P3 - Fenômenos de Transporte 2022-2

UNESP – FEIS 3º Controle de FT DEC 12-01-2023 INSTRUÇÕES GERAIS A avaliação é individual e sem consulta ao docente durante a realização da prova; As folhas de resolução deverão ser entregues juntamente com as folhas de prova (no caso, no Classroom); O tempo total de avaliação é 2 h e não haverá tolerância de eventuais atrasos na entrega do material; Faça sua prova sozinho. Qualquer tentativa de comunicação ou cola detectada leva-nos a zerar sua prova por INTEIRO e SEM APELO. PARTE I - CALOR 1. (3,0 pontos) Considere o projeto térmico de um novo edifício a ser construído, no qual deseja-se manter a temperatura interna do ambiente em 20°C. Em um dia de extremo calor, a temperatura externa máxima é de aproximadamente 40°C. Sabe-se que no projeto estrutural do prédio uma parede interna de gesso de 15 mm de espessura, para fins de acabamento, será colocado sob a parte estrutural, a ser feita com um bloco de concreto pré-moldado de 10 cm de espessura. Sabe-se que os coeficientes de condutividade térmica do gesso e do concreto são 𝑘𝑔 = 0,17 𝑊/𝑚𝐾 e 𝑘𝑐 = 0,8 𝑊/𝑚𝐾, respectivamente. Sabe-se também que os coeficientes convectivos internos e externos são, respectivamente, ℎ𝑖 = 25 𝑊/𝑚²𝐾 e ℎ𝑒 = 80 𝑊/𝑚²𝐾. a) (1,0 ponto) Faça um esboço do problema, desenhe o circuito térmico e proponha uma equação para a resistência térmica total. b) (1,0 ponto) Para um cômodo com uma parede de 3 m de altura e 8 m de comprimento, qual será a potência mínima para um sistema de ar condicionado que o cliente deverá instalar? (Considere que 1 kW ≅ 3.412 BTU/h) c) (1,0 ponto) Calcule a temperatura superficial interna e externa da parede. 2. (Peso: 3,0 pontos) O sistema de trocador de calor abaixo, composto de 15 aletas retangulares dispostas lado a lado, é feito de alumínio (𝑘𝐴𝑙 = 180 𝑊/𝑚𝐾). Esse sistema de aletas está sujeito a uma temperatura ambiente de 25°C e um coeficiente de convecção de 50 𝑊/𝑚²𝐾. A espessura da aleta é de 0,5 mm, e as mesmas são espaçadas de 12 mm. Na ponta dessa aleta é colocado uma placa isolante, de modo que a ponta da aleta é adiabática. O comprimento da aleta é de 40 mm, e a temperatura superficial desse sistema é 𝑇𝑆 = 90°𝐶. Assim posto, pede-se: a) (1,0 ponto) Calcular a eficiência da aleta. b) (1,0 ponto) Calcular a eficiência global do sistema. c) (0,5 ponto) Calcular a taxa de transferência de calor do sistema. d) (0,5 ponto) Calcular a efetividade da aleta. UNESP – FEIS 3º Controle de FT DEC 12-01-2023 PARTE II – ANÁLISE DIMENSIONAL 3. (4,0 Pontos) Um dos mais conhecidos e importantes ensaios em materiais de construção (argamassas, concretos, por exemplo) é o Slump Test ou ensaio de abatimento do tronco de cone (NBR 16889:2020), de consistência, também denominado cone de Abrahms. “A consistência do concreto está relacionada com suas próprias características, com a mobilidade da massa e a coesão entre seus componentes. Modificando a proporção de água adicionada ou empregando aditivos, sua plasticidade é alterada, variando a deformação do concreto perante esforços." A consistência é um dos principais fatores que influenciam na trabalhabilidade do concreto, sendo que esta última depende também de características da obra e dos métodos adotados para o transporte, lançamento e adensamento do concreto. A trabalhabilidade é uma propriedade do concreto recém-misturado que determina a facilidade e a homogeneidade com a qual o material pode ser utilizado. O ensaio do abatimento do concreto, também conhecido como Slump Test, é realizado para verificar a trabalhabilidade do concreto em seu estado plástico, buscando medir sua consistência e avaliar se está adequado para o uso a que se destina. PROCEDIMENTOS 1. Coletar a amostra de concreto; 2. Colocar a forma tronco-cônica sobre uma placa metálica bem nivelada e apoiar os pés sobre as abas inferiores do cone; 3. Preencher o cone com a primeira camada de concreto e aplicar 25 golpes com a haste de socamento, atingindo a parte inferior do cone; 4. Preencher com mais duas camadas, cada uma golpeada 25 vezes e sem penetrar a camada inferior; 5. Após a compactação da última camada, retirar o excesso de concreto, alisar a superfície com uma 200 mm 200 mm Placa 𝑇𝑠 UNESP – FEIS 3º Controle de FT DEC 12-01-2023 régua metálica e em seguida retirar o cone; 6. Colocar a haste sobre o cone invertido e medir o abatimento (a distância entre o topo do molde e o ponto médio da altura do tronco de concreto moldado). PROBLEMA: Assim motivado e exposto, faça uma previsão de fórmula que permita correlacionar a tensão limite de escoamento com o abatimento (slump) e o espalhamento do material, simultaneamente. Lembrar que o tempo de ocorrência do fenômeno (queda) pode ser atrelado à sua viscosidade. a) (1,0 Ponto) Discorrer sobre a base teórica que você vai usar e por quê (10 linhas máx.)? b) (2,0 Pontos) Determinar uma expressão plausível (previsão de fórmula) para o problema colocado. Comente seu resultado. c) (1,0 Ponto) Discorrer sobre a Reologia do material em questão (5 linhas máx.).