§ 002 - Esvaziamento de reservatório #01

Outro problema clássico da Hidráulica é o de esvaziamento de reservatório. Um reservatório, como o que aparece representado na ilustração ao lado, tem em determinada posição de sua parede lateral um orifício por onde escoa a água acumulada. O problema clássico inclui as situações nas quais a área transversal do reservatório é muitas vezes maior que a área através da qual ele é esvaziado. Sobre o orifício de saída existe uma carga hidráulica h. Usualmente, a incógnita a ser determinada é a vazão de esvaziamento, determinada a partir da velocidade média através da seção de saída. Também pode ser necessário determinar o tempo de esvaziamento.
As variantes deste problema incluem o esvaziamento de reservatório através de bocais retilíneos, convergentes ou divergentes.

§ 001 - O Problema de Bélanger #04

As equações em #02 e em #03 permitem elaborar uma seqüência de passos a serem seguidos para a resolução do problema. Essa seqüência pode ser escrita do seguinte modo: [1] arbitrar um valor inicial para a vazão no trecho (1); [2] calcular a perda de carga correspondente nesse trecho para chegar ao valor da cota da linha de energia na junção j; [3] determinar as vazões nos trechos (2) e (3); [4] calcular, com base nas vazões obtidas no item anterior, o valor para a vazão no trecho (1); [5] se este valor for igual ao valor obtido arbitrado no primeiro passo ou se for igual ao valor obtido anteriormente, o problema resulta solucionado; em caso contrário, o processo é reiniciado a partir do segundo passo agora baseado neste valor para a vazão Q₁.
» O enunciado do problema está em #01.

§ 001 - O Problema de Bélanger #03

A diferença entre a cota do nível de água no reservatório A, H_A [m], e a cota da linha de energia na junção j, H_j [m], é igual à perda de carga no trecho (1), h_pl1 [m], que pode ser calculada com a equação de Darcy-Weissbach. O mesmo raciocínio leva ao equacionamento das perdas de carga no trecho (2), onde a perda será igual à diferença entre a cota do nível de água no reservatório B, H_B [m], e a cota da linha de energia em j, e no trecho (3), onde a perda de carga será igual a diferença entre a cota do nível de água no reservatório C, H_C [m], e a cota da linha de energia em j. No trecho (2) deve ser levado em conta o sentido do escoamento.
O problema de determinar as incógnitas, Hj, Q₁, Q₂ e Q₃, será resolvido com um processo iterativo iniciado com um valor arbitrado para Q1, passando ao cálcculo de Hj, Q₂ e Q₃ e com o cáulculo de um novo valor para Q₁. Internamente a essas iterações, em cada trecho deverão ser realizadas iterações para o cálculo dos respectivos fatores de atrito f₁, f₂ e f₃.
» Segue em #04.
» O enunciado do problema está em #01.

§ 001 - O Problema de Bélanger #02

A equação da continuidade estabelece que a vazão em direção à junção j é igual à vazão a partir dessa junção. Conforme o que aparece na figura em #01, o escoamento se dá a partir de A e em direção à C. A vazão no trecho (2) dependerá da diferença de cotas entre a posição da linha de energia na junção j e o nível de água no reservatório B. Se a cota for maior na junção j então o reservatório B estará sendo enchido e a vazão em (1) será igual á soma das vazões nos outros dois trechos; em caso contrário, estará sendo esvaziado e a soma das vazões em (1) e (2) será igual à vazão em (3).
» Segue em #03.
» O enunciado do problema está em #01.