FENÔMENOS DE TRANSPORTE _ Passei Direto pagina ate 20

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Paraesferasde 6mmdediâmetro:
0,3944 Pa.s −4 2
v= 3 =4,62.10 m /s
852kg/m
Paraesferasde5mm dediâmetro:
0,6102 Pa.s −4 2
v= 3 =7,16.10 m /s
852kg/m
TubocomGlicerina−ViscosidadeCinemá#ca:
Paraesferasde10mmde diâmetro:
0,80 Pa.s −4 2
v= 3=6,4.10 m s/
1250kg/m
Paraesferasde 8mmdediâmetro:
0,84 Pa.s −4 2
v= 3=6,75.10 m s/
1250 /kg m
Paraesferasde 6mmdediâmetro:
0,88 Pa.s −4 2
v= 3=7,04.10 m s/
1250kg/m
Paraesferasde5mm dediâmetro:
0,87 Pa.s −4 2
v= 3=6,96.10 m s/
1250kg/m
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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
Viscosidad
e
Cinemática
Erro
Relativo
Percentual
10 mm 1,45 2,24 0,0314 3,14.10 ?-5
8 mm 1,25 1,79 0,0343 3,43.10 ?-5
6 mm 1,11 1,47 0,0523 5,23.10 ?-5
5 mm 1,06 1,34 0,0783 7,83.10 ?-5
Fluido: ÓLEO 5W20
Diâmetro
da Esfera
Velocidade
Média
(m/s)
Velocidade
Corrigida
(m/s)
Viscosidade
Dinâmica
Viscosidad
e
Cinemática
Erro
Relativo
Percentual
10 mm 1,08 1,66 0,1642 1,92.10 ?-4
8 mm 0,88 1,26 0,2133 2,50.10 ?-4
6 mm 0,67 0,88 0,3944 4,62.10 ?-4
5 mm 0,56 0,71 0,6102 7,16.10 ?-4
Fluido: Glicerina
Diâmetro
da Esfera
Velocidade
Média
(m/s)
Velocidade
Corrigida
(m/s)
Viscosidade
Dinâmica
Viscosidad
e
Cinemática
Erro
Relativo
Percentual
10 mm 0,29 0,44 0,80 6,4.10 ?-4
8 mm 0,19 0,27 0,84 6,75.10 ?-4
6 mm 0,11 0,14 0,88 7,04.10 ?-4
5 mm 0,08 0,10 0,87 6,96.10 ?-4
Fonte: O Autor (2023).
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:
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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 encontrados experimentalmente para a viscosidade
cinemática dos fluidos no tubo de água foram significativamente diferentes dos
valores reais. Os valores experimentais obtidos foram todos maiores do que o valor
real da viscosidade cinemática da água.
Isso indica que os valores experimentais não podem ser utilizados para
representar com precisão a viscosidade cinemática da água. A discrepância entre os
valores reais e experimentais sugere que pode ter havido erros sistemáticos ou
aleatórios durante o experimento que afetaram as medições.
Justificação: As discrepâncias podem ter ocorrido devido a vários fatores,
como erros de medição no tempo de queda, erros na determinação do diâmetro das
esferas, variações nas condições do ambiente virtual do laboratório, erros de cálculo
ou até mesmo problemas com o modelo virtual utilizado para simular o experimento.
Portanto, os valores experimentais não podem ser considerados precisos para
representar a 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:
- Erros de medição: Pequenos erros ao medir o tempo de queda das
esferasou ao determinar o diâmetro das esferas podem afetar significativamente
os cálculos da viscosidade.
- Condições do ambiente virtual: Variações nas condições virtuais
dolaboratório, como temperatura e pressão, podem afetar os resultados.
- Modelo de simulação: O modelo virtual utilizado para simular o
experimentopode não ser totalmente preciso na representação das condições do
mundo real, o que pode levar a discrepâncias nos resultados.
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- Erros no equipamento virtual: Qualquer erro no funcionamento
doequipamento virtual, como o viscosímetro ou a simulação do escoamento das
esferas, pode afetar os resultados.
- Erros sistemáticos: Erros sistemáticos que afetam todas as medições
deforma 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
aposição 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
suacapacidade, 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
ocontrole 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.
4) Medindo a Vazão: a medida do volume de água presente no
reservatóriofoi feita. As seguintes dimensões foram consideradas: 400 mm de
comprimento, 320 mm de 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.
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5) Observando o Regime de Escoamento: a válvula 15 foi aberta para que
ofluido 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 (2023).
Figura 5 – realização do experimento.
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Fonte: O Autor (2023).
Figura 6 – realização do experimento.
Fonte: O Autor (2023).
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos:
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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
naseguinte posição: válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2 fechadas.
2) Posicionando as Válvulas das Linhas: as válvulas correspondentes a
linhaforam 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
• Válvulas abertas: C2, V04
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• 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
foramconectadas 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.
Anotouse a vazão, bem como a perda de carga correspondente. Foi preciso
determinar cinco pontos.
Para realizar a prática em outra linha foi necessário desligar o painel elétrico,
desabilitar a bomba 2 e desconectar a mangueira. Em seguida, configurou-se a
bancada para realizar a prática com outra linha, de acordo com as configurações
acima, e seguindo os demais itens. Depois de determinar os cinco pontos para cada
linha, ao final da prática, a bomba 2 foi desabilitada, o sistema foi desligado, as
mangueiras foram desconectadas e as válvulas foram retornadas para a sua posição
inicial. As seguintes imagens demonstram a realização do experimento:
Figura 7 – Primeira linha – Tubo de PVC 32 mm.
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Fonte: O Autor (2023).
Figura 8 – Segunda linha – tubo de PVC 25mm.
Fonte: O Autor (2023).
Figura 9 – Terceira Linha – Tubo de cobre 22 mm
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Fonte: O Autor (2023).
Figura 10 – Quarta linha – Tubo de Acrílico 25 mm.
Fonte: O Autor (2023).
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
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