Para o canal prismático abaixo representado, possui duas comportas, sendo uma posicionada na entrada do canal e a outra no final. Explique o comportamento das profundidades de escoamento do canal no trecho do canal entre as duas comportas, bem como do vazão, quando as comportas forem manejadas de forma independente, ou seja posições A, B, C e D na comporta de montante e E, F, G e H na comporta de jusante.

Quando as comportas são manejadas de forma independente, o escoamento no trecho entre elas passa a ser governado por controle a montante (comporta de entrada) e/ou controle a jusante (comporta de saída). Em geral, vale a regra prática:

• A comporta mais “estrangulante” (menor abertura efetiva) é a que define a vazão $Q$ do sistema.
• A outra comporta passa a ajustar o perfil de profundidades (remanso ou queda) dentro do canal, até o limite em que também passe a estrangular.
• Se alguma das comportas leva o escoamento a condição crítica (profundidade $y_c$), ocorre controle crítico e a vazão tende ao limite representado no gráfico ($Q_{max}$ associado ao controle).

A figura indica níveis/posições A–D (montante) e E–H (jusante). Interpretando como aberturas (A e H mais “aberta”; D e E mais “fechada”), o comportamento típico é:

1) Variando só a comporta de montante (A, B, C, D), mantendo a de jusante fixa

• Abrindo a montante (A → B → C → D no sentido de maior estrangulamento):
  • Se a jusante não for limitante, a montante passa a controlar:
    • $Q$ diminui conforme a comporta de montante fecha.
    • Forma-se nível alto a montante da comporta (energia se ajusta antes do estrangulamento).
    • Logo após a comporta, tende a ocorrer escoamento mais rápido e raso (supercrítico) e depois pode haver ressalto hidráulico se a jusante impuser nível alto.
  • Se ao fechar a montante o escoamento atinge a condição de controle (próximo de $y_c$ na seção de controle), a vazão fica limitada e pode aproximar-se do patamar de $Q_{max}$ do gráfico (controle crítico).

Em resumo: fechar a montante tende a reduzir $Q$ e a “puxar” a linha d’água para baixo no trecho, exceto onde houver remanso imposto pela jusante.

2) Variando só a comporta de jusante (E, F, G, H), mantendo a de montante fixa

• Fechando a jusante (H → G → F → E no sentido de maior estrangulamento):
  • Enquanto a montante não for limitante:
    • A jusante eleva o nível d’água perto do fim do canal e cria curva de remanso (perfil gradualmente variado que “sobe” em direção a montante).
    • A vazão pode permanecer praticamente a mesma no início do fechamento (se a montante estiver controlando), mas a profundidade aumenta no trecho por efeito de remanso.
  • Se a jusante fechar a ponto de se tornar o principal estrangulamento:
    • $Q$ passa a diminuir e o controle migra para jusante.
    • A linha d’água no trecho todo tende a ficar mais alta (maior armazenamento) até atingir o novo regime.

Em resumo: fechar a jusante primeiro aumenta profundidades (remanso); se fechar muito, também reduz $Q$.

3) Comportas em conjunto: quem controla $Q$ e como fica a profundidade

Pense em quatro cenários típicos (comportas bem abertas vs. bem fechadas):

(i) Montante bem aberta (A) e jusante bem aberta (H)

• Pouco controle por comporta; o regime tende a ser o “normal” do canal (subcrítico se declividade for mansa).
• $Q$ é alto e as profundidades ficam próximas do escoamento uniforme.

(ii) Montante mais fechada (D) e jusante bem aberta (H)

• Controle a montante domina.
• $Q$ reduz, e o trecho tende a apresentar níveis mais baixos (com possível jato/supercrítico após a comporta), com menor influência de remanso da jusante.

(iii) Montante bem aberta (A) e jusante mais fechada (E)

• Controle a jusante (ou forte remanso) domina.
• Profundidades aumentam no trecho (remanso se propagando para montante).
• $Q$ só cai de forma significativa quando a jusante se torna o gargalo principal (estrangulamento).

(iv) Montante mais fechada (D) e jusante mais fechada (E)

• O sistema fica “duplamente controlado”; a menor capacidade de descarga entre as duas comportas manda.
• $Q$ é o menor dentre os casos.
• Pode ocorrer combinação de: nível alto antes da montante + remanso antes da jusante, com possibilidade de ressalto hidráulico dentro do trecho dependendo do nível imposto.

4) Ligação com o gráfico $y \times Q$ (com $y_c$ e $Q_{max}$)

• O gráfico mostra que existe uma vazão limite associada ao controle (estrangulamento). Quando uma comporta impõe condição crítica ($y \approx y_c$ na seção de controle), o sistema entra em regime controlado, e a vazão tende ao máximo compatível com aquela energia/carga disponível, indicado por $Q_{max}$.
• Ajustes adicionais na outra comporta tendem mais a mudar o perfil de profundidade (remanso/queda/posição do ressalto) do que aumentar $Q$, a menos que ela também se torne o gargalo.

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