ATPS Mec Flu Etapa 1e2

Apresentação

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensino e aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas programadas e supervisionadas, que busca estimular, promover, auxiliar e direcionar o estudante para o raciocínio crítico e a emancipação intelectual.

O método elabora um desafio problema que através da resolução dos passos subsequentes auxiliam a compreensão da disciplina.

Nesta ATPS veremos a resolução da seguinte condição problema: Criar um sistema de bombeamento de combustível “gasolina” de um reservatório “tanque” de um veículo para um recipiente externo “garrafa PET”, através de tubulação externa “mangueira”, fornecendo a quantidade necessária para que o veículo que utilizara o combustível consiga percorrer 24 quilômetros “km” a partir do um ponto de parada.

Na vida profissional de um engenheiro, algumas das variáveis de controle mais importantes num processo produtivo de uma empresa a serem controladas são: o nível de fluidos, sua vazão, viscosidade, pressões etc., ou seja, o estudo de fenômenos de transporte. Todas as empresas, em algum momento de seu processo, envolverão uma dessas variáveis, seja na produção diretamente ou na sua infraestrutura.

Na Etapa 1 Apresentamos as propriedades dos fluidos e cálculos para o desenvolvimento do projeto.

Explicaremos como deve ser iniciado o bombeamento e um esquema para que seja realizado o bombeamento da gasolina para outro recipiente “garrafa PET”; Informações sobre a densidade e viscosidade da gasolina; Calculo da massa de combustível presente e volume.

Na Etapa 2 Temos que compreender os conceitos envolvidos nos cálculos de pressão e vazão de fluidos; Calcular a pressão no fundo do tanque de combustível; Encontrar qual é a vazão de enchimento no recipiente; Calcular o tempo estimado para que o grupo consiga bombear a gasolina necessária.

Na Etapa 3 Abordaremos os conceitos envolvidos na Equação de Bernoulli (condições e hipóteses) e interpretar a perda de carga.

Demonstrar, a partir da equação de Bernoulli, que pode ser calculada a diferença de altura entre o tanque de gasolina e o recipiente; Calcular a energia térmica ou interna no tubo por unidade de peso.

Na Etapa 4 Compreenderemos os processos de transferência de calor por radiação; Determinaremos a taxa de transferência de calor rejeitada no ambiente.

Etapa 1

Propriedades dos Fluidos

A indústria automobilística vem ao longo do tempo desenvolvendo métodos sofisticados de como levar os combustíveis ate a câmara de combustão dos motores, de forma estequiométrica, levando o rendimento dos motores a níveis de melhores desempenhos com menores indicies de emissões de poluentes. A mecânica dos fluidos “MecFlu” tem papel fundamental neste desenvolvimento, visto a ampla utilização de seus conceitos mecânicos e físicos na criação, desenvolvimento e confecção.

MecFlu! Ontem, Hoje e Sempre.

A mecânica dos fluidos é o estudo dos fluidos em movimento (dinâmica dos fluidos) ou em repouso (estática dos fluidos). Tanto os gases quanto os líquidos são classificados como fluidos, e o numero de aplicações dos fluidos na engenharia é enorme: respiração, circulação sanguínea, bombas, ventiladores, turbinas, tubos, filtros, aspersores, aviões, navios, rios, moinhos, misseis, icebergs, motores, jatos, só para citar alguns exemplos. Quando pensamos neste assunto vemos que quase tudo neste planeta ou é um fluido ou se move como fluido ou próximo dele.

O uso da MecFlu no desenvolvimento de veículos especificamente no transporte de combustível tem garantido com que os engenheiros consigam otimizar funcionamentos mecânicos de forma a garantir melhores rendimentos dos motores com menores emissões de agentes poluentes, isto tem sido um dos grandes desafios da indústria automobilística antes e depois do Protocolo de Quioto.

O uso desse estudo possibilita não somente a aperfeiçoamentos em motores, mas também em carrocerias, desenvolvendo novos designes e materiais com menores coeficientes de arrasto, como consequência, menores indicies de consumo por km atingido.

Antes de focarmos no problema proposto na ATPS gostaríamos de deixar algumas utilizações de fluidos na indústria automobilística: túnel de vento, pneus, corte a jato, injetoras, combustíveis, pressurizadores, dosadores, tubulações, combustões, catalizadores... o uso desse estudo é transcendental.

1.2. Bombeamento.

Por quantas vezes não nos encontramos em situações adversas devido à falta de combustível no veiculo! Ter em mãos alguns subsídios pode nos garantir a escapada de tal situação. Talvez uma mangueira e uma garrafa PET possam ser a instrumentos essenciais para o socorro de um veiculo com a chamada “pane seca”.

O posicionamento dos recipientes deve ser levado em conta para que o bombeamento possa ocorrer.

Segundo dicionário Aurélio, SIFÃO é: Tubo em forma de "S", de ramos desiguais, usado para fazer passar os líquidos de um nível para outro mais baixo, elevando-os de início acima do nível mais alto.

Tubo duplamente recurvado, cuja parte inferior fica cheia de liquido, e que serve para evacuar. Consiste em um tubo ou em um cano recurvado de modo que um dos seus ramos seja maior que o outro.

Figura 1.1 – Efeito SIFÃO

Podemos identificar na imagem 1.1 o posicionamento de um recipiente abaixo que recebera o combustível derivado do recipiente acima, as posições indicam um desnível proposital para que o combustível flua de um recipiente para o outro.

Aplicando os conceitos físicos poderemos interpretar e compreender as ações para que o bombeamento ocorra.

Figura 1.2 – Efeito SIFÃO

Adaptado físico – Leandro Oliveira

Vamos considerar toda a estrutura montada na figura 1.2 para compreendermos alguns fatores relevantes à estática e cinemática dos fluidos.

Para capturarmos o combustível do tanque (Tq1) e enviar ao tanque (Tq2) temos que admitir a diferença de forcas (F) exercidas