FENÔMENOS DE TRANSPORTE

AULA 125/08/2009

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Introdução

O que é a disciplina Fenômenos de Transporte?

Quais os pré-requisitos?

Por quê o Engenheiro de Produção estuda esta disciplina?

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Introdução

Quais os objetivos da disciplina?• Introduzir os conceitos fundamentais envolvidos no

Escoamento de Fluidos.

• Desenvolver no aluno a habilidade de resolver problemas de medição de pressão através da hidrostática.

• Desenvolver no aluno habilidade de trabalhar com as formas integrais das equações da Continuidade, de Momento e de Energia.

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Algumas características dos Fluidos

O que é um fluido? Qual a diferença entre um sólido e um fluido?

• Um sólido é “duro” não é fácil deformá-lo

• Um líquido é “mole” é fácil deformá-lo

“Fluido é definido como a substância que deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento de qualquer valor.”

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Algumas características dos Fluidos

Tensão de Cisalhamento: (força por unidade de área)• É criada quando uma força atua

tangencialmente à uma superfície.

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Algumas características dos Fluidos

Analisemos um sólido comum (aço ou outro metal) submetido a uma determinada tensão de cisalhamento.• Inicialmente, o sólido deforma (pequena

deformação) mas não escoa (deformação contínua).

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Algumas características dos Fluidos

Entretanto, os fluidos comuns (água, óleo, ar, etc.) escoarão quando submetidos a qualquer tensão de cisalhamento.

A pasta de dente, o alcatrão são exemplos de materiais que não podem ser classificados facilmente porque se comportam como um sólido quando submetidos a tensões de cisalhamento pequenas e se comportam como um fluido quando a tensão aplicada excede um certo valor crítico.

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Algumas características dos Fluidos

Assumiremos no desenvolvimento de nosso curso que o fluido é um meio contínuo (Hipótese do Contínuo)

Desta forma todas as características dos fluidos que estamos interessados (pressão, velocidade, etc) variam continuamente através do fluido.

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Escopo da Mecânica dos Fluidos “Por que estudar Mecânica dos Fluidos”? O conhecimento e a compreensão dos princípios

básicos da mecânica dos fluidos são essenciais para a análise de qualquer sistema no qual o fluido é o meio operante• Projeto de todos os meios de transporte

• Aeronaves

• Navios

• Trens

• Automóveis

• Projeto de bombas, ventiladores ,sopradores,, compressores e turbinas

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Dimensões, homogeneidade Dimensional e Unidades O estudo da mecânica dos fluidos envolve uma variedade de

características. Precisamos de um sistema para descrevê-las de modo qualitativo e quantitativo.• Aspecto qualitativo serve para identificar a natureza, ou o tipo, da

característica (como comprimento, tempo, tensão, velocidade). Aspecto quantitativo fornece uma medida numérica para a característica. Requer tanto um número quanto um padrão para que as várias quantidades possam ser comparadas. (comprimento – metro) (tempo – segundo) (massa – quilograma).

• Tais padrões são chamados de unidades.

• O conceito básico de medida de uma quantidade é a dimensão (Massa – M) (Tempo – T) (Comprimento – L) (Temperatura – Θ)

• Todas as dimensões das características dos fluidos são derivadas das dimensões básicas

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Dimensões, homogeneidade Dimensional e Unidades Equações dimensionalmente homogêneas: As dimensões do

lado esquerdo e direito da equação são iguais e todos os termos aditivos separáveis que compõe a equação precisam apresentar a mesma dimensão.

• V = Vo + at

• d = 4,9 t2

• d = gt2/2

Como premissa fundamental todas as equações que descrevem os fenômenos físicos são dimensionalmente homogêneas. Se isto não for verdadeiro, nós estaremos igualando quantidades físicas diversas.

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Dimensões, homogeneidade Dimensional e Unidades Exemplo

A equação normalmente utilizada para determinar a vazão em volume, Q, do escoamento de líquido através de um orifício localizado na lateral de um tanque é

Q = 0,61A√(2gh)

Onde A é a área do orifício, g é a aceleração da gravidade e h é a altura da superfície livre do líquido em relação ao orifício. Investigue a homogeneidade dimensional desta equação.

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Bibliografia Fox, R. W.; McDonald, A. T.; Pritchard, P. J. “Introdução à

Mecânica dos Fluidos”. Editora LTC

Munson, B. R.; et alii “Uma Introdução Concisa à Mecânica dos Fluidos. Editora Edgard Blücher

Roma, W.N.L.; “Fenômenos de Transporte para Engenharia”. Editora Rima

Manzela, A. A.;”Apostila de Transferência de Calor”

Munson, B. R.; et alii “Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos” Editora LTC

Incropera; et alii “Fundamentos da Transferência de Calor e Massa