Atividade 03 Fenômenos de Transporte

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Atividade 03 – Fenômenos de Transporte 
Kleber de Almeida – RA - 21490700 
	
 A mais famosa equação utilizada em fenômenos de transporte tem aproximadamen-
te 300 anos e até hoje é muito utilizada, porque foi a primeira equação a relacionar diferen-
tes tipos de energia que um escoamento pode apresentar durante seu movimento. Usamos 
tubulações hidráulicas desde a época dos romanos, povos que tinham um complexo siste-
ma de aquedutos para levar a água às suas residências. Hoje, o campo de atuação dos fe-
nômenos de transporte se abriu para uma variedade de novas áreas. 
 Recentemente, os cientistas passaram a se interessar pelo estudo de fenômenos de 
transporte aplicado ao corpo humano. Nossos órgãos e nosso Sistema Circulatório apresen-
tam um comportamento muito parecido com o sistema de abastecimento de água e trata-
mento de esgoto de uma cidade. Os cientistas também passaram a fabricar equipamentos 
que pudessem suprir deficiências apresentadas por nosso corpo, como uma máquina de 
hemodiálise, que faz a função dos rins enquanto os pacientes esperam por um transplante. 
Como a fila de transplantes é muito demorada e muitas pessoas não conseguem esperar 
por um órgão, agora os engenheiros estão pesquisando formas de fabricar órgãos a partir 
das nossas células e imprimi-los em impressoras 3D, o que eliminaria as filas assim como o 
risco de rejeição. 
 Já é comum que hospitais tenham engenheiros no seu quadro de funcionários para 
garantir o funcionamento dos complexos equipamentos industriais, como os robôs, que es-
tão auxiliando os médicos a salvar vidas. 
 
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 Introdução ao Teorema de Bernoulli: 
 Quando o texto acima faz referência a famosa equação, percebe-se rapidamente 
que trata-se do Teorema de Bernoulli, que descreve o comportamento de 
um fluido movendo-se ao longo de uma linha de corrente e traduz para os fluidos o princípio 
da conservação da energia. 
 Apresentado por Daniel Bernoulli expressa que num fluido ide-
al (sem viscosidade nem atrito) em regime de circulação por um condutor fechado, 
a energia que possui o fluido permanece constante ao longo de seu percurso. 
 A energia de um fluido é comporta de três componentes: 
Cinética: é a energia devida à velocidade do fluido; 
Potencial gravitacional: é a energia devida à altitude do fluido; 
Energia de fluxo: é a energia do fluido devido à pressão. 
 O teorema de Bernoulli aplicado a líquidos perfeitos (compressibilidade e viscosida-
de nulas). Também a fluidos reais, que sofrem a ação de atrito e tem viscosidade, que pro-
vocam perda de energia e carga. 
 Este princípio tem várias aplicações como destacado a seguir: 
 a) Airsoft 
 As réplicas usadas neste brinquedo podem incluir um sistema chamado HopUp que 
provoca que a bola seja projetada realizando um efeito circular, o que aumenta o alcance 
efetivo da réplica. Este efeito é conhecido como efeito Magnus, a rotação da bola provoca 
que a velocidade do fluxo por cima dela seja maior que por baixo, e com ele a aparição de 
uma diferença de pressões que cria a força sustentadora, que faz com que a bola demore 
mais tempo a cair. (fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 
 
 
 
 b) Chaminés 
 As chaminés são altas para aproveitar que a velocidade do vento é mais constante e 
elevada a maiores alturas. Quanto mais rapidamente sopra o vento sobre a boca de uma 
chaminé, mais baixa é a pressão e maior é a diferença de pressão entre a base e a boca da 
chaminé, consequentemente, os gases de combustão são mais bem extraídos. (fonte: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 c)Tubulações 
 A equação de Bernoulli e a equação de continuidade também nos diz que se redu-
zimos a área transversal de uma tubulação para que aumente a velocidade do fluido que 
passa por ela, se reduzirá a pressão.(fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 d) Natação 
 A aplicação dentro deste esporte se vê refletida diretamente quando as mãos do na-
dador cortam a água gerando uma menor pressão e maior propulsão. (fonte: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 e) Sustentação de aviões 
 O efeito Bernoulli é também em parte a origem da sustentação dos aviões. Graças à 
forma e orientação dos perfis aerodinâmicos, a asa é curva em sua face superior e está an-
gulada em relação às linhas de corrente incidentes. Por isto, as linhas de corrente acima da 
asa estão mais juntas que abaixo, pelo que a velocidade do ar é maior e a pressão é menor 
acima da asa; ao ser maior a pressão abaixo da asa, se gera uma força resultante (líquida) 
acima chamada sustentação. (fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 f) Carburador de automóvel 
 Em um carburador de automóvel, a pressão do ar que passa através do corpo do 
carburador, diminui quando passa por um estrangulamento. Ao diminuir a pressão, a gasoli-
na flui, se vaporiza e se mistura com a corrente de ar. (fonte: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 g) Dispositivos de Venturi 
 Em oxigenoterapia, a maior parte dos sistemas de subministração de débito alto uti-
lizam dispositivos de tipo Venturi, os quais estão baseado no princípio de Bernoulli. (fonte: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 h) Calibre de vasos sanguíneos 
 O Princípio de Bernoulli pode ser aplicado para calcular a energia cinética média do 
sangue bombeado pelo coração, e consequentemente, a pressão que tal fluido exerce nas 
paredes dos vasos. (fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Bernoulli) 
 
 A aplicação do Teorema de Bernoulli para o sistema sanguíneo, conforme previa do 
item “h”, será o assunto da questão a seguir, que será dissertada. 
 
 
 
 
 
 Questão 01: Como o nosso Sistema Sanguíneo pode ser comparado com o sistema 
de tratamento de água e esgoto de uma cidade: quais as funções que desempenham as 
artérias, veias e os órgãos como o coração, pulmão e rins? 
 
 Após pesquisar com um pouco mais de detalhes cada assunto em separado “siste-
ma sanguíneo” e “sistema de tratamento de água”, podemos afirmar que apresentam carac-
terísticas muito semelhantes no que tange a forma como funcionam. 
 
 No sistema de tratamento de água, o fluido após sua captação passa por algumas 
etapas até a distribuição para consumo: 
 
a) coagulação – inserção de sulfato de alumínio para união das partículas de sujeira 
b) floculação – processo de aglutinação das impurezas 
c) decantação – formação de flocos de impurezas separadas pela gravidade 
d) filtração – processo retenção de partículas 
e) desinfecção – adição de derivados do cloro 
f) fluoretação – adição de fluossilicato de sódio 
g) correção – adição de carbonato de sódio, corrige o pH. 
 
 Sistema de tratamento de esgoto, opera removendo o material sólido; reduzindo a 
demanda bioquímica de oxigênio; exterminando micro-organismos patogênicos; reduzindo 
as substâncias químicas indesejáveis. 
 
 Importante observar em ambos os sistemas o fluido (água) é transportando por tubu-
lações, sejam elas de pvc, cerâmicos, concretos, assim como as ramificações pelas quais o 
fluido (sangue) é transportado, neste caso a tubulação tem o nome de artérias e veias. 
 
 O sistema a sanguíneo é composto pelo sangue, vasos sanguíneos e coração. 
 
 O sangue é um fluido produzido na medula óssea, composto por plaquetas, hemá-
cias e leucócitos que ficam dispersos no plasma. Impulsionado pelo coração, o sangue é 
levado a todas as regiões do corpo no interior de artérias, veias e capilares sanguíneos. 
 
 Da mesma forma como o sistema de água, passa por um processo para garantir a 
qualidade do fluido (água), o sistema sanguíneo realiza um fluxo de processo onde através 
da circulação do fluido (sangue), passa por etapas para garantir a qualidade, estas etapas 
são: 
 
a) Defesa contra agentes invasores: no sangue há anticorpos e células fagocitárias 
quepromovem a defesa contra agentes infecciosos; 
b) Coagulação sanguínea: as plaquetas que circulam pelo sangue são responsá-
veis pela coagulação sanguínea; 
c) Regulação da temperatura corporal: o sangue é distribuído de forma homogênea 
por todo o organismo, promovendo a manutenção de uma temperatura adequa-
da em todas as partes do corpo. Por meio da circulação sanguínea o corpo tam-
bém consegue dissipar o calor até a superfície corporal; 
d) Transporte de hormônios: os hormônios são substâncias necessárias para o bom 
funcionamento do organismo, e a circulação sanguínea é a responsável por 
transportar esses hormônios até os órgãos e tecidos que farão uso deles; 
e) Intercâmbio de materiais: as substâncias que são produzidas em uma parte do 
corpo e utilizadas em outra, também chegam ao seu destino através da circula-
ção sanguínea. É o que acontece com o glicogênio armazenado no fígado, que, 
quando quebrado em glicose, é levado para diversas regiões do corpo; 
f) Transporte de resíduos: todas as células do corpo produzem resíduos em seu 
metabolismo. Esses resíduos saem das células e caem na corrente sanguínea, 
são levados para o fígado e transformados em ureia. Do fígado, a ureia é enca-
minhada pela circulação sanguínea até os rins, onde serão eliminadas para o 
meio externo; 
g) Transporte de nutrientes: os nutrientes oriundos da nossa alimentação são ab-
sorvidos ao longo do nosso tubo digestivo e caem na circulação sanguínea, as-
sim os nutrientes são levados aos tecidos do corpo, sendo aproveitados pelas 
células; 
h) Transporte de gases: ao passar pelos pulmões, o sangue elimina o gás carbôni-
co proveniente da respiração celular enquanto absorve oxigênio. 
 
 Para que as etapas descritas acima possam operar de forma continua mantendo os 
níveis satisfatórios de qualidade e eficiência, alguns órgãos são fundamentais neste proces-
so: 
 
- Coração : também chamado de bomba, e não é por acaso, funciona da mesma 
forma que uma bomba da água, impulsionando o sangue por todo a tubulação, 
promovendo a circulação do fluido por todo corpo humano, comparando com as 
bombas ou turbinas que distribuem água para as residências. 
 
- Artérias são vasos que levam o sangue do coração até os órgãos e tecidos. 
Compostas por parede espessa, a compressão exercida pelas artérias permite 
controlar a pressão do sangue que circula em algumas regiões do corpo. * 
 
- As veias são vasos que transportam o sangue dos órgãos e tecidos até o cora-
ção. Essa circulação de sangue no interior das veias ocorre em razão das con-
trações dos músculos esqueléticos que estão próximos a elas, que as compri-
mem fazendo o sangue circular. * 
 
- Os rins são órgãos responsáveis pela filtragem de fluidos tem 4 funções primor-
diais no organismo: Eliminação de toxinas do sangue por um sistema de filtração, 
regulação da formação do sangue e dos ossos, regulação da pressão sanguínea 
e controle do delicado balanço químico e de líquidos do corpo. * 
 
- Pulmão órgão responsável pela troca gasosa e transporte de oxigênio através de 
seus alvéolos, o fluido (sangue) recebe o oxigênio e libera o dióxido de carbono, 
este ciclo se repete garantido o perfeito funcionamento do corpo humano. 
 * Fonte: https://www.sbn.org.br/o-que-e-nefrologia/compreendendo-os-rins/ 
 
 
 Nota-se que em ambos os sistemas (tratamento de água e esgoto) e sanguíneo, o 
fenômeno de transporte de fluido ocorre de forma clara, sendo possível além da compara-
ção a aplicação de conceitos como o Teorema de Bernoulli, para o entendimento, apoio e 
suporte na tratativa de vários problemas, com a proposição de soluções que auxiliem na 
melhoria da qualidade de vida das pessoas. 
 
 Foram detectadas várias semelhanças entre os sistemas, tais como: 
 
a) coração x bombas hidráulicas; 
b) pulmão x filtros em estação de tratamento de água e esgoto 
c) Rins x filtragem e aplicação de aditivos químicos 
d) Artérias x adutoras tubulação de grande porte 
e) Veias x tubulação de menor porte para distribuição de água 
 
 
 Em resumo sistemas que operam com mesmo processo, respeitando as característi-
ca de individual e suas propriedades. 
 
 
 Questão 2: Para finalizar, os alunos podem pesquisar sobre o aumento de vagas de 
emprego para engenheiros, oferecidas por empresas que trabalham na área médica. 
 
 
 Sem dúvida a engenharia está intimamente ligada a área da saúde, como apresen-
tado na questão 01, o exemplo do sistema sanguíneo x sistema de tratamento de água. 
 
 A correlação entre os conhecimentos da física, química, mecânica, elétrica e tecno-
logia, disciplinas aplacadas na engenharia vem ao longo de anos trabalhando de forma co-
operativa, proporcionado crescimento e evolução em ambos os campos de atuação. 
 
 Se por um lado a medicina se utilizada de pesquisas da engenharia, por outro lado 
a engenharia expande seu horizonte de atuação. 
 
 Com a evolução tecnológica ambos tem alcançado patamar de descoberta muito 
além do imaginado a 20 anos atrás. 
 
 Alguns exemplos de colaboração direta entre Engenharia & Medicina & Tecnologia: 
 
a) Radiologia 
b) Medicina nuclear 
c) Biomecânica 
d) Robótica 
e) Diagnostico por imagem 
f) Nano tecnologia 
g) Sistemas de gestão em saúde 
h) Bioimpedância 
i) Equipamentos de sequenciamento genético (DNA) 
j) Tecnologia de impressão 3D 
 
 Acima alguns exemplos que corroboram a gama de oportunidades para profissionais 
da engenharia atuarem na área médica, seja como pesquisador, colaborador e suporte. 
 
 Apresentaremos com mais detalhes o função de engenheiro biomédico, dados obti-
dos através do site https://www.guiadacarreira.com.br/salarios/quanto-ganha-um-engenheiro-
biomedico/ 
 
 
 O Engenheiro Biomédico projeta programas de computador e equipamentos para 
tratamentos de saúde, diagnóstico e prevenção de doenças. Esse profissional pode atuar 
na indústria de produtos médicos, hospitais, clínicas e centros de manutenção hospitalar. 
 
 Outra possibilidade de carreira é seguir o caminho acadêmico, realizando pesquisas 
ou dando aula em universidades. 
 
 O mercado para a engenharia biomédica é novo e está em franca expansão no Bra-
sil. Além de contar com mais de 6.500 hospitais, o País também produz equipamentos mé-
dicos para consumo interno e para exportação. O contínuo avanço das técnicas cirúrgicas 
aumenta ainda mais a procura por esses profissionais. 
 
 A profissão de engenheiros biomédicos é regulamentada desde 2008 e passou a ser 
contemplada pela Lei 4.950/A de 22 de abril de 1966, que estabelece critérios para a jorna-
da de trabalho e a remuneração dos profissionais de Engenharia, Arquitetura e Agronomia. 
 
 Existe, portanto, um Salário Mínimo Profissional definido por lei para o Engenheiro 
Biomédico, com validade em todo o País. Este salário está vinculado ao salário mínimo vi-
gente e varia de acordo com a jornada diária de trabalho. 
o Jornada de 6 horas: 6 salários mínimos 
o Jornada de 7 horas: 7,25 salários mínimos 
o Jornada de 8 horas: 8,5 salários mínimos 
 
 
 Os maiores empregadores do Engenheiro Biomédico são as indústrias e os grandes 
hospitais. Por serem profissionais muito especializados, geralmente obtêm uma boa remu-
neração no mercado, com salários que registram as seguintes médias nacionais, de acordo 
com o Guia de Profissões e Salários da Catho: 
 
o Menor salário: R$ 5.000 
o Média geral: R$ 5.400 
o Maior salário: R$ 6.500 
 
 A média salarial também pode variar de acordo com o setor. Para os engenheiros 
biomédicos que trabalham na indústria, o cenário atual é o seguinte: 
 
o Mínimo: R$ 9.630 
o Média geral: R$ 10.132 
o Máximo: R$ 10.609 
 
 A pesquisa acima demonstrou o comportamento do mercado e também a faixa de 
remuneração para uma das oportunidades diretas de atuação de engenheiros na área mé-
dica, como informado anteriormente, a gama de oportunidades é muito maior e a demanda 
do mercado está em curva crescente para os profissionais de engenharia. 
 
 Existem ainda as área indiretas como suporte, manutenção,desenvolvimento de 
equipamentos que exigem o profissional de engenharia, não necessariamente ligados a 
medicina, mas que são fundamentais para a continuidade do atendimento e solução de pro-
blemas na área médica. 
 
 Este mercado, principalmente no campo tecnológico esta muito aquecido, para en-
genheiros eletrônicos, eletrotécnicos, de software, mecânicos, eletricistas, etc. 
 
 
 
 Conclusão: 
 
 Todos os conceitos aprendidos até o presente momento na disciplina de Fenômeno 
de Transportes, demonstram a amplitude e o relacionamento da mecânica de fluidos com 
sua real aplicabilidade no ramo das ciências humanas (medicina). 
 
 Esta provado que cada vez mais a engenharia e os fenômenos de transporte intera-
gem na busca de soluções para problemas da vida moderna e propiciam a melhora da qua-
lidade de vidas das pessoas.