Aula prática – Fenômenos de transporte

Aula prática Fenômenos de Transporte

Unidade: U1_ESTÁTICA E CINEMÁTICA DOS FUIDOS
Aula: A3_CINEMÁTICA DOS FLUIDOS

Unidade: U2_EQUAÇÃO DA ENERGIA E ESCOAMENTO INTERNO
Aula: A3_PERDA DE CARGA EM UM ESCOAMENTO INTERNO

Unidade: U3_INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Aula: A2_INTRODUÇÃO À CONVECÇÃO

Unidade: U3_INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Aula: A3_INTRODUÇÃO À RADIAÇÃO E TROCADORES DE CALOR

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Unidade: U1_ESTÁTICA E CINEMÁTICA DOS FUIDOS
Aula: A3_CINEMÁTICA DOS FLUIDOS

OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática: – Verificar o comportamento da água em uma tubulação, identificando os tipos de escoamento. – Calcular o valor do número de Reynolds para uma tubulação. – Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds calculado.

SOLUÇÃO DIGITAL: Algetec
ALGETEC – Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online de simuladores de laboratórios virtuais que encena o ambiente real e proporciona ao aluno a execução de experimentos sem sair de casa, replicando a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.
O experimento será: Experimento de Reynolds – ID 762.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
EXPERIMENTO DE REYNOLDS

Atividade proposta: Analisar o comportamento de um fluido em uma tubulação para identificar os três tipos de escoamento.

Procedimentos para a realização da atividade:
O número de Reynolds é muito utilizado para cálculos na mecânica dos fluidos tanto para líquidos quanto para gases. Quando falamos de líquidos em uma tubulação, estamos interessados em dimensionar a tubulação na qual ele irá passar e a bomba que será utilizada para bombear o líquido. Para dimensionar corretamente essa tubulação e a bomba, devemos levar em consideração a diminuição da pressão que existirá no sistema devido à dificuldade do líquido em passar pela tubulação. Essa dificuldade é função do número de Reynolds.
Como forma de melhor compreender esses conceitos, a atividade prática será realizada em uma versão virtual da bancada didática de mecânica dos fluidos e bombas. Para isso, é necessário o uso da bomba centrífuga, válvulas, mangueira, funil de separação, pipeta, cronômetro e tubulações de PVC.
Para realizar o experimento, em seu AVA, busque o experimento “Experimento de Reynolds”, e clique sobre ele. Irá abrir a página inicial do simulador, contendo o menu das atividades. Clique na opção “Experimento”, à esquerda, e acesse o laboratório virtual. Para aprofundar seus conhecimentos sobre o tema, acesse as demais opções contidas no menu.

Ao clicar em “Experimento”, uma tela como a mostrada abaixo irá abrir. Para iniciar o experimento, clique sobre a imagem.

Assim, a página inicial do experimento irá abrir.
→ Habilitar as bombas:
Visualize o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Painel Elétrico” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela.

Habilite as bombas 1 e 2 no painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “Habilitar bomba 1” e sobre o botão “Habilitar bomba 2”.

Ligue o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse no botão “LIGA”.

→ Encher o reservatório:
Habilite a janela de popup do potenciômetro clicando com o botão direito do mouse sobre o botão indicado.

Varie a vazão clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado e arraste para a direita.
Feche a janela de popup clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado.

Visualize o reservatório de acrílico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Reservatório de acrílico”.

Feche a válvula de esfera 13 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela.

Aguarde o preenchimento do reservatório.

Observe que a bancada será desligada assim que o nível de água no reservatório atingir o valor máximo. Nesse momento, feche a válvula 12 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela.

→ Medir a vazão e observar o regime de escoamento:
Habilite a janela popup do reservatório de acrílico clicando com o botão direito do mouse sobre ele.

Observe o volume de água no reservatório.

Habilite o cronômetro clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a aba do menu cronômetro.

Visualize o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Painel Elétrico” e Habilite a janela popup da válvula 15 clicando com o botão direito do mouse sobre ela.

Visualize o tubo de Reynolds clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Tubo de Reynolds”.

Ajuste a válvula gaveta 14 para a posição desejada clicando com o botão direito ou esquerdo mouse, de acordo com a porcentagem de abertura escolhida.

Ajuste a válvula 15 para a posição desejada clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado e arraste para a direita.

Verifique a cota inicial do tanque e ative o cronômetro.

Observe o comportamento do escoamento (água + corante) e aguarde até que o nível da água varie de 30 a 50 mm.

Registre as informações obtidas.

Desligue o cronômetro e feche as válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre os locais indicados. No caso da válvula 15, feche clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado e arraste para a esquerda.
→ Observar um novo regime de escoamento:
Repita os procedimentos anteriores, enchendo o tanque, e escolhendo outra porcentagem de trabalho para a válvula 14.

Avaliando os resultados:
Para responder os questionamentos abaixo considere as seguintes medidas para o reservatório de acrílico: comprimento de 400 mm, largura de 320 mm, altura de 474 mm e o diâmetro interno no tubo de Reynolds D = 44 mm.

1. A partir dos dados obtidos no laboratório, considerando a passagem de tempo e alteração do nível da água, determine a vazão do sistema para a porcentagem utilizada na válvula de escoamento do tubo de Reynolds. Registre as informações em uma tabela semelhante à apresentada abaixo.

Porcentagem de trabalho na válvula 14
Tempo Volume inicial Volume final Vazão

2. Com base nos dados obtidos durante a etapa de medindo a vazão, calcule o número de Reynolds e, a partir disso, classifique o regime de escoamento.
Porcentagem de trabalho na válvula 14 Vazão Velocidade Re Regime de escoemanto

3. Considerando as informações obtidas durante a etapa de observação do regime de escoamento, qual o regime de escoamento encontrado?

Porcentagem de trabalho na válvula 14 Regime de escoemanto

Checklist:
✓ Acessar o simulador “Experimento de Reynolds”;
✓ Habilitar as bombas;
✓ Encher o reservatório;
✓ Medir a vazão e observar o regime de escoamento;
✓ Observar o novo regime de escoamento;
✓ Avaliar os resultados.

RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender o que é o experimento de Reynolds e distinguir os regimes de escoamento.

CONTINUA…

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