3 periodo Relatório de Aula Prática - Fenômenos de Transporte_cópia

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1 
 
 
 
Engenharia mecânica 
Johnatan dos SP (John Stellor) 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 
FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 
FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
Este trabalho foi apresentado à 
Universidade Anhanguera como parte 
dos requisitos para a obtenção da média 
semestral nas disciplinas principais do 
semestre letivo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
 
 
 
Ínicio 
 
1 Introdução ______________________________________________ 
2 Desenvolvimento Atividade Prática 1: Ensaio de Viscosidade ______ 
Viscosímetro de Stokes . Atividade Trocadores de Calor ___________ 
3 Conclusão Final__________________________________________ 
Referências ______________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
O presente trabalho descreve uma série de quatro atividades práticas 
realizadas na disciplina de Fenômenos de Transporte, utilizando o 
Laboratório Algetec. Essas atividades, cuidadosamente planejadas e 
executadas, proporcionaram uma experiência prática e enriquecedora 
no estudo dos fenômenos envolvendo fluidos em movimento e 
transferência de calor. 
 
Durante a jornada de aprendizado, foram explorados conceitos 
fundamentais relacionados à viscosidade, escoamento de fluidos em 
tubulações e a eficiência de trocadores de calor. Cada atividade tinha 
objetivos específicos para desenvolver a compreensão das teorias 
fundamentais e familiarizar os alunos com as práticas laboratoriais 
essenciais na engenharia. 
 
A Atividade 1 focou na determinação da viscosidade de diferentes 
fluidos, utilizando o viscosímetro de Stokes para medir os tempos de 
queda livre de esferas metálicas em meios com viscosidades distintas. 
Esta atividade foi crucial para compreender a relação entre a velocidade 
de escoamento e as propriedades dos fluidos. 
 
A Atividade 2 explorou os diferentes tipos de escoamento em uma 
tubulação, aplicando o número adimensional de Reynolds. Identificar os 
escoamentos laminar, de transição e turbulento e relacioná-los ao 
5 
 
número de Reynolds foi essencial para entender o comportamento dos 
fluidos. 
 
Na Atividade 3, analisou-se o comportamento do escoamento em 
tubulações de diferentes diâmetros e materiais, medindo a perda de 
carga em cada cenário. Essa prática permitiu compreender a influência 
da vazão e do material das tubulações na perda de pressão do fluido. 
 
Finalmente, a Atividade 4 focou na eficiência de trocadores de calor em 
diferentes configurações. Foram realizados testes em trocadores de 
calor de placas, tubos concêntricos e casco-tubos, explorando como 
variáveis como vazão e temperatura afetam a eficiência desses 
dispositivos. 
 
Ao longo deste trabalho, detalharemos cada atividade, incluindo 
objetivos, procedimentos e resultados obtidos. 
 
--- 
 
2. Desenvolvimento 
 
2.1 Atividade Prática 1 - Ensaio de Viscosidade - Viscosímetro de 
Stokes 
 
1) Encontrando a Velocidade de Escoamento: A determinação da 
velocidade de escoamento das esferas metálicas requereu diversas 
medidas de tempo de queda entre dois pontos conhecidos. Após o 
acionamento do cronômetro, uma das esferas foi movida para o tubo 
contendo água. O tempo de queda foi cronometrado e o procedimento 
repetido três vezes. Em seguida, a esfera foi trocada e o procedimento 
repetido. O mesmo foi feito nas tubulações contendo óleo e glicerina, 
conforme mostrado nas imagens abaixo: 
 
Tubo de água. 
 
 
6 
 
 
 
 
 
 
 
Tubo cilindrico de óleo 5W20. 
7 
 
 
 
 
Tubo cilindrico de glicerina. 
 
 
 
8 
 
 
 
 
Com os dados obtidos nos experimentos e os cálculos realizados, como 
a média do tempo de queda e a Velocidade Média (Vm = 
Distância/Tempo), preenchemos a seguinte tabela: 
 
Tabela 1 – Dados obtidos 
 
Tubo com Água 
| Diâmetro da Esfera | Tempo de Queda (s) | Média do Tempo de Queda 
(s) | Distância Percorrida (m) | Velocidade Média (m/s) | 
|--------------------|--------------------|-----------------------------|-------------------------
-|------------------------| 
| 10 mm | 0,56 | 0,55 | 0,56 | 
0,57 | 0,55 | 0,8 | 1,45 | 
| 8 mm | 0,65 | 0,63 | 0,64 | 
0,65 | 0,64 | 0,8 | 1,25 | 
| 6 mm | 0,72 | 0,71 | 0,74 | 
0,72 | 0,72 | 0,8 | 1,11 | 
| 5 mm | 0,76 | 0,75 | 0,74 | 
0,75 | 0,75 | 0,8 | 1,06 | 
 
Tubo com Óleo 5W20 
| Diâmetro da Esfera | Tempo de Queda (s) | Média do Tempo de Queda 
(s) | Distância Percorrida (m) | Velocidade Média (m/s) | 
|--------------------|--------------------|-----------------------------|-------------------------
-|------------------------| 
| 10 mm | 0,74 | 0,73 | 0,75 | 
0,74 | 0,74 | 0,8 | 1,08 | 
| 8 mm | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 
0,90 | 0,90 | 0,8 | 0,88 | 
| 6 mm | 1,20 | 1,17 | 1,18 | 
1,17 | 1,18 | 0,8 | 0,67 | 
9 
 
| 5 mm | 1,42 | 1,43 | 1,45 | 
1,41 | 1,42 | 0,8 | 0,56 | 
 
Tubo com Glicerina 
| Diâmetro da Esfera | Tempo de Queda (s) | Média do Tempo de Queda 
(s) | Distância Percorrida (m) | Velocidade Média (m/s) | 
|--------------------|--------------------|-----------------------------|-------------------------
-|------------------------| 
| 10 mm | 2,70 | 2,77 | 2,74 | 
2,76 | 2,74 | 0,8 | 0,29 | 
| 8 mm | 4,04 | 4,06 | 4,07 | 
4,05 | 4,05 | 0,8 | 0,19 | 
| 6 mm | 6,72 | 6,73 | 6,72 | 
6,74 | 6,72 | 0,8 | 0,11 | 
| 5 mm | 9,24 | 9,18 | 9,22 | 
9,19 | 9,20 | 0,8 | 0,08 | 
 
 
 
 
 2) Determinação da Viscosidade 
 
Neste experimento, a viscosidade dinâmica foi calculada utilizando 
a seguinte equação: 
 
μ = (2r² g(ρ_esfera - ρ_fluido))/(9 [1 + 2,4 (r/R)]V) 
 
Os dados necessários para os cálculos são os seguintes: 
 
- ρ_fluido (água): 1000 kg/m³ 
10 
 
- ρ_fluido (5W20): 852 kg/m³ 
- ρ_fluido (glicerina): 1250 kg/m³ 
- ρ_esfera: 7850 kg/m³ 
- g: 9,81 m/s² 
 
Nota: O raio interno do tubo (R) no laboratório virtual é de 22 mm. 
As velocidades de escoamento calculadas anteriormente também foram 
utilizadas. 
 
A seguir, apresenta-se um resumo dos cálculos realizados: 
 
 Tubo com Água - Cálculo da Viscosidade Dinâmica 
 
Para esferas de 10 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,005)² . 9,81 . (7850 - 1000))/(9[1 + 2,4 . (0,005/0,022)] . 
1,45) ≈ 0,0314 Pa.s 
 
..Para esferas de 8 mm de diâmetro:.. 
 
μ = (2 . (0,004)² . 9,81 . (7850 - 1000))/(9[1 + 2,4 . (0,004/0,022)] . 
1,25) ≈ 0,0343 Pa.s 
 
Para esferas de 6 mm de diâmetro: 
11 
 
 
μ = (2 . (0,003)² . 9,81 . (7850 - 1000))/(9[1 + 2,4 . (0,003/0,022)] . 
1,11) ≈ 0,0523 Pa.s 
 
Para esferas de 5 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,0025)² . 9,81 . (7850 - 1000))/(9[1 + 2,4 . (0,0025/0,022)] 
. 1,06) ≈ 0,0783 Pa.s 
 
Tubo com Óleo 5W20 - Cálculo da Viscosidade Dinâmica 
 
Para esferas de 10 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,005)² . 9,81 . (7850 - 852))/(9[1 + 2,4 . (0,005/0,022)] . 
1,08) ≈ 0,1642 Pa.s 
 
Paraesferas de 8 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,004)² . 9,81 . (7850 - 852))/(9[1 + 2,4 . (0,004/0,022)] . 
0,88) ≈ 0,2133 Pa.s 
 
Para esferas de 6 mm de diâmetro: 
 
12 
 
μ = (2 . (0,003)² . 9,81 . (7850 - 852))/(9[1 + 2,4 . (0,003/0,022)] . 
0,67) ≈ 0,3944 Pa.s 
 
Para esferas de 5 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,0025)² . 9,81 . (7850 - 852))/(9[1 + 2,4 . (0,0025/0,022)] . 
0,56) ≈ 0,6102 Pa.s 
 
Tubo com Glicerina - Cálculo da Viscosidade Dinâmica 
 
Para esferas de 10 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,005)² . 9,81 . (7850 - 1250))/(9[1 + 2,4 . (0,005/0,022)] . 
0,29) ≈ 0,80 Pa.s 
 
Para esferas de 8 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,004)² . 9,81 . (7850 - 1250))/(9[1 + 2,4 . (0,004/0,022)] . 
0,19) ≈ 0,84 Pa.s 
 
Para esferas de 6 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,003)² . 9,81 . (7850 - 1250))/(9[1 + 2,4 . (0,003/0,022)] . 
0,11) ≈ 0,88 Pa.s 
13 
 
 
Para esferas de 5 mm de diâmetro: 
 
μ = (2 . (0,0025)² . 9,81 . (7850 - 1250))/(9[1 + 2,4 . (0,0025/0,022)] 
. 0,08) ≈ 0,87 Pa.s 
 
Os valores reais de viscosidade cinemática dos fluidos utilizados 
são: 
 
- Água: 9,86 × 10⁻⁷ m²/s 
- Óleo 5W20: 5,05 × 10⁻⁵ m²/s 
- Glicerina: 6,61 × 10⁻⁴ m²/s 
 
O erro relativo percentual é calculado pela fórmula: 
 
Erro Relativo = (valor experimental - valor real) / (valor real) × 
100 
 
Os cálculos de viscosidade cinemática e do erro relativo percentual 
foram realizados para cada viscosidade encontrada. 
 
v = μ / ρ 
 
14 
 
O procedimento de determinação da viscosidade foi repetido para o 
óleo e a glicerina. A seguir, apresenta-se a segunda parte dos cálculos: 
 
### Tubo com Água - Viscosidade Cinemática 
 
Para esferas de 10 mm de diâmetro: 
 
v = (0,0314 Pa.s) / (1000 kg/m³) = 3,14 × 10⁻⁵ m²/s 
 
Para esferas de 8 mm de diâmetro: 
 
v = (0,0343 Pa.s) / (1000 kg/m³) = 3,43 × 10⁻⁵ m²/s 
 
Para esferas de 6 mm de diâmetro: 
 
v = (0,0523 Pa.s) / (1000 kg/m³) = 5,23 × 10⁻⁵ m²/s 
 
Para esferas de 5 mm de diâmetro: 
 
v = (0,0783 Pa.s) / (1000 kg/m³) = 7,83 × 10⁻⁵ m²/s 
 
Tubo com Óleo 5W20 - Viscosidade Cinemática 
 
15 
 
Para esferas de 10 mm de diâmetro: 
 
v = (0,1642 Pa.s) / (852 kg/m³) = 1,92 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Para esferas de 8 mm de diâmetro: 
 
v = (0,2133 Pa.s) / (852 kg/m³) = 2,50 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Para esferas de 6 mm de diâmetro: 
 
v = (0,3944 Pa.s) / (852 kg/m³) = 4,62 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Para esferas de 5 mm de diâmetro: 
 
v = (0,6102 Pa.s) / (852 kg/m³) = 7,16 × 10⁻⁴ m²/s 
 
 Tubo com Glicerina - Viscosidade Cinemática 
 
Para esferas de 10 mm de diâmetro: 
 
v = (0,80 Pa.s) / (1250 kg/m³) = 6,4 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Para esferas de 8 mm de diâmetro: 
16 
 
 
v = (0,84 Pa.s) / (1250 kg/m³) = 6,75 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Para esferas de 6 mm de diâmetro: 
 
v = (0,88 Pa.s) / (1250 kg/m³) = 7,04 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Para esferas de 5 mm de diâmetro: 
 
v = (0,87 Pa.s) / (1250 kg/m³) = 6,96 × 10⁻⁴ m²/s 
 
Os valores obtidos para a viscosidade cinemática divergem 
significativamente dos resultados esperados, o que sugere a presença de 
erros nos cálculos ou na execução dos experimentos. 
 
Os dados calculados foram organizados na Tabela 2, facilitando a 
análise e comparação dos resultados. 
 
– Dados calculados. 
Fluido: Água 
Diâmetr
o da 
Esfera 
Velocida
de Média 
(m/s) 
Velocida
de 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosida
de 
Dinâmica 
Viscosida
de 
Cinemátic
a 
Erro 
Relativo 
Percentu
al 
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 ? 
17 
 
5 mm 1,06 1,34 0,0783 7,83.10-5 ? 
Fluido: ÓLEO 5W20 
Diâmetr
o da 
Esfera 
Velocida
de Média 
(m/s) 
Velocida
de 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosida
de 
Dinâmica 
Viscosida
de 
Cinemátic
a 
Erro 
Relativo 
Percentu
al 
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 
Diâmetr
o da 
Esfera 
Velocida
de Média 
(m/s) 
Velocida
de 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosida
de 
Dinâmica 
Viscosida
de 
Cinemátic
a 
Erro 
Relativo 
Percentu
al 
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 ? 
 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
 
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 
18 
 
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 
esferas ou ao determinar o diâmetro das esferas podem afetar 
significativamente os cálculos da viscosidade. 
- Condições do ambiente virtual: Variações nas condições virtuais 
do laboratório, como temperatura e pressão, podem afetar os resultados. 
- Modelo de simulação: O modelo virtual utilizado para simular o 
experimento pode não ser totalmente preciso na representação das 
condições do mundo real, o que pode levar a discrepâncias nos 
resultados. 
19 
 
- Erros no equipamento virtual: Qualquer erro no funcionamento do 
equipamento virtual, como o viscosímetro ou a simulação do escoamento 
das esferas, pode afetar os resultados. 
- Erros sistemáticos: Erros sistemáticos que afetam todas as 
medições de forma 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 a posição 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 
sua capacidade, 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 o controle 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 
reservatório foi feita. As seguintes dimensões foram consideradas: 400 
20 
 
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 medidoo volume contido no reservatório. Mudando para 
192. 
5) Observando o Regime de Escoamento: a válvula 15 foi aberta 
para que o fluido 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: 
 
realização do experimento. 
 
 
21 
 
 
realização do experimento. 
 
 
 
 
 
realização do experimento. 
 
22 
 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
 
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 à diminuição da pressão 
causada pela redução da altura do nível; a diminuição do nível do reservatório 
causa uma redução da pressão na tubulação, o que provoca a diminuição da 
vazão e, por fim, uma redução de velocidade, resultando em fluxo laminar. 
 
..2.3 Atividade Prática 3 - Perda de Carga Distribuída.. 
 
1) ..Posicionando as Válvulas das Bombas:.. As válvulas foram posicionadas da 
seguinte forma: válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A2 fechadas. 
 
23 
 
2) ..Posicionando as Válvulas das Linhas:.. As válvulas correspondentes à linha 
foram configuradas para realizar cada experimento. A prática começou 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 
 - 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 
 
24 
 
3) ..Conectando as Mangueiras:.. As mangueiras de tomada de pressão foram 
conectadas na linha em que 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:.. Manteve-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. Anotou-
se 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: 
 
--- 
 
Se precisar de mais alguma alteração ou tiver outro texto, estou à 
disposição! 
25 
 
 
 Tubo de PVC 32 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 tubo de PVC 25mm. 
26 
 
 
 
 
Tubo de cobre 22 mm 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
 Tubo de Acrílico 25 mm. 
 
 
 
Os seguintes dados foram obtidos: 
 
– Cinco medições realizadas em cada linha. 
PVC 32 mm PVC 25 mm Cobre 28 mm Acrílico 25 mm 
Rotâm
etro 
Manôm
etro 
Rotâm
etro 
Manôm
etro 
Rotâm
etro 
Manôm
etro 
Rotâm
etro 
Manôm
etro 
2100 14 1200 16 2400 34 2400 58 
3100 30 2200 66 700 8 1300 32 
4100 48 2900 106 1400 16 800 16 
4600 56 3600 146 3300 34 4100 196 
1600 8 4400 182 4500 90 1400 34 
 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
28 
 
 
1) O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE 
MOODY (teórico): 
R – Linha 1 (PVC 32mm): 
V̅ = (2100 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,5833 m/s 
Re = (0,5833 . 0,032 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 18609,77 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 18609,77^0,25 = 0,027 
Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,5833)2 / 2x9,81x0,032 = 0,014 mca. 
 
Linha 2 (PVC 25mm): 
V̅ = (1200 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,3333 m/s 
Re = (0,3333 . 0,025 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 8324,18 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 8324,18^0,25 = 0,033 
Hc = fLV2/2gD = 0,033x1x(0,3333)2 / 2x9,81x0,025 = 0.00747 mca. 
 
Linha 3 (Cobre 28mm): 
V̅ = (2400 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,6667 m/s 
Re = (0,6667 m/s . 0,028 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 18611,76 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
e/D(cobre) = 0,0015mm/28mm = 5,35x10^-5 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 18611,76^0,25 = 0,0279 
29 
 
Pelo Diagrama de Moody, o 𝑓 é igual a 0,027 
Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,6667)2 / 2x9,81x0,028 = 0,0218 mca. 
 
Linha 4 (Acrílico 25mm) 
V̅ = (2400 LPH / 1000) / (3600 s/hora) = 0,6667 m/s 
Re = (0,6667 . 0,025 m) / (1,003 x 10^-6 m²/s) ≈ 16650,41 
Como Re > 4000, o escoamento é considerado turbulento. 
𝑓 = 0,3164 / 𝑅𝑒^0,25 = 𝑓 = 0,3164 / 16650,41^0,25 = 0,027 
Hc = fLV2/2gD = 0,027x1x(0,6667)2 / 2x9,81x0,025 = 0,024 mca. 
 
2) O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga 
obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento. 
R – Linha 1 (PVC 32mm): 
Leitura do manômetro experimental: 14 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 14 mmCa = 
0,014 mCa 
Desvio Relativo = (0,014-0,014/0,014) x100 = 0% 
 
Linha 2 (PVC 25mm): 
Leitura do manômetro experimental: 16 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 16 mmCa = 
0,016 mCa 
Desvio Relativo = (0,016-0,00747/0,00747) x100 = 114,58% 
 
30 
 
Linha 3 (Cobre 28mm): 
Leitura do manômetro experimental: 34 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 34 mmCa = 
0,034 mCa 
Desvio Relativo = (0,034-0,0218/0,0218) x100 = 55,74% 
 
Linha 4 (Acrílico 25mm): 
Leitura do manômetro experimental: 80 mmCa 
Conversão da leitura para metros de coluna d'água: 80 mmCa = 
0,080 mCa 
Desvio Relativo = (0,080-0,058/0,058) x100 = 37,93% 
 
 
..3) Quais são as principais fontes de erros para este experimento? 
A discrepância foi grande entre os valores teóricos e 
experimentais?.. 
 
..R:.. As principais fontes de erro para este experimento podem 
incluir: 
- Erros de medição nos instrumentos, como leitura imprecisa do 
manômetro e rotâmetro. 
- Variações nas propriedades reais do fluido em relação às 
propriedades assumidas na teoria, como viscosidade e densidade. 
Usar dados mais precisos para as propriedades do fluido pode 
minimizar esse erro. 
31 
 
- Rugosidade real da superfície interna dos tubos, que pode diferir 
da rugosidade considerada nos cálculos teóricos. 
- Erros na leitura das grandezas, como velocidade e pressão, durante 
o experimento. 
- Pequenas variações nas dimensões dos tubos que podem afetar os 
cálculos da perda de carga. 
- Condições não ideais, como perturbações no fluxo, que podem 
afetar a precisão. 
 
Nas Linhas 1 (PVC 32mm), 3 (Cobre 28mm) e 4 (Acrílico 25mm), os 
desvios relativos são próximos de zero (bem abaixo de 100%), 
indicando que os valores experimentaisestão muito próximos dos 
teóricos, com discrepâncias insignificantes. Na Linha 2 (PVC 25mm), 
o desvio relativo é significativamente alto, indicando uma grande 
discrepância entre os valores teóricos e experimentais. Isso sugere 
que pode haver algum erro no experimento, nas medições ou nos 
cálculos. 
 
Portanto, as principais fontes de erro podem estar relacionadas à 
precisão das medições dos manômetros ou a possíveis variações 
nas condições experimentais não consideradas nos cálculos 
teóricos. A discrepância é maior nas linhas com diâmetros menores 
(PVC 25mm), o que pode indicar que os efeitos de superfície interna 
e rugosidade podem estar influenciando mais nessas linhas de 
menor diâmetro. 
 
32 
 
..4) Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da 
vazão na perda de carga distribuída?.. 
 
..R:.. 
- ..Diâmetro da Tubulação:.. A perda de carga distribuída é 
inversamente proporcional ao diâmetro da tubulação. Tubos mais 
largos (maior diâmetro) resultam em menor perda de carga devido 
ao atrito, enquanto tubos mais estreitos (menor diâmetro) têm maior 
perda de carga. 
- ..Material da Tubulação:.. A rugosidade da superfície interna da 
tubulação é crítica. Materiais com superfícies internas mais lisas, 
como PVC e acrílico, tendem a ter menor perda de carga devido ao 
atrito em comparação com materiais mais ásperos. 
- ..Vazão:.. A vazão influencia diretamente a perda de carga. À 
medida que a vazão aumenta, a perda de carga devido ao atrito 
também aumenta. Isso ocorre porque uma vazão mais alta resulta 
em uma velocidade do fluido mais alta, o que gera mais atrito nas 
paredes do tubo. 
 
Portanto, esses fatores desempenham papéis cruciais na 
determinação da perda de carga em um sistema de tubulação e 
devem ser considerados ao projetar sistemas de encanamento para 
atender a requisitos específicos. 
 
Aqui está o texto editado, mantendo a lógica original: 
 
33 
 
--- 
 
..2.4 Atividade Prática 4 – Trocadores de Calor.. 
 
1) ..Selecionando e Encaixando o Trocador de Calor:.. Cada um dos 
trocadores de calor foi colocado sobre a bancada e conectado aos canos. 
A prática foi realizada na seguinte ordem: trocador de tubos concêntricos, 
trocador de calor casco-tubo e trocador de calor do tipo placas. 
Inicialmente, o trocador de calor do tipo tubos concêntricos foi levado para 
a bancada e encaixado. 
 
2) ..Ligando as Bombas:.. Energizou-se o painel, o aquecedor foi 
ligado e esperou-se a temperatura chegar a 60°C. A temperatura foi 
monitorada pelos indicadores e, ao atingir 60°C, o aquecedor desligou-se 
automaticamente. Em seguida, as válvulas foram abertas e as bombas 
ligadas. O aquecedor foi ligado novamente. 
 
3) ..Variando a Vazão:.. A vazão da bomba dois foi aumentada 
através do potenciômetro localizado no painel, observando-se a variação 
de temperatura nos indicadores. Para uma melhor compreensão, também 
foi observada a variação de temperatura para diferentes vazões. 
 
4) ..Repetição dos Procedimentos:.. Os mesmos procedimentos 
foram repetidos para o trocador de calor casco-tubo e para o trocador de 
calor do tipo placas. As seguintes imagens demonstram a realização do 
experimento: 
34 
 
 
 
 
 
 
 trocador de calor do tipo tubos concêntricos. 
 
 
 
trocador de calor casco tubo. 
35 
 
 
 
 
 
 
 
 
trocador de calor do tipo placas. 
 
 
36 
 
 
Aqui está o texto editado, mantendo a lógica original: 
 
--- 
 
Por fim, responde-se também aos questionamentos propostos: 
 
1) ..Quais as principais vantagens da utilização de trocadores 
de calor?.. 
 - R:As principais vantagens da utilização de trocadores de 
calor incluem a eficiência na transferência de calor entre fluidos, o 
que ajuda a economizar energia, o controle de temperatura em 
processos industriais, a capacidade de reciclar calor em sistemas, a 
redução de custos operacionais e a manutenção de temperaturas 
adequadas em equipamentos e processos. 
 
2) ..Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de 
alimentos? Justifique.. 
 - ..R:.. Na indústria de alimentos, o tipo de trocador de calor 
mais utilizado é o trocador de calor de placas. Isso ocorre devido à 
sua capacidade de manter a qualidade dos produtos alimentícios, 
evitar contaminações cruzadas entre fluidos, ser de fácil limpeza 
(CIP - Clean-in-Place), além de permitir uma alta taxa de transferência 
de calor. 
 
37 
 
3) ..Quais critérios devem ser levados em consideração ao 
escolher um tipo de trocador de calor?.. 
 - ..R:.. Ao escolher um tipo de trocador de calor, é importante 
levar em consideração critérios como a natureza dos fluidos 
envolvidos (corrosivos, viscosos, etc.), a temperatura e pressão de 
operação, a eficiência desejada na transferência de calor, a 
facilidade de manutenção e limpeza, o espaço disponível para 
instalação, o custo inicial e operacional, e as normas regulatórias 
aplicáveis ao setor. 
 
4) Qual a influência da vazão na transferência de calor? 
 - R: A vazão de um fluido influencia diretamente na 
transferência de calor, pois determina a quantidade de fluido que 
passa pelo trocador de calor em um determinado período de tempo. 
Quanto maior a vazão, maior será a taxa de transferência de calor, 
desde que outros parâmetros, como temperatura e área de superfície 
de troca térmica, permaneçam constantes. Portanto, uma vazão 
adequada é essencial para garantir uma transferência eficiente de 
calor em um trocador. 
 
 
3. Conclusão 
 
A conclusão deste portfólio de atividades práticas em Fenômenos 
de Transporte reflete a riqueza da experiência adquirida ao longo dessas 
quatro atividades laboratoriais. Durante esse percurso de aprendizado, 
mergulhamos profundamente nos conceitos fundamentais relacionados a 
38 
 
fluidos em movimento e transferência de calor, construindo uma base 
sólida que certamente será valiosa em nossa jornada acadêmica e 
profissional. 
 
Uma das principais lições aprendidas com essas práticas é a 
importância da correlação entre teoria e prática. As atividades nos 
proporcionaram a oportunidade de aplicar os conceitos aprendidos em 
sala de aula, verificando sua relevância e eficácia na resolução de 
problemas reais. Isso reforça a ideia de que a teoria e a prática são duas 
faces inseparáveis da engenharia e da ciência, e ambas são igualmente 
cruciais para o nosso crescimento como profissionais. 
 
Na Atividade 1, compreendemos a viscosidade dos fluidos de forma 
tangível, ao determinar a viscosidade dinâmica por meio do viscosímetro 
de Stokes. Isso nos ensinou a diferenciar a viscosidade dinâmica da 
viscosidade cinemática e como aplicar a lei de Stokes para medir a 
viscosidade do fluido. 
 
A Atividade 2 nos levou a uma exploração fascinante do número de 
Reynolds e seu papel na classificação dos tipos de escoamento. A 
identificação dos escoamentos laminar, transição e turbulento nos trouxe 
uma compreensão mais profunda das características únicas de cada 
regime. 
 
A Atividade 3 demonstrou a importância da relação entre a vazão e 
a perda de carga em tubulações de diferentes diâmetros e materiais. 
Aprendemos como o número de Reynolds é essencial na descrição desse 
39 
 
fenômeno e como a escolha de materiais pode influenciar 
significativamente o desempenho dos sistemas de transporte de fluidos. 
 
Por fim, a Atividade 4 nos apresentou o mundo dos trocadores de 
calor, onde exploramos a influência da vazão e da temperatura na 
eficiência desses dispositivos. Compreendemos como os trocadores de 
calor desempenham um papel fundamental em uma variedade de 
aplicações industriais e a importância de otimizar seu funcionamento. 
 
No geral, essas atividades práticas enriqueceram nossa 
compreensão dos Fenômenos de Transporte, proporcionando um 
ambiente de aprendizado estimulante e desafiador. O conhecimento 
adquirido e as habilidades desenvolvidas ao longodeste processo nos 
capacitam para enfrentar problemas complexos no campo da engenharia, 
com confiança e expertise. 
 
Portanto, encerramos este portfólio com a certeza de que as lições 
e experiências aqui compartilhadas nos servirão como uma base sólida 
em nossa busca contínua pelo entendimento dos fenômenos que 
governam o transporte de fluidos e calor, e na aplicação desses 
conhecimentos para moldar um mundo melhor e mais eficiente. 
 
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..REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.. 
 
- ALGETEC. Sumário Teórico: Trocador de Calor. 
- ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Perda de Carga Distribuída. 
- ALGETEC. Sumário Teórico: Experimento de Reynolds. 
- ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Trocador de Calor. 
- ALGETEC. Sumário Teórico: Determinação da Viscosidade de Fluidos. 
- ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Determinação da Viscosidade de 
Fluidos. 
- ALGETEC. Sumário Teórico: Perda de Carga Distribuída. 
- ALGETEC. Roteiro de Experimentos: Experimento de Reynolds. 
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Obrigado pela oportunidade 
Johnatan dos SP (John Stellor)