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I Simpsio Multidisciplinar de Neurologia Atuao do Fisioterapeuta no paciente com Alzheimer; Qualidade de vida

Disciplina: CIV 09 - Fenmenos de Transporte

Silvestre Lopes da NobregaEngenharia CivilObjetivo da Disciplina:

Aprender os princpios bsicos da Mecnica dos Fluidos e da Transferncia de Calor;Analisar as distribuies de presso em fluidos em repouso;Analisar as distribuies de fora em corpos e superfcies submersas;Estudar o escoamento ideal e real no interior de dutos;Analisar as maneiras atravs das quais o calor transmitido.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Contedo Programtico

PROPRIEDADES DOS FLUDOS E DEFINIES. ESTTICA DOS FLUIDOS. CINEMTICA DOS FLUIDOS: MTODOS DE DESCRIO DO MOVIMENTO, EQUAO DA CONTINUIDADE, MOVIMENTO COM POTENCIAL DE VELOCIDADE. DINMICA DOS FLUIDOS PERFEITOS: EQUAO DE EULER, EQUAO GERAL DA HIDRODINMICA, TEOREMA DAS QUANTIDADES DE MOVIMENTO.DINMICA DOS FLUIDOS REAIS: REGIME LAMINAR, REGIME TURBULENTO, TEOREMA DE BERNOULLI ADAPTADO AOS FLUIDOS REAIS, TEOREMA DAS QUANTIDADES DE MOVIMENTO APLICADO AOS FLUIDOS REAIS. BASES MODERNAS DA DINMICA DOS FLUIDOS: ANLISE DIMENSIONAL, SEMELHANA MECNICA.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Contedo Programtico

MECANISMOS DE TRANSMISSO DE CALOR.CONDUTIVIDADE TRMICA. CONDUO DE CALOR EM UMA DIMENSO. TRANSMISSO DE CALOR POR EFEITO COMBINADO DE CONDUO E CONVECO. TRANSMISSO DE CALOR POR RADIAO. ISOLANTES TRMICOS.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Bibliografia

Gilles, Ranald V., Mecnica dos Fluidos e Hidrulica, Editora McGraw-Hill do Brasil Ltda, So Paulo, 1999.Fox & McDonald , Introduo Mecnica dos Fluidos. 5a Edio, Livros Tcnicos e Cientficos Editora SA, Rio de Janeiro, 2001Streeter, Victor L., Mecnica dos Fluidos, Editora McGraw-Hill, So Paulo.Bastos, Francisco A A, Problemas de Mecnica dos Fluidos, Editora Guanabara, Rio de Janeiro.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Bibliografia

Vennard, Jonh K., Steet, Robert L., Elementos de Mecnica dos Fluidos, 5a Edio, Editora Guanabara Dois AS, Rio de Janeiro.Shames, I H, Mecnica dos Fluidos Anlise dos escoamentos, 2 volumes, Editora McGraw-Hill do Brasil Ltda, 1973.Kern, Donald Q., Processos de Transmisso de Calor, Editora Guanabara, Rio de Janeiro.Sisson/ Pitts, Fenmenos de Transporte, Editora Guanabara, Rio de Janeiro.Thomas, Fundamentos de Transmisso de Calor, Editora Guanabara, Rio de Janeiro.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Avaliao

Nota 1 - Avaliao de Grau 1 (GI) Peso 0,7 e Trabalhos Peso 0,3Nota 2 - Avaliao de Grau II (GII) Peso 0,7 e Trabalhos Peso 0,3Nota 3- Avaliao de Grau 3 (GIII) Peso 0,7 e Trabalhos Peso 0,3

Obs: Trabalhos so: pesquisas, listas de exerccios, seminrios, experimentos, etc. CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 1. Introduo a Mecnica dos Fluidos

1.1. Definio: a cincia que estuda o comportamento fsico dos fluidos e as leis que regem tal comportamento. Estudo do comportamento dos fluidos em repouso (Fluidoesttica) e em movimento (Fluidodinmica).

1.2. Aplicao: Mquinas de fluxo (bombas, ventiladores, compressores e turbinas), aeronaves, automveis, submarinos, sistemas de aquecimento e ventilao de residncias, edifcios comerciais, sistemas de tubulaes, corpos flutuantes, medicina, etc.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 2. Definio de um Fluido

2.1. Introduo: uma sustncia que se deforma continuamente sob a aplicao de uma tenso de cisalhamento (fora tangencial), no importa sua intensidade (figura 1). Os fluidos compreendem as fases lquida e gasosa (ou de vapor) das formas fsicas nas quais a matria existe.

Figura 1 Elemento Fluido sob a Ao de Esforo Tangencial Constante.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE

2. Definio de um Fluido

O fluido e o estado slido: Ao ser aplicada uma fora tangencial F (fig.2a) sobre um slido fixado entre as duas placas, o bloco sofre uma deformao e se estabiliza no novo formato. No regime elstico do material, ao cessar a aplicao da fora, o slido retorna forma original. Repetindo a experincia para um fluido, ele se deformar continuamente, enquanto existir uma fora tangencial atuando sobre ele (fig.2b).CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE

2. Definio de um Fluido

2.2. Princpio da Aderncia: Os pontos de um fluido em contato com uma superfcie slida possuem a mesma velocidade dos pontos desta com os quais esto em contato; no h deslizamento naquelas fronteiras. (fig.3)

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE

Figura 3 O Perfil de Velocidade Linear no Lquido entre Placas Paralelas Infinitas.2. Definio de um Fluido

2.3. Classes dos fluidos: lquidos e gases. Os lquidos possuem molculas com maiores foras coesivas, apresentando a capacidade de permanecer em um recipiente aberto, formando uma superfcie livre sob a ao de um campo gravitacional. J os gases possuem molculas mais espaadas, com foras coesivas desprezveis. Por este motivo, os gases se deformam volumetricamente at encontrarem uma parede de confinamento, no apresentando, portanto, superfcie livre.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 3. Mtodos de anlise

3.1. Sistema: Quantidade de massa fixa e identificvel; as fronteiras do sistema separam-no do ambiente volta; no h transferncia de massa atravs das mesmas, calor e trabalho podero cruzar as fronteiras, conforme mostrado na fig. 4 .CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE

Figura 4 Conjunto Pisto-Cilindro.3. Mtodos de anlise

3.2. Volume de controle: volume do espao atravs do qual o fluido escoa (arbitrrio), a fronteira geomtrica chamada superfcie de controle, conforme mostrado na fig. 5.

Figura 5 Escoamento de um Fluido Atravs de um Tubo.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE

4. Dimenses e unidades

4.1. IntroduoDimenses: so grandezas mensurveis (quantidades fsicas: podem ser primrias (bsicas) e secundrias (derivadas)).Unidades: so nomes arbitrrios dados s dimenses.

4.2. Sistemas de DimensesLei da Homogeneidade dimensional: Todos os termos de uma expresso matemtica, que, traduz um fenmeno fsico, devem possuir a mesma dimenso.

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 4. Dimenses e unidades

4.3. Sistema de UnidadesPode-se trabalhar com diferentes unidades para as grandezas (massa, comprimento, etc.). Pases diferentes podem utilizar sistemas de unidades diferentes. Em 1960, instituiu-se o Sistema Internacional (SI), como uma tentativa de padronizao. Foram definidas 7 grandezas bsicas (massa, comprimento, tempo, temperatura, corrente eltrica, quantidade de matria e intensidade luminosa) e padronizadas as suas unidades.

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE




CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Exemplos:

1. Um fluido escoa por uma tubulao com uma velocidade mdia de 9000 polegadas por hora (9,00x103 in/h). Obtenha a velocidade mdia do escoamento em unidades do SI.

2. Um tanque est sendo abastecido com uma vazo de 40 gales por minuto ( = 40 gal/min). Obtenha a vazo mdia do escoamento em unidades do SI.

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 5. Propriedades fsicas dos fluidos

5.1. Peso especifico: () o peso do fluido contido em uma unidade de volume.

sendo: : Peso especfico [F/L3] W: Peso da substncia [F] V:Volume do fluido [L3 ]

Unidades: (N/m3; kgf / m3; lbf / ft3)

DIM: [F / L3]


5.2. Volume especfico: ()Inverso da massa especfica.

Sendo: : Volume especfico [L3/M] : Massa especfica ou densidade absoluta [M/L3]

Unidades: (m3 / kg; cm3/ g; ft3/ slug; ft3/ lbm) DIM: [L3/ M]


5.3. Densidade relativa: (,d ou SG) Razo entre a massa especfica de uma substncia e a massa especfica de uma substncia de referncia. Para lquidos, o fluido de referncia a gua e, para os gases, o ar. Quando se trabalha com densidades relativas de slidos, comum que a substncia de referncia seja a gua.

Sendo:: Densidade relativa [adimensional]: Massa especfica ou densidade absoluta [M/L3]ref.: Massa especfica ou densidade absoluta da substncia de referncia [M/L3]

DIM: [1]



5.5. Mdulo da Elasticidade Volumtrico: ()Razo entre uma variao de presso e a correspondente variao de volume por unidade de volume.

: Mdulo de elasticidade volumtricoP: Variao de presso [F/L2]: Variao de Volume [L3 ]:Volume [L3 ]Obs: O sinal negativo indica que um aumento de presso corresponde a uma reduo de volume.Unidades: (N/m2; kgf / m2 ; lbf / ft2)DIM: [F / L2]


5.5.1. Condies isotrmicas: T = constante P.V. = constante P1V1 = P2V2


5.5.2. Condies adiabticas: P.Vk = constante


5.6. Coeficiente de Compressibilidade: (C) Inverso do mdulo de elasticidade volumtrico.

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 6. Campo de velocidade Entre as propriedades do escoamento, destaca-se o campo de velocidade. Seja o volume de fluido mostrado na Fig. 6.

Figura 6 Determinao do Campo de Velocidades em um Ponto.

A velocidade instantnea do fluido no ponto C igual velocidade instantnea do volume infinitesimal que passa pelo ponto C no instante de tempo em questo.

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 6. Campo de velocidade

O vetor velocidade, V, pode ser expresso em termos de suas trs componentes escalares. Chamando estas componentes nas direes x, y e z de, respectivamente, u, v e w, o campo de velocidades pode ser escrito como:

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 7. Regime permanente e transiente

7.1. Regime Permanente: As propriedades do fluido, em cada ponto do escoamento, no variam com o tempo. A definio matemtica do movimento permanente :

7.2. Regime Transiente: As propriedades do fluido variam com o tempo.

7.3. Campo Uniforme de Escoamento: Escoamento no qual o mdulo e o sentido do vetor velocidade so constantes, ou seja, independentes de todas as coordenadas espaciais, atravs de toda a extenso do campo.

CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 7. Regime permanente e transiente

Movimento Permanente ou (Q1=Q2) no permanente (variado) (Q1Q2; A1A2 e V1V2)

Permanente Uniforme ou (Q1=Q2; A1=A2 e V1=V2) no uniforme (Q1=Q2; A1A2 e V1V2)

No Uniforme acelerado ou retardadoCIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE 8. Escoamentos uni, bi, tridimensional.

Os escoamentos podem ser classificados em uni-, bi- e tridimensionais de acordo com o nmero de coordenadas necessrias para se definir seu campo de velocidades.

Linhas e Tubos de Corrente:

Em um fluido em movimento, consideram-se linhas de corrente as linhas orientadas segundo a velocidade de escoamento e que gozam da propriedade de no serem atravessadas por partculas do fluido.

Os tubos de correntes so formados pelas linhas de corrente.CIV 09 FENMENOS DE TRANSPORTE Linhas e Tubos de Corrente:

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