PORTIFÓLIO - Fenômenos de Transporte

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<p>Roteiro de Aula Prática</p><p>Fenômenos de Transporte</p><p>Thiago ER</p><p>Carimbo</p><p>Disciplina: Fenômenos de Transporte</p><p>Clique aqui e veja orientações e exemplos de roteiro de aula prática.</p><p>ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1</p><p>Unidade: 1</p><p>Aula (White Label)/Seção (KLS): Estática dos fluidos/ Seção 2</p><p>SOFTWARE</p><p>☐Software / ☒ Acesso on-line</p><p>☒Pago / ☐ Não Pago</p><p>Infraestrutura:</p><p>Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter</p><p>acesso a internet</p><p>Descrição do software:</p><p>O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de</p><p>laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os</p><p>experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC.</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA 1</p><p>Atividade proposta:</p><p>Nesta prática você irá determinar a velocidade de escoamento e a viscosidade de fluidos</p><p>através da análise do deslocamento de esferas metálicas com diferentes diâmetros, quando</p><p>imersas em fluidos com viscosidades distintas. Com o auxílio do viscosímetro de Stokes irá</p><p>obter os tempos de queda livre das esferas nos fluidos e, com isso, encontrar a viscosidade</p><p>dinâmica dos fluidos de forma experimental, podendo realizar uma comparação com os valores</p><p>teóricos.</p><p>Objetivos:</p><p>Determinar a viscosidade de diferentes fluidos</p><p>Diferenciar a viscosidade dinâmica e a viscosidade cinemática</p><p>Compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos</p><p>Compreender a lei de Stokes através da aplicação do viscosímetro na determinação da</p><p>viscosidade do fluido</p><p>Procedimentos para a realização da atividade:</p><p>Para realizar este experimento, siga os passos indicados abaixo:</p><p>1) Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC. Em seguida clicar em cursos, buscar a</p><p>aba Labs Específicos de Engenharia. Após, selecionar o Laboratório de Mecânica</p><p>Thiago ER</p><p>Carimbo</p><p>dos Fluidos e por fim acessar a prática Ensaio de viscosidade_viscosímetro de</p><p>Stokes.</p><p>2) Esta prática não necessita da utilização de EPI. Entretanto, para que não haja</p><p>contaminação dos fluidos utilizados, os tubos com fluidos que não estiverem em utilização</p><p>devem permanecer fechados, evitando que as amostras dos fluidos possam ser</p><p>contaminadas. Além disso, as esferas devem ser higienizadas antes de cada utilização.</p><p>3) ENCONTRANDO A VELOCIDADE DE ESCOAMENTO - a determinação da velocidade</p><p>de escoamento das esferas metálicas requer diversas medidas de tempo de queda entre</p><p>dois pontos conhecidos. Acione o cronômetro. Em seguida, mova uma das esferas para</p><p>o tubo que contém água. Cronometre o tempo de queda e repita esse procedimento mais</p><p>três vezes. Em seguida, troque a esfera e repita o mesmo procedimento. Preencha a</p><p>tabela abaixo:</p><p>Repita o mesmo procedimento nas tubulações contendo óleo e glicerina. Preencha outras duas</p><p>tabelas iguais a Tabela 1, apenas trocando no cabeçalho da tabela para: Tubo com óleo 5W20</p><p>e Tubo com glicerina, respectivamente.</p><p>4) DETERMINANDO A VISCOSIDADE –</p><p>Para o cálculo da viscosidade dinâmica neste experimento, deve ser utilizada a seguinte</p><p>equação:</p><p>Os dados necessários para aplicar esta equação são apresentados abaixo:</p><p>• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (água) é de 1000 kg/m³;</p><p>• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (5w20) é de 852 kg/m³ ;</p><p>• 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (glicerina) é de 1250 kg/m³;</p><p>Thiago ER</p><p>Carimbo</p><p>• 𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³;</p><p>• 𝑔 é de 9,81 m/s².</p><p>Utilize também as velocidades de escoamento calculadas anteriormente.</p><p>Os valores reais da viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste experimento são:</p><p>• A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s.</p><p>• A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10−5 m²/s.</p><p>• A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s.</p><p>Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte</p><p>formula:</p><p>Realize o cálculo da viscosidade cinemática e do erro relativo percentual para</p><p>cada viscosidade cinemática encontrada.</p><p>OBS: Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação</p><p>, é necessário saber o valor de R (raio interno do tubo), que</p><p>no caso deste laboratório virtual é de 22 milímetros.</p><p>Por fim, preencha os dados calculados na Tabela 2:</p><p>Tabela 2: Dados para Análise da água</p><p>Repita o procedimento de Determinação da Viscosidade para os Fluidos óleo e glicerina.</p><p>Ao final do experimento desabilite o cronômetro e assegure que todas as esferas estão</p><p>na mesa.</p><p>Thiago ER</p><p>Carimbo</p><p>Checklist:</p><p>- Acessar o Algetec</p><p>- Acessar o experimento da aula prática</p><p>- Ler o Sumário Teórico_Determinação da Viscosidade de Fluidos</p><p>- Fazer os experimentos de deslocamento com as esferas metálicas nos três fluidos</p><p>- Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados..</p><p>Resultado: Aluno, você deverá entregar:</p><p>Você deverá entregar um documento (formato docx) contendo as tabelas com os resultados</p><p>obtidos no experimento, os prints de tela com a sequência do experimento e as respostas as</p><p>seguintes perguntas:</p><p>1) Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma experimental</p><p>com o valor da viscosidade cinemática real. Os valores encontrados podem ser</p><p>utilizados para representar a viscosidade cinemática da água? Justifique.</p><p>2) Quais são as principais fontes de erros para este experimento?</p><p>Referências:</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Determinação da Viscosidade de Fluidos.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Determinação da Viscosidade de Fluidos.</p><p>Thiago ER</p><p>Carimbo</p><p>ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2</p><p>Unidade: 1</p><p>Aula (White Label)/Seção (KLS): Cinemática dos Fluidos/Seção 3</p><p>SOFTWARE</p><p>☐Software / ☒ Acesso on-line</p><p>☒Pago / ☐ Não Pago</p><p>Infraestrutura:</p><p>Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter</p><p>acesso a internet</p><p>Descrição do software:</p><p>O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de</p><p>laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os</p><p>experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC.</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA 2</p><p>Atividade proposta:</p><p>Através do Experimento de Reynolds você irá verificar o comportamento de um fluido (água) em</p><p>uma tubulação. Deverá identificar os três tipos de escoamentos: laminar, transição e turbulento</p><p>e a sua relação com o número adimensional de Reynolds.</p><p>Objetivos:</p><p>- Determinar a vazão em uma tubulação.</p><p>- Identificar as características dos tipos de escoamento: laminar, transição e turbulento.</p><p>-Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds.</p><p>Procedimentos para a realização da atividade:</p><p>Para realizar este experimento, siga os passos indicados abaixo:</p><p>1) Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC. Em seguida clicar em cursos, buscar a</p><p>aba Labs Específicos de Engenharia. Após, selecionar o Laboratório de Mecânica dos</p><p>Fluidos e por fim acessar a prática Experimento de Reynolds.</p><p>2) Quanto a segurança no laboratório de engenharia, esta prática requer o uso de sapatos</p><p>fechados e cabelos presos.</p><p>3) VERIFICANDO O POSICIONAMENTO DAS VÁLVULAS: você deverá verificar a posição</p><p>das válvulas de acordo com a tabela abaixo. As alterações necessárias devem ser feitas</p><p>com a bancada desligada. Mude o posicionamento das válvulas se necessário clicando</p><p>com o botão esquerdo do mouse sobre elas.</p><p>Thiago ER</p><p>Carimbo</p><p>OBS: o diâmetro interno no tubo de Reynolds é D = 44 mm</p><p>4) HABILITANDO AS BOMBAS: Posicione a válvula 2c com 40% da sua capacidade,</p><p>habilite as bombas no painel elétrico e aperte o botão de ligar. Após observar o fluxo de</p><p>água no rotâmetro, abra a válvula 2c completamente.</p><p>5) ENCHENDO O RESERVATÓRIO DE ÁGUA: Ajuste o potenciômetro para o controle de</p><p>vazão para que a água entre no reservatório. Em seguida, feche a válvula 13, assim que</p><p>perceber que o nível de água no reservatório está subindo, feche a válvula 12 após o</p><p>reservatório</p><p>encher completamente.</p><p>6) MEDINDO A VAZÃO: Faça a medida do volume de água presente no reservatório.</p><p>Considere as seguintes dimensões: 400 mm de comprimento, 320 mm de largura e 474</p><p>mm de altura. Logo depois, abra a válvula 14 numa porcentagem escolhida por você.</p><p>Abra também o cronômetro e aperte o start. Espere proximamente 1 minuto, feche a</p><p>válvula 14 e meça novamente o volume contido no reservatório.</p><p>7) OBSERVANDO O REGIME DE ESCOAMENTO: Abra a válvula 15 para que o fluido</p><p>com corante comece a escoar. Quando observar o fluxo através da pipeta, abra a</p><p>válvula 14, controlando a vazão com mesma porcentagem escolhida no passo anterior.</p><p>É necessário esperar o fluxo se estabilizar para começar a medição.</p><p>Checklist:</p><p>- Acessar o Algetec</p><p>- Acessar o experimento da aula prática</p><p>- Ler o Sumário Teórico_Experimento de Reynolds</p><p>- Realizar o experimento na Bancada Didática de Mecânica dos Fluidos e Bombas.</p><p>- Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados</p><p>Resultados da aula prática: Aluno, você deverá entregar:</p><p>Você deverá entregar um documento (formato docx) com os prints de tela com a sequência do</p><p>experimento e as respostas as seguintes perguntas:</p><p>1) A partir dos dados obtidos no laboratório, determine a vazão do sistema.</p><p>2) Qual o regime de escoamento observado no experimento?</p><p>Referências:</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Experimento de Reynolds.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Experimento de Reynolds.</p><p>ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3</p><p>Unidade: 2</p><p>Aula (White Label)/Seção (KLS): Perda de Carga em um Escoamento Interno/ Seção</p><p>3</p><p>SOFTWARE</p><p>☐Software / ☒ Acesso on-line</p><p>☒Pago / ☐ Não Pago</p><p>Infraestrutura:</p><p>Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter</p><p>acesso a internet</p><p>Descrição do software:</p><p>O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de</p><p>laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os</p><p>experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC.</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA 3</p><p>Atividade proposta:</p><p>Este experimento realizado na bancada didática de mecânica dos fluidos permite verificar o</p><p>comportamento do escoamento da água em tubulações de diferentes diâmetros e materiais,</p><p>medindo a perda de carga em cada caso. Você deverá variar a vazão do escoamento e verificar</p><p>sua influência no sistema, realizando a leitura da diferença de pressão entre os pontos de</p><p>medição (perda de carga) utilizando o manômetro em U. Os dados de perda de carga obtidos</p><p>experimentalmente serão comparados com os resultados teóricos calculados utilizando</p><p>diagrama de MOODY.</p><p>Objetivos:</p><p>- Identificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão;</p><p>- Determinar o número de Reynolds para cada caso estudado;</p><p>- Compreender como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de</p><p>pressão de um fluido em movimento.</p><p>Procedimentos para a realização da atividade:</p><p>Para realizar este experimento, siga os passos indicados abaixo:</p><p>1) Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC. Em seguida clicar em cursos, buscar a</p><p>aba Labs Específicos de Engenharia. Após, selecionar o Laboratório de Mecânica dos</p><p>Fluidos e por fim acessar a prática Perda de Carga Distribuída.</p><p>2) POSICIONANDO AS VÁLVULAS DAS BOMBAS</p><p>Posicione as válvulas na seguinte posição: válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2</p><p>fechadas. Mude a câmera para “Bombas”, “Alt+4”. Em seguida, realize o posicionamento</p><p>das válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a manopla (parte laranja).</p><p>3) POSICIONANDO AS VÁLVULAS DAS LINHAS</p><p>Configure as válvulas correspondentes a linha para realizar cada experimento. Comece a</p><p>prática com a linha 1 (tubulação de PVC com 32 mm).</p><p>Posicione as válvulas de acordo com as configurações de cada linha (Parte Frontal da</p><p>bancada):</p><p>Linha 1 - Tubo de PVC 32mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V03</p><p>• Válvulas fechadas: V04, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>Linha 2 - Tubo de PVC 25mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V04</p><p>• Válvulas fechadas: V03, V05, V06, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>Linha 3 - Tubo de Cobre 28mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V05</p><p>• Válvulas fechadas: V03, V04, V06, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>Linha 4 - Tubo de Acrílico 25mm</p><p>• Válvulas abertas: C2, V06</p><p>• Válvulas fechadas: V03, V04, V05, V07, V08, V09, V10, V11</p><p>4) CONECTAR AS MANGUEIRAS</p><p>Conecte as mangueiras de tomada de pressão na linha a qual o experimento será</p><p>realizado. A distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer</p><p>uma das linhas.</p><p>5) LIGAR A BOMBA</p><p>Mantenha o botão de emergência desativado. Habilite a bomba 2. Posicione o</p><p>potenciômetro de vazão no centro da sua escala. Ligue o sistema.</p><p>6) VARIANDO A VAZÃO</p><p>Varie a vazão utilizando o potenciômetro. Anote a vazão, bem como a perda de carga</p><p>correspondente. Você precisará determinar cinco pontos.</p><p>Para realizar a prática em outra linha você deverá desligar o painel elétrico, desabilitar a</p><p>bomba 2 e desconectar a mangueira. Em seguida, configure a bancada para realizar a</p><p>prática com outra linha, de acordo com as configurações descritas no item 2 deste</p><p>roteiro, e seguindo os demais itens.</p><p>Depois de determinar os cinco pontos para cada linha, ao final da prática, desabilite a</p><p>bomba 2, desligue o sistema, desconecte as mangueiras e retorne as válvulas para a</p><p>sua posição inicial.</p><p>Checklist:</p><p>- Acessar o Algetec</p><p>- Acessar a prática</p><p>- Ler o Sumário Teórico_Perda de Carga Distribuída</p><p>- Realizar o experimento na Bancada Didática de Mecânica dos Fluidos e Bombas</p><p>- Variar a vazão e ler o manômetro U</p><p>- Anotar todos os dados</p><p>Resultados da aula prática: Aluno, você deverá entregar:</p><p>Você deverá entregar um documento (formato docx) contendo:</p><p>1) O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY (teórico)</p><p>2) O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida</p><p>no manômetro U no experimento.</p><p>3) Quais são as principais fontes de erros para este experimento? A discrepância foi</p><p>grande entre os valores teóricos e experimentais? Para os cálculos, considere que a</p><p>distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das</p><p>linhas.</p><p>4) Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na perda de carga</p><p>distribuída? plote os valores de Vazão x Perda de Carga utilizando um software gráfico</p><p>para realizar esta análise.</p><p>Referências:</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Perda de Carga Distribuída.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Perda de Carga Distribuída</p><p>ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4</p><p>Unidade: 3</p><p>Aula (White Label)/Seção (KLS): Introdução à Radiação e Trocadores de Calor/</p><p>Seção 3</p><p>SOFTWARE</p><p>☐Software / ☒ Acesso on-line</p><p>☒Pago / ☐ Não Pago</p><p>Infraestrutura:</p><p>Computador Desktop ou laptop apresentando o mínimo de 4MB de memória RAM e deve ter</p><p>acesso a internet</p><p>Descrição do software:</p><p>O ALGETEC Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online que simula situações reais de</p><p>laboratórios nas áreas de engenharia e saúde e seguem com alto grau de fidelização os</p><p>experimentos realizados nos equipamentos físicos da ALGETEC.</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA 4</p><p>Atividade proposta:</p><p>O experimento a ser realizado na bancada didática para estudos em trocadores de calor</p><p>permite verificar a influência de parâmetros, como vazão e temperatura, na eficiência dos</p><p>trocadores. Para isto são realizados testes em três tipos de trocadores de calor: trocador de</p><p>placas, trocador de tubos concêntricos e o trocador de casco-tubos. Em cada trocador de calor</p><p>o aluno irá realizar o experimento com os fluxos de água em contracorrente e em correntes</p><p>paralelas, medindo as temperaturas nos fluxos de água quente e água fria, na entrada e saída</p><p>do trocador de calor, além de medir as vazões dos fluxos.</p><p>Objetivos:</p><p>-</p><p>Compreender o funcionamento de um trocador de calor;</p><p>- identificar qual tipo de trocador de calor possui melhor eficiência trifásica;</p><p>- entender a influência da vazão na transferência de calor..</p><p>Procedimentos para a realização da atividade:</p><p>Para realizar este experimento, siga os passos indicados abaixo:</p><p>1) Acessar o laboratorio virtual do site da ALGETEC; Em seguida clicar em cursos, buscar</p><p>a aba Labs Específicos de Engenharia. Após, selecionar o Laboratório de</p><p>Transferência de Calor e por fim acessar a prática Experimentos em Trocadores de</p><p>Calor.</p><p>2) Quanto a segurança no laboratório de engenharia, esta prática requer o uso de sapatos</p><p>fechados, cabelos presos e luvas de borracha nitrílica.</p><p>3) SELECIONANDO E ENCAIXANDO O TROCADOR DE CALOR:</p><p>Coloque um dos trocadores de calor sobre a bancada e o conecte aos canos. Faça a</p><p>prática preferencialmente nesta ordem: trocador de tubos concêntricos, trocador de calor</p><p>casco tubo e trocador de calor do tipo placas, respectivamente. Visualize os trocadores</p><p>de calor clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Trocadores”</p><p>localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Se</p><p>preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+2”. Leve o trocador de calor</p><p>do tipo tubos concêntricos para a bancada e o encaixe clicando com botão direito do</p><p>mouse sobre ele e selecionando a opção “Encaixar trocador”.</p><p>4) LIGANDO AS BOMBAS</p><p>Energize o painel, ligue o aquecedor e espere a temperatura chegar a 60⁰C. Acompanhe</p><p>a temperatura pelos indicadores, quando ela chegar a 60⁰C, o aquecedor irá se desligar</p><p>automaticamente, após isso, abra as válvulas e ligue as bombas.</p><p>Com o botão esquerdo do mouse clique no painel e energize o painel clicando no botão</p><p>de emergência. Ligue o aquecedor clicando com botão esquerdo do mouse na parte</p><p>verde do botão “Habilitar Aquecedor”. E para visualizar os indicadores clique com o</p><p>botão esquerdo em “indicadores”. Para abrir as vávulas clique sobre elas com o botão</p><p>esquerdo do mouse e para ligar as bombas retorne ao painel e clique com botão na</p><p>parte verde de seus respectivos botões.</p><p>5) VARIANDO A VAZÃO</p><p>Aumente a vazão da bomba dois através do potenciômetro que se encontra no painel e</p><p>observe a variação de temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão,</p><p>observe a variação de temperatura para diferentes vazões.</p><p>Checklist:</p><p>- Acessar o Algetec;</p><p>- Acessar a prática;</p><p>- Ler o Sumário Teórico_Trocador de Calor;</p><p>- Realizar o experimento na Bancada Didática para Estudos em Trocadores de Calor;</p><p>- Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados.</p><p>Resultados da aula prática: Aluno, você deverá entregar:</p><p>Você deverá entregar um documento (formato docx) com os prints de tela com a sequência do</p><p>experimento e as respostas as seguintes perguntas:</p><p>1) Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor?</p><p>2) Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos? Justifique.</p><p>3) Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de</p><p>calor?</p><p>4) Qual a influência da vazão na transferência de calor?</p><p>Referências:</p><p>ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Trocador de Calor.</p><p>ALGETEC. Sumário Teórico: Trocador de Calor.</p>