Roteiro de experimentos Fenômenos de Transporte Experimental

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA 
DE GOIÁS 
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE FENÔMENOS 
DE TRANSPORTES 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIÊNCIAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 PROFESSORES : NAZARENO FERREIRA DA 
SILVA 
MARCELO TSUYOSHI 
HARAGUCHI 
 
 
 
 
 
 
GOIÂNIA 
 
 
 
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PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
Professores: Nazareno F. Silva e Marcelo T. Haraguchi 
 
 
 
 2 
FENÔMENO DOS TRANSPORTES 
1
a
 Experiência: Determinação da massa específica, densidade e percentagens 
1 FÓRMULAS 
𝜌 =
𝑚
𝑉
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.1 
𝛾 = 
𝑃
𝑉
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.2 
𝑚𝑚𝑖𝑠 = 𝑚𝑎𝑙𝑐 + 𝑚𝐻2𝑂 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.3 
𝑉𝑚𝑖𝑠 = 𝑉𝑎𝑙𝑐 + 𝑉𝐻2𝑂 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1.4 
2 DADOS 
- 𝜌𝐻2𝑂 = 1,0
𝑔
𝑐𝑚3
; 
- 𝜌𝑎𝑙𝑐 = 0,79
𝑔
𝑐𝑚3
 . 
Especificação: álcool a 96º GL ( ou 96% álcool puro na solução) 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Duas amostras de álcool; 
- Recipiente graduado para definir volume; 
- Balança eletrônica. 
4 OBJETIVOS 
- Descobrir o  da mistura; 
- Determinar as percentagens de álcool e água na mistura; 
- Verificar se o álcool está dentro das normas de qualidade; 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 3 
2a Experiência: 
a) Verificação da pressão atmosférica com auxílio do Barômetro 
1 FÓRMULAS 
𝑃𝑎𝑙 = 𝑃𝑎𝑛𝑚 − 0,081 ℎ𝑚𝑚 𝐻𝑔 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.1 
2 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Barômetro; 
- Altímetro. 
3 OBJETIVOS 
- Determinar as altitudes em 3 (três) pontos da área 3 da PUC e calcular a pressão 
atmosférica média deste local; 
- Tirar conclusões. 
 
b) Princípio da Bomba Centrífuga: 
4 FÓRMULAS 
𝑌 = 
𝑊2 𝑋2
2 𝑔
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.2 
𝑊 = 
2 𝑔 𝑌
𝑋2
 
1
2
, 𝑒𝑚
𝑟𝑑
𝑠
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2.3 
Onde: 
g = 9,81 m/s². 
5 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Recipiente acrílico transparente acoplado a um conjunto motor bomba. 
6 OBJETIVOS 
- Demonstrar experimentalmente o princípio da Bomba Centrífuga. 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 4 
3º Experiência: Verificação da pressão estática á baixa pressão 
1 FÓRMULA 
𝐷𝑃
𝐷𝑍
= −𝑌 𝑬𝒒𝒖𝒂çã𝒐 𝑭𝒖𝒏𝒅𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒂 𝑬𝒔𝒕á𝒕𝒊𝒄𝒂 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.1 
𝑃1
𝑌
− 
𝑃2
𝑌
= Δℎ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.2 
Onde: 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3.3 
2 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Canaleta; 
- Quadro de pressões - piezômetros; 
- mca1 = metros de coluna d’água. 
3 OBJETIVOS 
- Verificar a pressão, em mca, em dois pontos diferentes; 
- Calcular a diferença de pressão entre esses dois pontos; 
- Tirar conclusões. 
 
 
1
 1 mca = 0,1 kgf/cm
2
 = 9,8 kPa. 
 
 
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 5 
4ª Experiência: Verificação da pressão estática á alta pressão 
1 FÓRMULA 
𝑃1
𝑌
= ℎ + ℎ1 𝑑𝐻𝑔 − ℎ2 + ℎ3 𝑑𝐻𝑔 + ℎ4 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4.1 
2 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Conjunto motor bomba; 
- Quadro de pressões - manômetros; 
3 DADOS 
- 𝑑𝐻𝑔 = 13,6 
4 OBJETIVOS 
- Calcular a pressão estática à alta pressão na saída da bomba; 
- Tirar conclusões; 
- Por que as bolhas de ar num nível de mangueira alteram o resultado do nivelamento? 
 
 
 
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 6 
5ª Experiência: Determinação da velocidade à baixa pressão no tubo de Pitot 
1 FÓRMULAS 
Do tubo de Pitot tem-se: 
𝑉2
2 𝑔
= Δℎ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5.1 
𝑉 = 2 𝑔 Δℎ 
1
2 , 𝑒𝑚 𝑚 𝑠 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5.2 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5.3 
𝑄 = 𝑉 𝐴, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5.4 
Onde: 
Q = vazão, em m³/s; 
V = velocidade, em m/s; 
g = aceleração da gravidade, em m/s²; 
A = área da tubulação, em m². 
2 DADOS 
- Largura da calha = 0,20 m; 
- g = 9,81 m/s
2
; 
- A = L2 x 0,20 m
2
. 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubo de Pitot; 
- Quadro de pressões – Piezômetros. 
4 OBJETIVOS 
- Determinar a velocidade no tubo de Pitot; 
- Calcular a vazão na calha para essa velocidade; 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 7 
6ª Experiência: Determinação da velocidade à alta pressão no tubo de Prandtl 
1 FÓRMULAS 
Do tubo de Prandtl tem-se: 
𝑉2
2 𝑔
= 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 6.1 
𝑉 = 2 𝑔 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ 
1
2 , 𝑒𝑚 𝑚 𝑠 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 6.2 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 6.3 
𝑄 = 𝑉 𝐴, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 6.4 
Onde: 
Q = vazão, em m³/s; 
V = velocidade, em m/s; 
g = aceleração da gravidade, em m/s²; 
A = área da tubulação, em m². 
2 DADOS 
- Diâmetro do tubo = 3”= 7,62 cm; 
- dHg = 13,6; 
- g = 9,81m/s2 
- 𝐴 = 
𝜋 𝐷2
4
 , 𝑒𝑚 𝑚². 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubo de Prandtl; 
-Quadro de pressões – manômetro; 
4 OBJETIVOS 
- Determinar a velocidade no tubo de Prandtl (fazer a medição em 3 (três) pontos 
diferentes e tirar a média); 
- Calcular a vazão média no tubo para essa velocidade; 
- Tirar conclusões. 
 
 
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 8 
7ª Experiência: Determinação da vazão no tubo Diafragma 
1 FÓRMULAS 
𝑄 = 𝐾 𝑆0 2 𝑔 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ 
1
2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.1 
𝑆0
𝑆
= 𝑚 𝑆0 = 𝑆 𝑚 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.2 
Portanto: 
𝑄 = 𝐾 𝑆 𝑚 2 𝑔 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ 
1
2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.3 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.4 
𝑄 = 𝑉 𝐴, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 7.5 
Onde: 
Q = vazão, em m³/s; 
V = velocidade, em m/s; 
g = aceleração da gravidade, em m/s²; 
A = área da tubulação, em m². 
2 DADOS 
- Diâmetro do tubo = 3” = 7,62 cm; 
- Valor de m=0,45; 
- Valor de K = 0,676; 
- dHg = 13,6; 
- g = 9,81 m/s2; 
- 𝐴 = 𝑆 = 
𝜋 𝐷2
4
 , 𝑒𝑚 𝑚². 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubo Diafragma; 
- Quadro de pressões – manômetro. 
 
 
 
 
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 9 
4 OBJETIVOS 
- Determinar a vazão no tubo Diafragma; 
- Calcular a velocidade na tubulação de 3” 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 10 
8ª Experiência: Calibração do tubo Venturi 
1 FÓRMULAS 
𝑄𝑑 = 𝐾𝑑 𝑆 𝑚 2 𝑔 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ𝑑 
1
2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.1 
𝑄𝑣 = 𝐾𝑣 𝑆1 𝑚 2 𝑔 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ𝑣 
1
2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.2 
Δℎ𝑑 = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.3 
Δℎ𝑣 = 𝐿3 − 𝐿4 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.4 
𝑄 = 𝑉 𝐴, 𝑒𝑚 𝑚3 𝑠 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 8.5 
Onde: 
Q = vazão, em m³/s; 
V = velocidade, em m/s; 
g = aceleração da gravidade, em m/s²; 
A = área da tubulação, em m². 
2 DADOS 
- Diâmetro do tubo do Diafragma = 3” = 7,62 cm; 
- Diâmetro do tubo do Venturi = 11/2” = 3,81 cm; 
- Valor de m = 0,45; 
- Valor de Kd = 0,676; 
- Condição Qd = Qv; 
- dHg = 13,6; 
- g = 9,81 m/s
2
; 
- 𝐴 = 𝑆 = 
𝜋 𝐷2
4
 , 𝑒𝑚 𝑚². 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubo Diafragma; 
- Tubo Venturi; 
- Quadro de pressões – manômetros. 
 
 
 
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 11 
4 OBJETIVOS 
- Determinar o coeficiente de calibração (Kv) do tubo Venturi; 
- Calcular a vazão no tubo Venturi; 
- Calcular a velocidade na tubulação do Diafragma; 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 12 
9ª Experiência: Determinação da perda de carga no tubo liso 
1 FÓRMULAS 
ℎ𝑝 = 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.1 
𝐽 = 
ℎ𝑝
𝐿
 , 𝑒𝑚 𝑚 𝑚 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.2 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 9.3 
2 DADOS 
- Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão = 2,25 m; 
- dHg = 13,6. 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubulação lisa de 11/2”; 
- Quadro de pressões – manômetro. 
4 OBJETIVOS 
- Calcular a perda de carga total (hp); 
- Calcular a perda de carga unitária (J); 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 13 
10ª Experiência: Determinação da perda de carga no tubo rugoso 
1 FÓRMULAS 
ℎ𝑝 = 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.1 
𝐽 = 
ℎ𝑝
𝐿
 , 𝑒𝑚 𝑚 𝑚 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.2 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 10.3 
2 DADOS 
- dHg = 13,6. 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubulação rugosa de 11/2”; 
- Quadro de pressões – manômetro. 
4 OBJETIVOS 
- Calcular a perda de carga total (hp); 
- Calcular a perda de carga unitária (J); 
- Comparar o resultado com a perda de carga no tubo liso; 
- Tirar conclusões. 
 
 
 
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 14 
11ª Experiência: Determinação da perda de carga localizada no registro de gaveta de 11/2” 
aberto 
1 FÓRMULAS 
ℎ𝑝 = 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.1 
Δℎ = 𝐿1 − 𝐿2 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑙𝑖𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑚 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.2 
ℎ𝑝𝑟 = 𝑑𝐻𝑔 − 1 Δℎ, 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.3 
Δℎ1 = 𝐿3 − 𝐿4 , 𝑒𝑚 𝑚𝑐𝑎 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑙𝑖𝑠𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.4 
ℎ𝑝𝐿𝑂𝐶 = ℎ𝑝𝑟 − ℎ𝑝 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 11.5 
2 DADOS 
- dHg = 13,6. 
3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 
- Tubulação lisa de 11/2”; 
- Tubulação lisa de 11/2” com registro de gaveta aberto; 
- Quadro de pressões – manômetros. 
4 OBJETIVOS 
- Calcular a perda localizada no registro (hpLOC); 
- Tirar conclusões.