(20170222132254)Pré Aula 01 FenTrans

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Pré-Aula 01 – Fenômenos de Transporte
Mecânica dos Fluidos
Como o nome indica, a mecânica dos fluidos é o estudo de fluidos em repouso ou em
movimento. Ela tem sido tradicionalmente aplicada em áreas tais como o projeto
sistemas de canal, dique e represa; o projeto de bombas, compressores, tubulações e
dutos usados nos sistemas de água e condicionamento de ar de casas e edifícios, assim
como sistemas de bombeamento necessários na indústria química; as aerodinâmicas de
automóveis e aviões sub e supersônicos; e o desenvolvimento de muitos diferentes
medidores de vazão, tais como os medidores de bombas de gás.
Como as áreas citadas anteriormente ainda são extremamente importantes (veja, por
exemplo, a ênfase atual dada à aerodinâmica dos carros e as falhas dos diques em Nova
Orleans*), a mecânica dos fluidos é realmente uma disciplina de “alta tecnologia” ou
“de tope”. Ela permitiu o desenvolvimento de muitos campos instigantes no último
quarto de século. Alguns exemplos incluem questões sobre meio ambiente e energia
(por exemplo, contenção de derramamento de óleos, turbinas eólicas de grande escala,
geração de energia a partir de ondas do oceano, aspectos aerodinâmicos de grandes
edificações, mecânica dos fluidos da atmosfera e do oceano e de fenômenos
atmosféricos como tornados, furacões e tsunamis); biomecânica (por exemplo, corações
e válvulas artificiais e outros órgãos como o fígado; compreensão da mecânica dos
fluidos do sangue, líquido sinovial das juntas, os sistemas respiratório, circulatório e
urinário); esportes (projeto de bicicletas e capacetes de bicicleta, esquis, vestimentas
para corrida e natação, a aerodinâmica de bolas de golfe, tênis e futebol); “fluidos
inteligentes” (por exemplo, em sistemas de suspensão automotiva para otimizar o
movimento sobre todas as condições do terreno, uniformes militares contendo uma
camada de fluido que é “mole” até o combate, quando então ela pode tornar-se firme
para dar força e proteção ao soldado, e líquidos de lentes com propriedades parecidas às
humanas para uso em câmaras e telefones celulares); e microfluidos (por exemplo, para
aplicações extremamente precisas de medicações).
Esta disciplina é apenas uma pequena amostragem de novos campos de aplicação da
mecânica dos fluidos. Eles ilustram como esta disciplina ainda é altamente relevante, e
como os seus horizontes estão se ampliando, ainda que ela exista há milhares de anos.
Transferência de Calor
A transmissão de calor é uma área relevante em múltiplos problemas de engenharia que
transcendem o âmbito da engenharia mecânica, abrangendo também as áreas das
engenharias química, nuclear, metalúrgica, electrotécnica, civil, aeroespacial, ambiente
e bioengenharia. As questões concretas que se colocam ao engenheiro no âmbito da
transmissão de calor podem ser muito diversas. A título de exemplo, pode citar-se
 O projecto, operação e manutenção de permutadores de calor. Este tipo de
equipamento encontra-se, por exemplo, em geradores de vapor de centrais
térmicas, fábricas de processos químicos, instalações de aquecimento de água, ar
condicionado, refrigeração, radiadores de veículos motorizados, etc.
 Selecção de isolamentos térmicos para minimização da taxa de transmissão de
calor em edifícios, condutas, equipamentos térmicos, etc. Essa minimização é
geralmente condicionada por constrangimentos de natureza económica, tal como
o custo do isolamento, e geométrica, tal como a espessura ou o volume do
isolamento.
 Controle da temperatura em equipamentos industriais, mecânicos ou
electrónicos. O controlo da temperatura requer, frequentemente, que a
temperatura de uma superfície quente não ultrapasse um determinado valor
crítico que pode conduzir à fusão de um material ou à deterioração da resistência
mecânica de uma estrutura ou equipamento. É o caso, por exemplo, do núcleo de
um reactor nuclear e da superfície exterior de veículos aeroespaciais durante a
reentrada na atmosfera terrestre.
Problemas de transmissão de calor encontram-se virtualmente em todos os processos
industriais, tais como a produção de energia eléctrica a partir de combustíveis fósseis ou
com base em energias renováveis (energia solar térmica ou fotovoltaica, geotérmica,
biomassa); fornos para produção de aço, alumínio, vidro, cimento e materiais
cerâmicos; motores de combustão interna, incluindo turbinas de gás usadas nas
indústrias automóvel, naval e aeronáutica; incineradoras usadas na queima de resíduos;
sistemas de aquecimento, ar condicionado e refrigeração. Os processos de transmissão
de calor são também relevantes na poluição da água e do ar, e influenciam fortemente as
condições climatéricas. A importância do conhecimento aprofundado dos processos de
transmissão de calor e a necessidade de analisá-los quantitativamente têm-se tornado
progressivamente mais importantes com o avanço tecnológico. Por outro lado, a
quantidade crescente de processos tecnológicos envolvendo estes fenómenos, a rápida
integração de novas tecnologias na indústria, o aumento exponencial da penetração do
computador em todos os aspectos da engenharia e o impacte ambiental, social e político
de certas decisões a nível de engenharia são desafios prementes com os quais o
engenheiro se vê confrontado. Por isso, a compreensão dos fundamentos da transmissão
de calor e a capacidade de aplicação desses conhecimentos constitui um contributo
indispensável para a formação sólida de um Engenheiro.