ATPS Fenômenos De Transporte I

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia de Produção - 5ª Série

Fenômenos de Transporte I

DESAFIO II

Temperatura chega a -41°C na Noruega

“O termômetro desceu aos 22 graus negativos no norte do país, mais concretamente, na Escócia. As baixas temperaturas sentidas na Escócia obrigaram o corte do fornecimento de gás a algumas empresas para racionar o combustível. O mau tempo também chegou à França, onde as autoridades colocaram 31 departamentos em alerta laranja, devido à neve e ao gelo. Na Espanha, o Norte e Leste do país emitiram avisos por causa da neve e da chuva. Na Alemanha, prevêem-se tempestades de neve para o fim-de-semana e, na Noruega, habituada aos Invernos rigorosos, foi registrada a temperatura mais baixa dos últimos 22 anos: 41ºC negativos. Noutros países, a ausência de neve não impede a existência de temperaturas consideradas glaciares, como é o caso da Polônia, onde 120 sem-abrigo morreram na última semana devido ao frio.” A madeira é um ótimo material de construção quanto aos aspectos de conforto, plasticidade no projeto, rapidez de montagem e durabilidade. Atualmente as construções residenciais em madeira representam 10% das construções na França, 20% na Alemanha e 60% na Finlândia.

O objetivo do desafio será distinguir e identificar os vários mecanismos de transferência de calor predominante no sistema estudado além de identificar e aplicar de modo adequado as equações de transferência de calor.

ETAPA _ 1:

Aula-tema: Calor: definição, formas de calor e formas de transferências.

Sr. João e a família receberam de presente passagens áreas para Frankfurt, Alemanha. A família se hospedou em uma casa de madeira localizada em uma linda região de montanha. Quando chegaram a Frankfurt, no final do outono e início do inverno, a temperatura local estava em torno de 6°C. Como a casa dispunha de uma lareira, e como a temperatura interna da casa registrada no termômetro era de 12 ºC, seu João teve a idéia de acender a lareira da sala a fim de aumentar o conforto do ambiente.

José, filho do Sr. João percebeu que o ambiente ficou mais agradável e perguntou para o pai se ele saberia explicar os processos de transferência de calor que estavam ocorrendo durante o tempo que a lareira estava acesa.

Quais os processos que o Sr. João explicou?

R: Transferência de calor por radiação (2), com a lareira acesa, seu corpo recebe calor proveniente do fogo sem ter que precisamente tocá-lo, é a energia na forma de radiação. Essa energia “calor” se propaga pelo meio mantendo o ambiente aquecido.

A lareira esta em contato com a parede e o chão, transferindo calor por condução (4).

A parede, as janelas e portas isolam o ambiente externo e interno, ou seja, há diferença entre as temperaturas internas e externas, por isso há efeito combinado condução-convecção em (1) e (3).

Ou seja, ao acender a lareira a mesma aquece o ar frio e o repassa ao ambiente, como o ar quente é menos denso ele se move para a parte superior do ambiente, o ar frio menos denso esta na parte inferior ao se aquecer se move para a parte superior mantendo o ciclo.

José também notou que quando foi abrir a porta para entrar na cozinha a maçaneta de metal estava muito fria quando comparada com a estrutura da porta de madeira. Qual foi a explicação que o Sr. João deu?

R: Devido à condutividade térmica. Cada material fornece uma taxa na qual a energia é transferida. Esse valor depende da estrutura do material e do seu estado físico. Quando o valor de K é elevado, o material é considerado Condutor, caso contrário, é considerado isolante.

ETAPA _ 2:

Aula-tema: Lei de Fourier para escoamento unidirecional e regime permanente.

Anoiteceu e cansados da viagem a família foi dormir. João pegou um cobertor que possui uma área de 1 m2 e 3,0 cm de espessura. Sabendo que a temperatura ambiente do dormitório é de 8°C e que a temperatura do João depois de envolvido no cobertor permaneceu 35,5°C, deseja-se saber a quantidade de calor perdido por João através do cobertor, durante um intervalo de 1 hora e, qual papel o cobertor desempenha. Considere o coeficiente de condutividade de 8.10-5

cal/s.cm °C.

ETAPA _ 3:

Aula-tema: Lei de Fourier para escoamento unidirecional e regime permanente.

Muito observador José percebeu que embora os dormitórios tivessem as mesmas dimensões apresentavam sensação térmica diferentes.