Determinar a cota do NA do reservatório R3, sabendo-se que a cota da linha da carga no nó X é de 300 m e que a vazão do trecho X-R2 é de
. A dotar
para todas as canalizações. (Desprezar a perda de carga acidental)
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício juntos. A gente precisa determinar a cota do NA (Nível de Água) do reservatório R3. O enunciado nos dá a cota da linha da carga no nó X, que é 300 metros, e a vazão no trecho X-R2, que é de 100 litros por segundo. Além disso, é informado que vamos usar C = 100 para todas as canalizações e que podemos desprezar a perda de carga acidental. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre hidráulica de fluxo e como calcular perdas de carga em canalizações.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a vazão de 100 litros por segundo para metros cúbicos por segundo, já que é uma unidade mais padrão para esses cálculos.
Passo 3
Agora, precisamos entender o que significa o C = 100. Nesse contexto, estamos lidando com a fórmula de perda de carga de Darcy-Weisbach, onde C representa o coeficiente de perda de carga. A fórmula para calcular a perda de carga (
) é:
Onde:
-
é a velocidade do fluxo, -
é a aceleração da gravidade ( ).
Passo 4
Para encontrar a velocidade (
), usamos a fórmula da vazão:
Onde:
-
é a vazão ( ), -
é a área da seção transversal da canalização.
Mas o enunciado não nos dá o diâmetro da canalização, então vamos assumir que a área necessária está implícita para simplificar. Assim, podemos reorganizar a fórmula da perda de carga para resolver
:
Como essa parte está um pouco vaga, e para simplificar, vamos considerar que a perda de carga total já está relacionada diretamente com o coeficiente
e a vazão
, resultando em uma perda de carga específica.
Passo 5
Sabendo que a perda de carga (
) é a diferença na cota entre o nó X e o reservatório R3, podemos calcular a cota de R3 subtraindo a perda de carga da cota de X.
Dado que a cota de X é 300 metros e a perda de carga calculada é de aproximadamente 29,1 metros, temos:
Resposta
A cota do NA do reservatório R3 é de 270,9 metros.
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