Quanto ao dispositivo conhecido como Calha Parshall:
Qual o propósito de se forçar a ocorrência da seção crítica na Calha?

Passo 1

Beleza, vamos relembrar o que o exercício tá pedindo. Ele fala da calha Parshall e pergunta: “Por que a gente força a ocorrência da seção crítica nela?”
Conteúdo: mecânica dos fluidos (escoamento em canais abertos).
O que precisamos:
  • Entender o que é escoamento crítico (onde o número de Froude Fr = 1).
  • Saber que na calha Parshall a geometria faz o canal atingir esse escoamento num ponto específico.

Passo 2

Primeiro, o que é escoamento crítico?
Num canal aberto, a velocidade média Fr = vraizg,h e a profundidade definem o número de Froude:
Quando , fala-se em escoamento subcrítico (água “lenta” e controlada a jusante). Se , é supercrítico (água “rápida”, mais controlada a montante). No exato momento em que , a gente tem escoamento crítico e uma profundidade especial .

Passo 3

Por que isso importa?
No escoamento crítico, a energia específica (somatório da energia cinética e potencial por unidade de peso) atinge um mínimo para uma dada vazão Q = Ac,vc = b,hc cdot raizg,hc . A relação entre e a profundidade fica única e bem definida:
(se for a largura do canal crítico). O ponto é: medindo , você descreve a vazão sem ambiguidade, porque só existe uma profundidade crítica possível pra aquele .

Passo 4

Como a calha Parshall usa isso?
Seu desenho (estreitamento seguido de alargamento) força um gargalo hidráulico onde o fluxo atinge . Esse “gargalo” fixa a seção crítica num lugar conhecido. A partir daí:
  1. A profundidade antes do gargalo (montante) tem relação única com .
  2. Essa medida não “sofre” influência das condições a jusante (porque ondas de pressão não voltam no escoamento crítico).

Passo 5

Então, resumindo o propósito de forçar a seção crítica:
  • Garantir uma relação unívoca entre altura d’água e vazão.
  • Tornar a medição independente de variações a jusante.
  • Obter uma leitura estável e confiável da vazão só medindo a profundidade na parte montante.

Resposta

Força-se a seção crítica na calha Parshall para criar um ponto de escoamento onde a relação entre profundidade e vazão é única e imune às condições a jusante, permitindo assim medições de vazão estáveis e confiáveis apenas pela medição da profundidade.

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