Introdução Prof. Himilsys Hernández González

Fenômenos de Transporte I

Introdução Fenômenos de Transporte I

ASSUNTO

Introdução à Ciência de Fenômenos de Transporte (Mecânica dos Fluidos) através da definição de fluido e suas principais propriedades e leis fundamentais; estudo dos principais aspectos da manometria, empuxo e estabilidade e das equações de conservação da massa e da quantidade de movimento.

Ementa

Geral: Apresentar e aplicar os conceitos fundamentais da mecânica dos fluidos, incluindo estática e cinemática dos fluidos. Estes conceitos serão aplicados à solução de problemas de engenharia, tais como a avaliação de forças sobre superfícies submersas em estática dos fluidos, análise de escoamentos. Específicos: Compreender as Leis da Estática e da Conservação para a sua aplicação no entendimento dos processos da natureza. Compreender os conceitos fundamentais e aplicações práticas dos problemas de transporte de fluidos. Observar cientificamente e resolver problemas da prática industrial, do cotidiano e de pesquisa associados aos processos em que ocorre transporte de fluidos

Objetivos:

• Mecânica Geral • Cálculo

Pré - requisitos

UNIDADE I: Introdução à disciplina I.1 Apresentação do Plano de Ensino da Disciplina; I.2 Introdução, definição e propriedades dos fluidos.

UNIDADE II - Estática dos fluidos

II.1 Estática dos Fluidos, Definição de Pressão Estática II.2 Teorema de Stevin e Princípio de Pascal II.3 Manômetros e Manometria II.4 Superfícies submersas II.5 Flutuação e Empuxo II.6 Laboratório

Conteúdo do curso

UNIDADE III. Cinemática dos fluidos III.1 Classificação dos escoamentos III.2 Métodos de visualização e abordagem dos escoamentos III.3 Escoamentos a uma, duas e três dimensões III.4 Velocidade e aceleração III.5 Taxas de escoamento: Vazão volumétrica, vazão

mássica e vazão ponderal III.6 Velocidade média III.7 Escoamento Laminar e Turbulento, Cálculo do Número

de Reynolds III.8 Equação da continuidade para regime permanente III.9 Laboratório

Conteúdo do curso

Básica: BRUNETTI, F. Mecânica dos Fluidos. São Paulo: Prentice Hall, 2005. FOX, R. W.; MCDONALD, A. T. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 4.

ed. Rio de Janeiro: LTC, 1998. WHITE, F. M. Mecânica dos Fluidos. 4. ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill

do Brasil, 2002. Complementar: SHAMES, I. H. Mecânica dos Fluidos: Princfpios Básicos. São Paulo:

Edgard Blücher Ltda., 1973. MUNSON, Bruce R. Munson. Fundamentos de Mecânica dos Fluidos.

SP: Edgard Blücher, 2004.

Bibliografia:

• A avaliação do desempenho acadêmico do aluno será realizada por meio de duas notas A1 e A2. A média final MF será calculada de acordo com a Equação (1):

• Será considerado aprovado na disciplina o aluno que obtiver MF 6,0 e 75% de presença. Terá direito a fazer Prova Final (PF) o aluno que obtiver 4 <= MF < 6 . Neste caso, a Nova Média Final (MF*) será calculada pela fórmula presente na Equação 3.

Método de Avaliação

Mecânica dos fluidos é a ciência que tem por objetivo o estudo do comportamento físico dos fluidos e das leis que regem este comportamento Aplicações: • Ação de fluidos sobre superfícies submersas. Ex.: barragens. • Equilíbrio de corpos flutuantes. Ex.: embarcações. • Ação do vento sobre construções civis. • Estudos de lubrificação. • Transporte de sólidos por via pneumática ou hidráulica. Ex.:

elevadores hidráulicos. • Cálculo de instalações hidráulicas. Ex.: instalação de recalque. • Cálculo de máquinas hidráulicas. Ex.: bombas e turbinas. • Instalações de vapor. Ex.: caldeiras. • Ação de fluidos sobre veículos (Aerodinâmica).

INTRODUÇÃO

Mecânica dos fluidos é a ciência que tem por objetivo o estudo do comportamento físico dos fluidos e das leis que regem este comportamento O estudo da mecânica dos fluidos é dividido basicamente em dois ramos, a estática dos fluidos e a dinâmica dos fluidos. A estática dos fluidos trata das propriedades e leis físicas que regem o comportamento dos fluidos livre da ação de forças externas, ou seja, nesta situação o fluido se encontra em repouso ou então com deslocamento em velocidade constante, já a dinâmica dos fluidos é responsável pelo estudo e comportamento dos fluidos em regime de movimento acelerado no qual se faz presente a ação de forças externas responsáveis pelo transporte de massa.

INTRODUÇÃO

Fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quanto pequena possa ser essa tensão.

A principal característica dos fluidos está relacionada a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir, ou seja, possuem a habilidade de tomar a forma de seus recipientes. Esta propriedade é proveniente da sua incapacidade de suportar uma tensão de cisalhamento em equilíbrio estático

Definição de Fluido

INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO

Similaridades: •Ar e água são fluidos •Ar e água são compostos por moléculas •As moléculas em cada fluido estão em movimento contínuo e aleatório

Diferenças: •Na fase líquida há fortes forças de coesão e de repulsão entre as moléculas •O líquido apresenta uma superfície livre enquanto que o gás se expande para ocupar todo o recipiente que o contém

• O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um conjunto de definições, ou sistema de unidades, que tem como objetivo uniformizar as medições. Na 14ª Conferência Geral de Pesos e Medidas foi acordado que no Sistema Internacional teríamos apenas uma unidade para cada grandeza. No Sistema Internacional de Unidades (SI) existem sete unidades básicas que podem ser utilizadas para derivar todas as outras.

UNIDADES DE MEDIDAS

Unidades Básicas

Grandeza Nome Símbolo

Comprimento metro m

Massa quilograma kg

Tempo segundo s

Temperatura termodinâmica kelvin K

• As unidades derivadas do SI são definidas de forma que sejam coerentes com as unidades básicas e suplementares, ou seja, são definidas por expressões algébricas sob a forma de produtos de potências das unidades básicas do SI e/ou suplementares, com um fator numérico igual a 1.

• Várias unidades derivadas no SI são expressas diretamente a partir das unidades básicas e suplementares, enquanto que outras recebem uma denominação especial (Nome) e um símbolo particular.

• Se uma dada unidade derivada no SI puder ser expressa de várias formas equivalentes utilizando, quer nomes de unidades básicas/suplementares, quer nomes especiais de outras unidades derivadas SI, admite-se o emprego preferencial de certas combinações ou de certos nomes especiais, com a finalidade de facilitar a distinção entre grandezas que tenham as mesmas dimensões. Por exemplo, o 'hertz' é preferível em lugar do 'segundo elevado á potência menos um'; para o momento de uma força, o 'newton.metro' tem preferência sobre o joule.

Unidades Derivadas do (SI)

Unidades Derivadas do (SI)

Grandeza Nome Símbolo

Superfície metro quadrado m2

Volume metro cúbico m3

Velocidade metro por segundo m/s

Aceleração metro por segundo ao quadrado m/s2

massa específica quilograma por metro cúbico Kg/m3

Unidades Derivadas com Nomes e Símbolos Especiais

Grandeza Nome Símbolo Expressão em outras

unidades SI

Expressão em unidades básicas SI

Força newton N m kg /s2

Pressão pascal Pa N/m2 kg/m s2

Energia, trabalho,

Quantidade de calor

joule J Nm kg m2/s2

Prefixos no Sistema Internacional

Fator Nome Símbolo

1012 tera T

109 giga G

106 mega M

103 quilo k

102 hecto h

101 deka da

Prefixos no Sistema Internacional

Fator Nome Símbolo

10-12 pico T

10-9 nano G

10-6 micro M

10-3 milli k

10-2 centi h

10-1 deci da

Procurar tabelas de conversão para:

• Comprimento (cm, m, km, polegada, pé) • Massa (g, Kg, slug, u.m.a., onça, lb, ton) • Área (m², cm², ft², in²) • Volume (m³, cm³, l, pé³, pol³)

Trabalho de Casa