Atividades Práticas em Engenharia Mecânica

Prévia do material em texto

<p>Universidade Pitágoras Unopar Anhanguera</p><p>CURSO SUPERIOR EM ENGENHARIA MECÂNICA</p><p>4° SEMESTRE</p><p>Marcos Vinicius Monteiro</p><p>AULA PRÁTICA</p><p>FENÔMENOS DE TRANSPORTE</p><p>PARAGOMINAS</p><p>2024</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA</p><p>FENÔMENOS DE TRANSPORTE</p><p>Trabalho apresentado à Universidade ANHANGUERA, como requisito parcial para a obtenção de média semestral nas disciplinas norteadoras do semestre letivo.</p><p>Tutor (a): Alef Ferreira</p><p>PARAGOMINAS</p><p>2024</p><p>SUMÁRIO</p><p>1 INTRODUÇÃO	3</p><p>2 DESENVOLVIMENTO	4</p><p>2.1 ATIVIDADE PRÁTICA 1 - ENSAIO DE VISCOSIDADE - VISCOSÍMETRO DE STOKES	4</p><p>2.4 ATIVIDADE PRÁTICA 4 – TROCADORES DE CALOR	26</p><p>3 CONCLUSÃO	31</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	33</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>Este trabalho apresenta um conjunto de quatro atividades práticas desenvolvidas na disciplina de Fenômenos de Transporte, realizadas no Laboratório Algetec. Essas atividades, meticulosamente planejadas e implementadas, proporcionaram uma experiência valiosa no estudo dos fenômenos relacionados ao movimento de fluidos e à transferência de calor.</p><p>Durante esse processo de aprendizado, foram abordados conceitos essenciais sobre viscosidade, escoamento de fluidos em tubulações e a eficácia de trocadores de calor. Cada atividade tinha metas específicas, com o intuito de aprofundar a compreensão das teorias fundamentais e familiarizar os alunos com as práticas laboratoriais relevantes na área de engenharia.</p><p>Na Atividade 1, foi determinada a viscosidade de vários fluidos, utilizando um viscosímetro de Stokes para medir os tempos de queda livre de esferas metálicas em meios de viscosidades variadas. Essa atividade foi crucial para entender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos.</p><p>A Atividade 2 enfocou os diferentes tipos de escoamento em tubulações, aplicando o número adimensional de Reynolds. A identificação dos regimes laminar, de transição e turbulento, além de sua relação com o número de Reynolds, foi um passo importante para compreender o comportamento dos fluidos.</p><p>Na Atividade 3, foi analisado o escoamento em tubulações com diâmetros e materiais variados, medindo a perda de carga em cada caso. Essa prática permitiu uma melhor compreensão da influência da vazão e do material das tubulações na perda de pressão do fluido.</p><p>Por fim, a Atividade 4 teve como foco a eficiência de trocadores de calor em diversas configurações. Foram realizados testes em trocadores de calor de placas, tubos concêntricos e casco-tubos, investigando como variáveis como vazão e temperatura impactam a eficiência desses dispositivos.</p><p>Neste trabalho, detalharemos cada uma das atividades, incluindo objetivos, procedimentos e resultados obtidos.</p><p>2 DESENVOLVIMENTO</p><p>2.1 ATIVIDADE PRÁTICA 1 - ENSAIO DE VISCOSIDADE - VISCOSÍMETRO DE STOKES</p><p>1. Determinação da Velocidade de Escoamento: para calcular a velocidade de escoamento das esferas metálicas, foram realizadas várias medições do tempo de queda entre dois pontos fixos. Após iniciar o cronômetro, uma das esferas foi colocada no tubo com água, e o tempo de queda foi registrado. Esse processo foi repetido mais três vezes. Em seguida, a esfera foi trocada e o mesmo procedimento foi realizado. O mesmo método foi aplicado nas tubulações com óleo e glicerina, conforme ilustrado nas imagens abaixo:</p><p>Figura 1 – realização do experimento - Tubo de água.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 2 – realização do experimento - Tubo de óleo 5W20.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 3 – realização do experimento - Tubo de glicerina.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Com os dados obtidos nos experimentos e os cálculos realizados: média do tempo de queda e Velocidade Média (Vm = Distância/Tempo), preenche-se a seguinte tabela:</p><p>Tabela 1 – Dados obtidos.</p><p>Tubo com Água</p><p>Diâmetro da Esfera</p><p>Tempo de Queda (s)</p><p>Média do Tempo de Queda (s)</p><p>Distância Percorrida (m)</p><p>Velocidade Média (m/s)</p><p>10 mm</p><p>0,56</p><p>0,55</p><p>0,56</p><p>0,57</p><p>0,55</p><p>0,8</p><p>1,45</p><p>8 mm</p><p>0,65</p><p>0,63</p><p>0,64</p><p>0,65</p><p>0,64</p><p>0,8</p><p>1,25</p><p>6 mm</p><p>0,72</p><p>0,71</p><p>0,74</p><p>0,72</p><p>0,72</p><p>0,8</p><p>1,11</p><p>5 mm</p><p>0,76</p><p>0,75</p><p>0,74</p><p>0,75</p><p>0,75</p><p>0,8</p><p>1,06</p><p>Tubo com Óleo 5W20</p><p>Diâmetro da Esfera</p><p>Tempo de Queda (s)</p><p>Média do Tempo de Queda (s)</p><p>Distância Percorrida (m)</p><p>Velocidade Média (m/s)</p><p>10 mm</p><p>0,74</p><p>0,73</p><p>0,75</p><p>0,74</p><p>0,74</p><p>0,8</p><p>1,08</p><p>8 mm</p><p>0,90</p><p>0,91</p><p>0,92</p><p>0,90</p><p>0,90</p><p>0,8</p><p>0,88</p><p>6 mm</p><p>1,20</p><p>1,17</p><p>1,18</p><p>1,17</p><p>1,18</p><p>0,8</p><p>0,67</p><p>5 mm</p><p>1,42</p><p>1,43</p><p>1,45</p><p>1,41</p><p>1,42</p><p>0,8</p><p>0,56</p><p>Tubo com Glicerina</p><p>Diâmetro da Esfera</p><p>Tempo de Queda (s)</p><p>Média do Tempo de Queda (s)</p><p>Distância Percorrida (m)</p><p>Velocidade Média (m/s)</p><p>10 mm</p><p>2,70</p><p>2,77</p><p>2,74</p><p>2,76</p><p>2,74</p><p>0,8</p><p>0,29</p><p>8 mm</p><p>4,04</p><p>4,06</p><p>4,07</p><p>4,05</p><p>4,05</p><p>0,8</p><p>0,19</p><p>6 mm</p><p>6,72</p><p>6,73</p><p>6,72</p><p>6,74</p><p>6,72</p><p>0,8</p><p>0,11</p><p>5 mm</p><p>9,24</p><p>9,18</p><p>9,22</p><p>9,19</p><p>9,20</p><p>0,8</p><p>0,08</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>2) Determinação da Viscosidade: Para o cálculo da viscosidade dinâmica neste experimento, utilizou-se a seguinte equação:</p><p>Os dados necessários na equação são apresentados abaixo:</p><p>• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (água) é de 1000 kg/m³;</p><p>• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (5w20) é de 852 kg/m³</p><p>• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (glicerina) é de 1250 kg/m³;</p><p>• 𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³;</p><p>• 𝑔 é de 9,81 m/s².</p><p>OBS: O valor de R (raio interno do tubo) no caso do laboratório virtual é de 22 milímetros.</p><p>Utilizou-se também as velocidades de escoamento calculadas anteriormente.</p><p>A seguir, apresenta-se o memorial dos cálculos realizados:</p><p>Os valores reais da viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste experimento são:</p><p>• A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s.</p><p>• A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10−5 m²/s.</p><p>• A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s.</p><p>Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:</p><p>Foi realizado o cálculo da viscosidade cinemática e do erro relativo percentual para cada viscosidade cinemática encontrada.</p><p>Repetiu-se o procedimento de Determinação da Viscosidade para os Fluidos óleo e glicerina. A seguir, apresenta-se a segunda parte do memorial dos cálculos realizados:</p><p>Os valores de viscosidade cinemática encontrados diferenciam muito dos resultados esperados, indicando algum erro nos cálculos ou na realização dos experimentos.</p><p>Em sequência, preencheu-se os dados calculados na Tabela 2:</p><p>Tabela 2 – Dados calculados.</p><p>Fluido: Água</p><p>Diâmetro da Esfera</p><p>Velocidade Média (m/s)</p><p>Velocidade Corrigida (m/s)</p><p>Viscosidade Dinâmica</p><p>Viscosidade Cinemática</p><p>Erro Relativo Percentual</p><p>10 mm</p><p>1,45</p><p>2,24</p><p>0,0314</p><p>3,14.10-5</p><p>?</p><p>8 mm</p><p>1,25</p><p>1,79</p><p>0,0343</p><p>3,43.10-5</p><p>?</p><p>6 mm</p><p>1,11</p><p>1,47</p><p>0,0523</p><p>5,23.10-5</p><p>?</p><p>5 mm</p><p>1,06</p><p>1,34</p><p>0,0783</p><p>7,83.10-5</p><p>?</p><p>Fluido: ÓLEO 5W20</p><p>Diâmetro da Esfera</p><p>Velocidade Média (m/s)</p><p>Velocidade Corrigida (m/s)</p><p>Viscosidade Dinâmica</p><p>Viscosidade Cinemática</p><p>Erro Relativo Percentual</p><p>10 mm</p><p>1,08</p><p>1,66</p><p>0,1642</p><p>1,92.10-4</p><p>?</p><p>8 mm</p><p>0,88</p><p>1,26</p><p>0,2133</p><p>2,50.10-4</p><p>?</p><p>6 mm</p><p>0,67</p><p>0,88</p><p>0,3944</p><p>4,62.10-4</p><p>?</p><p>5 mm</p><p>0,56</p><p>0,71</p><p>0,6102</p><p>7,16.10-4</p><p>?</p><p>Fluido: Glicerina</p><p>Diâmetro da Esfera</p><p>Velocidade Média (m/s)</p><p>Velocidade Corrigida (m/s)</p><p>Viscosidade Dinâmica</p><p>Viscosidade Cinemática</p><p>Erro Relativo Percentual</p><p>10 mm</p><p>0,29</p><p>0,44</p><p>0,80</p><p>6,4.10-4</p><p>?</p><p>8 mm</p><p>0,19</p><p>0,27</p><p>0,84</p><p>6,75.10-4</p><p>?</p><p>6 mm</p><p>0,11</p><p>0,14</p><p>0,88</p><p>7,04.10-4</p><p>?</p><p>5 mm</p><p>0,08</p><p>0,10</p><p>0,87</p><p>6,96.10-4</p><p>?</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:</p><p>1) Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma experimental com o valor da viscosidade cinemática real. Os valores encontrados podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água? Justifique.</p><p>R – Os valores obtidos de forma experimental para a viscosidade cinemática dos fluidos no tubo de água apresentaram diferenças significativas em relação aos valores reais. Todos os valores experimentais foram superiores ao valor real da viscosidade cinemática da água. Isso sugere que os dados experimentais</p><p>não são confiáveis para representar com exatidão essa propriedade. A discrepância observada entre os valores reais e os experimentais indica a possibilidade de erros sistemáticos ou aleatórios que impactaram as medições.</p><p>Justificativa: As diferenças podem ter surgido devido a diversos fatores, incluindo imprecisões nas medições do tempo de queda, erros na mensuração do diâmetro das esferas, variações nas condições do ambiente do laboratório virtual, falhas nos cálculos ou até mesmo questões relacionadas ao modelo virtual utilizado na simulação do experimento. Por isso, os valores experimentais não devem ser considerados precisos para refletir a viscosidade cinemática da água.</p><p>2) Quais são as principais fontes de erros para este experimento?</p><p>R - As principais fontes de erro neste experimento podem incluir:</p><p>· Imprecisões de medição: Pequenos deslizes ao registrar o tempo de queda das esferas ou ao medir o diâmetro delas podem impactar significativamente os cálculos da viscosidade.</p><p>· Condições do ambiente virtual: Variações nas condições do laboratório virtual, como temperatura e pressão, podem influenciar os resultados obtidos.</p><p>· Modelo de simulação: O modelo virtual empregado para simular o experimento pode não refletir com precisão as condições do mundo real, resultando em discrepâncias nos dados.</p><p>· Erros no equipamento virtual: Qualquer falha no funcionamento do equipamento virtual, como o viscosímetro ou a simulação do escoamento, pode comprometer os resultados.</p><p>· Erros sistemáticos: Erros que impactam todas as medições de maneira consistente podem levar a resultados que se desviam de forma sistemática dos valores reais.</p><p>2.2 Atividade Prática 2 - Experimento de Reynolds</p><p>1. Verificação do Posicionamento das Válvulas: Primeiramente, foi conferida a posição das válvulas conforme a tabela fornecida. As modificações necessárias foram realizadas com a bancada desligada. Obs: o diâmetro interno do tubo de Reynolds é D = 44 mm.</p><p>2. Ativação das Bombas: A válvula 2c foi ajustada para 40% de sua capacidade. Em seguida, as bombas foram habilitadas no painel elétrico, e o botão de ligar foi acionado. Após observar o fluxo de água no rotâmetro, a válvula 2c foi totalmente aberta.</p><p>3. Enchimento do Reservatório de Água: O potenciômetro foi configurado para controlar a vazão da água que entrava no reservatório. Após isso, a válvula 13 foi fechada. Assim que o nível de água no reservatório começou a subir, a válvula 12 foi fechada após o reservatório estar completamente cheio.</p><p>4. Medida da Vazão: O volume de água no reservatório foi medido, considerando as seguintes dimensões: 400 mm de comprimento, 320 mm de largura e 474 mm de altura. Inicialmente, foi registrado um volume de 427. Depois, a válvula 14 foi aberta em 33%. O cronômetro foi acionado e, após aproximadamente 1 minuto, a válvula 14 foi fechada, sendo então medido o volume no reservatório, que passou a ser 192.</p><p>5. Observação do Regime de Escoamento: A válvula 15 foi aberta para permitir que o fluido com corante começasse a fluir. Quando o fluxo foi observado através da pipeta, a válvula 14 foi reaberta, mantendo a mesma vazão de 33% escolhida anteriormente. Foi necessário aguardar a estabilização do fluxo antes de iniciar as medições.</p><p>As imagens a seguir ilustram a realização do experimento.</p><p>Figura 4 – realização do experimento.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 5 – realização do experimento.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 6 – realização do experimento.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:</p><p>1) A partir dos dados obtidos no laboratório, determine a vazão do sistema.</p><p>R - Volume inicial: 427 litros</p><p>Volume final após abertura da válvula 14: 192 litros</p><p>Volume durante o experimento = Volume inicial - Volume final = 427 litros - 192 litros = 235 litros</p><p>Tempo = 1 minuto = 60 segundos</p><p>Vazão = Volume / Tempo = 235 litros / 60 segundos ≈ 3,92 litros por segundo</p><p>2) Qual o regime de escoamento observado no experimento?</p><p>R – O regime observado foi o fluxo laminar. Devido a diminuição da pressão por causa da diminuição da altura do nível; A diminuição do nível do reservatório irá causar uma diminuição da pressão na tubulação, o que provoca a diminuição da vazão e, por fim, uma redução de velocidade, deixando o fluxo laminar.</p><p>2.3 Atividade Prática 3 - Perda de Carga Distribuída</p><p>1) Posicionando as Válvulas das Bombas: as válvulas foram posicionadas na seguinte posição: válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2 fechadas.</p><p>2) Posicionando as Válvulas das Linhas: as válvulas correspondentes a linha foram configuradas para realizar cada experimento. A prática com foi começada com a linha 1 (tubulação de PVC com 32 mm).</p><p>As válvulas foram posicionadas de acordo com as configurações de cada linha (Parte Frontal da bancada):</p><p>Linha 1 - Tubo de PVC 32mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V03</p><p>• Válvulas fechadas: V04, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>Linha 2 - Tubo de PVC 25mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V04</p><p>• Válvulas fechadas: V03, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>Linha 3 - Tubo de Cobre 28mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V05</p><p>• Válvulas fechadas: V03, V04, V06, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>Linha 4 - Tubo de Acrílico 25mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V06</p><p>• Válvulas fechadas: V03, V04, V05, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>3. Conexão das Mangueiras: As mangueiras de tomada de pressão foram conectadas à linha onde o experimento seria realizado. A distância entre os pontos de medição de pressão é de um metro em todas as linhas.</p><p>4. Ativação da Bomba: O botão de emergência permaneceu desativado. A bomba 2 foi habilitada, e o potenciômetro de vazão foi ajustado para o meio de sua escala. O sistema foi então ligado.</p><p>5. Ajuste da Vazão: A vazão foi ajustada utilizando o potenciômetro. Foram registradas tanto a vazão quanto a correspondente perda de carga, com a meta de determinar cinco pontos de medição.</p><p>Para conduzir o experimento em outra linha, foi necessário desligar o painel elétrico, desativar a bomba 2 e desconectar a mangueira. Em seguida, a bancada foi configurada para o novo teste, seguindo as orientações anteriores e os demais passos. Após determinar os cinco pontos para cada linha, ao final do experimento, a bomba 2 foi desativada, o sistema foi desligado, as mangueiras foram desconectadas e as válvulas foram reposicionadas para suas configurações iniciais. As imagens a seguir ilustram a execução do experimento:</p><p>Figura 7 – Primeira linha – Tubo de PVC 32 mm.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 8 – Segunda linha – tubo de PVC 25mm.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 9 – Terceira Linha – Tubo de cobre 22 mm</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 10 – Quarta linha – Tubo de Acrílico 25 mm.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Os seguintes dados foram obtidos:</p><p>Tabela 3 – Cinco medições realizadas em cada linha.</p><p>PVC 32 mm</p><p>PVC 25 mm</p><p>Cobre 28 mm</p><p>Acrílico 25 mm</p><p>Rotâmetro</p><p>Manômetro</p><p>Rotâmetro</p><p>Manômetro</p><p>Rotâmetro</p><p>Manômetro</p><p>Rotâmetro</p><p>Manômetro</p><p>2100</p><p>14</p><p>1200</p><p>16</p><p>2400</p><p>34</p><p>2400</p><p>58</p><p>3100</p><p>30</p><p>2200</p><p>66</p><p>700</p><p>8</p><p>1300</p><p>32</p><p>4100</p><p>48</p><p>2900</p><p>106</p><p>1400</p><p>16</p><p>800</p><p>16</p><p>4600</p><p>56</p><p>3600</p><p>146</p><p>3300</p><p>34</p><p>4100</p><p>196</p><p>1600</p><p>8</p><p>4400</p><p>182</p><p>4500</p><p>90</p><p>1400</p><p>34</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:</p><p>1) O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY (teórico):</p><p>R – Linha 1 (PVC 32mm):</p><p>V̅ = (2100 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,5833 m/s</p><p>Re = (0,5833 * 0,032 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 18609,77</p><p>Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento.</p><p>𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 18609,77^0,25 = 0,027</p><p>Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,5833)2 / 2x9,81x0,032 = 0,014 mca.</p><p>Linha 2 (PVC 25mm):</p><p>V̅ = (1200 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,3333 m/s</p><p>Re = (0,3333 * 0,025 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 8324,18</p><p>Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento.</p><p>𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 8324,18^0,25 = 0,033</p><p>Hc = fLV2/2gD = 0,033x1x(0,3333)2 / 2x9,81x0,025 = 0.00747 mca.</p><p>Linha 3 (Cobre 28mm):</p><p>V̅ = (2400 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,6667 m/s</p><p>Re = (0,6667 m/s * 0,028 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 18611,76</p><p>Como Re > 4000, o escoamento</p><p>é considerado turbulento.</p><p>e/D(cobre) = 0,0015mm/28mm = 5,35x10^-5</p><p>𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 18611,76^0,25 = 0,0279</p><p>Pelo Diagrama de Moody, o 𝑓 é igual a 0,027</p><p>Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,6667)2 / 2x9,81x0,028 = 0,0218 mca.</p><p>Linha 4 (Acrílico 25mm)</p><p>V̅ = (2400 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,6667 m/s</p><p>Re = (0,6667 * 0,025 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 16650,41</p><p>Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento.</p><p>𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 16650,41^0,25 = 0,027</p><p>Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,6667)2 / 2x9,81x0,025 = 0,024 mca.</p><p>2) O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento.</p><p>R – Linha 1 (PVC 32mm):</p><p>Leitura do manômetro experimental: 14 mmCa</p><p>Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 14 mmCa = 0,014 mCa</p><p>Desvio Relativo = (0,014-0,014/0,014) x100 = 0%</p><p>Linha 2 (PVC 25mm):</p><p>Leitura do manômetro experimental: 16 mmCa</p><p>Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 16 mmCa = 0,016 mCa</p><p>Desvio Relativo = (0,016-0,00747/0,00747) x100 = 114,58%</p><p>Linha 3 (Cobre 28mm):</p><p>Leitura do manômetro experimental: 34 mmCa</p><p>Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 34 mmCa = 0,034 mCa</p><p>Desvio Relativo = (0,034-0,0218/0,0218) x100 = 55,74%</p><p>Linha 4 (Acrílico 25mm):</p><p>Leitura do manômetro experimental: 80 mmCa</p><p>Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 80 mmCa = 0,080 mCa</p><p>Desvio Relativo = (0,080-0,058/0,058) x100 = 37,93%</p><p>3) Quais são as principais fontes de erros para este experimento? A discrepância foi grande entre os valores teóricos e experimentais? Para os cálculos, considere que a distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas.</p><p>R – As principais fontes de erro neste experimento podem incluir:</p><p>· Imprecisões nas medições: Leituras inadequadas dos instrumentos, como manômetros e rotâmetros.</p><p>· Variações nas propriedades do fluido: Diferenças entre as propriedades reais do fluido e aquelas assumidas na teoria, como viscosidade e densidade. Utilizar dados mais precisos pode ajudar a minimizar esses erros.</p><p>· Rugosidade interna dos tubos: A rugosidade real pode ser diferente daquela considerada nos cálculos teóricos.</p><p>· Erros de leitura: Dificuldades na medição de grandezas como velocidade e pressão durante o experimento.</p><p>· Variações nas dimensões dos tubos: Pequenas alterações podem impactar os cálculos da perda de carga.</p><p>· Condições experimentais não ideais: Perturbações no fluxo que podem comprometer a precisão.</p><p>Nas Linhas 1 (PVC 32 mm), 3 (Cobre 28 mm) e 4 (Acrílico 25 mm), os desvios relativos estão próximos de zero (muito abaixo de 100%), indicando que os valores experimentais se aproximam bastante dos teóricos, com discrepâncias mínimas. Em contrapartida, na Linha 2 (PVC 25 mm), o desvio relativo é consideravelmente alto, sugerindo uma grande discrepância entre os valores teóricos e experimentais. Isso pode indicar erros nas medições, cálculos ou no próprio experimento.</p><p>Portanto, as principais fontes de erro podem estar ligadas à precisão das medições nos manômetros ou a variações nas condições experimentais que não foram consideradas nos cálculos teóricos. A discrepância maior nas linhas de diâmetro menor (PVC 25 mm) sugere que os efeitos da superfície interna e da rugosidade têm um impacto mais significativo nessas linhas.</p><p>4) Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na perda de carga distribuída?</p><p>R - Diâmetro da Tubulação: A perda de carga distribuída é inversamente relacionada ao diâmetro da tubulação. Tubos com diâmetro maior resultam em menor perda de carga devido ao atrito, enquanto tubos mais estreitos geram uma perda de carga maior.</p><p>Material da Tubulação: A rugosidade da superfície interna da tubulação é um fator importante. Materiais com superfícies mais lisas, como PVC e acrílico, geralmente apresentam menor perda de carga devido ao atrito, em comparação com materiais mais rugosos.</p><p>Vazão: A vazão tem um impacto direto na perda de carga. Com o aumento da vazão, a perda de carga resultante do atrito também cresce. Isso acontece porque uma vazão maior implica em uma velocidade do fluido superior, gerando mais atrito nas paredes do tubo.</p><p>Assim, esses fatores são essenciais para determinar a perda de carga em um sistema de tubulação e devem ser considerados no projeto de sistemas de encanamento para atender a requisitos específicos.</p><p>2.4 ATIVIDADE PRÁTICA 4 – TROCADORES DE CALOR</p><p> Selecionando e Conectando o Trocador de Calor: Cada um dos trocadores de calor foi posicionado na bancada e conectado aos canos. A sequência da prática foi a seguinte: trocador de tubos concêntricos, trocador de calor casco-tubo e, por último, trocador de calor do tipo placas. Primeiro, o trocador de calor do tipo tubos concêntricos foi levado para a bancada e instalado.</p><p> Ativação das Bombas: O painel foi energizado, o aquecedor foi ligado e aguardou-se que a temperatura alcançasse 60ºC. A temperatura foi monitorada pelos indicadores; ao atingir 60ºC, o aquecedor desligou-se automaticamente. Em seguida, as válvulas foram abertas e as bombas foram ativadas, ligando novamente o aquecedor.</p><p> Ajuste da Vazão: A vazão da bomba 2 foi incrementada usando o potenciômetro disponível no painel, e a variação de temperatura foi observada nos indicadores. Para melhor entendimento, também foi monitorada a alteração da temperatura em diferentes vazões.</p><p> Repetição dos Procedimentos: Os mesmos passos foram repetidos para o trocador de calor casco-tubo e para o trocador de calor do tipo placas. As imagens a seguir ilustram a realização do experimento.</p><p>Figura 11 – realização do experimento - trocador de calor do tipo tubos concêntricos.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 12 – realização do experimento - trocador de calor do tipo tubos concêntricos.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 13 – realização do experimento - trocador de calor casco tubo.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Figura 14 – realização do experimento - trocador de calor do tipo placas.</p><p>Fonte: O Autor (2023).</p><p>Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:</p><p>1) Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor?</p><p>R – As principais vantagens do uso de trocadores de calor incluem a eficiência na transferência de calor entre fluidos, contribuindo para a economia de energia. Eles permitem o controle de temperatura em processos industriais, possibilitam a reciclagem de calor em sistemas, ajudam a reduzir custos operacionais e garantem a manutenção de temperaturas adequadas em equipamentos e processos.</p><p>2) Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos? Justifique.</p><p>R – Na indústria alimentícia, o trocador de calor de placas é o mais comumente utilizado. Isso se deve à sua capacidade de preservar a qualidade dos produtos alimentares, prevenir contaminações cruzadas entre fluidos, facilitar a limpeza (CIP - Clean-in-Place) e oferecer uma alta taxa de transferência de calor.</p><p>3) Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor?</p><p>R – Na seleção de um tipo de trocador de calor, é fundamental considerar fatores como a natureza dos fluidos envolvidos (se são corrosivos, viscosos, etc.), as condições de temperatura e pressão de operação, a eficiência desejada na transferência de calor, a facilidade de manutenção e limpeza, o espaço disponível para instalação, além dos custos iniciais e operacionais, e as normas regulatórias pertinentes ao setor.</p><p>4) Qual a influência da vazão na transferência de calor?</p><p>R - A vazão de um fluido tem um impacto direto na transferência de calor, pois define a quantidade de fluido que passa pelo trocador de calor em um determinado intervalo de tempo. Quanto maior a vazão, maior será a taxa de transferência de calor, desde que outros fatores, como temperatura e área de superfície de troca térmica, permaneçam inalterados. Assim, uma vazão adequada é crucial para assegurar uma transferência de calor eficiente em um trocador.</p><p>3 CONCLUSÃO</p><p>A conclusão deste portfólio de atividades</p><p>práticas em Fenômenos de Transporte ressalta a riqueza da experiência adquirida ao longo dessas quatro atividades laboratoriais. Neste percurso de aprendizado, aprofundamo-nos nos conceitos essenciais relacionados a fluidos em movimento e transferência de calor, construindo uma base sólida que será valiosa em nossa trajetória acadêmica e profissional.</p><p>Uma das principais lições extraídas dessas práticas é a importância da conexão entre teoria e prática. As atividades nos permitiram aplicar os conceitos aprendidos em sala, verificando sua relevância na resolução de problemas reais. Isso reforça a ideia de que teoria e prática são inseparáveis na engenharia e na ciência, sendo ambas cruciais para nosso desenvolvimento profissional.</p><p>Na Atividade 1, compreendemos a viscosidade de forma prática ao determinar a viscosidade dinâmica usando o viscosímetro de Stokes. Aprendemos a diferenciar entre viscosidade dinâmica e cinemática, além de aplicar a lei de Stokes na medição.</p><p>A Atividade 2 nos levou a explorar o número de Reynolds e seu papel na classificação dos tipos de escoamento. Identificar os regimes laminar, de transição e turbulento nos proporcionou uma compreensão mais profunda das características de cada um.</p><p>A Atividade 3 destacou a relação entre vazão e perda de carga em tubulações de diferentes diâmetros e materiais. Aprendemos que o número de Reynolds é fundamental para descrever esse fenômeno e que a escolha dos materiais pode influenciar significativamente o desempenho dos sistemas de transporte de fluidos.</p><p>Por fim, a Atividade 4 nos introduziu ao mundo dos trocadores de calor, onde exploramos como a vazão e a temperatura afetam a eficiência desses dispositivos. Compreendemos a importância dos trocadores de calor em diversas aplicações industriais e a necessidade de otimizar seu funcionamento.</p><p>Em geral, essas atividades práticas enriqueceram nossa compreensão dos Fenômenos de Transporte, oferecendo um ambiente de aprendizado estimulante e desafiador. O conhecimento e as habilidades adquiridos nos capacitam a enfrentar problemas complexos no campo da engenharia com confiança e competência.</p><p>Assim, encerramos este portfólio cientes de que as lições e experiências compartilhadas aqui formarão uma base sólida em nossa busca contínua por entender os fenômenos que governam o transporte de fluidos e calor, além de aplicá-los para criar um mundo mais eficiente.</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Determinação da Viscosidade de Fluidos.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Determinação da Viscosidade de Fluidos.</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Experimento de Reynolds.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Experimento de Reynolds.</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Perda de Carga Distribuída.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Perda de Carga Distribuída.</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Trocador de Calor.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Trocador de Calor.</p><p>0</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p><p>image5.png</p><p>image6.png</p><p>image7.jpeg</p><p>image8.jpeg</p><p>image9.png</p><p>image10.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.png</p><p>image14.png</p><p>image15.jpeg</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p>