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Desafio UA 1-B-HIDROLOGIA E HIDRÁULICA Você sabe que o engenheiro civil deve, além de verificar condutos existentes para saber se o seu funcionamento ainda está adequado, dimensionar novos condutos de forma a maximizar seu uso, seja respeitando valores de velocidade ou vazão, seja dimensionando seu formato de forma a obter o menor custo.Nesse contexto, dimensione um conduto forçado que aprisiona um fluido ideal em escoamento permanente e que possui as seguintes condições: - Há uma mudança de na área da seção entre o ponto A e o ponto B; - Vazão em A é igual a 9,42 m3/s; - Diferença de carga piezômetrica entre A é um acréscimo de 2,83 m em B; - Velocidade no ponto B é 20 % menor do que a velocidade no ponto A; - Raio hidráulico da seção A equivale a 0,5 m. No fim deste desafio, devem ser explicitados os valores das variáveis apresentadas a seguir e deve ser feita uma análise crítica que exponha se tais resultados são viáveis ou não: - Área da seção A; - Perímetro molhado da seção A; - Área da seção B; - Perímetro molhado da seção B; - Raio hidráulico da seção B; - Velocidade na seção A; - Velocidade na seção B; - Desnível entre a cota A e a cota B. RESPOSTA : VA é função da eq uação da continui dade, Q = VA, dado que agora se tem os valores de Q e de AA, pois, como o escoamento é permanente, a v azão é constante. VB é função de V A, conforme exposto no enunciado. AB e PMB são funçõ es de Q e VB. RHB é f unção de AB e PMB. O desnível entre a cota A e a cot a B é calcu lado por m eio da soma de Bernoulli, sendo q ue a difer ença de pressão é dada e a diferença de taquicarga pode ser calculada p or meio de V A e VB. Ao fim do cálculo, dev e ser ana lisad o se os v alores encontrados fazem sentido, por exemplo, se V B é menor do que VA, AB deve ser maior que AA, pois a v azão é constante. Outra análise se dá por meio da verifi cação se a carga t otal de energia em A, calcu lada por intermédio da soma de Bernou lli, é igual à carga total de energia em B, pois o fluido é i dea l e não há p erda de energia. Exemplo de respo sta: Conduto forçado ci líndrico 100 % preenchido poss ui raio R = 2*RH, logo: Q = 9,42m3/s ΔP = 2,83m RHA = 0,5m VB = 0,8VAm/s Conduto Forçado Cilíndrico: RH = R/2 RA = 1,00m AA = 3,14m2 PMA = 6,28m VA = 3,00m/ s VB = 2,40m/s AB = 3,93m2 RB = 1,12m PMB =7,02m RHB = 0,56m H = 2,66m Análise críti ca: VA › VB e AA ‹ AB, o que fa z senti do, dado que o escoamento é permanente e a v azão é constante. RHB › RHA, dado que AB › AA, i sso também f az senti do, pois a área, que é função do r aio ao quadrado, aumenta m ais rápi do do que o perímetr o, que é função apenas do rai o. Logo, a t endência é que a influência das pared es dimi nua com o aumento da ár ea. A carga tota l de energia tem que ser constante e tivemos aumento mais significativo do potencial de pressã o de A para B e um a pequena perda de energia ci nética ao longo do escoamento, logo a difer ença de cota necessit a compensar essas diferenças de for ma a manter a carga tota l constante, fazendo senti do o ponto A estar mais alto do que o ponto B.