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8/10/2019 ATPS - Fenmenos de Transporte - MF
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8/10/2019 ATPS - Fenmenos de Transporte - MF
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Faculdades Anhanguera - Centro Universitrio Santo Andr
ATPS
Atividade ,ue )usca coneccionar o prot.tipo de umsistema de )om)eamento e a,uecimento de guasimpliicado/ apresentado ao Centro UniversitrioAnhanguera e relacionado com o curso deEngenharia de Produ01o &ec2nica3
4ome do orientador5
Pro3 Pedro Godo6
Santo Andr*"+
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Sumrio
ETAPA "+ - $eini01o e Propriedade dos Fluidos...........................................................4
Passo "*..................................................................................................................9
Passo "#................................................................................................................ 10
Passo "................................................................................................................ 13
ETAPA "* - Esttica e Cinemtica dos Fluidos.............................................................13
Passo "+................................................................................................................ 13
Passo "*................................................................................................................ 14
Passo "#................................................................................................................ 15
Passo "................................................................................................................ 15
ETAPA "# - E,ua01o da energia para regime permanente.............................................15
Passo "+................................................................................................................ 15
Passo "*................................................................................................................ 15
Passo "#................................................................................................................ 15
Passo "................................................................................................................ 16
ETAPA " - Energia Trmica.....................................................................................16
Passo "+................................................................................................................ 16
Passo "*................................................................................................................ 16
'EFE'74C8AS 989:8;G'
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ETAPA 01 - Definio e Propriedade dos Fluidos
Passo 01
$einir a geometria para desenvolver o reservat.rio principal =A1>/ com capacidade
de 5000 litrosde gua ,uando em seu n?vel m@imo o reservat.rio au@iliar =A2> com
capacidade de 1500 litros de gua em seu n?vel m@imo/ am)os so) press1o
atmosrica/ para tal/ use a teoria de mximos e mnimos =clculo dierencial>
visando economi%ar o uso de material nas paredes3 Considerar um duto vertical ,ue
conecta os dois reservat.rios/ com di2metro interno de 50 mme um comprimento de
400 mmdo undo do reservat.rio au@iliar =A2> ao centro da cone@1o =curva de B">
locali%ada na entrada do reservat.rio principal =A1>3
$esenhar o es)o0o =layout> do proDeto com as dimenses ?sicas dos reservat.rios/
e estudo dos dutos para a )om)a de recal,ue/ sistema de a,uecimento e circuitosde acionamento3 $esenhar o reservat.rio principal e o au@iliar com o au@?lio de
softwaredispon?vel na unidade ou outro em comum acordo com o proessor3
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Clculos das dimenses x! do "eser#a$%rio A1 &'000 li$ros(
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Fonte: AQUATOOLS, 05 jul. 2008.
Dimenses do reser#a$%rio principal &A1()
Comprimento5 *"+ mm3
:argura5 + mm3
Altura5 + mm H " mm I +J" mm3
Espessura do vidro5 #" mm3
J
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Clculos das dimenses x! do "eser#a$%rio A* &1'00 li$ros(
Fonte: AQUATOOLS, 05 jul. 2008.
Dimenses do reser#a$%rio auxiliar)
Comprimento5 + mm
:argura5 BKJ mmAltura5 BB mm H " mm I +"*B mm
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Espessura do vidro5 +J mm
Desen+o A,TCAD
K
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B
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Passo 0*
$eterminar o valor da massa de gua e peso espec?ico da gua ,uando os
reservat.rios estiverem em seu n?vel m@imo de acordo com a geometria adotada3
Para eeito de clculo/ considerar a massa especfica da gua no reservat.rio
principal =A1> igual a 0,9982 gcm! =20"#>3 $eterminar a massa espec?ica no
reservat.rio au@iliar =A2>/ ,ue se encontrar a 2$"#/ usando ta)elas e interpola%&o
linear'Adotar a acelera01o da gravidade igual a 9,80((5 ms)3
onte5 http5!!LLL3engenhariadacerveDa3com3)r!*"+#!densidadeMpt+!
+"
http://www.engenhariadacerveja.com.br/2013/densidade_pt1/http://www.engenhariadacerveja.com.br/2013/densidade_pt1/8/10/2019 ATPS - Fenmenos de Transporte - MF
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Passo 0.
Pes,uisar em livros/ artigos cient?icos/ revistas ou sitesso)re a viscosidade da guae a import2ncia do muco *iscoso em torno do pei@e para a sua locomo01o3
Pes,uisar por ,uN especialistas em estudos de a,urios e pei@es =a+uariofilia
ictiologia> recomendam o uso de sal para garantir a viscosidade =muco viscoso>3
Esta)elecer as rela0es da hidrodin2mica da locomo01o dos pei@es com a mec2nica
dos luidos )uscando uma e@plica01o te.rico-prtica3
/iscosidade dinmica
A gua em escoamento reage O tens1o de cisalhamento/ sorendo uma deorma01o
angular ,ue proporcional a essa tens1o3 #oeficiente de*iscosidade/ *iscosidade
dinmica/ *iscosidade a-solutaou somente *iscosidade a constante de
proporcionalidade deinida como a ra%1o entre essa tens1o de cisalhamento e o
gradiente develocidade3 geralmente sim)oli%ada pela letra grega minQscula RmR e
tem a dimens1o de or0a por unidade de rea3 Sua unidade no S383 poise =+ poise I
"/+43s!m*>3 Em termos prticos com gua ria/ re,entemente tra)alha-se com m 2
10.310-456f3s7m*3
++
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4;TA5 Poise uma homenagem ao ?sico rancNs/ de Paris/ 8ean 9ouis
Poiseuille =+BB-+KJB> estudioso do escoamento em microtu)os/ com di2metros
ineriores a "/*mm3
/iscosidade cinem$ica
Em estudos hidrulicos muitas ve%es conveniente utili%armos o conceito
de *iscosidade cinemtica/ ,ue uma grande%a deinida a partir da rela01o entre a
viscosidade e a densidade =m !r > e geralmente sim)oli%ada pela letra grega
minQscula RnR3 Sua unidade no S383 sto.e =+stoe I +cm*!s>3 a)itualmente
tra)alhamos com n 2 101310-:m*7s,ue corresponde a viscosidade da gua a *"oC/
apro@imadamente =Ta)ela 883+>3
4;TA5Stoke uma homenagem ao matemtico )rit2nico/ nascido em Sreen/
8rlanda/ e educado em Cam)ridge/ ;eor6e ;a B+/" - - "/B+"
"=gua> BBB/K +/K+ +/K "/BBBK
+"""/" +/K +/K +/"""" +"""/" +/+K +/+B +/""""
+" BBB/ +/#" +/#"K "/BBB
+ BBB/+ +/+#B +/+" "/BBB+
*" BBK/* +/""* +/""# "/BBK*
* BB/" "/KB" "/KB# "/BB"
#" BB/ "/BK "/K"+ "/BBJ" BB*/* "/J# "/JK "/BB**
+*
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" BKK/" "/ "/# "/BKK"
J" BK#/* "/JJ "/ "/BK#*
" B/K "/" "/+# "/BKKK" B+/K "/# "/#J "/B*K
B" BJ/# "/#+ "/#*J "/BJ#
+"" BK/ "/*K* "/*B "/BK
=V> para se o)ter em g3s*!mdivide-se o valor ta)elado por B/K"JJ
Buco pro$e$or dos peixes
A maioria dos pei@es possuem um muco protetor ,ue reco)re seu corpo3
Wuando pegamos o pei@e esta su)st2ncia lisa ,ue ica na nossa m1o e isso um
pro)lema pois ,uando pegamos o pei@e com a m1o/ retiramos parte do seu muco
e o pei@e perde parte de sua prote01o/ icando mais e@posto O ungos/ )actrias/ e
ainda/ olativamente mais percept?vel aos predadores3
Carac$ers$icas >ue fa#orecem a #ida na 6ua
;s pei@es apresentam vrias caracter?sticas ,ue avorecem o desempenho de suas
atividades no am)iente em ,ue vivem3 Entre elas/ destacam-se5
corpo com ormato/ em geral/ hidrodin2mico/ isto / ac+a$ado la$eralmen$e e
alon6ado/ o ,ue avorece seu deslocamento na gua
presen0a de nadadeiras/ estruturas de locomo01o ,ue/ ,uanto O locali%a01o/
podem ser peitorais/ ventrais/ dorsais/ caudais e anais
corpo geralmente reco)erto por escamas lisas/ cuDa organi%a01o diminui o
atrito com a gua en,uanto o animal se desloca alm disso/ a pele dotada
de 6lndulas produ$oras de muco/ o ,ue tam)m contri)ui para diminuir o
atrito com a gua
muscula$ura do $ronco se6men$ada/ o ,ue permite a reali%a01o de
movimentos ondulat.rios3
+#
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4o momento ,ue os pei@es nadam em cardume/ eles o a%em com o prop.sito de
redu%ir o atrito com a gua/ pois o atrito gera perda de energia e aumenta o
consumo de alimento =com)ust?vel>3 Com os luidos o comportamento muito
semelhante/ pois ,uanto maior o atrito do luido em um sistema/ maior ser a perda
de carga e automaticamente haver a necessidade de um consumo maior de
energia3
Passo 04
Ela)orar um relat.rio tcnico parcial/ com uso de linguagem dissertativa5 e@plicativa
e!ou argumentativa/ onde ser1o apresentadas as )ases das decises/ es)o0o
=layout> do proDeto/ dados o)tidos nas pes,uisas e clculos envolvidos nessa etapa3; memorial de clculo e es)o0o = layout> podem ser inseridos nosAp/ndicese as
pes,uisas nosAnexos'
"ela$%rio Tcnico Parcial
Foi utili%ada a geometria retangular por ser padr1o de mercado/ acilitando a
a,uisi01o de matria prima para constru01o dos reservat.rios de """: =principal> e
+"": =au@iliar> e as dimenses @/ 6 e % de am)os =pg3 K $esenho Autocad> oramdeinidas visando a utili%a01o m?nima de matria-prima por meio de clculo de
derivadas =Pg3 e > com capacidade para arma%enar o volume deinido em
proDeto =""": para o reservat.rio principal e +"": para o reservat.rio au@iliar>3
ETAPA 0* - Es$$ica e Cinem$ica dos Fluidos
Passo 01
$eterminar a press1o no undo do reservat.rio principal e do reservat.rio au@iliar /,uando estiver em seu n?vel m@imo/ am)os a)ertos a atmosera/ de acordo com a
geometria esta)elecida pelo grupo3
+
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+J
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+
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Passo 0.
Ap.s o a,uecimento/ a passagem de gua ,uente se d a uma temperatura de
*C3 4essas condi0es/ determinar atravs de pes,uisas e!ou clculo a
viscosidade din2mica e cinemtica da gua e o regime de escoamento/ atravs do
nQmero de 'e6nolds/ para a tu)ula01o ,ue a% o enchimento do reservat.rio
principal3
Densidades e #iscosidades da 6ua so< condies normais de$empera$ura e presso
Tempera$ura-
Densidadea
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#" BB/ "/BK "/K"+ "/BBJ" BB*/* "/J# "/JK "/BB**" BKK "/ "/# "/BKKJ" BK#/* "/JJ "/ "/BK#*
" B/K "/" "/+# "/BKKK" B+/K "/# "/#J "/B*KB" BJ/# "/#+ "/#*J "/BJ#+"" BK/ "/*K* "/*B "/BK
=V> para se o)ter em g3s*!m divide-se o valor ta)elado por B/K"JJ
Fonte5 http5!!LLL3dec3ucg3edu3)r!saneamento!Agua"*3html
+B
http://www.dec.ufcg.edu.br/http://www.dec.ufcg.edu.br/8/10/2019 ATPS - Fenmenos de Transporte - MF
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Passo 04
Ela)orar um relat.rio tcnico parcial/ com uso de linguagem dissertativa5 e@plicativa
e!ou argumentativa/ onde ser1o apresentadas as )ases das decises/ dados o)tidos
nas pes,uisas e clculos envolvidos nesta etapa3 ; memorial de clculo desta etapa
pode ser inserido nos ApNndices e as pes,uisas nos Ane@os3
"ela$%rio Tcnico parcial
4esta ase do proDeto oi calculado a va%1o no duto de "mm considerando as duas
condi0es pr-esta)elecidas =iltrando de a +" ve%es por hora o volume do
reservat.rio principal> para avalia01o de ,ual a melhor condi01o de opera01o doreservat.rio3 Calculado a velocidade no duto de "mm e tu)ula01o com di2metro de
*"mm e *mm/ assim como oi calculados o tempo de enchimento do reservat.rio
principal3 $e acordo com os resultados encontrados o)servamos ,ue conorme
aumenta-se o volume do luido no deslocamento =de *""": - @ - para """": -
+"@> a velocidade aumenta na mesma propor01o e com rela01o ao di2metro da
tu)ula01o/ o)servamos ,ue ,uanto maior o di2metro/ menor ser a velocidade do
luido3
ETAPA 0. - E>uao da ener6ia para re6ime permanen$e
Passo 01
Pes,uisar em livros da rea/ revistas e Dornais ou sites da internet so)re em ,uais
condi0es ou hip.teses se utili%a o princ?pio da continuidade - E,ua01o de 9ernoulli
- e perdas de carga/ )em como/ ,uais as considera0es devem ser eitas no proDeto
,ue est sendo desenvolvido por seu grupo para ,ue ela seDa empregada3
*"
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Conorme as pes,uisas reali%adas so)re as condi0es de aplica01o do princ?pio da
continuidade a e,ua01o da contiuidade
Passo 0*
$eterminar a press1o na entrada do reservat.rio principal =A+> considerando a
dieren0a de altura entre os reservat.rios/ deinido anteriormente no proDeto - es)o0o
=layout>/ e ,ue esteDa a)erto O atmosera3 Considerar a velocidade do luido no duto/
conorme esta)elecido anteriormente e caso haDa necessidade/ a0a o
redimensionamento da tu)ula01o para ,ue atenda as caracter?sticas de escoamento
=eynolds>3
Passo 0.
$eterminar a energia hidrulica ou interna no duto por unidade de peso/ supondo
,ue o escoamento seDa adia)tico/ isto / sem trocas de calor/ e ,ue o a,uecimento
provocado pelo atrito do l?,uido com o duto seDa considerado nulo3 $imensionar o
sistema de )om)eamento - m,uina hidrulica/ )om)a de recal,ue/ tu)o de adu01o
=suc01o> e recal,ue =sa?da> e perdas de carga por singularidade3 Analisar a
velocidade do lu?do no duto e regime de escoamento ='e6nolds>/ conorme ta)elasde perda de carga em tu)ula0es por comprimento e,uivalente/ e/ caso haDa
necessidade/ a0a o redimensionamento das tu)ula0es =adu01o!recal,ue> para ,ue
esteDa ade,uado Os necessidades do proDeto desenvolvido pelo grupo3 Para eeito de
clculos/ considerar a massa espec?ica da gua a *" C3 Adotar a acelera01o da
gravidade igual a B/K"JJ m!sX3
Passo 04Ela)orar um relat.rio parcial com os clculos envolvidos nessa etapa/ seguindo as
mesmas e@igNncias e recomenda0es D indicadas anteriormente3
ETAPA 04 - Ener6ia Trmica
Clculo do sistema trmico.
1. Diagrama do circuito trmico
2. Levantamento de dados fsicos e termofsicos
3. Dimenses fsicas dos reservatrios e do sistema de bombeamento
4. Resistncias trmicas: conduo e conveco em regime unidirecional
5. Determinao da resistncia total equivalente do circuito trmico
*+
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6. Determinao do consumo de energia eltrica: aquecimento inicial
7. Determinao da taxa de transferncia de calor (perdas)
8. Anlise dos resultados, propostas de superao e consideraes finais
Passo 01
Pes,uisar so)re sistemas de a,uecimento - radia01o/ convec01o e condu01o/
caracter?sticas tcnicas de resistNncias trmicas utili%adas para a,uecimento de
gua e e@presses de clculo empregadas no dimensionamento do sistema trmico3
Coletar os dados de tens1o/ corrente/ potNncia e veriicar os procedimentos de
instala01o e seguran0a3 Calcular a energia trmica emitida pela resistNncia no
reservat.rio au@iliar/ considerando a varia01o da temperatura da gua entre os
reservat.rios/ a geometria da resistNncia e a emissividade da super?cie da gua
YK"Z=caso seDa empregado o sistema de a,uecimento por radia01o>3
Passo 0*
$eterminar a ta@a de transerNncia de calor das paredes do reservat.rio para o
am)iente a partir dos dados do proDeto - es)o0o = layout>/ da condutividade do
material ,ue ser utili%ado na conec01o e da varia01o da temperatura esta)elecida/
considerando a temperatura na gua a,uecida pela resistNncia eltrica e a
temperatura am)iente ao redor do reservat.rio3 A partir dos resultados/ determinar o
percentual de perda de calor emitida pela resistNncias e o am)iente e@terno3
Passo .
Fa%er um levantamento de poss?veis ornecedores/ custo e disponi)ilidade dos
componentes envolvidos no proDeto3 Fa%er um detalhamento do seu proDeto/
cronograma das etapas de montagem com tempo dedicado a cada etapa/ veriicaros eventuais aDustes ,ue se a0am necessrios3 Fa%er levantamento dos custos do
proDeto e ad,uirir os itens necessrios para a conec01o do sistema3 Considerar a
hip.tese de utili%a01o de materiais reciclados para a redu01o dos custos do proDeto3
[;pcional\ Consultar os proessores e o tcnico responsvel pelo la)orat.rio ,uanto
a a%er uma reserva de horrio para ,ue a e,uipe possa montar o proDeto no local3
:em)rar-se de registrar com otos e v?deos todo o processo de montagem3
**
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Passo 4
Ela)orar um relat.rio parcial com os clculos envolvidos nessa etapa/ seguindo as
mesmas e@igNncias e recomenda0es D indicadas anteriormente3 $esenvolver uma
apresenta01o em &icrosot PoLerPoint ,ue contemple as etapas individuais e totais
do seu proDeto3 Apresentar ao proessor envolvido na ATPS e demais convidados a
sua apresenta01o e o uncionamento do seu proDeto3
"EFE"IC=AS J=J9=;"KF=CAS
A::8$A]/ $avid 'ES48C(/ 'o)ert et al3 Fsica =3 Ka ed3 'io de ^aneiro5 :TC :ivros
Tcnicos e Cient?icos/ *""B/ v3+39runetti/ F3/ Becnica dos Fludos_ * ed3 rev3 S1o Paulo5 Person Prentice all/
*""K3
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