Prova Parcial 2 - Fenômenos de Transporte 2021 1

Parcial 2 - FT-ST1 / FT-ST2 - Eng. Civil Prof. Geraldo de Freitas Maciel - Prof. Ricardo Cardoso Guimarães - Prof. Yuri Taglieri Sáo Universidade Estadual Paulista — 02 de fevereiro de 2022 Instruções • A avaliação é individual; • As soluções devem ser digitadas ou escritas de forma legível a lápis ou a caneta; • As soluções devem ser enviadas na atividade da prova no Google Classroom; • Enviar o arquivo de solução com o seguinte nome: RA.pdf - onde RA é o número do RA de cada aluno; • O tempo total de avaliação, contando com o prazo para devolução no Classroom, é de 2:10h Exercício 1 Com base nos conhecimentos e habilidades desenvolvidas nos estudos de Transferência de Calor, julgue as seguintes imagens e determine qual ou quais resultados possuem algum tipo de erro. Explique o que pode estar ocasionando cada um dos resultados alterados, citando soluções possí- veis para resolver os problemas. Todas soluções foram desenvolvidas utilizando o mesmo modelo, composto pelas equações da continuidade, quantidade de movimento e temperatura de maneira acoplada. O modelo de turbulência utilizado foi laminar. Figura 1: Campo de velocidades. Escoamento sobre cilindro circular com ReD = 300000 . 1 Figura 2: Campo de temperaturas. Escoamento sobre cilindro circular com ReD = 150 . Figura 3: Campo de velocidades. Escoamento sobre cilindros circulares com ReD = 150 . 2 Figura 4: Campo de velocidades. Escoamento sobre cilindro circular com ReD = 150 . Figura 5: Campo de pressão. Escoamento sobre cilindro circular com ReD = 150 . 3 Exercício 2 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 consistên- cia 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 aden- samento 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 (cf. esquema abaixo): 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 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). • Parte 1 – Discorrer sobre a base teórica que você vai usar e por quê (10 linhas max)? • Parte 2 – Determinar uma expressão plausível (previsão de fórmula) para o problema colocado. Comente seu resultado. • Parte 3- Que adimensional estaria atrelado ao parâmetro D, conforme o esquema? Justifique. 4 Exercício 3 Uma sala especial com 5 m de comprimento, 4 m de largura e 3 m de altura é separada do ambiente ex- terno por duas paredes de espessura de 30 cm, cujo material tem condutividade térmica de 0,6 W/(m K), conforme Figura 6. O interior da sala é mantido a uma temperatura de 22 °C graças a um sistema de aquecimento (radiador: aquecedor munido de aletas com circulação de água quente ou vapor). O coefi- ciente de convecção interna é de 5,0 W/(m2 K) e o ar externo é mantido a uma temperatura de 2 °C, com coeficiente de convecção externa de 10,0 W/(m2 K). Figura 6: (a) croqui da sala e (b) croqui do radiador com aletas. . Com base no croqui exposto, pede-se: 1. Calcular o fluxo de calor perdido através de cada parede da sala; 2. O sistema de aquecimento é constituído de um radiador com aletas retangulares (L=70 cm, w=10 cm, t=1 cm) e espaçadas de 2 cm, conforme ilustrado pela Figura 6. A temperatura da base da aleta é de 62 °C e a condutividade térmica do material das aletas é de 100 W/(m K). Sob tais condições, calcu- lar o número de aletas necessárias para compensar o fluxo perdido através das paredes da sala e a eficiência do sistema aletado. Discorrer sobre como aumentar a eficiência do sistema nessa situação. 5