Visão Geral (1)

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FENÔMENOS DE 
TRANSPORTE
PROF. MSC. MARCO ANTÔNIO ROCHA FACURY
Apresentações
 Professor
 Alunos
 Disciplina
 Combinados
Combinados
Horários
Atividades 
Aula participativa
Uso de celular
Plano de Ensino
FENÔMENOS DE TRANSPORTE
IDENTIFICAÇÃO
CURSOS: 
◦ ENGENHARIA CIVIL – 5º Período
◦ ENGENHARIA AMBIENTAL – 5º Período
Ano: 2019/1
Disciplina: Fenômenos de Transporte
Carga Horária: Semanal – 4h
Semestral – 80h
EMENTA
Introdução. 
Fundamentos dos Fenômenos de Transporte. 
Leis Fundamentais do Escoamento de Fluidos. 
Propriedade dos fluidos; estática dos fluidos; fluidos em movimento; análise 
dimensional e semelhança dinâmica. Equações básicas. Escoamento em Dutos. 
Equacionamentos Matemáticos: aplicações em máquinas, turbinas e bombas. 
Transferência de massa. 
Equipamentos de Troca de Calor.
OBJETIVOS GERAIS
Formação do pensamento científico em Fenômenos de Transporte 
de forma que processos reais, produtivos ou do cotidiano, sejam 
caracterizados, analisados e representados por modelos 
matemáticos descritivos dos processos de transferência de massa, 
energia e quantidade de movimento. 
Desenvolver o raciocínio crítico e estimulá-lo às considerações 
lógicas da ciência de fenômenos de transporte e postulação de 
hipóteses, permitindo a percepção dos processos conservativos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Estudar e compreender as teorias que envolvem a mecânica dos 
fluidos, através das equações que descrevem o escoamento de 
fluidos.
2. Fornecer es operacionais ligadas à mecânica dos fluidos.
3. Aplicar sicos da estática 
o de problemas. 
MÉTODO DE ENSINO
Construtivismo: proposição de experiências ou de problemas, com 
investigação da teoria e metodologia de resolução de problemas de 
transporte de fluidos. 
Serão utilizadas técnicas pedagógicas distintas:
Atividades de estudo, de leituras de preparação de aulas, de 
levantamento de informações em fontes alternativas, de ensino com 
pesquisa, de estudos de casos e de situações-problemas, de aulas 
expositivas e dialogadas.
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
ENGENHARIA CIVIL:
Atividade avaliativa 1 (2 pontos) – 20 de março
Prova oficial (4 pontos) –17 de abril
Atividade avaliativa 2 (2 pontos) – 22 de maio
Atividade avaliativa 3 (2 pontos) – 12 de junho 
*(datas sujeitas a modificação)
Prova substitutiva – 05 de junho
Prova Final – 10 de julho
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
ENGENHARIA AMBIENTAL:
Atividade avaliativa 1 (2 pontos) – 19 de março
Prova oficial (4 pontos) –23 de abril
Atividade avaliativa 2 (2 pontos) – 21 de maio
Atividade avaliativa 3 (2 pontos) – 11 de junho 
*(datas sujeitas a modificação)
Prova substitutiva – 04 de junho
Prova Final – 09 de julho
BIBLIOGRAFIA
Bibliografia Básica:
FOX, R. W. ; MCDONALD, A. T. Introdução à mecânica dos fluidos. 8ª 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
BRAGA FILHO, W. Fenômenos de transportes para engenharia. Rio 
de Janeiro: LTC, 2006.
FRANK P. INCROPERA (ORG.). Fundamentos de transferência de 
calor e massa. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
BIBLIOGRAFIA
Bibliografia Complementar:
AZEVEDO BETO, J.M.; ALVAREZ, G.A.; Manual de hidráulica. 8ª Ed.; São Paulo; 
Edgard Blucher; 2013.
BONADIMAN, H.; Mecânica dos fluidos: experimento-teoria-cotidiano. Ijuí: 
UNIJUÍ; 1989.
CENGEL, Y.A.; GHAJAR, A.J.; Transferência de calor e massa: uma abordagem 
prática. 4ª Ed.; Porto Alegre; AMGH; 2012.
SISSOM, L.E.; PITTS, D.R.; Fenômenos de transportes. Rio de Janeiro: Guanabara 
Dois; 1996.
SHAMES, I.H.; Mecânica dos fluídos. São Paulo: Edgard Blucher; v 2; 1990.
Introdução a 
Fenômenos de 
Transporte
Fenômenos de Transporte
Estuda transferência de grandezas físicas entre dois pontos 
do espaços
◦ Transporte de momento  Dinâmica dos fluidos
◦ Transporte de energia  Transferência de calor
◦ Transporte de massa  Transferência de massa
Fenômenos de Transporte
É uma disciplina fundamental em várias áreas da engenharia, em 
particular aquelas que envolvem processos de transformação da 
matéria, como engenharia química, engenharia de materiais e 
engenharia de alimentos
Fenômenos de Transporte
É a área da ciência que estuda os fenômenos nos quais ocorrem 
fluxos que tendem a uniformizar os campos (LIVI, Celso; 2012).
Aplicações na engenharia
Engenharia sanitária e ambiental
◦ Difusão de poluentes no ar, na água e no solo
Aplicações na engenharia
Engenharia civil e arquitetura
◦ Base dos estudos de hidráulica e hidrologia
◦ Conforto térmico em edificações
Aplicações na engenharia
Engenharia mecânica
◦ Processos de usinagem, processos de tratamento térmico;
◦ cálculo de máquinas hidráulicas;
◦ transferência de calor das máquinas térmicas e frigoríficas;
◦ Engenharia aeronáutica
Aplicações na engenharia
Engenharia elétrica e eletrônica
◦ Importante nos cálculos de dissipação de potência:
◦ nas máquinas produtoras ou transformadoras de energia elétrica;
◦ na otimização do gasto de energia nos computadores e dispositivos de 
comunicação.
Aplicações na engenharia
Engenharia química e de alimentos
◦ Base das operações unitárias (etapa básica de um processo, ex.: na 
produção do leite  homogeneização, pasteurização, resfriamento 
e empacotamento)
PROBLEMAS IMPORTANTES, TAIS 
COMO:
◦ Produção de energia
◦ Produção e conservação de 
alimentos
◦ Obtenção de água potável
◦ Poluição
◦ Processamento de minérios
◦ Desenvolvimento industrial
◦ Aplicações da Engenharia à 
Medicina
EXIGEM CÁLCULOS DE:
 Perda de carga
 Forças de arraste
 Trocas de calor
 Troca de substâncias entre 
fases
É importante o conhecimento 
das leis tratadas em 
Fenômenos de Transporte.
Conteúdo 
Programático
FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Conteúdo Programático
Mecânica dos fluidos
Propriedades dos fluidos
Estática dos fluidos - Hidrostática
Dinâmica dos fluidos – Hidrodinâmica
Máquinas de fluxo
Trocadores de calor
Mecânica dos Fluidos
MECÂNICA DOS FLUIDOS
Mecânica  Ciência que estuda o equilíbrio e o movimento de 
corpos sólidos, líquidos e gasosos, bem como as causas que 
provocam este movimento;
Mecânica dos fluidos  estudo de fluidos em movimento ou em 
repouso
Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
O conhecimento e entendimento dos princípios e conceitos básicos
da Mecânica dos Fluidos são essenciais na análise e projeto de 
qualquer sistema no qual um fluido é o meio atuante
Por que estudar
Mecânica dos Fluidos?
• Projeto de carros e barcos de corrida (aerodinâmica);
• Sistemas de propulsão para voos espaciais;
• Sistemas de propulsão para fogos de artifício;
• Projeto de todos os tipos de máquinas de fluxo incluindo bombas, 
separadores, compressores e turbinas;
• Lubrificação;
• Sistemas de aquecimento e refrigeração para residências
particulares e grandes edifícios comerciais
Exemplo
O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) evidencia as
possíveis consequências que ocorrem, quando os princípios básicos
dos Fenômenos do Transporte são negligenciados;
A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido aberta ao
tráfego, foi destruída durante um vendaval;
Inicialmente, sob a ação do vento, o vão central pôs-se a vibrar no
sentido vertical, passando depois a vibrar torcionalmente, com as
torções ocorrendo em sentido oposto nas duas metades do vão.
Uma hora depois, o vão central se despedaçava
Ponte de Tacoma vibrando no modo longitudinal.
Ponte de Tacoma vibrando no modo torcional.
Exemplo
O sistema de circulação do sangue no corpo humano é
essencialmente um sistema de transporte de fluido e como
consequência o projeto de corações e pulmões artificiais são
baseados nos princípios da Mecânica dos Fluidos.
Exemplo
O posicionamento da velade um barco para obter maior rendimento 
com o vento e a forma e superfície da bola de golfe para um melhor 
desempenho são ditados pelos mesmos princípios.
Breve Histórico
Antiguidade
O que estimulou o desenvolvimento da ciência na antiguidade?
◦ Sistemas de distribuição de água
◦ Projetos de barcos e navios
◦ Dispositivos para a guerra
Primeiros escritos
◦ Archimedes – matemático e inventor grego (287 - 212 aec)
Estabeleceu os princípios básicos do empuxo e da flutuação
Romanos – sistemas de distribuição de água entre o quarto século 
aec até o período inicial da era comum.
◦ Sextus Julius Frontini – engenheiro romano (40 - 103)
◦ Descreveu detalhadamente estes sistemas
Século XV
◦ Leonardo da Vinci – Polímata italiano (1452 – 1529)
Descreveu através de esquemas e escritos 
muitos fenômenos envolvendo escoamentos
◦ Galileu Galilei – Físico, matemático, astrônomo e filósofo 
italiano (1564 - 1642)
Estimulou a experimentação em hidráulica
Séculos XVII a XVIII
Progressos teóricos e matemáticos
◦ Isaac Newton (1642 – 1727)
◦ Daniel Bernoulli (1700 – 1782)
◦ Leonhard Euler (1707 – 1783)
◦ Jean le Rond d´Alember (1717 – 1783)
Séculos XIX e XX
Muitas contribuições e refinamentos
Hidrodinâmica Hidráulica
Estudo teórico e 
matemático
Aspectos aplicados 
e experimentais
Alemão Ludwig Prantl (1875 – 1953) desenvolveu o conceito da
camada limite fluida  base para reunificação  considerado
fundador da mecânica dos fluidos moderna
Evolução da 
Mecânica dos Fluidos
Tecnologias
Carenagem  otimizar a performance de deslocamento rápido do 
veiculo no meio fluido
◦ Em carros de corrida
◦ Em aerobarcos
◦ Em ultraleves
◦ Em motos
Rolamentos fluidodinâmicos utilizados em aparelhos como o de 
mp3, tornando-os mais resistentes a danos, menores e menos 
ruidosos
Novos campos de aplicação
Meio ambiente e energia
◦ Contenção de derramamento de óleos
◦ Turbinas eólicas de grande escala
◦ Geração de energia a partir das ondas do oceano
◦ Aspectos aerodinâmicos de grandes edificações
◦ Mecânica dos fluidos de fenômenos atmosféricos como tornados, 
furacões, tsunamis
Novos campos de aplicação
Biomecânica
◦ Corações, válvulas, e outros órgãos artificiais
◦ Compreensão da mecânica dos fluidos do sangue
◦ Líquido sinovial das juntas
◦ O sistema respiratório
◦ O sistema circulatório
◦ O sistema urinário
Novos campos de aplicação
Esportes
◦ Projeto de bicicletas e capacetes de bicicletas, esquis, vestimentas 
para corrida e natação
◦ A aerodinâmica de bolas de golfe, tênis e futebol
Novos campos de aplicação
Fluidos inteligentes
◦ 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 pode tornar-se firme para dar força e proteção ao 
soldado
◦ Líquidos de lentes com propriedades parecidas às humanas para uso em 
câmaras e telefones celulares 
Microfluidos
◦ Aplicações extremamente precisas de medicações
Dimensões e 
Unidades
Erro da Nasa pode ter destruído sonda
Para muita gente, as unidades em problemas de Física representam um mero detalhe
sem importância. No entanto, o descuido ou a confusão com unidades pode ter
consequências catastróficas, como aconteceu ... com a NASA. A agência espacial
americana admitiu que a provável causa da perda de uma sonda enviada a Marte estaria
relacionada com o problema de conversão de unidades.
Foi fornecido ao sistema de navegação da sonda o raio da órbita em metros, quando, na
verdade, este valor deveria estar em pés. O raio de uma órbita segura para a sonda
seria r = 2,1 x 105 m, mas o sistema de navegação interpretou esse dado como sendo em
pés. Como o raio da órbita ficou menor, a sonda desintegrou-se devido ao calor gerado
pelo atrito com a atmosfera marciana.
Folha de São Paulo, 1 out. 1999.
Quando se leva em conta a 
origem do sistemas então, 
parece piada. 
Houve um tempo em que a 
jarda era a distância que ia do 
nariz à extremidade do braço 
esticado do rei no poder. 
O pé era exatamente do 
tamanho do pé real e a 
polegada ia pelo mesmo 
caminho, vinculada ao dedo 
do soberano.
Revista Veja, edição 1618, 06/10/1999
Dimensões básicas
SISTEMA MLtT
Mmassa
L comprimento
t tempo
T temperatura
Sistema 
internacional de 
Unidades - SI
SISTEMA FLtT
F força
L comprimento
t tempo
T temperatura
Sistema 
Gravitacional 
Britânico - GB
SISTEMA FMLtT
F força
Mmassa
L comprimento
t tempo
T temperatura
Sistema Inglês 
de Engenharia -
EE
Sistemas de unidades
SISTEMA INTERNACIONAL – SI
Adotado oficialmente pela 11ª Conferência Geral de Pesos e
Medidas, em 1960
Tem sido adotado em quase todo o mundo  mais de 30 países
declararam o SI como único sistema legalmente aceito
SISTEMA INTERNACIONAL – SI
Comprimentometro – m
Tempo segundo – s
Massa quilograma – kg
Temperatura Kelvin – K
Força Newton – N
Trabalho Joule – J
Aceleração da gravidade padrão g = 9,807 m/s²
1N = (1kg)(1m/s2)
K = °C+273,15
1J = 1N.m
SISTEMA CGS
Comprimento centímetro – cm
Tempo segundo – s
Massa grama – g
Temperatura Kelvin – K
Força dyna – dyn (= 1 g . cm/s2) 1dyn = 10-5N
Energia erg (= 1 g . cm2/s2) / 1 erg = 10-7J
SISTEMA BRITÂNICO 
GRAVITACIONAL
Comprimento pé – ft
Tempo segundo – s
Massa slug
Temperatura Fahrenheit – °F
Força libra-força – lbf
Aceleração da gravidade padrão g = 32,174 ft/s²
Sistema Inglês de Engenharia – EE 
Massa (lbm)
1 slug = (1 lbf)/(1 pé/s2) ~ 32,2 lb ~ (4,45 N)/(0,305 m/s2) ~ 14,6 kg
1lbf=(1slug)(1ft/s²)
Tabelas de conversão 
de unidades
Medidas de 
comprimento
Medidas de Área
Medidas de Volume
Medidas de Massa
Medidas de Tempo
Medidas de Força
Medidas de Temperatura
Medidas de Energia
Medidas de Potência
Medidas de 
Pressão
Exercícios:
Conversão de unidades
Um aquário tem o formato de um paralelepípedo retangular, de 
largura 50 cm, comprimento 32 cm e altura 25 cm. Para encher 3/4 
dele com água, quantos litros de água serão usados?
0,03 l
0,3 l
3 l
30 l
Em uma área disponível em formato retangular, de 3 metros por 4 
metros, eu pretendo cavar uma cisterna para guardar 15.000 litros 
de água. A qual profundidade, em centímetros, eu devo cavar?
1,25 cm
12,5 cm
125 cm
1250 cm
Um caminhão consegue transportar 3,9 toneladas de carga. Sabendo 
que uma laranja pesa 130 gramas, quantas laranjas o caminhão pode 
carregar?
30
300
3.000
30.000
Um muro, em formato de um paralelepípedo retangular, mede 20 
metros de comprimento e 2 metros de altura, tendo 50 centímetros 
de espessura. Sabendo que ele foi construído com tijolos em 
formato de paralelepípedo, com dimensões 10 cm x 10 cm x 20 cm, 
determine o número de tijolos usados para construir o muro.
100
1.000
10.000
100.000
Uma rocha cúbica tem uma aresta medindo 30 metros. Qual é o seu 
volume em litros?
27 l
90 l
27.000 l
90.000 l
27.000.000 l
Preciso colocar arame farpado em volta de um terreno retangular 
que mede 0,2 km de largura e 0,3 km de comprimento. Quantos 
metros de arame farpado devo usar?
500 m
600 m
1.000 m
60.000 m
Um programa de televisão começou às 13 horas, 15 minutos e 20 
segundos, e terminou às 15 horas, 5 minutos e 40 segundos. Quanto 
tempo este programa durou, em segundos?
6620 s
6680 s
6740 s
10220 s
Sabe-se que 1 hectômetro (1 hm) corresponde a 100 metros, e que 1 
hm2 corresponde a 1 hectare (1 ha). A Fazenda Aurora possuiárea de 
1000 km2, o que corresponde, em hectares, a
10 mil.
100 mil.
1 milhão.
10 milhões.
100 milhões.
Eu tenho um terreno retangular de dimensões de 125 metros por 80 
metros que eu pretendo usar para plantação. Mas deste terreno, 
uma parte, medindo 30 dam2, está ocupada com construções. Qual é 
a área que sobra, em km2?
0,007 km2
9,7 km2
0,7 km2
0,997 km2
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