Atps Transferencia De Calor

ATIVIDADES PRÁTICAS

SUPERVISIONADAS

Engenharia Mecânica

8ª Série

Transferência de Calor

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de

ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

Favorecer a aprendizagem.

Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

práticos relativos à profissão.

Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação

intelectual.

Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a

serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução.

A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as

competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Centro Universitário Anhanguera de Santo André

Engenharia Mecânica - 8ª Série - Transferência de Calor

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Pág. 2 de 7

.

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências

e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.

Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à

engenharia.

Projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados.

Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica.

Identificar, formular e resolver problemas de engenharia.

DESAFIO

Cada grupo estudará mecanismos básicos de transferência de calor, resolverá

problemas práticos, fará experimentos e ao concluir os passos de cada Etapa desta ATPS, os

alunos estarão aptos para desenvolver projetos de Trocadores de Calor. O cumprimento

destes passos será importante para que se adquiram o embasamento teórico e prático que

serão estudados e para que os mesmos possam ser aplicadosno trabalho final. A pesquisa, a

criatividade, a análise crítica e a interação com a realidade na elaboração deste projeto,

também serão pontos importantes para avaliação do trabalho.

Objetivo do desafio

Projetar um trocador de calor do tipo “casca e tubos”, baseado no desenvolvimento

dos passos de cada Etapa desta ATPS e apresentá-lo através de um software específico para

projetos disponível na unidade.

Produção Acadêmica

A produção acadêmica constará de relatórios referentes às etapas dessa ATPS que

serão entregues ao longo do semestre letivo. As datas da entrega de cada relatório e a

apresentação final serão definidas pelo professor da disciplina.

• Relatório 1 (1° bimestre): Introdução ao estudo de transferência de calor.

• Relatório 2 (1° bimestre): Experimentos de mecanismos de transferência de calor.

• Relatório 3 (2° bimestre): Calor total transmitido.

• Relatório 4 (2° bimestre): Trocador de calor.

Participação

Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmentepelo aluno e, em parte,

pelo grupo. Para tanto, os alunos deverão:

• organizar-se, previamente, em equipes que serão divididas a critériodo professor;

• entregar seus nomes, RAs e e-mailsao professor da disciplina e

• observar, no decorrer das etapas, as indicações: Aluno e Equipe.

Engenharia Mecânica - 8ª Série - Transferência de Calor

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Pág. 3 de 7

Padronização

O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT

1

, com o seguinte padrão:

• em papel branco, formato A4;

• com margens esquerda e superior de 3 cm, direita e inferior de 2 cm;

• fonte Times New Romantamanho 12, cor preta;

• espaçamento de 1,5 entre linhas;

• se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4 cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas;

• com capa, contendo:

• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina;

• nome e RA de cada participante;

• título da atividade;

• nome do professor da disciplina;

• cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

ETAPA 1 (tempo para realização: 3 horas)

Aula-tema: Introdução ao estudo da transferência de calor.

Esta atividade é importante para que você compreenda os mecanismos básicos de

transferência de calor.

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

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em bibliotecas e laboratórios de informática, ler capítulos de livros e artigos

acadêmicos sobre os conceitos básicos e mecanismos de transferência de calor e as

propriedades térmicas da matéria, em específico isolantes térmicos.

Sitesugerido para pesquisa:

• BARROSA, M. B. Princípios fundamentais da transferência de calor. 2004. Disponível

em: <

https://docs.google.com/a/aedu.com/file/d/0B2SJn0a5XTlkU2s5WmxmQnhlUTg/

edit >. Acesso em: 05 maio 2012.

Passo 2 (Equipe)

Discutir com o grupo a pesquisa realizada no passo anterior e elaborar dois quadros

resumos, um sobre os mecanismos de transferência de calor, contendo no mínimo: definição

dos mecanismos de transferência de calor, exemplos, figura ilustrativa e equação para cálculo

1

Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em: <

http://issuu.com/normalizacao/docs/normaliza____o_de_trabalhos_acad__m>.

Engenharia Mecânica - 8ª Série - Transferência de Calor

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Pág. 4 de 7

do calor transmitido e, outro, sobre isolantes térmicos, contendo no mínimo: tipos,

aplicações, vantagens e desvantagens.

Passo 3 (Aluno)

Elaborar um relatório intitulado “Relatório 1: Introdução ao estudo de transferência de

calor” com o conteúdo desenvolvido nos passos anteriores e entregar ao professor na data

agendada, de acordo com a padronização definida, no início desta ATPS.

Bibliografia Complementar:

• MORAN, Michael J.; SHAPIRO, Howard N.; MUNSON, Bruce R.; DeWITT,

David P. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos. 1ª. ed. Rio de Janeiro: LTC

Editora, 2005.

ETAPA 2 (tempo para realização: 4 horas)

Aula-tema: Condução e convecção unidimensional em regime estacionário.

Esta atividade é importante para você aprofundar os conceitos de mecanismos de

transferência de calor através de exercícios práticos.

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

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em laboratórios de informática, ler capítulos delivros e artigos acadêmicos, assistir

vídeos sobre experimentos de mecanismos para transferência de calor: condução, convecção

e radiação.

Passo 2 (Equipe)

Reunir com o grupo e discutir sobre a pesquisa realizada no passo anterior e escolher um

experimento de cada mecanismo que deverá ser executado pelo grupo.

Passo 3 (Equipe)

Realizar os experimentos selecionados, elaborando o protocolo para cada um deles e o

relatório final. Mostrar os resultados obtidos e considerações do grupo para cada

experimento através de uma tabela constando as variáveis que foram consideradas, conforme

a sugestão abaixo.

Nota para o Professor:

Orientar o grupo quanto ao quantidade/tipo de materiais que deverão ser utilizados e outras

informações que serão relevantes para o desenvolvimento das atividades.

Sugestão:

Para cada experimento alterar os dados e registrar os resultados obtidos como, por exemplo:

variar material, espessura, comprimento, com e sem isolamentos, cores, etc.

Engenharia Mecânica - 8ª Série - Transferência de Calor

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Pág. 5 de 7

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório intitulado “Relatório 2: Experimentos de mecanismos de

transferência de calor” com o conteúdo desenvolvido nos passos anteriores e entregar ao

professor na data agendada, de acordo com a padronização definida, no início desta ATPS.

Bibliografia Complementar

• NETO, Benício de Barros; SCARMINIO, Ieda Spacino, BRUNS, Roy Edwards.

Como Realizar Experimentos: Aplicações na Ciência e na Indústria. 4ª. ed. Campinas:

Editora Alínea, 2010.

ETAPA 3 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Efeito combinado de condução e convecção / Radiação térmica /

Transferência de calor em superfícies estendidas.

Esta atividade é importante para você utilizar os mecanismos de troca de calor e

calcular o calor total transmitido para um ambiente selecionado pelo grupo.

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

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar ambientes da unidade em que a equipe estuda e escolher um deles, apresentar

para o professor da disciplina e, estabelecer em comum acordo as variáveis que serão

utilizadas para a execução dessa etapa.

Sugestão:

O ambiente poderá ser a sala de aula, um laboratório, biblioteca, etc.

Nota para o Professor:

Alterar para cada equipe, variáveis como: localização geográfica, tipos de alvenarias,

coberturas, isolamentos, tipos de vidros, cores das paredes, com ou sem arborização externa,

etc.

Passo 2 (Equipe)

Pesquisar em laboratórios de informática e capítulos de livros, fazer visitas técnicas e

entrevistar profissionais da área, sobre os fatores relevantes que deverão ser considerados na

transmissão de calor em edificações.

Engenharia Mecânica - 8ª Série - Transferência de Calor

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Pág. 6 de 7

Passo 3 (Equipe)

Efetuar o estudo de transferência de calor que ocorre entre o meio externo e interno do

ambiente escolhido no passo 1, de acordo com as variáveis acordadas com o professor da

disciplina e as pesquisas realizadas no passo 2. Calcular o calor total transmitido pelas

paredes e cobertura ao ambiente e construir uma tabela contendo os valores encontrados ao

longo de um ano e, apresentar esses resultados através de um gráfico, escolhido pela equipe,

que melhor represente essa variação.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório intitulado “Relatório 3: Calor total transmitido” com o conteúdo

desenvolvido nos passos anteriores e entregar ao professor na data agendada, de acordo com

a padronização definida, no início desta ATPS.

ETAPA 4 (tempo para realização: 8 horas)

Aula-tema: Trocadores de calor

Esta atividade é importante para você aplicar os conceitos utilizados sobre

transferência de calor para calcular, dimensionar e projetar um trocador de calor do tipo

casco e tubos, assim como utilizar um software específico para o projeto desse equipamento.

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

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em laboratórios de informática, ler capítulos delivros e artigos acadêmicos, sobre

projetos de trocadores de calor do tipo casco e tubos.

Passo 2 (Equipe)

Dimensionar um trocador de calor do tipo “casco e tubos” com os seguintes dados:

• Multitubular com um passe no casco e dois nos tubos;

• Fluído quente: óleo com temperatura de entrada de 110 °C e saída de 60 °C;

• Fluído frio: água;

• Vazão do fluído quente: 24 kg/min;

• Espaço disponível para da instalação do trocador de calor: 0,70 cm x 3,50 m.

Nota para o Professor e Alunos:

Outras informações para o dimensionamento do trocador de calor deverão ser obtidas

através de tabelas como propriedades físicas dos fluídos, diâmetro dos tubos, fonte de

obtenção do fluído frio, etc. Alguns dados poderão ser adotados mediante justificativas

técnicas associadas à fonte de pesquisa.

Engenharia Mecânica - 8ª Série - Transferência de Calor

Valdir Rogério Corrêa Pinto

Pág. 7 de 7

Passo 3 (Equipe)

Projetar o trocador de calor com os resultados obtidos através do passo anterior utilizando o

software disponível na unidade ou outro em comum acordo com o professor da disciplina.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório intitulado “Relatório 4: Trocador de calor” com o conteúdo

desenvolvido nos passos anteriores e entregar ao professor na data agendada, de acordo com

a padronização definida, no início desta ATPS.

Nota para o Professor:

A data da entrega do projeto, parte do relatório 4, poderá ser a mesma para todos os Grupos,

em formato de seminário, onde os grupos poderão estar compartilhando os resultados

obtidos.

Bibliografia Complementar:

• ARAÚJO, Everaldo César da Costa. Trocadores de Calor. 1ª. ed. São Carlos: EdUfscar,

2002.

Sitesugerido para pesquisa:

• UFMG. 2012. Disponível em:

<http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema074/trocador/index.htm>. Acesso em: 27 abr.

2012.

Livro-Texto da disciplina:

INCROPERA, Frank P. (org.) et al. Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa.6ª

ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2008.