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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
LABORATÓRIO DE MECÂNICA – ENG03123 – 2024/1 
Professor: Liu Barros 
 
 
 
 
RELATÓRIO EXPERIMENTAL DE ENSAIOS NO LABORATÓRIO DE APLICAÇÕES 
EM ENERGIA E FENÔMENOS DE TRANSPORTE - LAEFT 
 
 
por 
 
 
Ricardo José Belibio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Porto Alegre, Abril de 2024 
3 
 
 
RESUMO 
 
O relatório apresenta os resultados de uma visita ao Laboratório de Aplicações 
em Energia e Fenômenos de Transporte (LAEFT) na UFRGS, onde foram realizados 
experimentos envolvendo termopares e um tubo de Pitot. Inicialmente, foram discutidos 
os princípios de funcionamento de um termopar e como ele é utilizado para medir a 
temperatura. No primeiro experimento, comparou-se os dados obtidos de um termopar e 
de um sensor PT100, observando-se uma diferença de 20ºC entre as medições. Em 
seguida, foi realizada uma segunda experiência com dois termopares, um utilizando fios 
de cobre como extensão e outro com cabos de extensão próprios, o que evidenciou 
diferenças nos valores medidos devido à forma como a extensão afeta a transmissão de 
sinais. No experimento com o tubo de Pitot, que mede a velocidade de um fluido com 
base na diferença de pressão, foi possível identificar variações de velocidade em uma 
tubulação ao se comparar a diferença de alturas manométricas em diferentes frequências 
de ar. Os resultados mostraram que, apesar de o tubo de Pitot ser uma ferramenta prática 
para estimar a velocidade do fluido, ele apresentou um erro de até 12,7% em relação a 
um sensor eletrônico, indicando a necessidade de ajustes para melhorar a precisão da 
medição. 
 
Palavras-chave: Sensores 1; Ensaios 2; Fluidos; Velocidade 4; Temperatura 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
A mecânica dos fluidos é um campo essencial dentro da engenharia, 
especialmente no que diz respeito aos fenômenos de transporte e às ciências térmicas. 
Estudar o movimento de líquidos e gases, bem como seu comportamento, é fundamental 
para o desenvolvimento de uma ampla variedade de tecnologias, como redes de 
distribuição de água, máquinas de conversão de energia, veículos que dependem de 
sustentação aerodinâmica, entre outros. Para compreender esses princípios na prática, os 
estudantes de Engenharia Mecânica da UFRGS têm a oportunidade de participar de 
atividades no Laboratório de Aplicações em Energia e Fenômenos de Transporte 
(LAEFT), que faz parte do Departamento de Engenharia Mecânica. 
O LAEFT, localizado no campus Centro da UFRGS, desempenha um papel vital 
na formação dos futuros engenheiros, ao fornecer um ambiente onde os estudantes 
podem realizar experimentos práticos que envolvem medições térmicas e de fluxo de ar, 
utilizando equipamentos como termopares e medidores de fluxo. Essas práticas são 
fundamentais não apenas para o entendimento dos conceitos teóricos de mecânica dos 
fluidos, transferência de calor e massa, mas também para o desenvolvimento de 
habilidades que serão essenciais na vida profissional. 
A seguir, são apresentados os detalhes sobre a execução dos experimentos, 
incluindo os materiais e métodos utilizados. Além disso, os resultados obtidos são 
organizados em tabelas e gráficos, permitindo uma análise concisa dos parâmetros 
medidos e calculados. 
2. METODOLOGIA 
O professor Liu Barros foi o responsável por ministrar tanto as aulas teóricas 
quanto as práticas. As aulas teóricas aconteceram em sala de aula, proporcionando aos 
alunos uma compreensão dos princípios fundamentais que embasam os experimentos. 
Por outro lado, as aulas práticas foram realizadas nas instalações do Laboratório de 
Aplicações em Energia e Fenômenos de Transporte (LAEFT). Neste ambiente, os 
alunos participaram de três ensaios práticos, nos quais puderam aplicar os 
conhecimentos teóricos adquiridos. 
 
 
 
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2.1. Ensaio de Escoamento 
O tubo de Pitot, também conhecido como pitômetro (Figura 1), é um 
instrumento que utiliza o Princípio de Bernoulli e o princípio da continuidade para 
medir a velocidade de fluidos em movimento. Esse dispositivo se baseia na conservação 
de energia em um fluido ideal, permitindo a comparação de suas medições com as de 
sensores eletrônicos modernos para avaliar sua precisão. 
Nomeado em homenagem a Henri Pitot, um engenheiro hidráulico francês, o 
tubo foi desenvolvido por ele em 1732. Inicialmente, Pitot se dedicou aos estudos de 
Astronomia e Matemática, mas acabou se especializando em fluidos e conseguiu criar 
um dispositivo eficaz para medir a velocidade de líquidos e gases (Chanson, 2004). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para que a equação de Bernoulli seja aplicável ao tubo de Pitot, algumas 
suposições são feitas: o escoamento é considerado permanente e incompressível, sem 
atrito, e as partículas do fluido se movem ao longo de linhas de corrente. A velocidade 
do fluido (VP) pode ser calculada a partir da Equação 1, onde a diferença de pressão 
(ΔP) entre a pressão estática e a pressão total, considerando também a densidade do ar 
(ρ) e do líquido (ρM), a aceleração da gravidade (g) e a altura (h) do líquido em um 
determinado ponto. 
 
 
 
Esse método é amplamente utilizado em diversas aplicações, como na aviação 
para medir a velocidade do ar, em sistemas de ventilação e em processos industriais, 
Figura 1 – Simplificação do tubo de Pitot (Barros, 2023). 
(1) 
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destacando a importância do tubo de Pitot na medição de fluidos e sua relevância 
histórica na engenharia. 
2.1.1. Procedimento de ensaio 
 
Para conduzir o experimento, foi empregado um gerador de frequências da 
Siemens, que possibilita o controle da velocidade do ventilador em função da frequência 
selecionada. A velocidade do ar, considerada como referência, foi medida utilizando 
uma sonda anemométrica do modelo VT 200, fabricada pela Kimo, como demonstrado 
na Figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O tubo de Pitot foi conectado a uma das entradas de um manômetro em formato 
de “U”, fabricado pela Sttylus, enquanto a outra entrada do manômetro foi ligada a um 
tubo, mostrado na Figura 3, que serve para medir a pressão estática do fluxo. O ponto A, 
indicado é onde serão realizadas as medições. 
Para assegurar a exatidão dos dados obtidos, é crucial que a extremidade do tubo 
de Pitot e o sensor Kimo estejam posicionados o mais próximo possível do centro da 
seção do fluxo de ar. Isso se deve ao fato de que a velocidade do fluido pode variar 
bastante dependendo da localização transversal dos instrumentos. Ao longo do 
experimento, a frequência do gerador será ajustada, e, para cada frequência selecionada, 
serão coletadas medições da velocidade do ar no sensor Kimo e da diferença de altura 
nos tubos do manômetro. Essas informações permitirão o cálculo da velocidade do 
Figura 2 - Sonda anemométrica Kimo VT 200 (Próprio autor, 2024). 
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fluido com a Equação 1, contribuindo para uma avaliação precisa do desempenho do 
sistema em teste. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.2. Ensaio de termopares 
Para a realização dos ensaios, foram utilizados os seguintes equipamentos: um 
multímetro modelo POL-79C da Politerm, dois termopares do tipo J (Fe e Co), dois 
conectores tipo barra borne, um fio de cobre, uma extensão, um sensor PT100, um 
arame e uma garrafa térmica contendo água quente. 
Os termopares são dispositivos comuns na medição de temperatura, constituídos 
por dois metais diferentes. Eles funcionam detectando a variação de temperatura entre 
suas extremidades, o que gera uma diferença de potencial (ddp) que pode ser medida. 
Para traduzir essa ddp em temperatura, o usuário pode consultar tabelas específicas que 
estabelecem a relação entre os dois. Adicionalmente, o sensor PT100, que opera com 
base no princípio da resistência elétrica, oferece medições de temperaturaaltamente 
precisas e confiáveis, complementando os dados obtidos pelos termopares. 
A combinação desses instrumentos possibilita uma análise abrangente das 
variações térmicas. A garrafa térmica com água quente é fundamental para criar um 
ambiente controlado, permitindo medições em diferentes temperaturas de referência e 
assegurando a consistência dos resultados obtidos. 
 
 
 
Figura 3 - Esquema de medição e pontos de análises (Próprio autor, 2024). 
(A) 
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2.2.1. Sensor PT100 
Comumente utilizado em laboratórios e indústrias, o presente sensor funciona 
com base em um resistor cuja resistência aumenta à medida que a temperatura sobe. 
Essa característica permite calcular a temperatura de forma precisa a partir da 
resistência medida. A relação entre a resistência e a temperatura é descrita pela Equação 
2, na qual o valor de R₀, que representa a resistência a 0°C, é de 100 Ω, enquanto o 
coeficiente de temperatura α é de 0,00392°C⁻¹. 
 
 
2.2.2. Procedimento do ensaio 1 
O objetivo do procedimento foi medir a temperatura da água em uma garrafa 
térmica. Para isso, foi montada uma estrutura com um bloco conector, um sensor PT100 
e um termopar (Figura 4). As extremidades dos sensores de temperatura foram 
conectadas para evitar interferências do ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Primeiro, foi necessário medir a temperatura ambiente, pois o termopar calcula a 
temperatura com base na diferença de temperatura entre suas extremidades. Assim, 
foram registrados os valores da diferença de potencial (ddp) do termopar e da 
resistência do PT100 ao expor os sensores ao ambiente do laboratório. 
Para determinar a temperatura da água, foram utilizados dois métodos: um com 
o PT100 e outro com o termopar. No método do PT100, a resistência do sensor foi 
medida ao mergulhá-lo na água. No método do termopar, a ddp foi coletada em contato 
com a água, e esse valor, somado à temperatura ambiente, permitiu calcular a 
temperatura da água usando uma tabela. 
 
Figura 4 - Esquema da das ligações do primeiro experimento (Barros, 2023). 
(2) 
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2.2.3. Procedimento do ensaio 1 
Durante a segundo experimento, o sensor PT100 foi substituído por um segundo 
termopar, conforme mostrado na Figura 5. O bloco 1, onde ambos os termopares estão 
conectados, possui ligações que se estendem a um segundo bloco, no qual, o termopar 1 
é conectado por meio de uma extensão, enquanto o termopar 2 utiliza um fio de cobre. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inicialmente, as juntas quentes de ambos os termopares foram submersas na 
água da garrafa térmica. Após essa etapa, foi medida a diferença de potencial (ddp) dos 
dois termopares no bloco 2. 
Em seguida, o bloco 1 foi posicionado sobre o bocal da garrafa térmica, sendo 
exposto ao aquecimento gerado pelo vapor d'água. Mais uma vez, a ddp de ambos os 
termopares foi medida no bloco 2. Essa abordagem permitiu a comparação das leituras 
de temperatura entre os dois termopares em diferentes condições. 
3. RESULTADOS 
3.1. Resultado ensaio de escoamento 
Após a realização das medições da velocidade de referência (VKIMO) e da 
diferença de altura entre os tubos do manômetro para cada incremento de frequência de 
rotação (f), as velocidades calculadas pelo tubo de Pitot (VPITOT) foram determinadas de 
acordo com a Equação 1. O líquido manométrico utilizado foi água, com uma densidade 
(ρM) de 1000 kg/m³, e a aceleração da gravidade (g) considerada foi de 9,81 m/s². Os 
resultados obtidos estão apresentados na Tabela 1. 
 
 
 
 
Figura 5 - Esquema da das ligações do segundo experimento (Barros, 2023). 
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Ao examinar a Tabela 1 e a Figura 6 observa-se uma discrepância notável entre 
os valores medidos pelo sensor eletrônico e aqueles calculados pelo tubo de Pitot, tendo 
uma média de erro de 12,7%. Apesar dessa diferença, ela pode ser considerada uma 
aproximação razoável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para melhorar a precisão dos resultados, algumas medidas poderiam ser 
adotadas: a utilização de um manômetro mais preciso facilitaria a visualização das 
diferenças de altura, a inclusão de um suporte para o tubo de Pitot garantiria que ele 
estivesse posicionado centralmente no fluxo de ar e a realização de um maior número de 
ensaios poderia resultar em uma média mais confiável, minimizando a variabilidade dos 
dados. Essas estratégias poderiam contribuir para uma análise mais rigorosa e para a 
obtenção de resultados mais consistentes nas medições de velocidade. 
 
Figura 6 - Frequência x Velocidade de fluxo (Próprio autor, 2024) 
Tabela 1 - Medidas para cálculo da velocidade de fluxo (Próprio autor, 2024). 
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3.2. Resultados dos ensaios com termopares 
Após a realização das experimentações, os valores foram registrados de acordo 
com os procedimentos executados. Em seguida, foi iniciada a análise dos dados, com o 
objetivo de entender as razões por trás dos resultados obtidos, sempre considerando a 
base teórica que fundamenta as observações feitas. 
3.2.1. Resultados ensaio 1 
No primeiro experimento, foram realizadas medições tanto com o sensor PT100 
quanto com o termopar em dois cenários diferentes: inicialmente no ambiente e, em 
seguida, após serem inseridos em um recipiente com água quente. Para determinar a 
temperatura medida pelo PT100, foi utilizada a Equação 2, com os resultados 
apresentados na Tabela 2. 
 
 
 
 
 
 
Após medir a diferença de potencial (ddp) nos polos do termopar e compará-la 
com a tabela de referência, verificou-se que o termopar indicou uma temperatura 
aproximadamente 20 °C inferior à temperatura real. Isso revela uma diferença notável 
entre as medições feitas pelo termopar e pelo PT100. 
Entretanto, considerando que a temperatura ambiente foi tomada como sendo em 
torno de 20,4 °C, pode-se concluir que a medição do termopar, embora subestimada, 
ficou relativamente próxima do valor esperado. Isso indica que, apesar da discrepância, 
o termopar ainda proporciona uma leitura que, dentro de certos limites, se alinha à 
medição realizada pelo PT100, especialmente em condições de temperatura ambiente. 
3.2.2. Resultados ensaio 2 
No segundo experimento, foram analisados os dados obtidos ao medir as 
temperaturas com termopares utilizando extensores em diferentes situações. Na Tabela 
3, observa-se que, quando as medições foram realizadas com ambos os bornes em 
Tabela 2 - Valores obtidos aferindo a medição do PT100 e do termopar (Próprio autor, 2024). 
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ambiente controlado, não houve diferença significativa entre o uso de fios de cobre e 
fios de extensão. 
No entanto, quando o borne do termopar 1 foi colocado sobre a garrafa com 
água quente, uma diferença notável surgiu nas medições realizadas com os diferentes 
extensores. Isso ocorre porque o cobre não gera força eletromotriz (f.e.m.) associada às 
diferenças de temperatura, ao contrário dos fios de extensão. 
 
 
 
 
 
 
Assim, conclui-se que, para obter medições mais precisas, é fundamental utilizar 
cabos de extensão adequados aos termopares, especialmente em situações onde há 
variações de temperatura significativas ao longo do circuito. 
 
 
 
Tabela 3 - Valores obtidos aferindo a medição dos termopares (Próprio autor, 2024). 
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4. CONCLUSÕES 
O relatório elaborado reflete as experiências dos alunos de graduação em 
engenharia mecânica da UFRGS no estudo dos fenômenos de transporte, destacando a 
importância desse tema para o desenvolvimento dos acadêmicos no contexto das 
tecnologias emergentes nessa área. A realização dos ensaios, tanto de escoamento 
quanto de termopares, possibilitou uma análise detalhada dos princípios envolvidos e 
suas aplicações práticas. 
No ensaio de escoamento, embora tenham sido observadas discrepâncias entre 
os valores medidos e os calculados, a proximidade dos resultados ainda é considerada 
aceitável. Essas diferençasindicam a necessidade de aprimorar os métodos 
experimentais, sugerindo que ajustes podem melhorar a precisão das medições em 
futuros experimentos. 
Em relação aos ensaios com termopares, os resultados evidenciaram a influência 
significativa das diferentes condições experimentais na precisão dos dados. Isso reforça 
a importância de utilizar métodos experimentais rigorosos para garantir a confiabilidade 
dos resultados. 
Em síntese, os resultados apresentados neste relatório, sustentados por uma base 
teórica sólida e metodologias experimentais bem aplicadas, oferecem insights valiosos 
para a compreensão e aplicação prática dos princípios de transporte. Tais estudos são 
fundamentais para o avanço científico e tecnológico na formação dos engenheiros 
mecânicos, destacando a importância crucial desses experimentos tanto no ambiente 
acadêmico quanto na futura atuação profissional dos alunos. 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
BARROS, L. ENG03123 – LABORATÓRIO DE MECÂNICA: Tubo de Pitot. Porto 
Alegre. 2023. Apresentação em slide, 13 slides. Aula de Laboratório de Mecânica da 
UFRGS. 
BARROS, L. ENG03123 – LABORATÓRIO DE MECÂNICA: Termopares. Porto 
Alegre. 2023. Apresentação em slide, 14 slides. Aula de Laboratório de Mecânica da 
UFRGS. 
CHANSON, H. The hydraulics of open channel flow: an introduction. Queensland: 
Elsevier, 2024 .