Mecânica dos Fluidos - Tecnologia em Processos Químicos

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Mecânica dos Fluidos
Aula 1
Tecnologia em Processos Químicos
Fatec Campinas
Fabio Mazzariol Santiciolli
Cronograma de Aulas
Data Conteúdo
1 19/fev Escopo da mecânica dos fluidos, definição de um Fluido, Equações básicas 
2 20/fev
Métodos de Análise, volume de controle, sistema de unidades, 
concordância dimensional.
3 26/fev
Fluido como um contínuo, campo de velocidade, escoamentos uni, bi e 
tridimensionais, linhas de corrente.
4 27/fev Viscosidade.
5 05/mar Viscosidade. Fluido Newtoniano e não Newtoniano
6 06/mar
Tensão superficial. Escoamentos viscoso e não viscoso. Escoamentos 
laminar e turbulento.
7 12/mar
Escoamentos compressível e incompressível. Escoamentos interno e 
externo.
8 13/mar
Equação básica da estática dos fluidos, atmosfera padrão, varação de 
pressão em um fluido estático. Líquidos incompressíveis, manômetros e 
gases
Cronograma de Aulas
Data Conteúdo
9 19/mar Sistemas Hidráulicos. Força hidrostática sobre superfície plana
10 20/mar Força hidrostática sobre superfície submersa.
11 26/mar Empuxo e estabilidade.
12 27/mar Prova 1
13 2/abr
Quantidade de movimento para escoamento sem atrito, equação de 
Euler. 
14 3/abr Equação de Bernoulli
15 9/abr
Integração da Equação de Euler ao longo de um alinha de corrente para 
escoamento permanente
16 10/abr Pressões estática, de estagnação e dinâmica
17 14/abr Atividade On-line 1
Cronograma de Aulas
Data Conteúdo
18 16/abr Equação de Bernoulli como uma Equação de Energia
19 17/abr Linha de energia e Linha piezométrica
20 23/abr Escoamento irrotacional. Escoamentos planos elementares.
21 24/abr Prova 2
22 7/mai Equações diferenciais básicas adimensionais
23 8/mai
Natureza da Análise Dimensional. Teorema Pi de Buckingham Determinação 
dos grupos Pi. Grupos adimensionais importantes na Mecânica dos Fluidos
24 14/mai Semelhança de Escoamento e estudo de modelos
25 15/mai
Semelhança incompleta. Transporte por escala com múltiplos parâmetros 
dependentes
26 21/mai Prova 3
27 22/mai
Escoamento viscoso, interno e incompressível, introdução, escoamento 
laminar versus turbulento, região de entrada. Escoamento laminar 
completamente desenvolvido em um tubo.
Cronograma de Aulas
Data Conteúdo
28 28/mai
Perfis de velocidade em escoamentos turbulentos completamente 
desenvolvidos em tubos.
29 29/mai
Considerações de Energia no Escoamento em tubos, coeficiente de energia 
cinética, perda de carga
30 04/jun Cálculo da perda de carga. Perdas maiores. Perdas menores
31 05/jun Bombas, ventiladores e sopradores. Dutos não circulares.
32 11/jun Medição de Vazão de restrição
33 12/jun Medidores de Vazão lineares. Métodos transversos.
34 16/jun Atividade On-line 2
35 18/jun Prova 4
36 19/jun Revisão do semestre completo
37 25/jun Vistas de provas
38 26/jun Vistas de provas
39 02/jul Exame
40 03/jul Vistas do Exame
Formas de Avaliação
𝑀é𝑑𝑖𝑎1 = 0,1 ∗ 𝐴𝐼 + 0,175 ∗ 𝑃1 + 0,175 ∗ 𝑃2 +⋯
+0,175 ∗ 𝑃3 + 0,175 ∗ 𝑃4 +⋯
+0,05 ∗ 𝐴𝑂1 + 0,05 ∗ 𝐴𝑂2 + 0,05 ∗ 𝐿1 + 0,05 ∗ 𝐿2
Caso a 𝑀é𝑑𝑖𝑎1 seja maior que 6,0, a 𝑀é𝑑𝑖𝑎𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 será igual a 𝑀é𝑑𝑖𝑎1 e o(a) 
aluno(a) estará dispensado de fazer o exame. Caso contrário o(a) aluno(a) deverá fazer 
o exame. Será aprovado(a) por nota se a nota do exame for maior ou igual a 6,0. 
Entretanto, caso faça exame e seja aprovado(a) por nota, sua nota será arredondada 
para 6,0. Ao fim de todo o processo avaliativo e da aplicação do exame, o(a) aluno(a) 
deverá ter 𝑀é𝑑𝑖𝑎𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 ≥ 6 0 e 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛ç𝑎 ≥ 75% para ser aprovado(a).
Bibliografia
Básica:
• YONG, D. F.; OKIISHI, T. H.; MUNSON, B.R. 
Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. Ed. Edgard 
Blucher. 
• CIMBALA, J.M.; ÇENGEL, Y.A. Mecânica dos Fluidos -
Fundamentos e Aplicações, McGraw-Hill 
Interamericana do Brasil Ltda, 819 p. 2007. 
• FOX, R.W., Introdução à Mecânica dos Fluídos. 7ª Ed. 
Editora LTC. 2010
Bibliografia
Complementar:
• SCHIOZER, D., Mecânica dos Fluídos. Editora LTC 
• BRUNETTI, F.; Mecânica dos Fluídos. Editora: Pearson 
Education - Br
• WHITE, FRANK M.; Mecânica Dos Fluidos - 6ª Ed. 
Editora: Artmed 
• LIVI, C.P., Fundamentos de Fenômenos de Transporte, 
LTC Editora, 212 p. 2004. 
• VIANNA, M.R.,. Mecânica dos Fluidos para 
Engenheiros, Quarta Edição, Imprimatur, Artes Ltda, 
581 p. 2001.
Mecânica dos Fluidos
É o estudo dos fluidos em repouso ou em movimento. 
A mecânica dos fluidos é aplicada para o projeto de:
• bombas;
• compressores;
• tubulações;
• dutos;
• tanques e diques;
• medidores de vazão;
necessários para o funcionamento das indústrias 
químicas.
Definição de fluido
Os fluidos tendem a escoar quando interagimos com eles, 
enquanto os sólidos tendem a se deformar ou dobrar.
Fonte: https://www.simplyrecipes.com/wp-content/uploads/2007/04/how-to-separate-eggs-method-6-600x400.jpg
Definição de fluido
• Um fluido é uma substância que se deforma 
continuamente sob a aplicação de uma tensão de 
cisalhamento (tangencial).
• Assim, líquidos e gases são as formas em que se 
encontram os fluidos.
Sólido ou fluido?
Não sei...
Sólido ou fluido?
Não sei...
Sólido ou fluido?
Fluido!
Sólido ou fluido?
Fluido!
Equações Básicas
As Leis Básicas que são aplicáveis a qualquer fluido são:
• conservação de massa;
• segunda lei de Newton;
• quantidade de movimento angular;
• primeira lei da termodinâmica;
• segunda lei da termodinâmica.
Porém, nem todas as leis básicas são necessárias para 
resolver um problema qualquer.
Vamos começar!
Fonte: https://image.freepik.com/fotos-gratis/gota-de-agua-caindo_1232-216.jpg
Volume de controle
• Um volume de 
controle é um 
volume arbitrário
no espaço através 
do qual o fluido 
escoa.
• A fronteira do 
volume de controle 
é denominada 
superfície de 
controle.
Volume de controle
Exercício 1: Um trecho de redução em um tubo de água 
tem um diâmetro de entrada de 5 cm e um diâmetro de 
saída de 3cm. Se a velocidade na entrada é de 2,5 m/s, 
encontre a velocidade de saída.
Método de análise dos problemas 
de mecânica dos fluidos
Para uma solução organizada dos problema que minimize 
a chance de erro e aumente a capacidade de terceiros 
compreenderem os cálculos, divida a solução dos 
problemas em seções como:
• DADOS: 
• estabeleça de forma concisa as informações dadas;
• faça um desenho esquemático e identifique o volume de 
controle;
• apresente as leis básicas que você considera necessárias.
Método de análise dos problemas 
de mecânica dos fluidos
• DETERMINAR:
• identifique o que deve ser encontrado.
• HIPÓTESES:
• relacione as hipóteses simplificadoras que você considera 
apropriadas.
• SOLUÇÃO:
• complete a análise algebricamente antes de introduzir valores 
numéricos;
• introduza os valores numéricos dados, referenciando fonte 
sempre que conveniente;
• verifique a resposta e reveja as hipóteses, assegure-se que o 
resultado é razoável;
• destaque a resposta;
Método de análise dos problemas 
de mecânica dos fluidos
Exercício 2: A resistência do ar (força de arrasto) sobre 
uma bola de 200 g em queda livre é dada por 𝐹𝐷 = 2 ×
10−4 ∗ 𝑉2, na qual 𝐹𝐷 é dada em newtons e 𝑉 em metros 
por segundo. Se a bola for largada a altura suficiente para 
tocar o solo com velocidade constante, determine a 
velocidade com que ela atinge o solo.
Aplique o roteiro de análise de problemas apresentado na 
aula de hoje.