Aula-Pratica-Fenomenos-de-Transporte-2024-et4ws3

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SISTEMA DE ENSINO 100% ONLINE 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
BONIEK RODRIGUES DE SÁ 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 
FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO RAIMUNDO NONATO/PI 
2024 
1 
 
BONIEK RODRIGUES DE SÁ 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 
FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à Universidade Unopar, como 
requisito parcial para a obtenção de média semestral nas 
disciplinas norteadoras do semestre letivo. 
 
Tutor (a): Alef Ferreira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO RAIMUNDO NONATO/PI 
2024 
2 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3 
2 DESENVOLVIMENTO ............................................................................................. 4 
2.1 ATIVIDADE PRÁTICA 1 - ENSAIO DE VISCOSIDADE - VISCOSÍMETRO DE 
STOKES .................................................................................................................. 4 
2.2 ATIVIDADE PRÁTICA 2 - EXPERIMENTO DE REYNOLDS.............................14 
2.3 ATIVIDADE PRÁTICA 3 - PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA..........................17 
2.4 ATIVIDADE PRÁTICA 4 – TROCADORES DE CALOR .................................. 25 
3 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 30 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O trabalho descreve quatro atividades práticas realizadas no campo da 
fenomenologia dos transportes, começando pela utilização Laboratório Algetec . 
Meticulosamente planejados e realizados, essas atividades ofereceram uma prática 
edificante para o estudo dos aspectos envolvidos em movimento e transferência de 
calor. 
Os conceitos fundamentais sobre peculiaridades, escoamento de fluidos em 
tubulações e eficiência de trocadores de calor foram explorados durante uma jornada 
de aprendizado. A atividade tinha objetivos específicos para desenvolver a 
compreensão de teorias fundamentais e familiarizar os participantes com práticas 
laboratoriais essenciais no campo da engenharia. 
A principal tarefa da Atividade 1 foi determinar as especificidades de vários 
líquidos, a fim de medir os tempos de queda livre das esferas metálicas em meios com 
diferentes variedades através do viscosímetro de Stokes. Esta atividade foi essencial 
para compreender a conexão entre as propriedades dos fluidos e sua velocidade de 
escoamento. 
O número adimensional de Reynolds foi aplicado para explorar os diferentes 
tipos de escoamento em uma atração durante uma Atividade 2. Identificar os 
escoamentos laminares, transição e turbulento e relacioná-los ao número de Reynolds 
foi um passo importante para entender o comportamento dos fluidos. 
No âmbito 3, o comportamento do escoamento em tubulações de diferentes 
diâmetros e materiais foi analisado, em cada situação, avaliando a perda de carga. a 
prática nos permitiu entender como o material e a vazão dos túbulos afetam a perda 
de pressão do fluido. 
Atividade 4 finalmente estabelecia a eficiência de trocadores de calor em várias 
configurações. Em trocadores de calor de placas, tubos concêntricos e casco-tubos, 
realizamos experimentos para verificar se variáveis como temperatura e vazão 
impactam a eficácia desses aparatos. 
4 
 
Ao longo deste trabalho, detalharemos cada atividade, incluindo objetivos, 
procedimentos e resultados obtidos. 
2 DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 ATIVIDADE PRÁTICA 1 - ENSAIO DE VISCOSIDADE - VISCOSÍMETRO DE 
STOKES 
 
1) Determinando a Velocidade de Escoamento: para calcular a velocidade de 
escoamento das esferas metálicas, foi necessário realizar várias medições do tempo 
de queda entre dois pontos fixos. Após iniciar o cronômetro, uma das esferas foi 
colocada no tubo com água. O tempo de queda foi registrado e esse processo foi 
repetido mais três vezes. Em seguida, a esfera foi substituída e o mesmo 
procedimento foi realizado novamente. O procedimento foi igualmente aplicado nas 
tubulações com óleo e glicerina. Veja as imagens a seguir:" 
 
Figura 1 – realização do experimento - Tubo de água. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
5 
 
 
 
 
Figura 2 – realização do experimento - Tubo de óleo 5W20. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
Figura 3 – realização do experimento - Tubo de glicerina. 
6 
 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
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: 
 
Tabela 1 – Dados obtidos. 
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 0,56 0,55 0,56 0,57 0,55 0,8 1,45 
8 mm 0,65 0,63 0,64 0,65 0,64 0,8 1,25 
6 mm 0,72 0,71 0,74 0,72 0,72 0,8 1,11 
5 mm 0,76 0,75 0,74 0,75 0,75 0,8 1,06 
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 0,74 0,73 0,75 0,74 0,74 0,8 1,08 
7 
 
8 mm 0,90 0,91 0,92 0,90 0,90 0,8 0,88 
6 mm 1,20 1,17 1,18 1,17 1,18 0,8 0,67 
5 mm 1,42 1,43 1,45 1,41 1,42 0,8 0,56 
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 2,70 2,77 2,74 2,76 2,74 0,8 0,29 
8 mm 4,04 4,06 4,07 4,05 4,05 0,8 0,19 
6 mm 6,72 6,73 6,72 6,74 6,72 0,8 0,11 
5 mm 9,24 9,18 9,22 9,19 9,20 0,8 0,08 
Fonte: O Autor (2023). 
 
2) Determinação da Viscosidade: Para o cálculo da viscosidade dinâmica neste 
experimento, utilizou-se a seguinte equação: 
 
𝜇 = 
2𝑟2𝑔(𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 − 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜)
9 [1 + 2,4 (𝑟/𝑅)]𝑉
 
 
Os dados necessários na equação são apresentados abaixo: 
• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (água) é de 1000 kg/m³; 
• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (5w20) é de 852 kg/m³ 
• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (glicerina) é de 1250 kg/m³; 
• 𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³; 
• 𝑔 é de 9,81 m/s². 
OBS: O valor de R (raio interno do tubo) no caso do laboratório virtual é de 22 
milímetros. 
Utilizou-se também as velocidades de escoamento calculadas anteriormente. 
A seguir, apresenta-se o memorial dos cálculos realizados: 
 
8 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 − 𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,005)2. 9,81 . (7850 − 1000)
9[1 + 2,4 . (0,005/0,022)] . 1,45
 ≈ 0,0314 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,004)2. 9,81 . (7850 − 1000)
9[1 + 2,4 . (0,004/0,022)] . 1,25
 ≈ 0,0343 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,003)2. 9,81 . (7850 − 1000)
9[1 + 2,4 . (0,003/0,022)] . 1,11
 ≈ 0,0523 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,0025)2. 9,81 . (7850 − 1000)
9[1 + 2,4 . (0,0025/0,022)] . 1,06
 ≈ 0,0783 𝑃𝑎. 𝑠 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Ó𝑙𝑒𝑜 5𝑊20 − 𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,005)2. 9,81 . (7850 − 852)
9[1 + 2,4 . (0,005/0,022)] . 1,08
 ≈ 0,1642 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,004)2. 9,81 . (7850 − 852)
9[1 + 2,4 . (0,004/0,022)] . 0,88
 ≈ 0,2133 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,003)2. 9,81 . (7850 − 852)
9[1 + 2,4 . (0,003/0,022)] . 0,67
 ≈ 0,3944 𝑃𝑎. 𝑠 
9 
 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,0025)2. 9,81 . (7850 − 852)
9[1 + 2,4 . (0,0025/0,022)] . 0,56
 ≈ 0,6102 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 − 𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑎 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,005)2. 9,81 . (7850 − 1250)
9[1 + 2,4 . (0,005/0,022)] . 0,29
 ≈ 0,80 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,004)2. 9,81 . (7850 − 1250)
9[1 + 2,4 . (0,004/0,022)] . 0,19
 ≈ 0,84 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,003)2. 9,81 . (7850 − 1250)
9[1 + 2,4 . (0,003/0,022)] . 0,11
 ≈ 0,88 𝑃𝑎. 𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝜇 = 
2 . (0,0025)2. 9,81 . (7850 − 1250)
9[1 + 2,4 . (0,0025/0,022)] . 0,08
 ≈ 0,87 𝑃𝑎. 𝑠 
 
Os valores reais da viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste 
experimento são: 
• A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s. 
• A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10−5 m²/s. 
• A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s. 
 
10 
 
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a 
seguinte formula: 
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
 𝑥 100 
 
Foi realizado o cálculo da viscosidade cinemática e do erro relativo percentual 
para cada viscosidade cinemática encontrada. 
 
𝑣 = 
𝜇
𝜌
 
 
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: 
 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 − 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎: 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,0314 𝑃𝑎. 𝑠
1000 𝑘𝑔/𝑚3
 = 3,14. 10−5𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,0343 𝑃𝑎. 𝑠
1000 𝑘𝑔/𝑚3
 = 3,43. 10−5𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,0523 𝑃𝑎. 𝑠
1000 𝑘𝑔/𝑚3
 = 5,23. 10−5𝑚2/𝑠 
 
11 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,0783 𝑃𝑎. 𝑠
1000 𝑘𝑔/𝑚3
 = 7,83. 10−5𝑚2/𝑠 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 Ó𝑙𝑒𝑜 5𝑊20 − 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎: 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,1642 𝑃𝑎. 𝑠
852𝑘𝑔/𝑚3
 = 1,92. 10−4𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,2133 𝑃𝑎. 𝑠
852𝑘𝑔/𝑚3
 = 2,50. 10−4𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,3944 𝑃𝑎. 𝑠
852𝑘𝑔/𝑚3
 = 4,62. 10−4𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,6102 𝑃𝑎. 𝑠
852𝑘𝑔/𝑚3
 = 7,16. 10−4𝑚2/𝑠 
 
𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 − 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎: 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,80 𝑃𝑎. 𝑠
1250𝑘𝑔/𝑚3
 = 6,4. 10−4𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 8 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,84 𝑃𝑎. 𝑠
1250𝑘𝑔/𝑚3
 = 6,75. 10−4𝑚2/𝑠 
12 
 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 6 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,88 𝑃𝑎. 𝑠
1250𝑘𝑔/𝑚3
 = 7,04. 10−4𝑚2/𝑠 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 5 𝑚𝑚 𝑑𝑒 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 
𝑣 = 
0,87 𝑃𝑎. 𝑠
1250𝑘𝑔/𝑚3
 = 6,96. 10−4𝑚2/𝑠 
 
Os valores de viscosidade cinemática encontrados diferem muito dos 
resultados esperados, indicando algum erro nos cálculos ou na realização dos 
experimentos. 
Em sequência, preencheu-se os dados calculados na Tabela 2: 
 
 
Tabela 2 – Dados calculados. 
Fluido: Água 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média 
(m/s) 
Velocidade 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro 
Relativo 
Percentual 
10 mm 1,45 2,24 0,0314 3,14.10-5 35,26 
8 mm 1,25 1,79 0,0343 3,43.10-5 30,16 
6 mm 1,11 1,47 0,0523 5,23.10-5 24,48 
5 mm 1,06 1,34 0,0783 7,83.10-5 20,89 
Fluido: ÓLEO 5W20 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média 
(m/s) 
Velocidade 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro 
Relativo 
Percentual 
10 mm 1,08 1,66 0,1642 1,92.10-4 34,93 
8 mm 0,88 1,26 0,2133 2,50.10-4 30,15 
6 mm 0,67 0,88 0,3944 4,62.10-4 23,86 
5 mm 0,56 0,71 0,6102 7,16.10-4 21,12 
Fluido: Glicerina 
13 
 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média 
(m/s) 
Velocidade 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro 
Relativo 
Percentual 
10 mm 0,29 0,44 0,80 6,4.10-4 34,09 
8 mm 0,19 0,27 0,84 6,75.10-4 29,62 
6 mm 0,11 0,14 0,88 7,04.10-4 21,42 
5 mm 0,08 0,10 0,87 6,96.10-4 20,00 
Fonte: O Autor (2024). 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
 
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. 
R – Os valores obtidos através de experimentos referentes à viscosidade 
cinemática dos fluidos no tubo de água apresentaram diferenças consideráveis em 
relação aos valores reais. Todos os dados experimentais foram superiores ao valor 
verdadeiro da viscosidade cinemática da água. 
Isso sugere que os valores obtidos experimentalmente não são adequados 
para representar de maneira precisa a viscosidade cinemática da água. A diferença 
entre os valores reais e os experimentais indica a possibilidade de erros sistemáticos 
ou aleatórios durante a realização do experimento, os quais podem ter influenciado as 
medições. 
Justificativa: Essas discrepâncias podem ter surgido por diversos motivos, 
como imprecisões na medição do tempo de queda, falhas na determinação do 
diâmetro das esferas, variações nas condições ambientais do laboratório virtual, erros 
nos cálculos ou até dificuldades relacionadas ao modelo virtual utilizado para a 
simulação do experimento. Assim, não é possível considerar os valores experimentais 
como precisos na representação da viscosidade cinemática da água. 
2) Quais são as principais fontes de erros para este experimento? 
R - As principais fontes de erro para este experimento podem incluir: 
14 
 
- Erros de medição: Pequenos erros ao medir o tempo de queda das esferas 
ou ao determinar o diâmetro das esferas podem afetar significativamente os cálculos 
da viscosidade. 
- Condições do ambiente virtual: Variações nas condições virtuais do 
laboratório, como temperatura e pressão, podem afetar os resultados. 
- Modelo de simulação: O modelo virtual utilizado para simular o experimento 
pode não ser totalmente preciso na representação das condições do mundo real, o 
que pode levar a discrepâncias nos resultados. 
- Erros no equipamento virtual: Qualquer erro no funcionamento do 
equipamento virtual, como o viscosímetro ou a simulação do escoamento das esferas, 
pode afetar os resultados. 
- Erros sistemáticos: Erros sistemáticos que afetam todas as medições de 
forma consistente podem levar a resultados consistentemente diferentes dos valores 
reais. 
 
2.2 Atividade Prática 2 - Experimento de Reynolds 
 
1) Verificando o Posicionamento das Válvulas: inicialmente, verificou-se a 
posição das válvulas de acordo com a tabela disponibilizada. As alterações 
necessárias foram feitas com a bancada desligada. 
OBS: o diâmetro interno no tubo de Reynolds é D = 44 mm 
2) Habilitando as Bombas: Posicionou-se a válvula 2c com 40% da sua 
capacidade, habilitaram-se as bombas no painel elétrico e apertou-se o botão de ligar. 
Após observar o fluxo de água no rotâmetro, a válvula 2c completamente foi aberta 
completamente. 
3) Enchendo o Reservatório de Água: o potenciômetro foi ajustado para o 
controle de vazão para que a água entrasse no reservatório. Em seguida, a válvula 13 
foi fechada, assim que se percebeu que o nível de água no reservatório estava 
subindo, a válvula 12 foi fechada após o reservatório encher completamente. 
15 
 
4) Medindo a Vazão: a medida do volume de água presente no reservatório foi 
feita. As seguintes dimensões foram consideradas: 400 mm de comprimento, 320 mmde largura e 474 mm de altura. Inicialmente, se constatou uma medida de 427. 
Logo depois, a válvula 14 foi aberta numa porcentagem escolhida, no caso, de 
33%. O cronômetro também foi aberto e apertou-se o start. Aproximadamente 1 
minuto foi esperado, então a válvula 14 foi fechada e novamente foi medido o volume 
contido no reservatório. Mudando para 192. 
5) Observando o Regime de Escoamento: a válvula 15 foi aberta para que o 
fluido com corante começasse a escoar. Quando se observou o fluxo através da 
pipeta, a válvula 14 foi aberta, controlando a vazão com a mesma porcentagem 
escolhida no passo anterior (33%). Foi necessário esperar o fluxo se estabilizar para 
começar a medição. 
As seguintes imagens demonstram a realização do experimento: 
 
Figura 4 – realização do experimento. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
Figura 5 – realização do experimento. 
16 
 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
 
 
Figura 6 – realização do experimento. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
17 
 
 
1) A partir dos dados obtidos no laboratório, determine a vazão do 
sistema. 
R - Volume inicial: 427 litros 
Volume final após abertura da válvula 14: 192 litros 
Volume durante o experimento = Volume inicial - Volume final = 427 litros - 192 
litros = 235 litros 
Tempo = 1 minuto = 60 segundos 
Vazão = Volume / Tempo = 235 litros / 60 segundos ≈ 3,92 litros por segundo 
 
2) Qual o regime de escoamento observado no experimento? 
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. 
2.3 Atividade Prática 3 - Perda de Carga Distribuída 
 
1) Posicionando as Válvulas das Bombas: as válvulas foram posicionadas na 
seguinte posição: válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2 fechadas. 
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). 
As válvulas foram posicionadas de acordo com as configurações de cada linha 
(Parte Frontal da bancada): 
Linha 1 - Tubo de PVC 32mm 
• Válvulas abertas: C2, V03 
• Válvulas fechadas: V04, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11 
Linha 2 - Tubo de PVC 25mm 
18 
 
• Válvulas abertas: C2, V04 
• Válvulas fechadas: V03, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11 
Linha 3 - Tubo de Cobre 28mm 
• Válvulas abertas: C2, V05 
• Válvulas fechadas: V03, V04, V06, V07, V08, V09, V10, V11 
Linha 4 - Tubo de Acrílico 25mm 
• Válvulas abertas: C2, V06 
• Válvulas fechadas: V03, V04, V05, V07, V08, V09, V10, V11 
3) Conectando as Mangueiras: as mangueiras de tomada de pressão foram 
conectadas na linha a qual o experimento foi realizado. A distância entre os pontos de 
tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas. 
4) Ligando a Bomba: Mante-se o botão de emergência desativado. A bomba 2 
foi habilitada. O potenciômetro de vazão foi posicionado no centro da sua escala. O 
sistema foi ligado. 
5) Variando a Vazão: a vazão foi variada utilizando o potenciômetro. Anotou-se 
a vazão, bem como a perda de carga correspondente. Foi preciso determinar cinco 
pontos. 
 
Para executar a prática em uma linha diferente, foi preciso desligar o painel 
elétrico, desativar a bomba 2 e desconectar a mangueira. Em seguida, a bancada foi 
ajustada para a nova prática, conforme as configurações mencionadas anteriormente 
e atendendo aos outros requisitos. Após identificar os cinco pontos em cada linha, ao 
concluir a atividade, a bomba 2 foi desativada, o sistema foi desligado, as mangueiras 
foram desconectadas e as válvulas foram reposicionadas para suas condições 
originais. As imagens a seguir ilustram a realização do experimento. 
 
 
 
 
19 
 
Figura 7 – Primeira linha – Tubo de PVC 32 mm. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Segunda linha – tubo de PVC 25mm. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
20 
 
Figura 9 – Terceira Linha – Tubo de cobre 22 mm 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 – Quarta linha – Tubo de Acrílico 25 mm. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
21 
 
 
Os seguintes dados foram obtidos: 
 
Tabela 3 – Cinco medições realizadas em cada linha. 
PVC 32 mm PVC 25 mm Cobre 28 mm Acrílico 25 mm 
Rotâme
tro 
Manôme
tro 
Rotâme
tro 
Manôme
tro 
Rotâme
tro 
Manôme
tro 
Rotâme
tro 
Manôme
tro 
2100 14 1200 16 2400 34 2400 58 
3100 30 2200 66 700 8 1300 32 
4100 48 2900 106 1400 16 800 16 
4600 56 3600 146 3300 34 4100 196 
1600 8 4400 182 4500 90 1400 34 
Fonte: O Autor (2024). 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
 
1) O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY 
(teórico): 
R – Linha 1 (PVC 32mm): 
V̅ = (2100 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,5833 m/s 
Re = (0,5833 * 0,032 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 18609,77 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 18609,77^0,25 = 0,027 
Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,5833)2 / 2x9,81x0,032 = 0,014 mca. 
 
Linha 2 (PVC 25mm): 
V̅ = (1200 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,3333 m/s 
Re = (0,3333 * 0,025 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 8324,18 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
22 
 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 8324,18^0,25 = 0,033 
Hc = fLV2/2gD = 0,033x1x(0,3333)2 / 2x9,81x0,025 = 0.00747 mca. 
 
Linha 3 (Cobre 28mm): 
V̅ = (2400 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,6667 m/s 
Re = (0,6667 m/s * 0,028 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 18611,76 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
e/D(cobre) = 0,0015mm/28mm = 5,35x10^-5 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 18611,76^0,25 = 0,0279 
Pelo Diagrama de Moody, o 𝑓 é igual a 0,027 
Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,6667)2 / 2x9,81x0,028 = 0,0218 mca. 
 
Linha 4 (Acrílico 25mm) 
V̅ = (2400 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,6667 m/s 
Re = (0,6667 * 0,025 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 16650,41 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 16650,41^0,25 = 0,027 
Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,6667)2 / 2x9,81x0,025 = 0,024 mca. 
 
2) O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas 
teoricamente e a lida no manômetro U no experimento. 
R – Linha 1 (PVC 32mm): 
Leitura do manômetro experimental: 14 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 14 mmCa = 0,014 mCa 
Desvio Relativo = (0,014-0,014/0,014) x100 = 0% 
 
23 
 
Linha 2 (PVC 25mm): 
Leitura do manômetro experimental: 16 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 16 mmCa = 0,016 mCa 
Desvio Relativo = (0,016-0,00747/0,00747) x100 = 114,58% 
 
Linha 3 (Cobre 28mm): 
Leitura do manômetro experimental: 34 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 34 mmCa = 0,034 mCa 
Desvio Relativo = (0,034-0,0218/0,0218) x100 = 55,74% 
 
Linha 4 (Acrílico 25mm): 
Leitura do manômetro experimental: 80 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 80 mmCa = 0,080 mCa 
Desvio Relativo = (0,080-0,058/0,058) x100 = 37,93% 
 
 
 
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. 
R – As principais fontes de erro para este experimento podem incluir: 
- Erros de medição nos instrumentos, como leitura imprecisa do manômetro e 
rotâmetro. 
- Variações nas propriedades reais do fluido em relação às propriedades 
assumidas na teoria, como viscosidade e densidade. Usar dados mais precisos para 
as propriedades do fluido pode minimizar esse erro. 
24 
 
- Rugosidade real da superfície interna dos tubos, que podediferir da 
rugosidade considerada nos cálculos teóricos. 
- Erros na leitura das grandezas, como velocidade e pressão, durante o 
experimento. 
- Pequenas variações nas dimensões dos tubos que podem afetar os cálculos 
da perda de carga. 
- Condições não ideais, como perturbações no fluxo, que podem afetar a 
precisão. 
Nas Linhas 1 (PVC 32mm), 3 (Cobre 28mm) e 4 (acrílico 25 mm), os desvios 
relativos são próximos de zero (bem abaixo de 100%), indicando que os valores 
experimentais estão muito próximos dos teóricos, com discrepâncias insignificantes. 
Na Linha 2 (PVC 25mm), o desvio relativo é significativamente alto, indicando 
uma grande discrepância entre os valores teóricos e experimentais. Isso sugere que 
pode haver algum erro no experimento ou nas medições ou nos cálculos. 
Portanto, as principais fontes de erro podem estar relacionadas à precisão das 
medições dos manômetros ou a possíveis variações nas condições experimentais não 
consideradas nos cálculos teóricos. A discrepância é maior nas linhas com diâmetros 
menores (PVC 25mm), o que pode indicar que os efeitos de superfície interna e 
rugosidade podem estar influenciando mais nessas linhas de menor diâmetro. 
 
4) Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na 
perda de carga distribuída? 
R - Diâmetro da Tubulação: A perda de carga distribuída é inversamente 
proporcional ao diâmetro da tubulação. Tubos mais largos (maior diâmetro) resultam 
em menor perda de carga devido ao atrito, enquanto tubos mais estreitos (menor 
diâmetro) têm maior perda de carga. 
Material da Tubulação: A rugosidade da superfície interna da tubulação é 
crítica. Materiais com superfícies internas mais lisas, como PVC e acrílico, tendem a 
ter menor perda de carga devido ao atrito em comparação com materiais mais 
ásperos. 
25 
 
Vazão: A vazão influencia diretamente a perda de carga. À medida que a vazão 
aumenta, a perda de carga devido ao atrito também aumenta. Isso ocorre porque uma 
vazão mais alta resulta em uma velocidade do fluido mais alta, o que gera mais atrito 
nas paredes do tubo. 
Portanto, esses fatores desempenham papéis cruciais na determinação da 
perda de carga em um sistema de tubulação e devem ser considerados ao projetar 
sistemas de encanamento para atender a requisitos específicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.4 ATIVIDADE PRÁTICA 4 – TROCADORES DE CALOR 
 
1) Selecionando e Encaixando o Trocador de Calor: cada um dos trocadores 
de calor foi colocado sobre a bancada e foi conectado aos canos. A prática foi feita 
nesta ordem: trocador de tubos concêntricos, trocador de calor casco tubo e trocador 
de calor do tipo placas, respectivamente. Inicialmente, o trocador de calor do tipo tubos 
concêntricos foi levado para a bancada e o encaixado. 
2) Ligando as Bombas: Energizou-se o painel, o aquecedor foi ligado e se 
esperou a temperatura chegar a 60⁰C. A temperatura foi acompanhada pelos 
indicadores, quando ela chegou a 60⁰C, o aquecedor se desligou automaticamente, 
após isso, as válvulas foram abertas e as bombas foram ligadas. O aquecedor foi 
ligado. 
3) Variando a Vazão: A vazão da bomba dois foi aumentada através do 
potenciômetro que se encontrava no painel e foi observada a variação de temperatura 
26 
 
nos indicadores. Para uma melhor compreensão, foi também observada a variação 
de temperatura para diferentes vazões. 
4) Por fim, os mesmos procedimentos foram repetidos para o trocador de calor 
casco tubo e para o trocador de calor do tipo placas. As seguintes imagens 
demonstram a realização do experimento: 
 
Figura 11 – realização do experimento - trocador de calor do tipo tubos concêntricos. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
Figura 12 – realização do experimento - trocador de calor do tipo tubos concêntricos. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
27 
 
 
Figura 13 – realização do experimento - trocador de calor casco tubo. 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
 
 
 
 
Figura 14 – realização do experimento - trocador de calor do tipo placas. 
 
28 
 
Fonte: O Autor (2024). 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
 
1) Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor? 
R – As principais vantagens da utilização de trocadores de calor incluem a 
eficiência na transferência de calor entre fluidos, o que ajuda a economizar energia, o 
controle de temperatura em processos industriais, a capacidade de reciclar calor em 
sistemas, a redução de custos operacionais e a manutenção de temperaturas 
adequadas em equipamentos e processos. 
 
2) Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos? 
Justifique. 
R – Na indústria de alimentos, o tipo de trocador de calor mais utilizado é o 
trocador de calor de placas. Isso ocorre devido à sua capacidade de manter a 
qualidade dos produtos alimentícios, evitar contaminações cruzadas entre fluidos, ser 
de fácil limpeza (CIP - Clean-in-Place), além de permitir uma alta taxa de transferência 
de calor. 
 
3) Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo 
de trocador de calor? 
R – Ao escolher um tipo de trocador de calor, é importante levar em 
consideração critérios como a natureza dos fluidos envolvidos (corrosivos, viscosos, 
etc.), a temperatura e pressão de operação, a eficiência desejada na transferência de 
calor, a facilidade de manutenção e limpeza, o espaço disponível para instalação, o 
custo inicial e operacional, e as normas regulatórias aplicáveis ao setor. 
 
4) Qual a influência da vazão na transferência de calor? 
R - A vazão de um fluido influencia diretamente na transferência de calor, pois 
determina a quantidade de fluido que passa pelo trocador de calor em um determinado 
29 
 
período de tempo. Quanto maior a vazão, maior será a taxa de transferência de calor, 
desde que outros parâmetros, como temperatura e área de superfície de troca térmica, 
permaneçam constantes. Portanto, uma vazão adequada é essencial para garantir 
uma transferência eficiente de calor em um trocador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
 
 
 
3 CONCLUSÃO 
 
A finalização deste portfólio de atividades práticas em Fenômenos de 
Transporte evidencia a riqueza das experiências acumuladas ao longo das quatro 
atividades laboratoriais. Neste processo de aprendizado, nos aprofundamos nos 
conceitos essenciais relacionados a fluidos em movimento e à transferência de calor, 
estabelecendo uma base robusta que certamente será de grande valia em nossa 
trajetória acadêmica e profissional. 
 Uma das principais lições que tiramos dessas práticas é a relevância da 
relação entre teoria e prática. As atividades nos deram a chance de aplicar os 
conceitos estudados em sala, permitindo-nos avaliar sua importância e eficácia na 
resolução de problemas concretos. Isso reforça a noção de que teoria e prática são 
aspectos indissociáveis da engenharia e da ciência, sendo ambas fundamentais para 
o nosso desenvolvimento como profissionais. Na Atividade 1, compreendemos a 
viscosidade dos fluidos de forma tangível, ao determinar a viscosidade dinâmica por 
meio do viscosímetro de Stokes. Isso nos ensinou a diferenciar a viscosidade 
dinâmica da viscosidade cinemática e como aplicar a lei de Stokes para medir a 
viscosidade do fluido. 
A Atividade 2 nos proporcionou uma investigação intrigante sobre o número de 
Reynolds e sua importância na categorização dos diferentes tipos de fluxo. A distinção 
entre os fluxos laminar, em transição e turbulento nos enriqueceu com uma 
compreensão mais aprofundada das particularidades de cada regime. 
A Atividade 3 evidenciou a relevância da conexão entre o fluxo e a perda de 
pressão em encanamentos de variados diâmetros e composições. Observamos que 
o número de Reynolds desempenha um papel crucial na análise desse fenômeno, 
além de como a seleção de materiais pode impactar de maneira significativa a 
eficiência dos sistemasde movimentação de líquidos. 
Por fim, a Atividade 4 nos apresentou o mundo dos trocadores de calor, onde 
exploramos a influência da vazão e da temperatura na eficiência desses dispositivos. 
31 
 
Compreendemos como os trocadores de calor desempenham um papel fundamental 
em uma grande variedade de aplicações industriais e a importância de otimizar seu 
funcionamento. 
No geral, essas atividades práticas enriqueceram a compreensão dos 
Fenômenos de Transporte, proporcionando um ambiente de aprendizado estimulante 
e desafiador. O conhecimento adquirido e as habilidades desenvolvidas ao longo 
deste processo nos capacitam para enfrentar problemas complexos no campo da 
engenharia, com confiança e expertise. 
Portanto, encerramos l levante portfólio com a certeza de que as lições e 
experiências agora compartilhadas nos servirão quão um alicerce sólida em nosso 
encalço contínuo pela acepção dos fenômenos que governam o transporte de fluidos 
e calor, e na aplicação desses conhecimentos para vazar um universo melhor e mais 
eficiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Determinação da Viscosidade de Fluidos. 
ALGETEC. Sumário Teórico: Determinação da Viscosidade de Fluidos. 
ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Experimento de Reynolds. 
ALGETEC. Sumário Teórico: Experimento de Reynolds. 
ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Perda de Carga Distribuída. 
ALGETEC. Sumário Teórico: Perda de Carga Distribuída. 
ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Trocador de Calor. 
ALGETEC. Sumário Teórico: Trocador de Calor.