Fenômenos de transporte relatorio

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Área de Inovação e Tecnologia – Experimentação
Bancada de Reynolds
Patrick Antonio Cordeiro 	mat: 0218985
Romário Teles de Souza	mat: 0239122
Igor Miguel Borsoi 	mat: 0239126
Fenômenos de Transporte, Professora Andréa Timm
06 de outubro de 2016
1. Objetivo
	O experimento tem a finalidade de, verificar a vazão possível no tubo transparente com água e um filete de corante que são liberados por uma válvula. Através da bancada de REYNOLDS é possível determinar a vazão, velocidade e o tipo de escoamento que ocorre, analisando se é laminar de transição ou turbulento.
2. Introdução Teórica
 	Fluidos são assim denominados os líquidos e os gases pelo fato de poderem se escoar com grande facilidade. Seu estudo teve início com Arquimedes e sua mecânica dos fluídos, responsável pelo estudo da hidrostática, força gerada por líquidos e gases. Um escoamento pode ser classificado como laminar, transição ou turbulento. Em um escoamento laminar, ocorre quando as partículas de um fluido movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, apresentando lâminas ou camadas (daí o nome laminar) cada uma delas preservando sua característica no meio. No escoamento laminar a viscosidade age no fluido no sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência. Este escoamento ocorre geralmente a baixas velocidades e em fluídos que apresentem grande viscosidade. Escoamento de transição, é a passagem do escoamento laminar para o escoamento turbulento, ou seja, uma fase de transição de um movimento regular para um movimento com mistura do corante com o fluido. Escoamento turbulento, ocorre quando as partículas de um fluido não movem-se ao longo de trajetórias bem definidas, ou seja as partículas descrevem trajetórias irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência de quantidade de movimento entre regiões de massa líquida. Este escoamento é comum na água, cuja a viscosidade é relativamente baixa.
Para definir os tipos de escoamento, recorre-se à experiência de Reynolds (1883) que define-se abaixo. “Seja, por exemplo, um reservatório que contém água. Um tubo transparente é ligado ao reservatório e, no fim deste, uma válvula permite a variação da velocidade de descarga da água. No eixo do tubo é injetado um líquido corante do qual deseja-se observar o comportamento. Nota-se que ao abrir pouco à válvula, portanto para pequenas velocidades de descarga, forma se um filete reto e contínuo de corante no eixo do tubo. Ao abrir mais a válvula, o filete começa a apresentar ondulações e finalmente desaparece a uma pequena distância do ponto de injeção. (BRUNETTI, 2008)
3. Procedimento Experimental
	Utilizando a bancada de REYNOLDS, foi possível observar os três tipos de escoamento, para obter a vazão, foi encontrada a velocidade através do tempo necessário para encher um tubo graduado com um litro de água, esse tempo foi medido três vezes e realizada a média em cada fase de escoamento entre os resultados.
Valores de interpolação direta da tabela:
Tabela 1: interpolação
	Temperatura
	µ
	Massa especifica (p)
	20°
	0.00102
	998
	24°
	0.0009168
	996.8
	25°
	0.000891
	997
Fluido Água à 24 °C;
Diâmetro: de 30 mm, 0,03 m.
A= π.r2 A=3,14*(0,015m)2	 A=7,06x10-4 (PADRÃO)
Escoamento Laminar: Para obter o escoamento laminar, apartir do experimento de Reynolds, após colocar água e corante nos recipientes, abri-se a válvula (5) com baixa velocidade, após abrir a válvula (6) até que o líquido corante obtenha a mesma velocidade que a vazão da água, assim possibilitando observar que o líquido corante esteja linear dentro do tubo.
Tabela 2: calcúlos escoamento transição
	Tempo(s)
	V(ml)
	Q(ml/s)
	V(m/s)
	Re(calculado)
	60
	870
	14,5
	20,54
	669969,63
	60
	850
	14,16
	20,05
	653986,91
	60
	820
	13,66
	19,34
	630828,27
Tempo de escoamento: 1 minuto (60 segundos) 
Quantidade de liquido escoado: 870 ml
Q(vazão)= V/t Q=870ml/60s Q=14,5 ml/s Q/1000= 0,0145 m3/s
V(velocidade)= Q/A v=0,0145/7,06x10-4	 v=20,54 m/s
Escoamento de Transição: Obtem-se o escoamento de transição, a partir do escoamento laminar, apenas aumentando a velocidade de escoamento na válvula (5). Onde observa-se que o líquído está movimentando-se aleatóriamente.
Tabela 3: calcúlos escoamento transição
	Tempo(s)
	V(ml)
	Q(ml/s)
	V(m/s)
	Re(calculado)
	60
	1840
	30,66
	43,34
	1413655,48
	60
	1840
	30,66
	43,34
	1413655,48
	60
	1840
	30,66
	43,34
	1413655,48
Tempo de escoamento: 60 segundos 
Quantidade de liquido escoado: 1840 ml
Q(vazão)= V/t Q=1840ml/60s Q=30,66 ml/s Q/1000= 0,03066 m3/s
V(velocidade)= Q/A v=0,03066x10-5 /7,068x10-4	 v=43,34 m/s
Escoamento Turbulento: Obtem-se o escoamento turbulento, aumentando ainda mais a velocidade de vazão da água na válvula (5) do escoamento de transição. Resultando que o líquido corante está totalmente misturado com a água, a partir do ponto de injeção do mesmo.
Tabela 4: cálculos escoamento turbulento
	Tempo(s)
	V(ml) 
	Q(ml/s)
	V(m/s)
	Re(calculado)
	10
	1480
	148
	209,63
	6837669,634
	10
	1480
	148
	209,63
	6837669,634
	10
	1480
	148
	209,63
	6837669,634
Tempo de escoamento: 10 segundos 
Quantidade de liquido escoado: 1480 ml
Q(vazão)= V/t Q=1480ml/10s Q=148 ml/s Q/1000= 0,148 m3/s
v(velocidade)= Q/A v=0,148 /7,068x10-4 v=209,63 m/s
4. Análise dos Resultados
Por meio dos dados obtidos e análise feita sobre a bancada de Reynolds, o resultado não foi conforme o esperado para o escoamento de transição, sendo nítida a presença de falhas durante o experimento, mas já o escoamento laminar e o turbulento ocorreram de forma correta no experimento.
 No escoamento laminar foi obtido um valor pequeno, mas está dentro do que se é permitido, ou seja, o valor de Reynolds visto após o cálculo é de 669.969 sendo que para ser laminar tem que estar abaixo de 2000 (RE), obtendo-se assim uma boa visibilidade do corante no tubo. O mesmo aconteceu para o escoamento turbulento, que teve o RE de 6837.669, ficou dentro do esperado que deveria ser acima de 4000 (RE).
Já para o escoamento de transição se obteve o valor de Reynolds (RE) de 1413.655, o qual deveria esta dentro dos valores de tabela que são de 2000< RE>4000, mesmo com o RE sendo abaixo do valor de tabela, pode-se observar o liquido corante fazendo seu trajeto corretamente
 Tabela 5: resultados.
	Tipos de escoamento
	Valores de RE obtidos
	Valore de RE esperados
	Laminar
	669.969
	RE <2000
	Transição 
	1413.655
	2000 < RE > 4000
	Turbulento 
	6837.669
	4000 < RE
5. Conclusão
Foi possível visualizar perfeitamente as fases de escoamento laminar, transição e turbulento, porém quando comparado com os valores tabelados de Reynolds não foi atingido o valor estimado, devido a vazão dos fluidos estar abaixo do necessário. 
O experimento poderia ser melhor realizado se, os cálculos fossem realizados durante o processo a qualidade do experimento ficou abaixo porque havia a inexperiência dos alunos ao avaliar visualmente devido a isso não se sabia se o escoamento da água deveria ser maior ou menor, controlando junto a liberação de corante, para que ocorresse tudo certo, visualmente os três escoamentos foram corretos, mas quando foram desenvolvidos cálculos aplicados em formulas, pode-se provar que apenas o escoamento laminar e turbulento obteve valor esperado , já o escoamento de transição ficou abaixo, então a visibilidade por mais boa que esteja de água e corante não pode se basear por ela, tem que desenvolver o estudo. 
6. Referências Bibliográficas
BRUNETTI, Franco; Mecânica dos Fluídos. 2º edição, Pearson Prentice Hall, São Paulo, 2008.
POTTER, Merle C.; WIGGERT, David C.; Mecânica dos fluídos. 3ºEdição, Editora Cengage Learning, São Paulo, 2009.
GILES, RanaldV.; Mecânica dos fluídos e hidráulica. 1ºEdição, Editora McGraw- Hill do Brasil LTDA, São Paulo, 1975.