Fenômenos de Transporte

Roteiro de Aula Prática Fenômenos de Transporte Disciplina Fenômenos de Transporte Clique aqui e veja orientações e exemplos de roteiro de aula prática ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 Unidade 1 Aula White LabelSeção KLS Estática dos fluidos Seção 2 SOFTWARE Software Acesso online Pago Não Pago Infraestrutura Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter acesso a internet Descrição do software O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC ATIVIDADE PRÁTICA 1 Atividade proposta Nesta prática você irá determinar a velocidade de escoamento e a viscosidade de fluidos através da análise do deslocamento de esferas metálicas com diferentes diâmetros quando imersas em fluidos com viscosidades distintas Com o auxílio do viscosímetro de Stokes irá obter os tempos de queda livre das esferas nos fluidos e com isso encontrar a viscosidade dinâmica dos fluidos de forma experimental podendo realizar uma comparação com os valores teóricos Objetivos Determinar a viscosidade de diferentes fluidos Diferenciar a viscosidade dinâmica e a viscosidade cinemática Compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos Compreender a lei de Stokes através da aplicação do viscosímetro na determinação da viscosidade do fluido Procedimentos para a realização da atividade Para realizar este experimento siga os passos indicados abaixo 1 Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC Em seguida clicar em cursos buscar a aba Labs Específicos de Engenharia Após selecionar o Laboratório de Mecânica dos Fluidos e por fim acessar a prática Ensaio de viscosidadeviscosímetro de Stokes 2 Esta prática não necessita da utilização de EPI Entretanto para que não haja contaminação dos fluidos utilizados os tubos com fluidos que não estiverem em utilização devem permanecer fechados evitando que as amostras dos fluidos possam ser contaminadas Além disso as esferas devem ser higienizadas antes de cada utilização 3 ENCONTRANDO A VELOCIDADE DE ESCOAMENTO a determinação da velocidade de escoamento das esferas metálicas requer diversas medidas de tempo de queda entre dois pontos conhecidos Acione o cronômetro Em seguida mova uma das esferas para o tubo que contém água Cronometre o tempo de queda e repita esse procedimento mais três vezes Em seguida troque a esfera e repita o mesmo procedimento Preencha a tabela abaixo Repita o mesmo procedimento nas tubulações contendo óleo e glicerina Preencha outras duas tabelas iguais a Tabela 1 apenas trocando no cabeçalho da tabela para Tubo com óleo 5W20 e Tubo com glicerina respectivamente 4 DETERMINANDO A VISCOSIDADE Para o cálculo da viscosidade dinâmica neste experimento deve ser utilizada a seguinte equação Os dados necessários para aplicar esta equação são apresentados abaixo 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 água é de 1000 kgm³ 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 5w20 é de 852 kgm³ 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 glicerina é de 1250 kgm³ 𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kgm³ 𝑔 é de 981 ms² Utilize também as velocidades de escoamento calculadas anteriormente Os valores reais da viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste experimento são A viscosidade cinemática da água é de 986 107 m²s A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 505 105 m²s A viscosidade cinemática da glicerina é de 661 104 m²s Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula Realize o cálculo da viscosidade cinemática e do erro relativo percentual para cada viscosidade cinemática encontrada OBS Para realizar o cálculo da velocidade corrigida apresentada na equação é necessário saber o valor de R raio interno do tubo que no caso deste laboratório virtual é de 22 milímetros Por fim preencha os dados calculados na Tabela 2 Tabela 2 Dados para Análise da água Repita o procedimento de Determinação da Viscosidade para os Fluidos óleo e glicerina Ao final do experimento desabilite o cronômetro e assegure que todas as esferas estão na mesa Checklist Acessar o Algetec Acessar o experimento da aula prática Ler o Sumário TeóricoDeterminação da Viscosidade de Fluidos Fazer os experimentos de deslocamento com as esferas metálicas nos três fluidos Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados Resultado Aluno você deverá entregar Você deverá entregar um documento formato docx contendo as tabelas com os resultados obtidos no experimento os prints de tela com a sequência do experimento e as respostas as seguintes perguntas 1 Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma experimental com o valor da viscosidade cinemática real Os valores encontrados podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água Justifique 2 Quais são as principais fontes de erros para este experimento Referências ALGETEC Roteiro de Experimentos Determinação da Viscosidade de Fluidos ALGETEC Sumário Teórico Determinação da Viscosidade de Fluidos ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 Unidade 1 Aula White LabelSeção KLS Cinemática dos FluidosSeção 3 SOFTWARE Software Acesso online Pago Não Pago Infraestrutura Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter acesso a internet Descrição do software O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC ATIVIDADE PRÁTICA 2 Atividade proposta Através do Experimento de Reynolds você irá verificar o comportamento de um fluido água em uma tubulação Deverá identificar os três tipos de escoamentos laminar transição e turbulento e a sua relação com o número adimensional de Reynolds Objetivos Determinar a vazão em uma tubulação Identificar as características dos tipos de escoamento laminar transição e turbulento Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds Procedimentos para a realização da atividade Para realizar este experimento siga os passos indicados abaixo 1 Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC Em seguida clicar em cursos buscar a aba Labs Específicos de Engenharia Após selecionar o Laboratório de Mecânica dos Fluidos e por fim acessar a prática Experimento de Reynolds 2 Quanto a segurança no laboratório de engenharia esta prática requer o uso de sapatos fechados e cabelos presos 3 VERIFICANDO O POSICIONAMENTO DAS VÁLVULAS você deverá verificar a posição das válvulas de acordo com a tabela abaixo As alterações necessárias devem ser feitas com a bancada desligada Mude o posicionamento das válvulas se necessário clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas OBS o diâmetro interno no tubo de Reynolds é D 44 mm 4 HABILITANDO AS BOMBAS Posicione a válvula 2c com 40 da sua capacidade habilite as bombas no painel elétrico e aperte o botão de ligar Após observar o fluxo de água no rotâmetro abra a válvula 2c completamente 5 ENCHENDO O RESERVATÓRIO DE ÁGUA Ajuste o potenciômetro para o controle de vazão para que a água entre no reservatório Em seguida feche a válvula 13 assim que perceber que o nível de água no reservatório está subindo feche a válvula 12 após o reservatório encher completamente 6 MEDINDO A VAZÃO Faça a medida do volume de água presente no reservatório Considere as seguintes dimensões 400 mm de comprimento 320 mm de largura e 474 mm de altura Logo depois abra a válvula 14 numa porcentagem escolhida por você Abra também o cronômetro e aperte o start Espere proximamente 1 minuto feche a válvula 14 e meça novamente o volume contido no reservatório 7 OBSERVANDO O REGIME DE ESCOAMENTO Abra a válvula 15 para que o fluido com corante comece a escoar Quando observar o fluxo através da pipeta abra a válvula 14 controlando a vazão com mesma porcentagem escolhida no passo anterior É necessário esperar o fluxo se estabilizar para começar a medição Checklist Acessar o Algetec Acessar o experimento da aula prática Ler o Sumário TeóricoExperimento de Reynolds Realizar o experimento na Bancada Didática de Mecânica dos Fluidos e Bombas Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados Resultados da aula prática Aluno você deverá entregar Você deverá entregar um documento formato docx com os prints de tela com a sequência do experimento e as respostas as seguintes perguntas 1 A partir dos dados obtidos no laboratório determine a vazão do sistema 2 Qual o regime de escoamento observado no experimento Referências ALGETEC Roteiro de Experimentos Experimento de Reynolds ALGETEC Sumário Teórico Experimento de Reynolds ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 Unidade 2 Aula White LabelSeção KLS Perda de Carga em um Escoamento Interno Seção 3 SOFTWARE Software Acesso online Pago Não Pago Infraestrutura Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter acesso a internet Descrição do software O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC ATIVIDADE PRÁTICA 3 Atividade proposta Este experimento realizado na bancada didática de mecânica dos fluidos permite verificar o comportamento do escoamento da água em tubulações de diferentes diâmetros e materiais medindo a perda de carga em cada caso Você deverá variar a vazão do escoamento e verificar sua influência no sistema realizando a leitura da diferença de pressão entre os pontos de medição perda de carga utilizando o manômetro em U Os dados de perda de carga obtidos experimentalmente serão comparados com os resultados teóricos calculados utilizando diagrama de MOODY Objetivos Identificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão Determinar o número de Reynolds para cada caso estudado Compreender como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de pressão de um fluido em movimento Procedimentos para a realização da atividade Para realizar este experimento siga os passos indicados abaixo 1 Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC Em seguida clicar em cursos buscar a aba Labs Específicos de Engenharia Após selecionar o Laboratório de Mecânica dos Fluidos e por fim acessar a prática Perda de Carga Distribuída 2 POSICIONANDO AS VÁLVULAS DAS BOMBAS Posicione as válvulas na seguinte posição válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2 fechadas Mude a câmera para Bombas Alt4 Em seguida realize o posicionamento das válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a manopla parte laranja 3 POSICIONANDO AS VÁLVULAS DAS LINHAS Configure as válvulas correspondentes a linha para realizar cada experimento Comece a prática com a linha 1 tubulação de PVC com 32 mm Posicione as válvulas de acordo com as configurações de cada linha Parte Frontal da bancada Linha 1 Tubo de PVC 32mm Válvulas abertas C2 V03 Válvulas fechadas V04 V05 V06 V07 V08 V09 V10 V11 Linha 2 Tubo de PVC 25mm Válvulas abertas C2 V04 Válvulas fechadas V03 V05 V06 V07 V08 V09 V10 V11 Linha 3 Tubo de Cobre 28mm Válvulas abertas C2 V05 Válvulas fechadas V03 V04 V06 V07 V08 V09 V10 V11 Linha 4 Tubo de Acrílico 25mm Válvulas abertas C2 V06 Válvulas fechadas V03 V04 V05 V07 V08 V09 V10 V11 4 CONECTAR AS MANGUEIRAS Conecte as mangueiras de tomada de pressão na linha a qual o experimento será realizado A distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas 5 LIGAR A BOMBA Mantenha o botão de emergência desativado Habilite a bomba 2 Posicione o potenciômetro de vazão no centro da sua escala Ligue o sistema 6 VARIANDO A VAZÃO Varie a vazão utilizando o potenciômetro Anote a vazão bem como a perda de carga correspondente Você precisará determinar cinco pontos Para realizar a prática em outra linha você deverá desligar o painel elétrico desabilitar a bomba 2 e desconectar a mangueira Em seguida configure a bancada para realizar a prática com outra linha de acordo com as configurações descritas no item 2 deste roteiro e seguindo os demais itens Depois de determinar os cinco pontos para cada linha ao final da prática desabilite a bomba 2 desligue o sistema desconecte as mangueiras e retorne as válvulas para a sua posição inicial Checklist Acessar o Algetec Acessar a prática Ler o Sumário TeóricoPerda de Carga Distribuída Realizar o experimento na Bancada Didática de Mecânica dos Fluidos e Bombas Variar a vazão e ler o manômetro U Anotar todos os dados Resultados da aula prática Aluno você deverá entregar Você deverá entregar um documento formato docx contendo 1 O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY teórico 2 O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento 3 Quais são as principais fontes de erros para este experimento A discrepância foi grande entre os valores teóricos e experimentais Para os cálculos considere que a distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas 4 Qual a influência do diâmetro da tubulação do material e da vazão na perda de carga distribuída plote os valores de Vazão x Perda de Carga utilizando um software gráfico para realizar esta análise Referências ALGETEC Roteiro de Experimentos Perda de Carga Distribuída ALGETEC Sumário Teórico Perda de Carga Distribuída ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 Unidade 3 Aula White LabelSeção KLS Introdução à Radiação e Trocadores de Calor Seção 3 SOFTWARE Software Acesso online Pago Não Pago Infraestrutura Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter acesso a internet Descrição do software O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC ATIVIDADE PRÁTICA 4 Atividade proposta O experimento a ser realizado na bancada didática para estudos em trocadores de calor permite verificar a influência de parâmetros como vazão e temperatura na eficiência dos trocadores Para isto são realizados testes em três tipos de trocadores de calor trocador de placas trocador de tubos concêntricos e o trocador de cascotubos Em cada trocador de calor o aluno irá realizar o experimento com os fluxos de água em contracorrente e em correntes paralelas medindo as temperaturas nos fluxos de água quente e água fria na entrada e saída do trocador de calor além de medir as vazões dos fluxos Objetivos Compreender o funcionamento de um trocador de calor identificar qual tipo de trocador de calor possui melhor eficiência trifásica entender a influência da vazão na transferência de calor Procedimentos para a realização da atividade Para realizar este experimento siga os passos indicados abaixo 1 Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC Em seguida clicar em cursos buscar a aba Labs Específicos de Engenharia Após selecionar o Laboratório de Transferência de Calor e por fim acessar a prática Experimentos em Trocadores de Calor 2 Quanto a segurança no laboratório de engenharia esta prática requer o uso de sapatos fechados cabelos presos e luvas de borracha nitrílica 3 SELECIONANDO E ENCAIXANDO O TROCADOR DE CALOR Coloque um dos trocadores de calor sobre a bancada e o conecte aos canos Faça a prática preferencialmente nesta ordem trocador de tubos concêntricos trocador de calor casco tubo e trocador de calor do tipo placas respectivamente Visualize os trocadores de calor clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome Trocadores localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela Se preferir também pode ser utilizado o atalho do teclado Alt2 Leve o trocador de calor do tipo tubos concêntricos para a bancada e o encaixe clicando com botão direito do mouse sobre ele e selecionando a opção Encaixar trocador 4 LIGANDO AS BOMBAS Energize o painel ligue o aquecedor e espere a temperatura chegar a 60⁰C Acompanhe a temperatura pelos indicadores quando ela chegar a 60⁰C o aquecedor irá se desligar automaticamente após isso abra as válvulas e ligue as bombas Com o botão esquerdo do mouse clique no painel e energize o painel clicando no botão de emergência Ligue o aquecedor clicando com botão esquerdo do mouse na parte verde do botão Habilitar Aquecedor E para visualizar os indicadores clique com o botão esquerdo em indicadores Para abrir as vávulas clique sobre elas com o botão esquerdo do mouse e para ligar as bombas retorne ao painel e clique com botão na parte verde de seus respectivos botões 5 VARIANDO A VAZÃO Aumente a vazão da bomba dois através do potenciômetro que se encontra no painel e observe a variação de temperatura nos indicadores Para uma melhor compreensão observe a variação de temperatura para diferentes vazões Checklist Acessar o Algetec Acessar a prática Ler o Sumário TeóricoTrocador de Calor Realizar o experimento na Bancada Didática para Estudos em Trocadores de Calor Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados Resultados da aula prática Aluno você deverá entregar Você deverá entregar um documento formato docx com os prints de tela com a sequência do experimento e as respostas as seguintes perguntas 1 Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor 2 Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos Justifique 3 Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor 4 Qual a influência da vazão na transferência de calor Referências ALGETEC Roteiro de Experimentos Trocador de Calor ALGETEC Sumário Teórico Trocador de Calor 0 CURSO NOME ATIVIDADE PRÁTICA FENÔMENOS DE TRANSPORTE CIDADE ANO NOME 1 ATIVIDADE PRÁTICA FENÔMENOS DE TRANSPORTE Trabalho apresentado à Universidade UNOPAR como requisito parcial para a obtenção de média semestral nas disciplinas norteadoras do semestre letivo Tutor a INSERIR NOME CIDADE ANO 2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 3 2 DESENVOLVIMENTO 4 21 ATIVIDADE PRÁTICA 1 ENSAIO DE VISCOSIDADE VISCOSÍMETRO DE STOKES 4 24 ATIVIDADE PRÁTICA 4 TROCADORES DE CALOR 25 3 CONCLUSÃO 30 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 32 3 1 INTRODUÇÃO O presente trabalho relata uma série de quatro atividades práticas realizadas no âmbito da disciplina de Fenômenos de Transporte a partir da utilização do Laboratório Algetec Estas atividades cuidadosamente planejadas e executadas proporcionaram uma experiência enriquecedora e prática no estudo dos fenômenos envolvendo fluidos em movimento e transferência de calor Durante a jornada de aprendizado exploraramse conceitos fundamentais relacionados à viscosidade escoamento de fluidos em tubulações e a eficiência de trocadores de calor Cada atividade tinha objetivos específicos que visavam desenvolver a compreensão das teorias fundamentais e familiarizar com as práticas laboratoriais essenciais na área da engenharia A Atividade 1 concentrouse na determinação da viscosidade de diferentes fluidos usando o viscosímetro de Stokes para medir os tempos de queda livre das esferas metálicas em meios com viscosidades distintas Esta atividade foi fundamental para compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos A Atividade 2 explorou os diferentes tipos de escoamento em uma tubulação aplicando o número adimensional de Reynolds Identificar os escoamentos laminar transição e turbulento e relacionálos ao número de Reynolds foi um passo crucial para entender o comportamento dos fluidos Na Atividade 3 analisouse o comportamento do escoamento em tubulações de diferentes diâmetros e materiais medindo a perda de carga em cada cenário Essa prática nos permitiu compreender a influência da vazão e do material das tubulações na perda de pressão do fluido Finalmente a Atividade 4 focou na eficiência de trocadores de calor em diferentes configurações Realizamos testes em trocadores de calor de placas tubos concêntricos e cascotubos explorando como variáveis como vazão e temperatura afetam a eficiência desses dispositivos Ao longo deste trabalho detalharemos cada atividade incluindo objetivos procedimentos e resultados obtidos 4 2 DESENVOLVIMENTO 21 ATIVIDADE PRÁTICA 1 ENSAIO DE VISCOSIDADE VISCOSÍMETRO DE STOKES 1 Encontrando a Velocidade de Escoamento a determinação da velocidade de escoamento das esferas metálicas requereu diversas medidas de tempo de queda entre dois pontos conhecidos Após o acionamento do cronômetro moveuse uma das esferas para o tubo que contém água Foi cronometrado o tempo de queda e depois se repetiu esse procedimento mais três vezes Em seguida a esfera foi trocada e o procedimento foi repetido O mesmo procedimento foi repetido nas tubulações contendo óleo e glicerina Conforme disponível nas imagens abaixo Figura 1 realização do experimento Tubo de água Fonte O Autor 2024 5 Figura 2 realização do experimento Tubo de óleo 5W20 Fonte O Autor 2024 Figura 3 realização do experimento Tubo de glicerina Fonte O Autor 2024 6 Com os dados obtidos nos experimentos e os cálculos realizados média do tempo de queda e Velocidade Média Vm DistânciaTempo preenchese a seguinte tabela Tabela 1 Dados obtidos Tubo com Água Diâmetro da Esfera Tempo de Queda s Média do Tempo de Queda s Distância Percorrida m Velocidade Média ms 10 mm 056 055 056 057 055 08 145 8 mm 065 063 064 065 064 08 125 6 mm 072 071 074 072 072 08 111 5 mm 076 075 074 075 075 08 106 Tubo com Óleo 5W20 Diâmetro da Esfera Tempo de Queda s Média do Tempo de Queda s Distância Percorrida m Velocidade Média ms 10 mm 074 073 075 074 074 08 108 8 mm 090 091 092 090 090 08 088 6 mm 120 117 118 117 118 08 067 5 mm 142 143 145 141 142 08 056 Tubo com Glicerina Diâmetro da Esfera Tempo de Queda s Média do Tempo de Queda s Distância Percorrida m Velocidade Média ms 10 mm 270 277 274 276 274 08 029 8 mm 404 406 407 405 405 08 019 6 mm 672 673 672 674 672 08 011 5 mm 924 918 922 919 920 08 008 Fonte O Autor 2024 2 Determinação da Viscosidade Para o cálculo da viscosidade dinâmica neste experimento utilizouse a seguinte equação 7 𝜇 2𝑟2𝑔𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 9 1 24 𝑟𝑅𝑉 Os dados necessários na equação são apresentados abaixo 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 água é de 1000 kgm³ 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 5w20 é de 852 kgm³ 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 glicerina é de 1250 kgm³ 𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kgm³ 𝑔 é de 981 ms² OBS O valor de R raio interno do tubo no caso do laboratório virtual é de 22 milímetros Utilizouse também as velocidades de escoamento calculadas anteriormente A seguir apresentase o memorial dos cálculos realizados 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00052 981 7850 1000 91 24 00050022 145 00314 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00042 981 7850 1000 91 24 00040022 125 00343 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00032 981 7850 1000 91 24 00030022 111 00523 𝑃𝑎 𝑠 8 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 000252 981 7850 1000 91 24 000250022 106 00783 𝑃𝑎 𝑠 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Ó𝑙𝑒𝑜 5𝑊20 𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00052 981 7850 852 91 24 00050022 108 01642 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00042 981 7850 852 91 24 00040022 088 02133 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00032 981 7850 852 91 24 00030022 067 03944 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 000252 981 7850 852 91 24 000250022 056 06102 𝑃𝑎 𝑠 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00052 981 7850 1250 91 24 00050022 029 080 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00042 981 7850 1250 91 24 00040022 019 084 𝑃𝑎 𝑠 9 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 00032 981 7850 1250 91 24 00030022 011 088 𝑃𝑎 𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜇 2 000252 981 7850 1250 91 24 000250022 008 087 𝑃𝑎 𝑠 Os valores reais da viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste experimento são A viscosidade cinemática da água é de 986 107 m²s A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 505 105 m²s A viscosidade cinemática da glicerina é de 661 104 m²s Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula 𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑥 100 Foi realizado o cálculo da viscosidade cinemática e do erro relativo percentual para cada viscosidade cinemática encontrada 𝑣 𝜇 𝜌 Repetiuse o procedimento de Determinação da Viscosidade para os Fluidos óleo e glicerina A seguir apresentase a segunda parte do memorial dos cálculos realizados 10 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 00314 𝑃𝑎 𝑠 1000 𝑘𝑔𝑚3 314 105𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 00343 𝑃𝑎 𝑠 1000 𝑘𝑔𝑚3 343 105𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 00523 𝑃𝑎 𝑠 1000 𝑘𝑔𝑚3 523 105𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 00783 𝑃𝑎 𝑠 1000 𝑘𝑔𝑚3 783 105𝑚2𝑠 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Ó𝑙𝑒𝑜 5𝑊20 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 01642 𝑃𝑎 𝑠 852𝑘𝑔𝑚3 192 104𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 02133 𝑃𝑎 𝑠 852𝑘𝑔𝑚3 250 104𝑚2𝑠 11 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 03944 𝑃𝑎 𝑠 852𝑘𝑔𝑚3 462 104𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 06102 𝑃𝑎 𝑠 852𝑘𝑔𝑚3 716 104𝑚2𝑠 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 080 𝑃𝑎 𝑠 1250𝑘𝑔𝑚3 64 104𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 084 𝑃𝑎 𝑠 1250𝑘𝑔𝑚3 675 104𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 088 𝑃𝑎 𝑠 1250𝑘𝑔𝑚3 704 104𝑚2𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣 087 𝑃𝑎 𝑠 1250𝑘𝑔𝑚3 696 104𝑚2𝑠 Os valores de viscosidade cinemática encontrados diferem muito dos resultados esperados indicando algum erro nos cálculos ou na realização dos experimentos Em sequência preencheuse os dados calculados na Tabela 2 12 Tabela 2 Dados calculados Fluido Água Diâmetro da Esfera Velocidade Média ms Velocidade Corrigida ms Viscosidade Dinâmica Viscosidade Cinemática Erro Relativo Percentual 10 mm 145 224 00314 314105 8 mm 125 179 00343 343105 6 mm 111 147 00523 523105 5 mm 106 134 00783 783105 Fluido ÓLEO 5W20 Diâmetro da Esfera Velocidade Média ms Velocidade Corrigida ms Viscosidade Dinâmica Viscosidade Cinemática Erro Relativo Percentual 10 mm 108 166 01642 192104 8 mm 088 126 02133 250104 6 mm 067 088 03944 462104 5 mm 056 071 06102 716104 Fluido Glicerina Diâmetro da Esfera Velocidade Média ms Velocidade Corrigida ms Viscosidade Dinâmica Viscosidade Cinemática Erro Relativo Percentual 10 mm 029 044 080 64104 8 mm 019 027 084 675104 6 mm 011 014 088 704104 5 mm 008 010 087 696104 Fonte O Autor 2024 Por fim respondese também aos questionamentos propostos 1 Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma experimental com o valor da viscosidade cinemática real Os valores encontrados podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água Justifique 13 R Os valores encontrados experimentalmente para a viscosidade cinemática dos fluidos no tubo de água foram significativamente diferentes dos valores reais Os valores experimentais obtidos foram todos maiores do que o valor real da viscosidade cinemática da água Isso indica que os valores experimentais não podem ser utilizados para representar com precisão a viscosidade cinemática da água A discrepância entre os valores reais e experimentais sugere que pode ter havido erros sistemáticos ou aleatórios durante o experimento que afetaram as medições Justificação As discrepâncias podem ter ocorrido devido a vários fatores como erros de medição no tempo de queda erros na determinação do diâmetro das esferas variações nas condições do ambiente virtual do laboratório erros de cálculo ou até mesmo problemas com o modelo virtual utilizado para simular o experimento Portanto os valores experimentais não podem ser considerados precisos para representar a viscosidade cinemática da água 2 Quais são as principais fontes de erros para este experimento R As principais fontes de erro para este experimento podem incluir Erros de medição Pequenos erros ao medir o tempo de queda das esferas ou ao determinar o diâmetro das esferas podem afetar significativamente os cálculos da viscosidade Condições do ambiente virtual Variações nas condições virtuais do laboratório como temperatura e pressão podem afetar os resultados Modelo de simulação O modelo virtual utilizado para simular o experimento pode não ser totalmente preciso na representação das condições do mundo real o que pode levar a discrepâncias nos resultados Erros no equipamento virtual Qualquer erro no funcionamento do equipamento virtual como o viscosímetro ou a simulação do escoamento das esferas pode afetar os resultados 14 Erros sistemáticos Erros sistemáticos que afetam todas as medições de forma consistente podem levar a resultados consistentemente diferentes dos valores reais 22 Atividade Prática 2 Experimento de Reynolds 1 Verificando o Posicionamento das Válvulas inicialmente verificouse a posição das válvulas de acordo com a tabela disponibilizada As alterações necessárias foram feitas com a bancada desligada OBS o diâmetro interno no tubo de Reynolds é D 44 mm 2 Habilitando as Bombas Posicionouse a válvula 2c com 40 da sua capacidade habilitaramse as bombas no painel elétrico e apertouse o botão de ligar Após observar o fluxo de água no rotâmetro a válvula 2c completamente foi aberta completamente 3 Enchendo o Reservatório de Água o potenciômetro foi ajustado para o controle de vazão para que a água entrasse no reservatório Em seguida a válvula 13 foi fechada assim que se percebeu que o nível de água no reservatório estava subindo a válvula 12 foi fechada após o reservatório encher completamente 4 Medindo a Vazão a medida do volume de água presente no reservatório foi feita As seguintes dimensões foram consideradas 400 mm de comprimento 320 mm de largura e 474 mm de altura Inicialmente se constatou uma medida de 427 Logo depois a válvula 14 foi aberta numa porcentagem escolhida no caso de 33 O cronômetro também foi aberto e apertouse o start Aproximadamente 1 minuto foi esperado então a válvula 14 foi fechada e novamente foi medido o volume contido no reservatório Mudando para 192 5 Observando o Regime de Escoamento a válvula 15 foi aberta para que o fluido com corante começasse a escoar Quando se observou o fluxo através da pipeta a válvula 14 foi aberta controlando a vazão com a mesma porcentagem escolhida no passo anterior 33 Foi necessário esperar o fluxo se estabilizar para começar a medição 15 As seguintes imagens demonstram a realização do experimento Figura 4 realização do experimento Fonte O Autor 2024 Figura 5 realização do experimento Fonte O Autor 2024 16 Figura 6 realização do experimento Fonte O Autor 2024 Por fim respondese também aos questionamentos propostos 1 A partir dos dados obtidos no laboratório determine a vazão do sistema R Volume inicial 427 litros Volume final após abertura da válvula 14 192 litros Volume durante o experimento Volume inicial Volume final 427 litros 192 litros 235 litros Tempo 1 minuto 60 segundos Vazão Volume Tempo 235 litros 60 segundos 392 litros por segundo 2 Qual o regime de escoamento observado no experimento 17 R O regime observado foi o fluxo laminar Devido a diminuição da pressão por causa da diminuição da altura do nível A diminuição do nível do reservatório irá causar uma diminuição da pressão na tubulação o que provoca a diminuição da vazão e por fim uma redução de velocidade deixando o fluxo laminar 23 Atividade Prática 3 Perda de Carga Distribuída 1 Posicionando as Válvulas das Bombas as válvulas foram posicionadas na seguinte posição válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2 fechadas 2 Posicionando as Válvulas das Linhas as válvulas correspondentes a linha foram configuradas para realizar cada experimento A prática com foi começada com a linha 1 tubulação de PVC com 32 mm As válvulas foram posicionadas de acordo com as configurações de cada linha Parte Frontal da bancada Linha 1 Tubo de PVC 32mm Válvulas abertas C2 V03 Válvulas fechadas V04 V05 V06 V07 V08 V09 V10 V11 Linha 2 Tubo de PVC 25mm Válvulas abertas C2 V04 Válvulas fechadas V03 V05 V06 V07 V08 V09 V10 V11 Linha 3 Tubo de Cobre 28mm Válvulas abertas C2 V05 Válvulas fechadas V03 V04 V06 V07 V08 V09 V10 V11 Linha 4 Tubo de Acrílico 25mm Válvulas abertas C2 V06 Válvulas fechadas V03 V04 V05 V07 V08 V09 V10 V11 3 Conectando as Mangueiras as mangueiras de tomada de pressão foram conectadas na linha a qual o experimento foi realizado A distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas 18 4 Ligando a Bomba Mantese o botão de emergência desativado A bomba 2 foi habilitada O potenciômetro de vazão foi posicionado no centro da sua escala O sistema foi ligado 5 Variando a Vazão a vazão foi variada utilizando o potenciômetro Anotouse a vazão bem como a perda de carga correspondente Foi preciso determinar cinco pontos Para realizar a prática em outra linha foi necessário desligar o painel elétrico desabilitar a bomba 2 e desconectar a mangueira Em seguida configurouse a bancada para realizar a prática com outra linha de acordo com as configurações acima e seguindo os demais itens Depois de determinar os cinco pontos para cada linha ao final da prática a bomba 2 foi desabilitada o sistema foi desligado as mangueiras foram desconectadas e as válvulas foram retornadas para a sua posição inicial As seguintes imagens demonstram a realização do experimento Figura 7 Primeira linha Tubo de PVC 32 mm Fonte O Autor 2024 19 Figura 8 Segunda linha tubo de PVC 25mm Fonte O Autor 2024 Figura 9 Terceira Linha Tubo de cobre 22 mm Fonte O Autor 2024 20 Figura 10 Quarta linha Tubo de Acrílico 25 mm Fonte O Autor 2024 Os seguintes dados foram obtidos Tabela 3 Cinco medições realizadas em cada linha PVC 32 mm PVC 25 mm Cobre 28 mm Acrílico 25 mm Rotâme tro Manôme tro Rotâme tro Manôme tro Rotâme tro Manôme tro Rotâme tro Manôme tro 2100 14 1200 16 2400 34 2400 58 3100 30 2200 66 700 8 1300 32 4100 48 2900 106 1400 16 800 16 4600 56 3600 146 3300 34 4100 196 1600 8 4400 182 4500 90 1400 34 Fonte O Autor 2024 Por fim respondese também aos questionamentos propostos 21 1 O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY teórico R Linha 1 PVC 32mm V 2100 LPH 1000 3600 shora 05833 ms Re 05833 0032 m 1003 x 106 m²s 1860977 Como Re 4000 o escoamento é considerado turbulento 𝑓 03164 𝑅𝑒025 𝑓 03164 1860977025 0027 Hc fLV22gD 0027x1x058332 2x981x0032 0014 mca Linha 2 PVC 25mm V 1200 LPH 1000 3600 shora 03333 ms Re 03333 0025 m 1003 x 106 m²s 832418 Como Re 4000 o escoamento é considerado turbulento 𝑓 03164 𝑅𝑒025 𝑓 03164 832418025 0033 Hc fLV22gD 0033x1x033332 2x981x0025 000747 mca Linha 3 Cobre 28mm V 2400 LPH 1000 3600 shora 06667 ms Re 06667 ms 0028 m 1003 x 106 m²s 1861176 Como Re 4000 o escoamento é considerado turbulento eDcobre 00015mm28mm 535x105 𝑓 03164 𝑅𝑒025 𝑓 03164 1861176025 00279 Pelo Diagrama de Moody o 𝑓 é igual a 0027 Hc fLV22gD 0027x1x066672 2x981x0028 00218 mca Linha 4 Acrílico 25mm 22 V 2400 LPH 1000 3600 shora 06667 ms Re 06667 0025 m 1003 x 106 m²s 1665041 Como Re 4000 o escoamento é considerado turbulento 𝑓 03164 𝑅𝑒025 𝑓 03164 1665041025 0027 Hc fLV22gD 0027x1x066672 2x981x0025 0024 mca 2 O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento R Linha 1 PVC 32mm Leitura do manômetro experimental 14 mmCa Conversão da leitura para metros de coluna dágua 14 mmCa 0014 mCa Desvio Relativo 001400140014 x100 0 Linha 2 PVC 25mm Leitura do manômetro experimental 16 mmCa Conversão da leitura para metros de coluna dágua 16 mmCa 0016 mCa Desvio Relativo 0016000747000747 x100 11458 Linha 3 Cobre 28mm Leitura do manômetro experimental 34 mmCa Conversão da leitura para metros de coluna dágua 34 mmCa 0034 mCa Desvio Relativo 00340021800218 x100 5574 Linha 4 Acrílico 25mm Leitura do manômetro experimental 80 mmCa Conversão da leitura para metros de coluna dágua 80 mmCa 0080 mCa 23 Desvio Relativo 008000580058 x100 3793 3 Quais são as principais fontes de erros para este experimento A discrepância foi grande entre os valores teóricos e experimentais Para os cálculos considere que a distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas R As principais fontes de erro para este experimento podem incluir Erros de medição nos instrumentos como leitura imprecisa do manômetro e rotâmetro Variações nas propriedades reais do fluido em relação às propriedades assumidas na teoria como viscosidade e densidade Usar dados mais precisos para as propriedades do fluido pode minimizar esse erro Rugosidade real da superfície interna dos tubos que pode diferir da rugosidade considerada nos cálculos teóricos Erros na leitura das grandezas como velocidade e pressão durante o experimento Pequenas variações nas dimensões dos tubos que podem afetar os cálculos da perda de carga Condições não ideais como perturbações no fluxo que podem afetar a precisão Nas Linhas 1 PVC 32mm 3 Cobre 28mm e 4 acrílico 25 mm os desvios relativos são próximos de zero bem abaixo de 100 indicando que os valores experimentais estão muito próximos dos teóricos com discrepâncias insignificantes Na Linha 2 PVC 25mm o desvio relativo é significativamente alto indicando uma grande discrepância entre os valores teóricos e experimentais Isso sugere que pode haver algum erro no experimento ou nas medições ou nos cálculos 24 Portanto as principais fontes de erro podem estar relacionadas à precisão das medições dos manômetros ou a possíveis variações nas condições experimentais não consideradas nos cálculos teóricos A discrepância é maior nas linhas com diâmetros menores PVC 25mm o que pode indicar que os efeitos de superfície interna e rugosidade podem estar influenciando mais nessas linhas de menor diâmetro 4 Qual a influência do diâmetro da tubulação do material e da vazão na perda de carga distribuída R Diâmetro da Tubulação A perda de carga distribuída é inversamente proporcional ao diâmetro da tubulação Tubos mais largos maior diâmetro resultam em menor perda de carga devido ao atrito enquanto tubos mais estreitos menor diâmetro têm maior perda de carga Material da Tubulação A rugosidade da superfície interna da tubulação é crítica Materiais com superfícies internas mais lisas como PVC e acrílico tendem a ter menor perda de carga devido ao atrito em comparação com materiais mais ásperos Vazão A vazão influencia diretamente a perda de carga À medida que a vazão aumenta a perda de carga devido ao atrito também aumenta Isso ocorre porque uma vazão mais alta resulta em uma velocidade do fluido mais alta o que gera mais atrito nas paredes do tubo Portanto esses fatores desempenham papéis cruciais na determinação da perda de carga em um sistema de tubulação e devem ser considerados ao projetar sistemas de encanamento para atender a requisitos específicos 25 24 ATIVIDADE PRÁTICA 4 TROCADORES DE CALOR 1 Selecionando e Encaixando o Trocador de Calor cada um dos trocadores de calor foi colocado sobre a bancada e foi conectado aos canos A prática foi feita nesta ordem trocador de tubos concêntricos trocador de calor casco tubo e trocador de calor do tipo placas respectivamente Inicialmente o trocador de calor do tipo tubos concêntricos foi levado para a bancada e o encaixado 2 Ligando as Bombas Energizouse o painel o aquecedor foi ligado e se esperou a temperatura chegar a 60⁰C A temperatura foi acompanhada pelos indicadores quando ela chegou a 60⁰C o aquecedor se desligou automaticamente após isso as válvulas foram abertas e as bombas foram ligadas O aquecedor foi ligado 3 Variando a Vazão A vazão da bomba dois foi aumentada através do potenciômetro que se encontrava no painel e foi observada a variação de temperatura nos indicadores Para uma melhor compreensão foi também observada a variação de temperatura para diferentes vazões 4 Por fim os mesmos procedimentos foram repetidos para o trocador de calor casco tubo e para o trocador de calor do tipo placas As seguintes imagens demonstram a realização do experimento Figura 11 realização do experimento trocador de calor do tipo tubos concêntricos 26 Fonte O Autor 2024 Figura 12 realização do experimento trocador de calor do tipo tubos concêntricos Fonte O Autor 2024 Figura 13 realização do experimento trocador de calor casco tubo 27 Fonte O Autor 2024 Figura 14 realização do experimento trocador de calor do tipo placas Fonte O Autor 2024 28 Por fim respondese também aos questionamentos propostos 1 Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor R As principais vantagens da utilização de trocadores de calor incluem a eficiência na transferência de calor entre fluidos o que ajuda a economizar energia o controle de temperatura em processos industriais a capacidade de reciclar calor em sistemas a redução de custos operacionais e a manutenção de temperaturas adequadas em equipamentos e processos 2 Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos Justifique R Na indústria de alimentos o tipo de trocador de calor mais utilizado é o trocador de calor de placas Isso ocorre devido à sua capacidade de manter a qualidade dos produtos alimentícios evitar contaminações cruzadas entre fluidos ser de fácil limpeza CIP CleaninPlace além de permitir uma alta taxa de transferência de calor 3 Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor R Ao escolher um tipo de trocador de calor é importante levar em consideração critérios como a natureza dos fluidos envolvidos corrosivos viscosos etc a temperatura e pressão de operação a eficiência desejada na transferência de calor a facilidade de manutenção e limpeza o espaço disponível para instalação o custo inicial e operacional e as normas regulatórias aplicáveis ao setor 4 Qual a influência da vazão na transferência de calor R A vazão de um fluido influencia diretamente na transferência de calor pois determina a quantidade de fluido que passa pelo trocador de calor em um determinado período de tempo Quanto maior a vazão maior será a taxa de transferência de calor desde que outros parâmetros como temperatura e área de superfície de troca térmica 29 permaneçam constantes Portanto uma vazão adequada é essencial para garantir uma transferência eficiente de calor em um trocador 30 3 CONCLUSÃO A conclusão deste portfólio de atividades práticas em Fenômenos de Transporte reflete a riqueza da experiência adquirida ao longo dessas quatro atividades laboratoriais Durante esse percurso de aprendizado mergulhamos profundamente nos conceitos fundamentais relacionados a fluidos em movimento e transferência de calor construindo uma base sólida que certamente será valiosa em nossa jornada acadêmica e profissional Uma das principais lições aprendidas com essas práticas é a importância da correlação entre teoria e prática As atividades nos proporcionaram a oportunidade de aplicar os conceitos aprendidos em sala de aula verificando sua relevância e eficácia na resolução de problemas reais Isso reforça a ideia de que a teoria e a prática são duas faces inseparáveis da engenharia e da ciência e ambas são igualmente cruciais para o nosso crescimento como profissionais Na Atividade 1 compreendemos a viscosidade dos fluidos de forma tangível ao determinar a viscosidade dinâmica por meio do viscosímetro de Stokes Isso nos ensinou a diferenciar a viscosidade dinâmica da viscosidade cinemática e como aplicar a lei de Stokes para medir a viscosidade do fluido A Atividade 2 nos levou a uma exploração fascinante do número de Reynolds e seu papel na classificação dos tipos de escoamento A identificação dos escoamentos laminar transição e turbulento nos trouxe uma compreensão mais profunda das características únicas de cada regime A Atividade 3 demonstrou a importância da relação entre a vazão e a perda de carga em tubulações de diferentes diâmetros e materiais Aprendemos como o número de Reynolds é essencial na descrição desse fenômeno e como a escolha de materiais pode influenciar significativamente o desempenho dos sistemas de transporte de fluidos Por fim a Atividade 4 nos apresentou o mundo dos trocadores de calor onde exploramos a influência da vazão e da temperatura na eficiência desses dispositivos Compreendemos como os trocadores de calor desempenham um papel fundamental em uma variedade de aplicações industriais e a importância de otimizar seu funcionamento 31 No geral essas atividades práticas enriqueceram nossa compreensão dos Fenômenos de Transporte proporcionando um ambiente de aprendizado estimulante e desafiador O conhecimento adquirido e as habilidades desenvolvidas ao longo deste processo nos capacitam para enfrentar problemas complexos no campo da engenharia com confiança e expertise Portanto encerramos este portfólio com a certeza de que as lições e experiências aqui compartilhadas nos servirão como uma base sólida em nossa busca contínua pelo entendimento dos fenômenos que governam o transporte de fluidos e calor e na aplicação desses conhecimentos para moldar um mundo melhor e mais eficiente 32 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALGETEC Roteiro de Experimentos Determinação da Viscosidade de Fluidos ALGETEC Sumário Teórico Determinação da Viscosidade de Fluidos ALGETEC Roteiro de Experimentos Experimento de Reynolds ALGETEC Sumário Teórico Experimento de Reynolds ALGETEC Roteiro de Experimentos Perda de Carga Distribuída ALGETEC Sumário Teórico Perda de Carga Distribuída ALGETEC Roteiro de Experimentos Trocador de Calor ALGETEC Sumário Teórico Trocador de Calor