Aula prática de fenômenos de transporte

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ANHANGUERA EDUCACIONAL 
Unidade: Colônia do Gurguéia/ pi – I (17050203) A 
 
 
 
Curso de Engenharia da Computação 
 
 
 
Aluno (a): Josiel Costa Rodrigues 
RA: 3841812604 
 
 
 
 
Portfólio de Aula Prática da Disciplina: Fenômenos de Transporte. 
 
 
 
 
Colônia do Gurguéia – PI 
2025 
 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 
Experimento de Reynolds 
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
 Bancada didática de Mecânica dos Fluidos e Bombas da Algetec; 
 Cronômetro. 
PROCEDIMENTOS 
HABILITANDO AS BOMBAS 
Habilite as bombas no painel elétrico e, em seguida, ligue a bancada. 
ENCHENDO O RESERVATÓRIO 
Ajuste o potenciômetro e aguarde o preenchimento do reservatório. Assim 
que o nível de água no reservatório atingir o valor máximo, a bancada será 
desligada. Nesse momento, feche a válvula 12 para impedir a recirculação 
da água do reservatório. 
MEDINDO A VAZÃO E OBSERVANDO O REGIME DE ESCOAMENTO 
Observe o volume de água presente no reservatório. Considere as seguintes 
dimensões: 400 mm de comprimento, 320 mm de largura e 474 mm de 
altura. Ajuste as válvulas 14 (tubulação de Reynolds) e 15 (corante) para as 
posições desejadas. Para iniciar a observação, é necessário manipular a 
válvula 15 até que seja possível observar o fluxo do corante em todo o 
comprimento do tubo de Reynolds. Verifique qual a cota inicial do tanque 
e ative o cronômetro. Observando o comportamento do escoamento (água 
+ corante), aguarde até que o nível da água varie 30 a 50 mm e, em seguida, 
desligue o cronômetro e feche as válvulas. Registre as informações obtidas 
para usá-las posteriormente, durante o cálculo da vazão para a 
porcentagem de trabalho escolhida para a válvula 14 (tubulação de 
Reynolds) e classificação do regime de escoamento. 
OBSERVANDO UM NOVO REGIME DE ESCOAMENTO 
Repita os procedimentos anteriores para realizar uma nova medição de 
vazão e uma nova observação do regime de escoamento, enchendo o 
tanque, escolhendo outra porcentagem de trabalho para a válvula 14. 
Lembre-se que, para iniciar a observação, é necessário manipular a válvula 
15 até que seja possível observar o fluxo do corante em todo o 
comprimento do tubo de Reynolds. 
 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES: 
1. A partir dos dados obtidos no laboratório, considerando a passagem 
de tempo e alteração do nível da água, determine a vazão do sistema 
para a porcentagem utilizada na válvula de escoamento do tubo de 
Reynolds. Registre as informações na tabela abaixo. 
 
Porcentagem 
de trabalho 
da válvula 15 
Tempo Volume 
inicial 
Volume 
final 
Vazão 
33% 60 s 427 I 192 I 3,92 I/s 
 
2. Com base nos dados obtidos durante a etapa de medindo a vazão, 
calcule o número de Reynolds e, a partir disso, classifique o regime 
de escoamento. 
 
Porcentagem 
de trabalho 
da válvula 15 
Vazão Velocidade Re Regime de 
Escoamento 
33% 3,92 I 2m/s 2100 Fluxo 
Laminar 
 
3. Considerando as informações obtidas durante a etapa de observação 
do regime de escoamento, qual o regime de escoamento 
encontrado? 
 
Porcentagem de trabalho da 
válvula 15 
Regime de Escoamento 
 
 
Resposta: Dentro do regime foi observado o fluxo laminar. Isso 
ocorreu devido a pressão diminuir por causa da diminuição da altura 
do nível. Sendo assim, tendo a diminuição do nível do reservatório, a 
pressão dada na tubulação também tem uma diminuição da vazão, 
ocasionando na redução de velocidade, deixando o fluxo laminar. 
 
Referências Bibliográficas: 
 
BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. São Paulo: Pearson, 2008. 
ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos. Porto Alegre: Grupo 
A, 2015. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580554915/. 
Acesso em: 18 jul. 2023. 
FOX, R. W. et al. Introdução à mecânica dos fluidos. 9. ed. Barueri: Grupo 
GEN, 2018. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521635000/. 
Acesso em: 18 jul. 2023. 
WHITE, F. M. Mecânica dos fluidos. Porto Alegre: Grupo A, 2018. Disponível 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580554915/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521635000/
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580556070/. 
Acesso em: 18 jul. 2023. 
GODOI, P. J. P M.; ASSUNÇÃO, G. S. C. Mecânica dos fluidos. Porto Alegre: 
Grupo A, 2019. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788595028494/. 
Acesso em: 30 jul. 2023. 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física - Vol. 2 - 
Gravitação, ondas e termodinâmica. 10. ed. Barueri: Grupo GEN, 2016. 
Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521632078/. 
Acesso em: 30 jul. 2023. 
WHITE, F. M. Mecânica dos fluidos. Porto Alegre: Grupo A, 2018. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580556070/. 
Acesso em: 18 jul. 2023. 
 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 
Perda de Carga Distribuída 
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
· Tubulação de PVC 32 mm; 
· Tubulação de PVC 25 mm; 
· Tubulação de cobre 28 mm; 
· Tubulação de acrílico 25 mm; 
· Manômetro em U; 
· Rotâmetro; 
· Válvulas; 
· Quadro elétrico; 
· Bombas. 
PROCEDIMENTOS 
 
HABILITANDO AS BOMBAS 
Configure as bombas correspondentes a linha que deseja realizar o 
experimento. 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580556070/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788595028494/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521632078/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580556070/
POSICIONANDO AS VÁLVULAS DAS LINHAS 
Configure as válvulas correspondentes a linha que deseja realizar o 
experimento. 
CONECTANDO AS MANGUEIRAS 
Conecte as mangueiras de tomada de pressão na linha a qual o experimento 
será realizado. A distância entre os pontos de tomada de pressão é de um 
metro em qualquer uma das linhas. 
LIGANDO A BOMBA 
Mantenha o botão de emergência desativado. Habilite a bomba 2. 
Posicione o potenciômetro de vazão no centro da sua escala. Ligue o 
sistema. 
VARIANDO A VAZÃO 
Varie a vazão utilizando o potenciômetro e anote-a, assim como a perda de 
carga correspondente. Você precisará de cinco pontos. Calcule o desvio 
relativo em relação às perdas de cargas obtidas teoricamente. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES: 
1. Qual foi a dependência observada entre a perda de carga, a vazão do 
fluido no sistema e o diâmetro da tubulação, mantendo as outras 
variáveis constantes? 
Resposta: Houve um aumento da perda de carga, junto com a 
ampliação da vazão do sistema. Também obteve uma redução do 
diâmetro da tubulação. 
 
2. Para uma mesma vazão, analisando o comportamento da queda de 
pressão entre os pontos de medição, qual das 4 linhas de perda de 
carga distribuída apresentou a maior queda? 
 
Resposta: Tendo uma queda de pressão que foi acentuada na linha 
de acrílico, ambos ao diâmetro interno menor, compensando uma 
rugosidade menor em comparação ao PVC, tendo um resultado onde 
tem uma maior perda de carga para uma mesma vazão. 
 
3. No projeto da linha de sucção de uma bomba centrífuga, semelhante 
à existente na bancada didática, deseja-se que a tubulação cause a 
menor perda de carga possível. Estão disponíveis tubulações de 
cobre, PVC e acrílico, de diâmetro interno 21 mm, 21.7 mm e 26.5 
mm, e comprimento 1 m, 1.5 m e 2 m. Qual das combinações a seguir 
melhor atende às condições dispostas? 
 
Resposta: Tubulação de acrílico, com 1m de comprimento e diâmetro 
interno de 26,5 mm. 
 
4. 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. 
 
Resposta: Manômetros e medidores de vazão, podem ter erros de 
calibração que acabam afetando as leituras, tendo parâmetros 
ambientais nas alterações de temperatura e na pressão do ambiente, 
podendo influenciar as propriedades do fluido e, consequentementetambém as medições. 
Com o alinhamento das tubulações, os desvios e às obstruções nas 
tubulações podem acabar causando turbulências, alterando a perda 
de carga, assim como qualquer vazamento nas conexões e nas 
tubulações, que também podem levar as leituras de pressão 
incorretas. 
Com a mudança de temperatura da água podem alterar a 
viscosidade, tendo um impacto na perda de carga calculada, assim 
como a presença de impurezas no fluido que afeta seu 
comportamento e a leitura de instrumentos. Se as bombas não 
estiverem operando nas condições ideais, a vazão pode não 
corresponder ao esperado, também pode haver uma discrepância 
entre os valores teóricos e experimentais. Nesse caso é necessário 
fazer uma comparação dos valores experimentais de perda de carga, 
medidos com valores teóricos calculados. 
 
5. Analise os dados para cada tubulação e responda. Qual a influência 
do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na perda de carga 
distribuída? Se necessário plote os valores de Vazão x Perda de Carga 
num papel milimetrado ou software gráfico para uma análise mais 
completa. 
 
Resposta: Quanto maior for a tubulação, maior a vazão e perdas, são 
maiores os erros das perdas calculadas. O material se altera no 
formato gráfico, deixando de ser linear quando se despreza a 
rugosidade para um gráfico mais curvo, então quanto maior a 
rugosidade, mais afetada será a linearidade das perdas percebidas. 
 
Referências Bibliográficas: 
 
FOX, R. W.; MCDONALD, A. T.; PRITCHARD, P. J. Introdução à Mecânica dos 
Fluidos. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. 
HALLIDAY, D. E.; RESNICK, R. Fundamentos de Física 2. 4ª ed., vol. 2. Rio de 
Janeiro: LTC, Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 1991. 
WHITE, F. M. Fluid Mechanics. Nova York: Mc Graw Hill, 2002. 
 
 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 
Experimentos de Convecção 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
· Aquecedor; 
· Bancada de AG-CONV; 
· Cabos; 
· Notebook. 
PROCEDIMENTOS 
 
ACOPLANDO O AQUECEDOR 
Suspenda a trava do suporte do aquecedor e acople-o no túnel de 
convecção. Abaixe a trave do suporte do aquecedor. 
CONECTANDO OS SENSORES 
Conecte os sensores de temperatura 1 e 2, anemômetro e exaustor na 
patola. 
VARIANDO OS PARÂMETROS 
Inicie a aquisição de dados no notebook. Varie a potência do aquecedor e 
do exaustor, verificando como os outros parâmetros do sistema variam ao 
longo do tempo. 
 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES: 
1. Qual foi o comportamento das temperaturas 1 e 2 ao variar a 
potência do aquecedor e do exaustor? 
 
Resposta: No experimento de convecção, quando o aquecedor foi 
acoplado e iniciou – se os ensaios, as temperaturas T1 e T2 se 
comportaram da seguinte maneira: 
 Aumento da potência do exaustor: a potência do exausto, quando 
tem um aumento, há também um aumento na velocidade do ar. 
Isso acaba provocando uma maior troca de calor, tornando uma 
diminuição das temperaturas T1 e T2, pois o ar frio é substituído 
rapidamente pelo ar aquecido. 
 Diminuição da potência do exaustor: Tendo uma redução da 
potência do exaustor, o ar diminui sua velocidade. Sendo assim, a 
temperatura T1 pretende aumentar, pois o ar quente permanece 
por mais tempo ao redor do sensor, já a T2 pode acabar 
apresentando uma variação menor, mais isso vai depender da 
posição relativa dos sensores e também da distribuição do calor. 
 
2. Quantas linhas e espaços compõem um pentagrama? 
 
Resposta: Pentagrama é o conjunto de 5 linhas horizontais, paralelas 
e equidistantes que formam, entre si, 4 espaços onde são escritas. 
 
3. Quais são nome das chaves apresentadas na prática? 
 
Resposta: A prática do experimento de convecção tem a diferença de 
densidade causada pelo calor, e também o movimento cíclico com 
correntes de convecção, que gera fluidos “líquidos e gases”. 
 
Referências Bibliográficas: 
 
BIRD, R. B.; STEWART, W. E.; LIGHTFOOT, E. N. Fenômenos de 
Transporte. Rio de Janeiro: LTC, 2004. 
BRAGA FILHO, W. Fenômenos de Transporte para Engenharia. 2ª ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2012. 
SIMÕES, R. M. I. Fenômenos de Transporte. Londrina: Editora e 
Distribuidora Educacional S. A., 2016. 
 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 
Experimentos em Trocadores de Calor 
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS 
· Bomba centrífuga; 
· Painel de mostradores; 
· Sensor de temperatura; 
· Sensor de vazão; 
· Trocador de calor do tipo Casca-Tubo; 
· Trocador de calor do tipo Placas; 
· Trocador de calor do tipo Tubos Concêntricos; 
· Válvulas. 
PROCEDIMENTOS 
 
ENCAIXANDO O TROCADOR DE CALOR DO TIPO TUBOS CONCÊNTRICOS 
Coloque o trocador tipo tubos concêntricos sobre a bancada, conecte-o aos 
canos e abra as válvulas. 
LIGANDO O AQUECEDOR 
Energize o painel, aumente a potência do aquecedor e ligue-o. Espere a 
temperatura chegar a 60 ⁰C. 
VARIANDO A VAZÃO 
Ligue a bomba um e ajuste sua vazão através do potenciômetro que se 
encontra no painel. Ligue a bomba dois e observe a variação de 
temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão, observe a 
variação de temperatura para diferentes vazões. 
ENCAIXANDO O TROCADOR DE CALOR DO TIPO CASCA-TUBO 
Coloque o trocador de calor tipo casca-tubo sobre a bancada, conecte-o aos 
canos com o fluido quente no casco e abra as válvulas. 
LIGANDO O AQUECEDOR 
Energize o painel, aumente a potência do aquecedor e ligue-o. Espere a 
temperatura chegar a 60 ⁰C. 
VARIANDO NOVAMENTE A VAZÃO 
Ligue a bomba um e ajuste sua vazão através do potenciômetro que se 
encontra no painel. Ligue a bomba dois e observe a variação de 
temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão, observe a 
variação de temperatura para diferentes vazões. 
TROCANDO AS CONEXÕES DO TROCADOR DE CALOR DO TIPO CASCA 
TUBO 
Altere as conexões do trocador de calor tipo casca-tubo que está sobre a 
bancada para o fluido quente passar nos tubos. 
LIGANDO O AQUECEDOR 
Energize o painel, aumente a potência do aquecedor e ligue-o. Espere a 
temperatura chegar a 60 ⁰C. 
VARIANDO NOVAMENTE A VAZÃO 
Ligue a bomba um e ajuste sua vazão através do potenciômetro que se 
encontra no painel. Ligue a bomba dois e observe a variação de 
temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão, observe a 
variação de temperatura para diferentes vazões. 
ENCAIXANDO O TROCADOR DE CALOR DO TIPO PLACAS 
Coloque o trocador do tipo placas sobre a bancada, conecte-o aos canos 
com o fluxo em contracorrente e abra as válvulas. 
LIGANDO O AQUECEDOR 
Energize o painel, aumente a potência do aquecedor e ligue-o. Espere a 
temperatura chegar a 60 ⁰C. 
VARIANDO A VAZÃO 
Ligue a bomba um e ajuste sua vazão através do potenciômetro que se 
encontra no painel. Ligue a bomba dois e observe a variação de 
temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão, observe a 
variação de temperatura para diferentes vazões. 
TROCANDO AS CONEXÕES DO TROCADOR DE CALOR DO TIPO PLACAS 
Altere as conexões do trocador de calor do tipo placas que está sobre a 
bancada para corrente em paralelo. 
LIGANDO O AQUECEDOR 
Energize o painel, aumente a potência do aquecedor e ligue-o. Espere a 
temperatura chegar a 60 ⁰C. 
LIGANDO AS BOMBAS 
Ligue a bomba um e ajuste sua vazão através do potenciômetro que se 
encontra no painel. Ligue a bomba dois e observe a variação de 
temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão, observe a 
variação de temperatura para diferentes vazões. 
 
 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES: 
1. Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor? 
 
Resposta: As vantagens que tem na utilização de trocadores de calor, 
é que eles têm uma eficiência na transferência de calor entre fluidos, 
isso acaba ajudando a economizar energia. Também há o controle de 
temperaturas nos processos industriais, a capacidade de reciclar 
calor em sistemas, e 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.Resposta: O modelo mais utilizado é o trocador de placas, porque, 
primeiro, a um espaço reduzido que pode ser utilizado, e também 
pela facilidade de higienização que é o fator crucial do processo 
produtivo de indústrias alimentícias. 
 
3. Comparando o desempenho do trocador de calor de placas com o 
trocador de calor do tipo casco e tubos, foi analisado que o trocador 
de placas é mais eficiente. A que se deve essa observação. 
 
Resposta: O trocador de calor de placas contém uma área maior de 
transferência térmica, isso é por causa da forma construtiva do 
trocador, podendo então proporcionar uma maior área de 
transferência de calor quando comparado com trocador do tipo 
casco e tubos. 
 
4. Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um 
tipo de trocador de calor? 
 
Resposta: Os critérios importantes ao escolher um trocador de calor, 
é analisar os tipos de fluidos que serão trocados no processo de 
transferência de calor, têm também a taxa de transferência de calor, 
que é necessário fazer uma avaliação da capacidade do trocador de 
calor na hora da transferência de calor de forma eficiente, levando 
em conta a área de superfície disponível para troca. 
A eficiência energética é algo também importante a ser considerada 
no trocador de calor, buscando minimizar as perdas de calor e 
garantir um funcionamento econômico, tem também a pressão de 
operação, algo que é fundamental na hora de escolher o trocador 
capaz de suportar a pressão de operação dos fluidos que são 
envolvidos no processo, tem que analisar os custos de instalação e 
manutenção do trocador de calor, buscando uma opção que seja 
econômica e de fácil manutenção. 
Um espaço que esteja disponível, é importante ter essa consideração 
para a instalação do trocador de calor, garantido que o equipamento 
escolhido possa ser acomodado adequadamente. E por último tem 
os requisitos de limpeza e higienização dependendo da aplicação, é 
importante considerar que os requisitos de limpeza e higienização do 
trocador de calor tenha uma garantia de qualidade do processo e a 
segurança dos produtos envolvidos. 
 
5. Qual a influência da vazão na transferência de calor? 
 
Resposta: A vazão de um fluido tem influência diretamente com a 
transferência de calor, pois têm uma determinação na quantidade de 
fluido que passa pelo trocador de calor em um determinado período 
de tempo. Sendo assim, quanto maior a vazão, maior será também a 
taxa de transferência de calor, desde que outros parâmetros, como 
temperatura e área de superfície de troca térmica mantenham – se 
constantes. Levando isso em conta, uma vazão adequada é essencial 
para garantir uma transferência de calor em um trocador. 
 
Referências Bibliográficas: 
 
BERGMAN, T. L. Incropera - Fundamentos de transferência de calor e de 
massa. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2019. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521636656/. 
Acesso em: 6 ago. 2023. 
ÇENGEL, Y. A.; GHAJAR, A. J. Transferência de calor e massa: uma 
abordagem prática. São Paulo: Grupo A, 2009. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580551280/. 
Acesso em: 6 ago. 2023. 
BORGNAKKE, C.; SONNTAG, R. E. Fundamentos da termodinâmica. São 
Paulo: Editora Blucher, 2018. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521207931/. 
Acesso em: 17 ago. 2023. 
BRAGA FILHO, W. B. Termodinâmica para engenheiros. Rio de Janeiro: 
Grupo GEN, 2020. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521637196/. 
Acesso em: 17 ago. 2023. 
ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013. 
Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580552010/. 
Acesso em: 17 ago. 2023. 
MORAN, M. J. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de 
Janeiro: Grupo GEN, 2018. Disponível 
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521634904/. 
Acesso em: 17 ago. 2023. 
WYLEN, G. V. Fundamentos da termodinâmica clássica. São Paulo: Editora 
Blucher, 1995. Disponível 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521636656/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580551280/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521207931/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521637196/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580552010/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521634904/
em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521217862/. 
Acesso em: 17 ago. 2023. 
 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521217862/