatório está cheio. Admitindo que a altura máxima da água dentro do reservatório é de 3,0m
calcule o valor mínimo do NPSH disponível para as seguintes condições:
- apenas uma das bombas se encontra em funcionamento;
- a tensão de vapor para a temperatura média da água é t v = 1200 Pa;
- a pressão atmosférica mínima é 90% da pressão atmosférica normal;
- as perdas de carga totais na conduta de aspiração são 2,30m.
Compare o valor obtido para o NPSH disponível com o NPSH requerido e conclua se a bomba pode
ou não funcionar em boas condições. Caso se verifique uma situação inadequada e esta puder ser
corrigida pela alteração do posicionamento da bomba, determine a cota máxima a que deverá ficar o
eixo da sua secção de entrada.
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Fig. 3
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Fig. 4 – Curvas características de uma bomba.
Aluno nº________ Nome________________________________________________________
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