portfolio fenomenos de transporte (2)

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Universidade Anhanguera 
Polo parauapebas
Engenharia elétrica 
 Henrique jose sousa silva 
Portfólio Fenômenos de transporte
Canaã dos carajás 
2024
Henrique jose sousa silva
Portfólio Fenômenos de transporte 
 Trabalho apresentado ao curso de
Engenharia elétrica como requisito
 para obtenção de nota
 Orientador:
 
 
Canaã dos carajás 
2024
RESUMO
Este artigo faz análise aos temas propostos fenômenos de transporte com base na literatura procuramos resolver os problema nesta atividade, isto é, para encontramos a viscosidade de certos fluidos usamos a técnica stokes, onde medimos a viscosidade do fluido através da relação entre a força de atrito e a velocidade de uma esfera que se move no líquido. 
SUMÁRIO
I-INTRODUÇÃO	5
II-DESENVOLVIMENTO	6
Viscosímetro de stokes	6
Calculando a viscosidade	7
Experimento 2: Reynolds	9
Experimento 3: Perda de carga distribuída	11
Experimento 4: Introdução à Radiação e Trocadores de Calor	15
Resultado	19
III-CONCLUSÃO	20
REFERÊNCIAS	21
I-INTRODUÇÃO 
No matéria de fenômenos de transporte estuda-se sobre a transferência da quantidade de movimento, energia e matéria dos fluidos além de troca de calor e massa, nos experimentos analisaremos esses conceitos, observamos sobre a queda livre de objetos imersos nos fluidos, a relação da vazão com a observação de Reynolds, o objetivo dos experimentos é ter uma análise próximo dos números reais obtidos na literatura. 
 
II-DESENVOLVIMENTO
Viscosímetro de stokes 
Neste experimento será testada a viscosidade de fluidos utilizando o viscosímetro de stokes, com base nas informações obtidas no laboratório algetec, será testada diferentes esferas e tamanhos em diversos fluidos para testar sua viscosidade. 
	TUBO COM ÁGUA 
	Diâmetro da esfera 
	Tempo de queda (s)
	Média do tempo de queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade média (m/s)
	10 mm
	0,94
	0,96
	0,83
	0,76
	0,87s
	0,9m
	1,03 m/s
	8 mm
	0,86
	0,80
	0,81
	0,80
	0,81s
	0,9m
	1,11 m/s
	6 mm
	0,90
	0,94
	0,92
	0,88
	0,91s
	0,9m
	0,98 m/s 
	5 mm
	0,93
	0,91
	0,95
	0,93
	0,93s
	0,9m
	0,96 m/s
A média de tempo utilizada para cálculo da média em segundos é a soma dos 4 tempos divididos por 4 T1+T2+T3+T4/4, velocidade média obtida através da fórmula distância (m)/ tempo (s).
	TUBO COM ÓLEO 5W20
	Diâmetro da esfera 
	Tempo de queda (s)
	Média do tempo de queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade média (m/s)
	10 mm
	0,90
	0,90
	0,91
	0,93
	0,91s
	0,9m
	0,98 m/s
	8 mm
	1,11
	1,10
	1,09
	1,09
	1,09s
	0,9m
	0,82 m/s
	6 mm
	1,42
	1,43
	1,43
	1,42
	1,42s
	0,9m
	0,63 m/s 
	5 mm
	1,74
	1,76
	1,76
	1,76
	1,75s
	0,9m
	0,51 m/s
	TUBO COM GLICERINA 
	Diâmetro da esfera 
	Tempo de queda (s)
	Média do tempo de queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade média (m/s)
	10 mm
	3,31
	3,37
	3,31
	3,37
	3,34s
	0,9m
	0,26 m/s
	8 mm
	4,96
	4,92
	4,96
	4,92
	4,94s
	0,9m
	0,18 m/s
	6 mm
	8,14
	8,11
	8,14
	8,14
	8,13s
	0,9m
	0,11 m/s 
	5 mm
	11,28
	11,14
	11,19
	11,13
	11,18s
	0,9m
	0,08 m/s
Calculando a viscosidade 
Para calcularmos as viscosidade dos fluidos com base nos teste realizados utilizaremos a fórmula 
Para realizamos o cálculo temos os seguintes dados:
	Esfera (diametro)
	Raio (m)
	Raio 
	Aceleração gravidade ( m/s)
	10 mm
	0,005
	7,85
	9,81
	8 mm 
	0,004
	5,02
	9,81
	6 mm
	0,003
	2,8
	9,81
	5 mm
	0,0025
	1,9
	9,81
Os dados de diâmetro, raio, raio ao quadrado e aceleração são iguais para os diferentes fluidos. 
	Fluido: água 
	Diâmetro da esfera 
	Velocidade média (m/s)
	Velocidade corrigida (m/s)
	Viscosidade dinâmica 
	Viscosidade cinemática (Real)
	Viscosidade cinemática (teórica)
	Erro relativo percentual 
	10 mm
	1,03 m/s
	2,12
	3,16
	3,16
	 9,86
	99,68%
	8 mm
	1,11 m/s
	1,96
	1,87
	1,87
	 9,86
	99,81%
	6 mm
	0,98 m/s 
	1,64
	8,8
	8,8
	 9,86
	99,91%
	5 mm
	0,96 m/s
	1,52
	5,6
	5,6
	 9,86
	99,94%
	Fluido: Óleo 5W20
	Diâmetro da esfera 
	Velocidade média (m/s)
	Velocidade corrigida (m/s)
	Viscosidade dinâmica 
	Viscosidade cinemática (Real)
	Viscosidade cinemática (teórica)
	Erro relativo percentual 
	10 mm
	0,98 m/s
	2,06
	3,14
	3,73
	5,05
	99,68%
	8 mm
	0,82 m/s
	1,71
	1,59
	7,3
	5,05
	99,37%
	6 mm
	0,63 m/s 
	1,41
	7,7
	1,9
	5,05
	99,98%
	5 mm
	0,51 m/s
	1,27
	4,8
	5,0
	5,05
	99,95%
	Fluido: Glicerina 
	Diâmetro da esfera 
	Velocidade média (m/s)
	Velocidade corrigida (m/s)
	Viscosidade dinâmica 
	Viscosidade cinemática (Real)
	Viscosidade cinemática (teórica)
	Erro relativo percentual 
	10 mm
	0,26 m/s
	0,40
	5,7
	4,5
	6,61
	99,92%
	8 mm
	0,18 m/s
	0,22
	2,0
	1,6
	6,61
	99,92%
	6 mm
	0,11 m/s 
	0,10
	5,1
	4
	6,61
	99,93%
	5 mm
	0,08 m/s
	0,06
	2,1
	1,6
	6,61
	99,93%
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. 
 Não, pois ainda faltam parâmetros para determinação precisa.
2) Quais são as principais fontes de erros para este experimento?
Precisão de cronometragem, temperatura ambiente, entre outros.
Experimento 2: Reynolds 
O objetivo do experimento de Reynolds foi determinar a vazão em uma tubulação, identificar as características dos tipos de escoamento: laminar, transição e turbulento, relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds.
Para esse experimento foi seguido o passo a passo do laboratório Algetec.
	Item 
	Foto 
	1- Configuração das válvulas de acordo com o proposto 
	
	2 - Depois, as bombas foram habilitadas e o painel foi ligado. Com isso, iniciou-se a avaliação da passagem de água pelo rotâmetro
	
	3 - Com 40% de abertura da válvula 2C, temos 1500 LPH de vazão, e 100% temos 2400 LPH de vazão indicando a perda de carga.
	
	4 - Posterior, foi feita a manobra para encher o volume do tanque de água. Chegou-se ao volume inicial de 0,055 m³, com altura “h” igual à 431 mm
	
	5 - Com 4% de abertura, temos regime laminar
	
	6- Com 8%, ainda temos regime laminar
	
	7- Com 16%, temos a transição 
	
	8- Com 33%, temos o regime turbulento.
	
Questionamentos
1- Determinando a vazão da tubulação. 
ho = 443 mm
hf = 396 mm 
Δh = 44 mm 
t = 64 segundos 
Volume = 6,02.10m³ 
Q = V/t 
Q = 6,02.10m³ / 64 s
Q = 9,4.10m³/s 
Ou 
Q=0,09 Litros/segundo.
2. Qual o regime de escoamento observado no experimento?
Até 8% observou-se um regime laminar, de 16% até 25 % teve-se um regime de transição e após 25% regime turbulento.
Experimento 3: Perda de carga distribuída 
Como atividade foi desenvolvida uma tabela com os dados do experimento, e cálculos da perda de carga de acordo com o sumário da Algetec.
1) O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY (teórico)
Resposta : tabela 
2) O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento. 
Resposta : tabela 
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. 
 
A falta de precisão nos instrumentos, a falta de ajuste preciso no potenciômetro, e dificuldade de navegação na tela do experimento
4) Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na perda de carga distribuída? Explique os valores de Vazão x Perda de Carga utilizando um software gráfico para realizar esta análise. 
Percebemos no experimento que quanto maior o diâmetro do tubo melhor a vazão e tem menos perda, percebemos isso no tubo de pvc onde o tubo de 32mm tem uma perca de 10 mmca e o de 25 mm tem uma perda de 42 mmca, de acordo com o gráfico. 
Experimento 4: Introdução à Radiação e Trocadores de Calor
Para realizar oexperimento foi necessário acessar o laboratório da Algetec e utilizar os trocadores de calor: trocador de tubos concêntricos, trocador de calor casco tubo e trocador de calor do tipo placas, a partir dessa análise pode-se resolver os questionamentos propostos.
	Trocador de tubo concêntrico 
	Descrição 
	Imagem
	1- após encaixar o trocador foi realizada a ligação do aquecedor indicando no T5 sensor de temperatura 60 graus, como pode se ver não há interferência na temperatura dos demais sensor antes de ligar a bomba.
	
	2- após ligar as bombas e indicar vazão vemos que há troca de calor nos demais pontos 
	
 
	Trocador de calor casca e tubo 
	Descrição 
	Imagem
	1- após encaixar o trocador foi realizada a ligação do aquecedor indicando no T5 sensor de temperatura 60 graus, como pode se ver não há interferência na temperatura dos demais sensor antes de ligar a bomba.
	
	2- após ligar as bombas e indicar vazão vemos que há troca de calor nos demais pontos 
	
	Trocador de calor tipo placa
	Descrição 
	Imagem
	1- após encaixar o trocador foi realizada a ligação do aquecedor indicando no T5 sensor de temperatura 60 graus, como pode se ver não há interferência na temperatura dos demais sensor antes de ligar a bomba.
	
	2- após ligar as bombas e indicar vazão vemos que há troca de calor nos demais pontos 
	
1) Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor? 
· Alta eficiência térmica no processo de transferência de calor
· Baixo custo de instalação
· Alta performance com baixo volume retido
· Fácil desmontagem para manutenção
2) Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos? Justifique.
O trocador de calor de placas é o mais utilizado na indústria de alimentos, devido à sua eficiência e facilidade de higienização. 
O trocador de calor placas é composto por uma série de placas paralelas que formam canais de fluido, permitindo a troca térmica indireta. O fluido quente circula em um canal, enquanto o fluido frio circula no outro, em sentidos opostos
3) Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor?
Fluidos: O estado dos fluidos (líquido/líquido, líquido/vapor, gás/gás) e a sua natureza (fluido limpo, viscoso, corrosivo, incrustante) 
Temperaturas: A diferença de temperatura, o pinch point, o cruzamento das temperaturas e o coeficiente de troca térmica
Pressões: A pressão máxima de cálculo e em serviço, a perda de carga admissível
Normas de construção: Os requisitos FDA, DIN, ASME, JIS, entre outros 
Manutenção: A frequência de limpeza 
Propriedades dos fluidos: A densidade, a viscosidade e a compatibilidade química com os materiais do trocador de calor 
Durabilidade: Escolher um produto de alta durabilidade
 4) Qual a influência da vazão na transferência de calor?
A vazão pode influenciar a eficiência dos trocadores de calor, diminuindo-a quando a vazão de água quente aumenta, desde que a vazão de água fria seja inferior ou igual. No entanto, se a vazão de água fria for maior, a eficiência aumenta com o aumento da vazão de água quente
Resultado 
Espera-se elaborar um portfólio com informações sobre os fluidos e fenômenos do transporte do mesmo, após a conclusão do experimento espera-se resolver as questões propostas pela instituição.
III-CONCLUSÃO
Conclui-se que para o resultado deve-se conhecer as fórmulas e literatura para obtenção dos cálculos e para o entendimento da matéria, após a criação do portfólio foi possível entender os temas propostos: Viscosímetro de Stokes, Experimento de Reynolds, Perda de Carga distribuída, Experimentos em trocadores de calor.
 
REFERÊNCIAS 
https://www.barriquand.com/pt/perguntas-frequentes/
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