desafios de hidraulica geral

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DESAFIO 1:
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:
AA e PMA são funções de RHA, sendo possível arbitrar o formato e o tamanho da seção transversal de forma que se respeite o valor de RHA. 
VA é função da equação da continuidade, Q = VA, dado que agora se tem os valores de Q e de AA, pois, como o escoamento é permanente, a vazão é constante. VB é função de VA, conforme exposto no enunciado. AB e PMB são funções de Q e VB. RHB é função de AB e PMB. 
O desnível entre a cota A e a cota B é calculado por meio da soma de Bernoulli, sendo que a diferença de pressão é dada e a diferença de taquicarga pode ser calculada por meio de VA e VB. Ao fim do cálculo, deve ser analisado se os valores encontrados fazem sentido, por exemplo, se VB é menor do que VA, AB deve ser maior que AA, pois a vazão é constante. 
Outra análise se dá por meio da verificação se a carga total de energia em A, calculada por intermédio da soma de Bernoulli, é igual à carga total de energia em B, pois o fluido é ideal e não há perda de energia. 
Conduto forçado cilíndrico 100 % preenchido possui 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 crítica: VA › VB e AA ‹ AB, o que faz sentido, dado que o escoamento é permanente e a vazão é constante. 
RHB › RHA, dado que AB › AA, isso também faz sentido, pois a área, que é função do raio ao quadrado, aumenta mais rápido do que o perímetro, que é função apenas do raio. 
Logo, a tendência é que a influência das paredes diminua com o aumento da área. A carga total de energia tem que ser constante e tivemos aumento mais significativo do potencial de pressão de A para B e uma pequena perda de energia cinética ao longo do escoamento, logo a diferença de cota necessita compensar essas diferenças de forma a manter a carga total constante, fazendo sentido o ponto A estar mais alto do que o ponto B.
DESAFIO 2:
Um engenheiro civil que trabalha em um laboratório de pesquisas hidráulicas recebe uma solicitação para retomar um experimento antigo, o qual possui apenas uma tabela com registros incompletos de seis ensaios:
Existe alguma forma de completar esses dados, mesmo não sendo possível realizar ensaios físicos para obtê-los? Como?
O trabalho do engenheiro civil consiste em fazer uma análise crítica a respeito de cada um dos seis itens ensaiados.
O que você tem a dizer sobre eles?
RESPOSTA: (Falta fechar este desafio).
DESAFIO 3:
Um trabalho de consultoria é solicitado a você. Quem recorre à consultoria, nesse caso, é um agricultor, que indica o seguinte problema:
O que você diria ao agricultor? Estime valores, com justificativa, para parâmetros que não foram dados no problema.
RESPOSTA: Não posso afirmar com exatidão esta resposta
As águas superficiais empregadas em sistemas de abastecimento geralmente são originárias de um curso de água natural. 
As condições de escoamento, a variação do nível d’água, a estabilidade do local de captação, etc, é que vão implicar em que sejam efetuadas obras preliminares a sua captação e a dimensão destas obras. 
Basicamente as condições a serem analisadas são:
• quantidade de água; 
• qualidade da água; 
• garantia de funcionamento; 
• economia das instalações; e 
• localização.
Quantidade de água:
 São três as situações que podemos nos deparar quando vamos analisar a quantidade de água disponível no possível manancial de abastecimento: 
• a vazão é suficiente na estiagem; 
• é insuficiente na estiagem, mas suficiente na média; e 
• existe vazão, mas inferior ao consumo previsto.
A primeira situação é a ideal, pois, havendo vazão suficiente continuamente, o problema seguinte é criar a forma mais conveniente de captação direta da correnteza. 
Esta é a forma mais comum onde os rios são perenes (ou perenizados artificialmente).
A segunda situação significa que durante determinado período do ano não vamos encontrar vazão suficiente para cobertura do consumo previsto. 
Como na média a vazão é suficiente, então durante o período de cheias haverá um excesso de vazão que se armazenado adequadamente poderá suprir o déficit na estiagem. 
Este armazenamento normalmente é conseguido por meio das barragens de acumulação que são reservatórios construídos para acumularem um volume tal que durante a estiagem compensem as demandas com o volume armazenado em sua bacia hidráulica. 
A terceira situação é a mais delicada quanto ao aproveitamento A terceira situação é a mais delicada quanto ao aproveitamento do manancial. 
Como não temos vazão suficiente, a solução mais simplista é procurarmos outro manancial para a captação. 
Se regionalmente não podemos contar com outro manancial que supra a demanda total, então poderemos ser obrigados a utilizarmos mananciais complementares, ou seja, a vazão a ser fornecida pelo primeiro não é suficiente, mas reunida com a captada em um manancial complementar (ou em mais de um) viabiliza-se o abastecimento, dentro das condições regionais. 
Qualidade da água Na captação de águas superficiais parte-se do princípio sanitário que é uma água sempre suspeita, pois está naturalmente sujeita a possíveis processos de poluição e contaminação. 
Especificamente, as tomadas em reservatórios de acumulação não devem ser tão superficiais nem também tão profundas, para que não ocorram problemas de natureza física, química ou biológica. 
Garantia de funcionamento: 
Para que não hajam interrupções imprevistas no sistema decorrentes de problemas na captação, devemos identificar com precisão, antes da elaboração do projeto da captação, as posições do nível mínimo para que a entrada de sucção permaneça sempre afogada e do nível máximo para que não haja inundações danosas às instalações de captação. 
A determinação da velocidade de deslocamento da água no manancial também é de suma importância para dimensionamento das estruturas de captação que estarão em contato com a correnteza e ondas e sujeitas a impactos com corpos flutuantes.
Além da preocupação com a estabilidade das estruturas, proteção contra correntezas, inundações, desmoronamentos, etc., devemos tomar medidas que não permitam obstruções com a entrada indevida de corpos sólidos, como peixes, por exemplo. Esta proteção é conseguida com emprego de grades, telas ou crivos, conforme for o caso, antecedendo a entrada da água na canalização Economia nas instalações Os princípios básicos da engenharia são a simplicidade, a técnica e a economia. 
A luz destes princípios o projeto da captação deve se guiar por soluções que envolvam o menor custo sem o sacrifício da funcionalidade. 
Para que isto seja conseguido devemos estudar com antecedência, a permanência natural do ponto de captação, a natureza do leito de apoio das estruturas a serem edificadas e a vida útil destas, a facilidade de acesso e de instalação de todas as edificaçõesnecessárias (por exemplo, a estação de recalque, quando for o caso, depósitos, etc.), a flexibilidade física para futuras ampliações e os custos de aquisição do terreno.