relatório mecanica dos fluidos APLICADA

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UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Engenharia Mecânica
Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada
Relatório 2: POTÊNCIA DO JATO DE UM REFRIGERANTE REAGINDO COM MENTOS
Nome: Jonathan Ferreira Boga RA: C6334J3
São José do Rio Preto – 9 de novembro de 2017
Relatório 2: POTÊNCIA DO JATO DE UM REFRIGERANTE REAGINDO COM MENTOS
UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Engenharia Mecânica
Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada
Relatório 2: POTÊNCIA DO JATO DE UM REFRIGERANTE REAGINDO COM MENTOS
Trabalho apresentado à disciplina de Mecânica dos Fluidos Aplicada do curso de Engenharia Mecânica da Unip – Universidade Paulista, Campus de São José do Rio Preto - SP, sob a responsabilidade do professor Abdoral Milaré de Carvalho.
Nome: Jonathan Ferreira Boga RA: C6334J3
São José do Rio Preto – 9 de novembro de 2017
Abstract 
Neste relatório estarão contidos os dados da simulação do experimento do jato ocasionado pela reação do mentos no refrigerante. Foi passado em aula o conteúdo didático sobre a equação de energia para regime permanente, e potência da máquina. Conhecimentos utilizados para realizar a simulação do clássico experimento da reação do refrigerante coca com mentos ocasionando num jato de pressão. Será feito uma pesquisa sobre o assunto e uma simulação levando em contas várias variáveis. Também será anexada uma pequena pesquisa do Efeito Magnus. 
Lista de figuras, siglas e símbolos
Figuras:
Figura 1: Válvula gaveta.
Figura 2: Sistema utilizado no experimento.
Figura 3: Perda de carga 1° válvula gaveta.
Figura 4: Perda de carga 2° válvula gaveta.
Figura 5: Perda de carga somente com a válvula gaveta aberta.
Siglas e Símbolos:
DH: Diâmetro hidráulico.
K: Coeficiente de perda de carga.
Re: Número de Reynolds.
 Velocidade do fluído.
V: Viscosidade cinemática do fluído.
hs: Perda de carga singular.
Q: Vazão volumétrica
A: Área
ks: Coeficiente de forma.
Introdução
Potência é definida pela razão do trabalho pelo tempo.
O Trabalho é uma energia mecânica, que é definido pela razão do peso pelo tempo, ou seja, pode ser definido como vazão em peso. 
Portanto para calcular a potência do volume, pegamos razão do peso pelo volume e multiplicamos pela energia mecânica:
N = *Q*H
No caso do experimento da bala mentos no refrigerante coca cola, a bala mentos possui várias porosidades, a coca cola possuem vários gases carbono que impedem formação de bolhas. Ao jogar a bala mentos no refrigerante ela vai para o fundo da garrafa e começa dissolver quebrando a tensão do gás carbônico com as moléculas de água, liberando mais gás em alta pressão no refrigerante coca, formando milhares de bolhas envolta da bala isso devido sua porosidade, essas bolhas tende a escapar gerando então o esperado jato de coca cola. 
Desenvolvimento
Foi-nos passado em aula os conceitos e exemplos de perda de carga e o funcionamento da válvula gaveta, depois em um laboratório foi posto em prática os conceitos de perda de carga e observado o funcionamento da válvula gaveta, foi feito um experimento que consistia medir a perda de carga em um tubo onde se localizava uma válvula gaveta, e a velocidade com que o fluido passava por ela. Para realizar o experimento foram anotadas as medidas do tanque e altura do nível da água e feito o calculo do volume de água, enchemos os tanque e anotamos o tempo gasto para cada medição, assim fizemos o calculo da vazão dividindo o volume pelo tempo gasto. Após calcular vazão, medimos o comprimento da tubulação, encontramos o diâmetro dos tubos e calculamos a sua área e dividimos a vazão calculada pela área do cano achando a velocidade do escoamento da água nos canos, e através de um piezômetro encontramos as perdas de carga dos canos onde localizava-se a válvula em estudo, e no livro Franco Brunetti encontramos a viscosidade cinemática da água. Depois de terminar a coleta dos dados do experimento calculamos o número de Reynolds, dividimos o diâmetro da tubulação de cobre pela rugosidade equivalente K do cobre encontrando rugosidade relativa. Com o número de Reynolds e a rugosidade relativa e com auxilio do diagrama de Rouse – Moody encontramos o coeficiente de perda de carga. Em seguida calculamos o coeficiente de forma pegamos diâmetro hidráulico e dividimos pelo coeficiente de perda de carga, com o resultado encontrado multiplicamos pelo comprimento da tubulação até a válvula gaveta. Calculamos também a perda de carga singular, primeiro elevamos a velocidade por 2 e dividimos por 2 vezes a gravidade e pegamos o resultado e multiplicamos pelo coeficiente de forma.
Por fim fizemos o gráfico k(s) = f(Re) utilizando os resultados obtidos.
Resultados e Conclusões
(Figura 1: Válvula gaveta)
(Figura 2: Sistema utilizado no experimento)
(Figura 3: Perda de carga 1° válvula gaveta)
(Figura 4: Perda de carga 2° válvula gaveta)
(Figura 5: Perda de carga somente com a válvula gaveta aberta)
Resultados:
Área: 
Volume: Comprimento * Largura * Altura = 0,315*0,315*0,350 = 0,0347 
Vazão volumétrica 1: 
Vazão volumétrica 2: 
Vazão volumétrica 3: 
Velocidade 1: 
Velocidade 2: 
Velocidade 3: 
Número de Reynolds 1: 
Número de Reynolds 2: 
Número de Reynolds 3: 
Coeficiente de forma: 
Perda Singular 1: 
Perda Singular 2: 
Perda Singular 3: 
Gráfico curva universal k(s) = f(Re):
Conclusão:
O experimento mostrou como funciona a perda de carga nos tubos de cobre possuindo uma válvula gaveta, mostrou as alterações no fluído ao passar por uma válvula gaveta ocasionando uma perda singular, podendo se dizer que os resultados foram satisfatórios. 
Nos permitiu por em prática os ensinamentos visto em aula, usando os dados obtidos do experimento para encontrar a perda singular gerada pela presença da válvula, os resultados teóricos obtidos foram satisfatórios, pois o objetivo era encontra uma curva universal ks = f(Re) com os resultados foi possível encontra-la, porem como os resultados ficaram próximos um dos outros, no gráfico gerou uma linha horizontal. E ocorreu uma discrepância com valor do coeficiente de forma (ks) seu valor foi acima de 0,2.
Isso ocorreu devido à soma de diversas variáveis ocorridas durante o experimento: 
Velocidade encontrada suspeitamente acima da velocidade esperada. 
Falta precisão dos equipamentos utilizados.
Má operação dos equipamentos utilizados.
Pequenos vazamentos no sistema de tubulação.
Presença de ar no piezômetro.
Pouca distancia do escoamento da água pelos tubos.
Possível erro na obtenção de dados no experimento.
O número de revisões do experimento não foi refeito o suficiente para se tirar uma média dos resultados próximo do ideal.
Possível má aplicação das formulas e uma pequena imprecisão delas. 
O experimento não foi feito seguindo todas as condições ideais recomendas, como por exemplo, a temperatura de 20°C.
Comparando os resultado teórico válvula gaveta 1 e válvula gaveta 2 houve uma pequena diferença de 0,7 cm no piezômetro de mercúrio, e foi confirmado que a variação do nível de mercúrio diminui quando se tem somente a válvula gaveta aberta e todos os outros registro fechados. 
Recomendações
Verificar a abertura das válvulas.
Refazer várias vezes o experimento para poder comparar os dados coletado e retirar uma média.
Verificar se há vazamento na tubulação, e se há ar no piezômetro.
Observar se o experimento está seguindo os padrões e condições ideais.
Referências
TecMundo. Experiência: Coca-Cola e Mentos. Disponível em: <https://www.tecmundo.com.br/ciencia/15744-experiencia-coca-cola-e-mentos-video-.htm>. Acesso em: 28 de Outubro de 2017, 23:30:52.
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos Fluídos. 2.ed. São Paulo: Pearson, 2008.
MUNDO ESTRANHO. Por que a mistura de Coca Light e Mentos provoca uma explosão?
.Disponível em: <https://mundoestranho.abril.com.br/alimentacao/por-que-a-mistura-de-coca-light-e-mentos-provoca-uma-explosao/>. Acesso em: 28 deoutubro de 2017, 23:52:48. 
QUIMICA EM FOCO. Experiência: Coca-cola + mentos = explosão de gás! Disponível em: < http://focoemquimica.blogspot.com.br/2012/10/experiencia-coca-cola-mentos-explosao.html>. Acesso em 29 de outubro de 2017, 00:04:50.
EBAH. Apostila McFlu-Seção 04. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeuLEAJ/apostila-mcflu-secao-04?part=3>. Acesso em 29 de Setembro de 2017, 00:30:41.
IBEROAMERICANA, Universidade. Disponível em: <http://www.fjartnmusic.com/Personal/1er_Semestre_files/LQGPostP3.pdf>. Acesso em 29 de Setembro de 2017, 00:49:59.