Definição e propriedades dos líquidos

ETAPA 1 (tempo para realização: 05 horas)

Aula-tema: Definição e Propriedades dos Fluidos.

Essa atividade é importante para compreender as propriedades dos fluidos e calculá-

los para o desenvolvimento do projeto.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Definir a geometria que utilizará para desenvolver o tanque principal, considerando que ele

tenha 50 litros de água quando completamente cheio; o tanque auxiliar que tenha 3 litros de

água quando completamente cheio e um tubo que fica quase que perpendicular e conecta os

dois tanques, com diâmetro de 10 cm na saída e um comprimento de 15 cm. Desenhar o

layout do projeto com o dimensionamento dos tanques, dos canos, bombas, fixação das

resistências e locais onde ficarão conectores e circuitos de acionamento Desenhar o tanque

principal e o auxiliar com o auxílio de software disponível na unidade ou outro em comum

acordo com o professor.

Passo 2 (Equipe) Engenharia Elétrica - 5ª Série - Fenômenos de Transporte

Neilo Trindade

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Determinar o valor de massa de água e o peso específico da água quando o tanque principal

estiver completamente cheio de acordo com a geometria escolhida. Para efeito de cálculos,

considerar que a massa específica da água é igual a 0,998 g/cm3. Adotar a aceleração da

gravidade igual a 9,81 m/s.

Passo 3 (Aluno)

Pesquisar em livros da área, revistas e jornais ou sites da internet sobre a viscosidade da água

e por que especialistas em aquários recomendam utilizar sal como uma forma de alterar a

viscosidade em torno do peixe.

Bibliografia Complementar

• Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fundamentos de Física, Volume 2 (Gravitação,

Ondas e Termodinâmica). 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório parcial com desenho do projeto e os cálculos envolvidos.

ETAPA 2 (tempo para realização: 05 horas)

Aula-tema: Estática dos Fluidos. Cinemática dos Fluidos.

Essa atividade é importante para compreender os conceitos envolvidos nos cálculos de

pressão e vazão de fluidos.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Calcular a pressão no fundo do tanque principal e do tanque auxiliar, quando estiver

completamente cheio, ambos abertos a atmosfera, de acordo com a geometria estabelecida.

Passo 2 (Equipe)

Encontrar qual é a vazão de enchimento da câmara e quanto tempo é gasto em minutos,

considerando que o tubo que conecta o tanque principal ao auxiliar tem 10 cm de diâmetro e

que a velocidade média na tubulação seja no máximo de 2 m/s, e de acordo com a geometria

estabelecida.

Passo 3 (Equipe)

Calcular o número de Reynolds e descobrir qual é o regime de escoamento para a tubulação

que faz o enchimento do tanque principal.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório parcial com os cálculos envolvidos nessa etapa. Engenharia Elétrica - 5ª Série - Fenômenos de Transporte

Neilo Trindade

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ETAPA 3 (tempo para realização: 05 horas)

Aula-tema: equação de energia para regime permanente.

Essa atividade é importante para compreender os conceitos envolvidos na Equação de

Bernoulli e interpretar a perda de carga.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar em livros da área, revistas e jornais ou sites da internet sobre em quais condições

ou hipóteses se pode utilizar a Equação de Bernoulli e quais as considerações devem ser

feitas no seu projeto para que a mesma seja utilizada.

Bibliografia Complementar

• Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fundamentos de Física, Volume 2 (Gravitação,

Ondas e Termodinâmica). 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

Passo 2 (Equipe)

Calcular a pressão na entrada do tanque principal, considerando que os 15 cm de comprimento

do tubo seja igual à altura de diferença entre o tanque principal e o tanque auxiliar e que o

tanque principal seja aberto à atmosfera. Considerar que a velocidade no tubo varia de 1,95 m/s

até 2,05 m/s.

Passo 3 (Equipe)

Calcular a energia térmica ou interna no tubo por unidade de peso, supondo que o

escoamento é adiabático, isto é, sem trocas de calor e esse aquecimento é provocado pelo

atrito do líquido com o tubo. Para efeito de cálculos, considerar que a massa específica da

água é igual a 0,998 g/cm3. Adotar a aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório parcial com os cálculos envolvidos nessa etapa.

ETAPA 4 (tempo para realização: 05 horas)

Aula-tema: Energia Térmica

Essa atividade é importante para compreender os processos de transferência de calor

por radiação.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1 (Equipe) Engenharia Elétrica - 5ª Série - Fenômenos de Transporte

Neilo Trindade

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Pesquisar sobre resistências térmicas como as que são utilizadas em chuveiros ou torneiras

elétricas, coletar os dados de tensão, corrente, potência e verificar como devem ser instaladas

corretamente. Calcular a radiação térmica emitida pela resistência no tanque auxiliar,

considerando a temperatura de aquecimento definida pela própria equipe, também

considerar para o cálculo a água no tanque inicialmente a temperatura ambiente, a geometria

da resistência e uma emissividade da superfície de 80%.

Passo 2 (Equipe)

Calcular a taxa de transferência de calor das paredes do tanque para o ambiente a partir da

geometria do projeto, da condutividade do material que será utilizado na confecção e da

variação da temperatura que será estabelecida, considerando a temperatura na água

aquecida pelos resistores e a temperatura ambiente ao redor do tanque. A partir dos

resultados, descobrir qual a porcentagem de perda de calor entre as resistências até chegar ao

ambiente.

Bibliografia Complementar

• Incropera, Frank P. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 6. ed. Rio de

Janeiro: LTC Editora, 2008.

Passo 3 (Equipe)

Fazer um levantamento de possíveis fornecedores, custo e disponibilidade dos componentes,

envolvidos no projeto. Fazer um detalhamento do seu projeto, cronograma das etapas de

montagem com tempo dedicado a cada etapa, verificar os eventuais ajustes que se façam

necessários.

Verificar com a equipe os custos do projeto e adquirir os itens necessários para a confecção

do seu projeto. Lembrar que a reutilização de algum componente e utilização de materiais

reciclados são sempre bem vindos.

Consultar os professores e o técnico responsável pelo laboratório quanto a fazer uma reserva

de horário para que a equipe possa montar o projeto no local. Lembrar-se de registrar com

fotos e vídeos todo o processo de montagem.

Passo 4 (Equipe)

Fazer uma apresentação em Microsoft PowerPoint que contemple as etapas individuais e totais

do seu projeto. Apresentar ao professor envolvido na ATPS e demais convidados a sua

apresentação em Power Point e o funcionamento do seu projeto.

Livro-texto da disciplina:

Brunetti, Franco. Mecânica dos Fluidos. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.