NÚMERO MÁXIMO DE ALUNOS POR TURMA

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1 UNIDADE UNIVERSITÁRIA: Instituto de Química CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA DEPARTAMENTO RESPONSÁVEL: BIOQUÍMICA E TECNOLOGIA QUÍMICA IDENTIFICAÇÃO: CÓDIGO NOME DA DISCIPLINA OU ESTÁGIO SERIAÇÃO IDEAL BT31209 FENÔMENOS DE TRANSPORTE I 4º Semestre TIPO PRÉ-REQUISITOS CO-REQUISITOS Obrigatória CRÉDITOS Introdução aos Processos Químicos CARGA HORÁRIA TOTAL DISTRIBUIÇÃO DA CARGA HORÁRIA TEÓRICA PRÁTICA NÚMERO MÁXIMO DE ALUNOS POR TURMA AULAS TEÓRICAS 40 AULAS PRÁTICAS OBJETIVOS (Ao término da disciplina o aluno deverá ser capaz de:) Objetivos gerais: o estudo dos princípios dos fenômenos de transporte tem papel importante na formação do engenheiro, pois auxilia na compreensão e solução dos problemas que envolvem o escoamento de fluidos, transporte de calor e transferência de massa. Objetivos específicos: a disciplina de Mecânica dos Fluidos objetiva transmitir ao estudante os princípios básicos e os conceitos da Mecânica dos Fluidos, que são essenciais na análise e resolução de problemas envolvendo escoamento de fluidos voltados para a engenharia. Reconhecer as aplicações dos fenômenos de transporte em processos industriais. Distinguir a aplicação entre os balanços globais e diferenciais. Discernir modelos rigorosos e simplificados. Comparar teoria e fatos. Reconhecer analogias. Interpretar resultados experimentais. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO (Título e discriminação das Unidades) PARTE TEÓRICA 1. Conceitos e Definições 1.1) Introdução 1.2) Fluido e continuum 1.3) Propriedades em um ponto Massa específica Tensão Pressão em um fluido estático 1.4) Unidades 1.5) Variações pontuais das propriedades de um fluido 1.6) Fluidos newtonianos 1.7) Fluidos não newtonianos 1.8) Viscosidade: definição e unidades 2. Estática dos Fluidos 2.1) Introdução 2.2) Variação da pressão em um fluido estático Fluido incompressível Fluido compressível 2.3) Aceleração retilínea uniforme 2.4) Atmosfera padrão 2.5) Unidades, escala e carga de pressão

2 2.6) Manometria 3. Descrição de um Fluido em Movimento 3.1) Leis físicas fundamentais 3.2) Campo de escoamento de um fluido 3.3) Escoamento permanente e transiente 3.4) Linhas de corrente e de curso 3.5) Sistema e volume de controle 3.6) Escoamentos unidimensionais e bidimensionais 3.7) Escoamento uniforme 4. Conservação da Massa 4.1) Relação integral 4.2) Formas específicas para a expressão integral 5. Segunda Lei de Newton 5.1) Conservação da quantidade de movimento linear forma integral 5.2) Aplicações 6. Conservação da Energia 6.1) Forma integral 6.2) Equação de Bernoulli 6.3) Pressão de estagnação 6.4) Aplicações 7. Equações Diferenciais do Escoamento de Fluidos 7.1) Introdução 7.2) Escoamento laminar 7.3) Forma diferencial da equação da continuidade 7.4) Equação geral da quantidade de Movimento 4.5) Equação de Euler; Equação de Bernoulli 7.6) Equação de Navier-Stokes 7.7) Aplicações 8.Escoamento viscoso em condutos forçados: 8.1) Escoamento em regime laminar e escoamento em regime turbulento. 8.2) Análise de escoamento completamente desenvolvido regime laminar: 8.2.1) Escoamento isotérmico, equações de Navier Stokes, escoamento sobre uma placa plana. 8.3) Escoamento completamente desenvolvido regime turbulento: 8.3.1) Escoamento isotérmico, equação de movimento para escoamento turbulento, fundamentos do escoamento turbulento em tubos e canais, relações empíricas para o escoamento turbulento em tubos, escoamento turbulento sobre superfície ) Classificação das perdas de carga, perda de carga singulares e distribuídas, condutos industriais e instalações de recalque. 8.4) Diagramas de Moody,Diagramas de Moody e Rouse 8.5) Equação da energia com equipamentos de transporte 8.6) Perda de carga em acidentes 8.7) Aplicações 9. Análise Dimensional e Similaridade 9.1) Introdução 9.2) Dimensões 9.3) Sistemas de unidades 9.4) Similaridades cinemática, geométrica e dinâmica 9.5) Teoria dos modelos 9.6) Método de Buckinghan 9.7) Parâmetros adimensionais 9.8) Método dos mínimos quadrados 10. Teoria da Camada Limite

3 10.1) Definição de camada limite 10.2) Camada limite em placa plana 10.3) Camada limite laminar 10.4) Solução de Blasius 10.5) Método de Kármán-Pohlhausen 10.6) Camada limite turbulenta 10.7) Escoamento com gradiente de pressão 10.8) Coeficiente de atrito na entrada de tubos 11.Escoamento permanente em torno de corpos imersos: 11.1.Escoamento laminar e turbulento ao redor de uma placa plana e de corpos rombudos Avaliação da camada limite 11.3) Equação de Navier-Stokes para escoamento turbulento 11.4) Tensão aparente 11.5) Viscosidade turbilhonar 11.6) Teoria do comprimento de mistura de Prandtl 11.7) Perfil universal de velocidades 11.8) Relações empíricas 12. Instrumentação para medidas das propriedades dos fluidos medidas de vazão: 12.1) Medidores direto de medidas, Placa de orifício, bocal medidor de vazão, medidor Venturi, medidas de velocidade, medidas de perfil de velocidade no interior de dutos. Resistência ao escoamento 12.2) Aplicação PARTE PRÁTICA Título das aulas práticas desenvolvidas no laboratório de Fenômenos de Transporte Aula Prática 1-Medições de Propriedades Físicas e Químicas Conceitos e Definições Propriedades DE FLUIDOS Massa específica Viscosidade Aula prática 2 Estudo da Manometria - Diferentes tipos de Manômetros Aplicações do estudo de pressão Barômetro de Mercúrio Aula prática 3 - Piezômetro Medições da pressão no interior de condutos Aula prática 4 - Experimento de Reynolds Determinação das características do escoamento quanto aos regimes laminar e turbulento Aula prática 5 - Determinação da perda de carga em tubulações Avaliação do fator de atrito em trechos retos Avaliação da variação da queda de pressão em condutos de diâmetros variados com diferentes singularidades como cotovelos, flanges, válvulas Aula Prática 6 - Experimento de Reynolds - variação da vazão e determinação do perfil de velocidade. Aula Prática 7 - Determinação de perfil de velocidades no interir de túnel de vento (Uso de termoanemometro) Aula Prática 8 - Medidores de vazão de líquidos: placa de orifício, Venturi e rotâmetro. Apresentação dos diferentes instrumentos de medição de vazão.

4 METODOLOGIA DE ENSINO Período: Semestre letivo Aulas expositivas, de exercícios, seminários e aulas dialogadas. Resolução de exercícios Aulas teóricas e práticas, questionários, exercícios, execução de experimentos em laboratório e relatórios Período: Processo de Recuperação (Requisitos: frequência mínima de 70% e nota entre 3,0 e 4,9) Aulas de revisão e discussão de conceitos. Aulas de resolução e discussão de exercícios. Prova escrita BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA BÁSICA BIRD, R. B.; STEWART, W. E.; LIGHFOOT, E. N. Fenômenos de transporte. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, p. BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. 2. ed. rev. São Paulo: Prentice Hall, p. ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. São Paulo: McGral-Hill, p. FOX, R. W.; MACDONALD, A. T. Introdução à mecânica dos fluidos. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, c p. MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da mecânica dos fluidos. São Paulo: Edgard Blücher, v. SISSOM, L. E.; PITTS, D. R. Fenômenos de transporte. Rio de Janeiro: LTC, p. WHITE, F. M. Mecânica dos fluidos. 4. ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill, c p. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: BENNET, C. O.; MYERS, J. E. Fenômenos de transporte: quantidade de movimento, calor e massa. São Paulo: McGraw-Hill, c p. BISTAFA, S. R. Mecânica dos fluidos: noções e aplicações. São Paulo: Edgard Blücher, p. FURSTENAU, E. E. Novo dicionário de termos técnicos inglês-português. 26. ed. São Paulo: Globo, v. LIVI, C. P. Fundamentos de fenômenos de transporte: texto para cursos básicos. Rio de Janeiro: LTC, p. MASSEY, B. S. Mecânica dos fluidos. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, p. ROMA, W. N. L. Fenômenos de transporte para engenharia. São Carlos: Rima, p. SCHMIDT, F. W.; HENDERSON, R. E.; WOLGEMUTH, C. H. Introdução às ciências térmicas: termodinâmicas, mecânica dos fluidos e transferência de calor. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, p. STREETER, V. L.; WYLIE, E. B. Mecânica dos fluidos. 7. ed. São Paulo: McGraw-Hill, c p. TELLES, P. C. da S. Vasos de pressão. 2. ed. atual. Rio de Janeiro: LTC, p. WELTY, J. R. et al. Fundamentals of momentum, heat, and mass transfer. 4. ed. New York: J. Wiley, c p. M. C. POTTER e D. C. WIGGERT, Mecânica dos Fluidos, Thomson, I. H. SHAMES, Mecânica dos Fluidos, Vols. 1 e 2, 2a Ed., Edgard Blücher, CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM Avaliação Semestre letivo: Média = (2P1+3P2+R)/6 P = Média das Provas R= Média das Notas dos relatórios.

5 Avaliação Processo de Recuperação: Uma prova escrita com conteúdo global da disciplina Os alunos que obtiverem média final superior 5,0 (cinco) serão considerados aprovados. Os alunos que obtiverem média final entre 3,0 (três) e 4,9 (quatro e nove) e tenham frequência mínima de 70% poderão beneficiar-se do Processo de Recuperação. Os alunos que obtiverem média inferior a 3,0 (três) serão considerados reprovados na disciplina. No Período de Recuperação, os alunos poderão esclarecer as dúvidas sobre os tópicos da disciplina com os docentes responsáveis para submeter-se a Prova de Recuperação, a qual compreenderá uma prova escrita sobre todo o conteúdo teórico ministrado pela disciplina. A nota final do aluno será aquela obtida na Prova de Recuperação e deverá ser igual ou superior a 5,0 (cinco) para a sua aprovação. Se a nota final do aluno, após o período de recuperação, for inferior a 5,0 (cinco), o aluno estará reprovado na disciplina. Para o aluno que, por opção, não se submeter ao Período de Recuperação, prevalecerá a média final obtida no período normal de aulas. EMENTA (Tópicos que caracterizam as unidades dos programas de ensino) 1. Introdução. Aplicações dos Fenômenos de Transporte. Conceitos fundamentais. 2. Lei de viscosidade de Newton. 3. Balanço global de energia. Equação de Bernoulli. 4. Balanço global de quantidade de movimento. 5. Medidores de vazão. 6. Balanço diferencial de massa. 7. Balanço diferencial de quantidade de movimento. 8. Camada limite. 9. Escoamento em regime turbulento. 10. Escoamento em tubos. 11. Escoamento em corpos imersos. 12. Noções de escoamento de fluidos não newtonianos. 13. Noções de escoamento de fluidos compressíveis. 14. Agitação e mistura de líquidos. 15. Experiências em laboratório: Escoamento em tubo reto, Perda de carga em singularidades, Curva característica de bomba centrífuga, Curva característica de ventilador e medidores de vazão de gás, Descarga de tanque, Comportamento reológico. APROVAÇÃO DEPARTAMENTO CONSELHO DE CURSO CONGREGAÇÃO 13/05/ /05/ /11/ /12/ /02/2015 Ad-referendum 05/02/ /10/ /11/2015 Delegação de competência ao Conselho de Curso de Graduação, conforme Portaria nº 022/2006 D- IQ/CAr., de 05/06/2006. Carimbo e Assinatura da Chefia Departamento Carimbo e Assinatura da Coordenadoria CCG