ATPS - Fenômenos de Transporte - MF

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/


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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/


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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

http5!!LLL3thea,uatools3com!)uilding-6our-a,uarium - Acesso "J!"!*"+ Os +5"".

http5!!LLL3dec3ucg3edu3)r!saneamento!Agua"*3html - Acesso +!"!*"+ Os "+5+3

http5!!LLL3engenhariadacerveDa3com3)r!*"+#!densidadeMpt+!- Acesso "J!"!*"+

Os +5#3

http5!!cepen3com3)r!pescMmanuseioMpei@e3htm - Acesso +!"!*"+ Os "+5*3http5!!LLL3so)iologia3com3)r!conteudos!'einos#!Pei@es3php - Acesso +!"!*"+ Os

"+5#3

http5!!LLL3dec3ucg3edu3)r!saneamento!Agua"*3html- Acesso *!"!*"+ Os *#5#3

*#
http://www.theaquatools.com/building-your-aquarium%20-%20Acesso%2006/04/2014%20%C3%A0s%2017:00http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Agua02.html%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:15http://www.engenhariadacerveja.com.br/2013/densidade_pt1/http://cepen.com.br/pesc_manuseio_peixe.htm%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:25http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Peixes.php%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:35http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Peixes.php%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:35http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Agua02.htmlhttp://www.theaquatools.com/building-your-aquarium%20-%20Acesso%2006/04/2014%20%C3%A0s%2017:00http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Agua02.html%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:15http://www.engenhariadacerveja.com.br/2013/densidade_pt1/http://cepen.com.br/pesc_manuseio_peixe.htm%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:25http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Peixes.php%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:35http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Peixes.php%20-%20Acesso%2017/04/2014%20%C3%A0s%2001:35http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Agua02.html

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