Bacharelado em Engenharia Civil

Transcrição

1 Bacharelado em Engenharia Civil Disciplina: Fenômenos de Transporte Prof a.: Drd. Mariana de F. G. Diniz

2 EMENTA Conceitos e definições. Análise dimensional. Fluídos estáticos. Descrição de um fluído em movimento. Conservação de massa. Segunda lei de Newton do movimento. Conservação de energia. Tensões de cisalhamento no fluxo laminar. Análise de um elemento. Diferencial de fluído em fluxo laminar. Equações diferenciais de fluxo de fluído. Fluxo viscoso. Efeito de turbulência na transferência de momento. Fluxo em condutos fechados. Bombas.

3 Plano de Curso Etapa 1: Avaliações totalizando 100 (cem) pontos; Etapa 2: Avaliações totalizando 70 (setenta) pontos; Avaliação Multidisciplinar pontos. 30 (trinta)

4 1ª Etapa: Avaliação 1 (40 pts) Avaliação 2 (40 pts) Atividades e Trabalhos (20 pts) 2ª Etapa Avaliação 3 (50 pts) Atividades e Trabalhos (20 pts) Avaliação Multidisciplinar 30 (trinta) pontos.

5 Critério de Avaliação e Aprovação Para ser aprovado na disciplina, o aluno deve ter frequência mínima de 75% e rendimento igual ou superior a 60 (sessenta) pontos.

6 Quanto a entrega de trabalhos e atividades: Só será aceito e corrigidos trabalhos e atividades em papel branco folha A 4 com capa seguindo as normas da ABNT.

7 Referências Bibliográficas BIBLIOGRAFIA BÁSICA: BENNET & MYERS. Momentum Heat and Mass Transfer. Mac Graw-Hill. FOX, R. e McDONALD. Introdução à Mecânica dos Fluídos. Editora Guanabara Dois. GILES, V.R. Mecânica dos Fluídos e Hidráulica. Mac Graw-Hill.

8 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: MUNSON, B.R. e YOUNG, D.F. Fundamentos da Mecânica dos Fluídos. Editora Edgard Blücher. SHAMES, I.A. Mecânica dos Fluídos. Editora Blücher. WELT, W.W. Fundamentos of Momentum Heat and Mass Transfer. JohnWiley BRAGA FILHO, Washington. Fenômenos de transporte para engenharia. Rio de Janeiro, RJ: LTC, xiii, 481 p.

9 ESCALAS DE TEMPERATURA O movimento das partículas que constituem a matéria não é ordenado, é caótico (aleatório) e é chamado de agitação molecular. A medida do grau de agitação das moléculas é determinada por uma grandeza denominada temperatura. Temos que quanto maior for o grau de agitação das moléculas maior será a temperatura do corpo.

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11 Observe o ponto de congelamento e o ponto de ebulição para cada escala; estes são os pontos de referência. De acordo com a imagem, a água entra em ebulição em 100 C (373 K) e congela em 0 C (273 K).

12 Fahrenheit: escala termométrica de símbolo F, no qual 32 F é o ponto de congelamento da água e 212 F é o ponto de ebulição da água. Celsius: escala de temperatura, símbolo C, no qual 0 C é o ponto de congelamento da água e 100 C é o ponto de ebulição da água. Kelvin: escala de temperatura absoluta ou escala termodinâmica, cujo símbolo é K, no qual o ponto triplo da água tem o valor de 273,16 K.

13 Assim, a conversão entre as escalas TK = Tc + 273

14 POR QUE ESTUDAR FENÔMENOS DE TRANSPORTE?

15 FENÔMENOS DE TRANSPORTE A expressão fenômenos de transporte (mais raramente, fenômenos de transferência) refere-se ao estudo sistemático e unificado da transferência de momento, energia e matéria.

16 O transporte (transferência) destas grandezas e a construção de seus modelos guardam fortes analogias, tanto físicas como matemáticas, de tal forma que a análise matemática empregada é praticamente a mesma.

17 Objetivos do estudo de Fenômenos de Transporte o MECÂNICA DOS FLUÍDOS: ciência que trata do comportamento dos fluídos em repouso e em movimento. Estuda o transporte de quantidade de movimento nos fluídos.

18 Por que estudar a mecânica dos fluídos? 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.

19 O desastre da ponte sobre o estreito de Tacoma (1940) evidencia as possíveis consequências que ocorrem, quando os princípios básicos da Mecânica dos Fluidos são negligenciados; A ponte suspensa apenas 4 meses depois de ter sido aberta ao tráfego, foi destruída durante um vendaval;

20 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.

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25 Exemplos de aplicações... Estudo do comportamento de um furacão. Fluxo de água através de um canal. As ondas de pressão produzidas na explosão de uma bomba....

26 Mas afinal do que se trata a disciplina Fenômenos de Transporte? TRATA DE FLUÍDOS, diferentemente de outras disciplinas que tratam de sólidos, veja a diferença básica entre estes estados físicos.

27 SÓLIDO: as moléculas sofrem forte força de tração (estão muito próximas umas das outras) e é isto que garante que o sólido tenha um formato próprio. FLUÍDOS: apresenta as moléculas com um certo grau de liberdade de movimento (força de atração pequena) e não apresenta um formato próprio. Nesta categoria podemos colocar os líquidos, vapores e gases.

28 FLUÍDOS Líquidos - Assumem a forma dos recipientes que os contém; - Apresentam um volume próprio (constante); - Podem apresentar uma superfície livre;

29 FLUÍDOS Gases e Vapores - Apresentam forças de atração intermoleculares desprezíveis; - Não apresentam nem um formato próprio e nem volume próprio; - Ocupam todo o volume do recipiente que os contém.

30 TEORIA CINÉTICA MOLECULAR Qualquer substância pode apresentar-se sob qualquer dos três estados físicos fundamentais, dependendo das condições ambientais em que se encontrarem

31 ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

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34 FLUÍDOS De uma maneira geral, o fluido é caracterizado pela relativa mobilidade de suas moléculas que, além de apresentarem os movimentos de rotação e vibração, possuem movimento de translação e portanto não apresentam uma posição média fixa no corpo do fluido.

35 FLUÍDOS X SÓLIDOS A principal distinção entre sólido e fluido, é pelo comportamento que apresentam em face às forças externas.

36 Por exemplo, se uma força de compressão fosse usada para distinguir um sólido de um fluido, este último seria inicialmente comprimido, e a partir de um certo ponto ele se comportaria exatamente como se fosse um sólido, isto é, seria incompressível.

37 FATORES IMPORTANTES NA DIFERENCIAÇÃO ENTRE SÓLIDO E FLUIDO O fluido não resiste a esforços tangenciais por menores que estes sejam, o que implica que se deformam continuamente.

38 Já os sólidos, ao serem solicitados por esforços, podem resistir, deformar-se e ou até mesmo cisalhar.

39 Os sólidos resistem às forças de cisalhamento até o seu limite elástico ser alcançado (este valor é denominado tensão crítica de cisalhamento), a partir da qual experimentam uma deformação irreversível, enquanto que os fluidos são imediatamente deformados irreversivelmente, mesmo para pequenos valores da tensão de cisalhamento.

40 FLUIDOS: OUTRA DEFINIÇÃO Um fluido pode ser definido como uma substância que muda continuamente de forma enquanto existir uma tensão de cisalhamento, ainda que seja pequena.