Exercícios - Fenômenos de Transportes 2023-1

Questão 1 - Revisitando as disciplinas de Hidráulica Experimental e Fenômenos de Transporte ainda em exercicio, e suas respectivas competências, acerca das 3 equações cinéticas ou de variações, pede-se: a) descrever o princípio geral das equações cinéticas - 2 linhas no máximo; b) citar cada uma delas; c) identificar a equação cinética mais apropriada ao cálculo do fluxo de água através de meio poroso entre um caudal natural e uma trincheira escavada paralelamente ao talvegue. Discorrra sobre suas hipóteses - máximo 3 linhas; d) idem, para o cálculo da resistência viscosa sob a lancha do "007". Discorra, neste item, seu domínio de validade - máximo 3 linhas; e) com relação ao item (d), escrever a expressão geral dessa resistência (força), identificando cada uma das variáveis da resposta. Questão 4 - Como ilustrado na Figura 2, água dentro da tubulação horizontal de comprimento L escoa com velocidade v através de uma válvula V em t = 0. Esta é fechada de maneira abrupta, causando o que denominamos uma sobrepressão na tubulação. Esse tipo de fenômeno pode, quase sempre, causar danos à tubulação, quando não desastres irreparáveis. Imagine um reservatório de uma barragem e uma extensa galeria de adução alimentando as turbinas de uma Usina Hidrelétrica (UHE). Este fenômeno, que tem como gênese a não total incompressibilidade da água e a não total rigidez da parede do tubo, é denominado Golpe de Aríete (water hammer, coup de bélier). A título de exemplo, no Japão, na UHE de Oigawa, em um segmento houve rompimento da tubulação devido à sobrepressão, ao passo que a pressão negativa fez com que outro segmento colapsasse (CHAUDHRY, 1987). No Brasil, há também registros desse tipo de acidente, e a Chaminé de Equilíbrio é tida como um dos dispositivos de atenuação do golpe, assim como outros dispositivos, como válvulas de alívio, ventosas, válvulas de retenção, tanques hidropneumáticos, volantes de inércia, etc. A função do grande tanque C (denominado Chaminé de Equilíbrio, sand pipe, cheminée d'équilibre) imediatamente antes da válvula V é absorver este efeito para proteger a tubulação. Quando da ocorrência do fenômeno, a água, dentro do tanque, passa a oscilar, o mesmo acontecendo com a velocidade v na tubulação entre o reservatório R (enorme, com nível praticamente constante h) e a câmara elevada C, que em condições ideais (sem atrito na tubulação), varia entre ±ve. Assim exposto, considerando a área secional da tubulação a, a base do tanque A e p a pressão, pede-se: a) A equação diferencial que governa a evolução de H(t), qual seja, o nível de subida e descida da água dentro da Chaminé de Equilíbrio; nota: em tracejado, já identificamos o bom Volume de Controle do problema transiente. b) Resolver (a) para o caso simplificado em que v ≪ √gH. UNESP 1ª Parcial de Fenômenos de Transporte (Engenharia Civil) - 27/09/2018 Prof. Geraldo de Freitas Maciel e Prof. João Batista Pereira Figura 2 - Ilustração referente à questão 4