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UNIVERSIDADE PITÁGORAS UNOPAR ANHANGUERA CRISTIANO RICARDO DA FENOMÊNOS Arapiraca 2025 UNIVERSIDADE PITÁGORAS UNOPAR ANHANGUERA CRISTIANO RICARDO DA SILVA SANTOS ROTEIRO DE AULA PRÁTICA FENOMÊNOS DE TRANSPORTES UNIVERSIDADE PITÁGORAS UNOPAR ANHANGUERA SILVA SANTOS Arapiraca 2025 CRISTIANO RICARDO DA SILVA SANTOS ROTEIRO DE AULA PRÁTICA FENOMÊNOS DE TRANSPORTES Trabalho apresentado à Universidade Pitágoras Unopar, como requisito parcial para a obtenção de média bimestral na disciplina. Roteiro de Aula Prática 1 Unidade: 1 Para calcular a viscosidade dinâmica neste experimento foi utilizada a equação1: (equação1) Os dados necessários para aplicar a equação 1 são apresentados abaixo: pfluidoÁgua 1000 kg/m³ pfluidoÓleo 852 kg/m³ pfluido Glicerina 1250 kg/m³ pesfera 7850 kg/m³ g 9,81 m/s² Os valores reaisda viscosidade cinemática dos fluidos utilizados neste experimento são: • A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s. • A viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05×10−5 m²/s. • A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s. O erro relativo percentual pode se rencontrado utilizando a equação 2. (equação 2) TubocomÓleo5W20 Diâmetrod aEsfera(m) Tempode queda(s) Média doTem podeq ueda (s) DistânciaP ercorrida( m) Velocidade Média(m/s ) 0,01 0,98 0,99 0,99 0,99 0,9875 0,9 0,9114 0,008 1,08 1,08 1,07 1,06 1,0725 0,9 0,8392 0,006 1,54 1,52 1,52 1,53 1,5275 0,9 0,5892 0,005 1,90 1,93 1,91 1,91 1,9125 0,9 0,4706 Tabela3-Dadosexperimentaisdoóleo5W20. Fluido:Óleo5W20 Velocidade Média(m/s ) VelocidadeC orrigida(m/s ) Viscosidade Dinâmica ViscosidadeC inemática ErroRelativ oPercentu al 0,9114 1,9942 0,7650 0,00089787 1677,95% 0,8392 1,7324 0,5636 0,000661505 1209,91% 0,5892 1,3857 0,3963 0,0004652 821,18% 0,4706 1,2567 0,3035 0,00035621 605,36% Tabela4:DadosparaAnálisedoóleo 5W20. TubocomGlicerina Diâmetrod aEsfera(m) Tempode queda(s) Média doTem podeq ueda (s) DistânciaP ercorrida( m) Velocidade Média(m/s ) 0,01 3,61 3,59 3,61 3,60 3,6025 0,9 0,2498 0,008 5,38 5,4 5,38 5,38 5,3850 0,9 0,1671 0,006 8,77 8,77 8,80 8,78 8,7800 0,9 0,1025 0,005 12,01 12,02 12,00 12,01 12,0100 0,9 0,0749 Tabela5-Dadosexperimentaisdaglicerina. Fluido:Glicerina Velocidade Média(m/s ) VelocidadeC orrigida(m/s ) Viscosidade Dinâmica ViscosidadeC inemática ErroRelativ oPercentu al 0,2498 1,2725 1,1307 0,00090452 36,84% 0,1671 1,1459 0,8036 0,00064289 -2,74% 0,1025 1,0671 0,4854 0,00038832 -41,25% 0,0749 1,0409 0,3456 0,00027646 -58,18% Tabela6:DadosparaAnáliseda glicerina. Sendo a viscosidade cinemática definida pela equação 3. A equação 4 apresenta o cálculo da velocidade corrigida. (equação 3) (equação 4) O valor de R (raio interno do tubo) foi considerado sendo igual a 22 milímetros. As tabelas de 1 a 6 apresentam os resultados do experimento. Fluido:Água Velocidade Média(m/s ) VelocidadeC orrigida(m/s ) Viscosidade Dinâmica ViscosidadeC inemática ErroRelativ oPercentu al 1,1803 2,2876 0,6528 0,00065277 66104,01% 1,0588 1,9241 0,4967 0,00049672 50276,80% 0,9424 1,6168 0,3325 0,00033249 33621,21% 0,9000 1,4909 0,2504 0,0002504 25295,63% Tabela2:DadosparaAnáliseda água. TubocomÁgua Diâmetrod aEsfera(m) Tempode queda(s) Média doTem podeq ueda (s) DistânciaP ercorrida( m) Velocidade Média(m/s ) 0,01 0,76 0,76 0,77 0,76 0,7625 0,9 1,1803 0,008 0,85 0,85 0,85 0,85 0,8500 0,9 1,0588 0,006 0,96 0,95 0,95 0,96 0,9550 0,9 0,9424 0,005 1,00 1,00 1,00 1,00 1,0000 0,9 0,9000 Tabela1-Dadosexperimentaisdaágua. A seguir são apresentadas as capturas realizadas durante o experimento. A figura 1 apresenta as capturas realizadas durante os experimentos realizados com o fluido água. A figura 2 apresenta as capturas realizadas durante os experimentos realizados com o fluido óleo. A figura 3 apresenta as capturas realizadas durante os experimentos realizados com o fluido glicerina. Analisando os resultados experimentais apresentados na tabela 2 é possível identificar que os valores encontrados para a viscosidade cinemática da água são discrepantes em relação à viscosidade cinemática real desse fluido, não podendo assim serem considerados. Essa discrepância pode estar relacionada a falta precisão do método de coleta de dados do tempo de deslocamento da esfera.A imprecisão na tomada de tempo pode ser percebida em relação ao instante inicial do experimento, onde o cronometro é disparado antes da esfera passar pelo “zero” da graduação do tubo, conforme pode ser vista na figura 1.f), assim como, não é possível pausar o cronometro no mesmo instante de tempo em que a esfera chega ao fundo do tubo. Assim, é possível afirmar que as principais fontes de erro observadas nesse experimento são oriundas de erros de medição na tomada de tempo manual e imprecisão do simulador que pode não fornecer as condições reais e físicas para o experimento. Roteiro de Aula Prática 2 Unidade: 1 A tabela 1 apresenta os dados coletados durante o experimento de vazão. Dados reservatório Inicial Final Largura: 320 mm 320 mm Altura: 474 mm 474 mm Comprimento: 400 mm 400 mm Nível de líquido: 440 mm 342 mm Volumedotanque: 60,672 Litros 60,672 Litros Volume líquido: 56,320 Litros 43,776 Litros Volume escoado: 12,544 Litros Tempodeescoamento: 60 s Vazãoparaválvulaem 8%: 0,21 l/s A figura 1 apresenta as capturas de telas durante a realização do experimento de teste de vazão. A figura 2 apresenta o regime de escoamento observado durante a abertura da válvula do corante, onde é possível observar um fluxo turbulento, pois o escoamento não ocorre em lâminas, tendo uma trajetória não definida ou desordenada. Roteiro de Aula Prática 3 Unidade: 2 A tabela1 apresenta o cálculo da perda teórico de carga utilizando o diagrama de Moody. PerdadeCargapeloDiagramadeMOODY Material Ø(m) L(m) g(m/s²) V (m/s) Re Escoamento ƒ Hc(mmca) PVC 0,032 1 9,81 0,333 10635 Turbulento 0,031 5,51 0,528 16838 Turbulento 0,028 12,32 0,694 22156 Turbulento 0,026 19,92 0,972 31018 Turbulento 0,024 35,89 1,250 39880 Turbulento 0,022 55,72 PVC 0,025 0,278 6923,7 Turbulento 0,035 5,46 0,500 12463 Turbulento 0,030 15,26 0,694 17309 Turbulento 0,028 27,12 0,972 24233 Turbulento 0,025 48,87 1,139 28387 Turbulento 0,024 64,46 Cobre 0,028 0,278 7754,5 Turbulento 0,034 4,74 0,417 11632 Turbulento 0,030 9,63 0,611 17060 Turbulento 0,028 18,82 0,972 27141 Turbulento 0,025 42,41 1,167 32569 Turbulento 0,024 58,35 Acrílico 0,025 0,278 6923,7 Turbulento 0,035 5,46 0,389 9693,1 Turbulento 0,032 9,83 0,611 15232 Turbulento 0,028 21,68 0,833 20771 Turbulento 0,026 37,31 1,000 24925 Turbulento 0,025 51,34 Atabela 2 apresenta o cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento. PVC32mm Rotâmetro (l/h) Manômetro (mmca) Hcdiagramade Moody(mmca) Desviorelativo: Moody X Manômetro 1200 14 5,51 154,1% 1900 24 12,32 94,8% 2500 44 19,92 120,9% 3500 76 35,89 111,8% 4500 112 55,72 101,0% PVC25mm Rotâmetro (l/h) Manômetro (mmca) Hcdiagramade Moody(mmca) Desviorelativo: Moody X Manômetro 1000 26 5,46 376,2% 1800 88 15,26 476,7% 2500 164 27,12 504,7% 3500 280 48,87 472,9% 4100 344 64,46 433,7% Cobre28mm Rotâmetro (l/h) Manômetro(mmca) Hcdiagramade Moody(mmca) Desviorelativo: Moody X Manômetro 1000 26 4,74 448,5% 1500 40 9,63 315,4% 2200 62 18,82 229,4% 3500 122 42,41 187,7% 4200 162 58,35 177,6% Acrílico 25mm Rotâmetro (l/h) Manômetro (mmca) Hcdiagramade Moody(mmca) Desviorelativo: Moody X Manômetro 1000 44 5,46 705,9% 1400 70 9,83 612,1% 2200 138 21,68 536,5% 3000 228 37,31 511,1% 3600 308 51,34 499,9% As principais fontes de erro que podem ser geradas nesse experimento são os erros de medição do manômetro e do rotâmetro, pois estes podem apresentar imprecisões de leitura que podem ser provocadas por oscilação do fluido, assim como, por erro de paralaxe. Em relação ao software de simulação pode haver divergência em relação as propriedades físicas do fluido quando comparada as propriedades reais. Pode haver considerações ideais no software para o acabamento interno do tubo, assim como, nas dimensões dos tubos. Como pode ser visto na tabela 2 existem discrepâncias significativas entre os valores experimentais e os teóricos, sendo ainda mais divergente nas tubulações que possuem diâmetros 25 mm. O diâmetro da tubulação influencia diretamente na perda de carga distribuída, sendo ela inversamente proporcional.Quando seavaliaa perdade carga em função do material se percebe que o tubo de PVC gera menor perda e o de acrílico a maior perda. A tubulação de cobre apresenta perda intermediária. A vazão também influencia diretamente a perda de carga, quanto maior a vazão maior o atrito do fluido contra a parede interna do tubo e com isso a perda de carga é aumentada.