UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA ENGENHARIA MECÂNICA E DE ENERGIA ENG Medições érmics (Energi e Fenômenos de rnsporte) Profs. Pulo Smith Schneider e Cristino Frndlozo Midn EDIAL DE RABALHO FINAL DA DISCIPLINA ENG 03108, edição 011- No presente semestre, o trblho finl d disciplin de Medições érmics terá como ssunto Construção e operção de um trocdor de clor pr resfrimento de mosto de cervej, dorvnte simplesmente chmdo de psteurizdor, que será vlido de form competitiv, constituindo um concurso. Descrição do Concurso 1- Objetivo principl Construir um psteurizdor que consig reduzir tempertur de um corrente de mosto de cervej, cptdo tempertur de ebulição e pressão tmosféric e lev-l o mis próximo possível d tempertur do mbiente. - Contexto do trblho O Lbortório de Ensios érmicos e Aerodinâmicos LEA, está construindo um pequen cervejri rtesnl, chmd de LbBeer. Um prte importnte do processo de fbricção d cervej é o rrefecimento 1 de um líquido de cozimento, chmdo de mosto, com o objetivo de psteuriz-lo. O mosto é o resultdo do cozimento e filtrgem dos cereis que dão origem à cervej. A posição do psteurizdor no processo pode ser vist n figur bixo. Corrente quente: limentção do Mosto Corrente fri: fluido de rrefecimento nque de cozimento de Mosto (fonte QUENE) m,e,e FI ROÂMERO Reservtório de limentção d corrente de rrefecimento (fonte FRIA) Psteurizdor m,s MEDIDOR DE VAZÃO m,s nque de Descrg do Mosto,s Reservtório de descrg d corrente de rrefecimento Figur 1- Digrm do processo de psteurizção do mosto 1 O rrefecimento é um processo térmico de rebixmento d tempertur de um substânci, prtindo de um nível superior o de um mbiente de referênci té tingir, no máximo, o equilíbrio térmico com esse mesmo mbiente de referênci. A refrigerção é um processo semelhnte, porém tempertur finl de um substânci é inferior do mbiente, obtid com uxílio de trblho externo (Enuncido de Clusius, ª Lei d ermodinâmic).

2 Identificm-se n Figur 1 dus correntes: corrente quente de mosto, que deverá ser rrefecid (mrcd em vermelho) e corrente fri de águ de rrefecimento (mrcd em zul). O mosto deix o nque de cozimento proximdmente 100 o C e pressão tmosféric, e deverá pssr por um processo rápido de rrefecimento, que resultrá n su psteurizção, sendo então recolhido no nque de descrg. No experimento proposto, o mosto será substituído por um corrente de águ tempertur de 75 ºC, inferior do mosto por rzões de segurnç. A corrente de rrefecimento tmbém será águ, tomd tempertur e pressão mbiente. As dus correntes de águ serão limitds o máximo de 10 l/min (litros por minuto). Pr uniformizr nomencltur, será empregd nomencltur, m,e e m,s pr representr vzão volumétric (l/min) e s temperturs (ºC) do mosto n entrd e síd do psteurizdor e,,e e,s pr representr s mesms grndezs d águ de rrefecimento do psteurizdor. 3- Requisitos do equipmento Cd grupo deverá montr um psteurizdor pr operr ns condições descrits cim, e que terá função de provocr o rápido rrefecimento d corrente de mosto (águ quente), obedecendo os critérios descritos no item 7 desse texto, que trt sobre Avlição. O psteurizdor deverá ser conectdo à corrente de mosto (águ quente) que si do nque de cozimento de mosto. A corrente de rrefecimento vem de um reservtório, tmbém montdo no Lbortório, contendo águ tempertur mbiente. O psteurizdor deverá ser montdo pels equipes e deverá vir compnhdo d instrumentção necessári pr comprovr os critérios de desempenho, descritos mis dinte, o que constitui um equipmento completo. O princípio de funcionmento e form construtiv dos equipmentos completos são de responsbilidde de cd grupo de lunos, e não serão ceitos trblhos onde os mesmos sejm equipmentos já existente utilizdo pr o mesmo fim. Os trblhos que não tenderem ess condição terão not nul. 4- Mteriis ) Mteriis disponibilizdos pelo LEA: Obrigtório - Os tnques de águ, que corresponde o tnque de mosto (corrente quecid) e o tnque de águ de rrefecimento (corrente fri). Além deles, o LEA instlrá um sistem de recolhimento ds dus correntes de síd. - ods s conexões de entrd e síd instlds n bncd de ensio (4 no totl) são em plástico ½, rosc fême, /pdrão de tubo de águ PVC. Os psteurizdores construídos pelos grupos deverão trzer conexões rosc mcho. Fculttivo Sistem de quisição de ddos de grndezs elétrics (tensão, corrente e resistênci), composto por um multímetro multicnis e um computdor Multímetros de mão Cbo de compensção de termopres tipo J b) Mteriis de responsbilidde dos grupos: odo o tipo de mteriis necessários pr construção do psteurizdor, incluindo miscelânes tis como suportes, conexões, ligções, isolmentos, etc. A bncd dispõe de instrumentção pr medição ds vzões ds dus correntes e ds 4 temperturs de entrd e síd. Os grupos devem fzer su instrumentção de medição de vzão pens, que será comprd d bncd. O psteurizdor deverá ficr no lbortório pós presentção. 5- Ensios

3 No di 13 de dezembro tods s equipes entregrão os reltórios do trblho no início d ul, juntmente com seus protótipos, de form orgnizd. Os experimentos serão presentdos os professores d disciplin o longo de todo o di, com prticipção obrigtóri de pelo menos um dos integrntes do grupo e presenç opcionl dos demis colegs d disciplin. As presentções seguirão um gend, mrcd no início dess ul, de comum cordo com todos os colegs. 6- Grupos: Os trblhos podem ser feitos individulmente ou em grupos, de té 3 componentes no máximo 7- Avlição Os 5 critérios de vlição d competição permitirão clssificr o primeiro e o segundo colocdos do concurso, são presentdos seguir. Critério 1- Redução d tempertur do mosto, proximndo- d tempertur mbiente. (eficáci) Critério - Obter mior vzão possível de mosto psteurizdo. (produção) Critério 3- Menor consumo possível de águ de rrefecimento. (eficiênci) Critério 4- Menor incertez de medição ds temperturs e vzões ds dus correntes d águ. (qulidde) Critério 5- Melhor reltório escrito. (lfbetizção) Serão dds nots de 1 10 pr cd um dos critérios, e not finl virá de su médi ponderd, onde o Critério 1 terá peso e os demis peso 1. Em cso de empte, o Critério 5 será usdo pr desempte. Nots: os lunos d equipe colocd em primeiro lugr terão conceito A n disciplin, independentemente ds nots nteriores em provs. Sucessivmente, os segundos e terceiros colocdos terão conceito B e C, respectivmente, cso não somem nots miores no processo convencionl de vlição. Prevlecerá o mior vlor. Os demis lunos levrão not do presente trblho como terceir vlição d disciplin

4 Folh de vlição do concurso (deve preenchid e constr do reltório) Nome dos lunos Identificção do grupo (letr) Ddos do ensio Dt empertur mbiente mb ºC rocdor de clor ( ) concorrente (prlelo), ( ) contrcorrente ou ( ) outro (defin: ) Corrente quente: limentção do Mosto Corrente fri: fluido de rrefecimento,e m,e FI ROÂMERO V Psteurizdor MEDIDOR DE VAZÃO m,s V m,s Pr cálculo d crcterístic do trocdor (UA), utiliz-se, m ( m, e m s ) ( ) q m mmc p, q = m& cp, m, m, qm = q = q = & q = UA onde ml 1 = m, e, s 1 = m, e, e ml 1 = 1 ln, com = m, s, e e pr contrcorrente e = m, s, s pr concorrente (prlelo) Ou pel eficiênci ε-nu q rel q mx ε = =,,

5 Observção Pr confecção do reltório: tentr pr clrez e respeito às norms de redção. Consultr o gui pr redção d disciplin, bsedo no modelo pr trblhos de conclusão de curso CC, mbos disponíveis n págin d disciplin. O reltório deve conter obrigtorimente: FOLHA DE ROSO (com título, proposto pelo grupo) RESUMO ABSRAC (Resumo em inglês) 1- INRODUÇÃO - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3- FUNDAMENAÇÃO 4- ÉCNICAS EXPERIMENAIS (com estimtiv de custos) 5- VALIDAÇÃO DO EXPERIMENO 6- RESULADOS 7- CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE e ANEXO (opcionis)