FENÔMENOS DE TRANSPORTE

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

1. INTRODUÇÃO AOS FENÔMENOS DE TRANSPORTE

2. INTRODUÇÃO AOS FENÔMENOS DE TRANSPORTE

   • O Transporte de Massa, como o próprio nome diz, é quando a massa, seja sólida, líquida ou gasosa, é transferida de uma pra outra. Um exemplo bem simples é a preparação de um chá, onde há transferência da matéria do sachê do chá para a água, e essa transferência é acelerada agitando uma colher
   • Os fluidos representam as fases líquidas e gasosas (ou vapor) das formas físicas da matéria. A diferença clara de um sólido e um fluido é que o primeiro não se deforma continuamente, como o líquido.
   • Um líquido, quando colocado em um volume definido, ocupa o mesmo volume que ocuparia em qualquer recipiente, como colocar suco em uma jarra, este sempre terá o mesmo volume.

3. CONCEITOS E EQUAÇÕES BÁSICAS DOS FENÔMENOS DE TRANSPORTE

   • A Lei da Conservação das Massas foi publicada pela primeira vez em 1760, em um ensaio de Mikhail Lomonosov. Entretanto, a obra não se popularizou na Europa Ocidental e o francês Antoine Lavoisier tornou essa teoria conhecida pelo mundo todo, o que chamamos hoje de Lei de Lavoisier.
   • A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada.
   • A 1ª Lei da Termodinâmica é o princípio da Conservação de Energia aplicada à termodinâmica. Mas, afinal, o que é termodinâmica? É a transformação de uma energia à outra.
   • Um sistema não pode criar ou consumir energia, e sim armazená-la ou transferi-la, ou até mesmo os dois ao mesmo tempo.
   • A segunda lei da termodinâmica é mais utilizada na construção de máquinas, pois corresponde ao rendimento das máquinas térmicas

4. FUNDAMENTOS DOS FENÔMENOS DE TRANSPORTES

   • A tensão de cisalhamento, tensão tangencial ou tensão cortante é uma deformação numa superfície a partir de uma tensão provocada por forças aplicadas em sentidos opostos, entretanto em direções iguais.
   • A viscosidade é a propriedade física correspondente à resistência de um fluido ao escoamento. Ou seja, quanto mais viscoso este for, mais “lento” será. O mel é um exemplo clássico e eficaz de viscosidade.
   • Os líquidos são muito mais viscosos que os gases. Quando o escoamento varia com o tempo, é chamado de escoamento em estado transiente ou não estacionário
   • os fluidos serão considerados um meio contínuo e homogêneo, com propriedades médias definidas e que coincidam 34 com as propriedades nos pontos. Ou seja, como se o fluido não tivesse nenhuma imperfeição e fosse completamente previsível.
   • A diferença entre Massa Específica e Peso Específico é que, no peso, a unidade é em Newton, porque leva-se em consideração a massa multiplicada pela aceleração, percentual da gravidade, em m/s². Como utiliza-se 35 para a gravidade da Terra 10 m/s², então multiplica-se por 10.

5. ANÁLISE DIMENSIONAL

   • Constata-se que existem somente três grandezas independentes (fundamentais) e que podem se relacionar com todas as outras, que é o FLT (força, comprimento e tempo) ou MLT (massa, comprimento e tempo), sendo que a preferível é a FLT
   • Sabemos que a grandeza deve estar na unidade necessária para se trabalhar, e depois é necessário aplicar a álgebra: multiplicações, divisões etc., simplificando-a o máximo que der

6. ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL, INCOMPRESSÍVEL E INFORMAÇÕES SOBRE FLUIDOS

   • O exemplo mais comum de escoamento compressível são os gases. Os líquidos podem, frequentemente, ser tratados como incompressíveis (mas nem sempre). Simplificando, quando se tem uma pressão e altera-se a densidade desta, é Compressível. Quando não se altera a densidade, é Incompressível.
   • Para diversos líquidos, a massa específica é minimamente afetada pela mudança de temperatura
   • O golpe de aríete ou martelo hidráulico são exemplos de efeitos de compressibilidade nos escoamentos líquidos. Este golpe de aríete acontece quando há propagação e reflexão de ondas acústicas em um líquido confinado, como uma válvula quando é bruscamente fechada.

7. TRANSPORTE DE MASSA

   • Difusão é a passagem das moléculas do soluto, do local maior para o de menor concentração, até estabelecer um equilíbrio. É como jogar o pó de café (soluto) na água (solvente). Este vai se espalhar pela água até se estabiliza
   • Existem líquidos de diluição infinita, ou seja, um líquido que se dilui à outra substância. Ambas podem ser líquidas, ou uma pode ser sólida e a outra líquida. Ou, ainda, pode haver um gás e um líquido.

8. PRINCÍPIO DO TRANSPORTE DE CALOR E CONDUÇÃO EM REGIME PERMANENTE

   • transporte de calor por condução é o seguinte: imagine você esquentando a comida com uma colher de aço inoxidável e, na ponta que está dentro da panela, a colher está quente
   • Já a convecção é comum acontecer com os gases e líquidos. Ao colocar água para ferver na panela, a parte que está próxima ao fogo aquece primeiro
   • Por fim, a radiação térmica, ou irradiação, transfere calor por meio de ondas eletromagnéticas
   • O calor em regime permanente é aquele em que não irá mudar ao longo do tempo.

9. TRANSPORTE DE CALOR POR CONDUÇÃO EM REGIME VARIÁVEL

   • A aplicação do regime variável é utilizado em uma têmpera de metal, que consiste na submissão de uma barra de metal em um óleo super aquecido, por exemplo, e ocorre com este o arrefecimento (resfriamento), para depois esquentá-la novamente, porém, em outra temperatura, aumentando assim a resistência do material.
   • uando a temperatura da superfície do corpo durante o tratamento térmico por condução se mantém constante, usa-se Gurney-Lurie. Quando não tem o valor do Ts (Temperatura da superfície), mas existe o Tf (Temperatura do Fluido), e é constante, usa-se Heisler ou Gröber, do gráfico da leitura mais precisa

10. TRANSPORTE DE CALOR POR CONVECÇÃO E RADIAÇÃO

    • A diferença entre convecção natural e forçada está relacionada à transferência de calor de forma natural, enquanto fatores externos podem causar a transferência de calor na convecção forçad
    • A radiação ocorre em todo lugar: desde o sol até nos fornos, em processos metalúrgicos, engenharia nuclear, estudos com o meio ambiente, etc.
      • A radiação tem relação com o comprimento de ondas, e quanto maior o comprimento, menor a radiação.

11. ESTÁTICA DOS FLUIDOS E PRESSÃO

    • A lei de Pascal funciona da seguinte forma: a pressão aplicada em um ponto de um fluido em repouso é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido.
    • A pressão está ligada diretamente com a altura também. Quanto maior a altura do objeto de estudo, maior será a pressão
    • Os empuxos são forças de reação que surgem em todos os lados quando uma determinada força é aplicada. Vamos imaginar uma gelatina e um tapa sendo dado nesta. Ela vai remexer em todos os lados. Isso é o empuxo

12. VAZÃO E PERDAS DE CARGA

    • azão é um dos conceitos mais importantes dos Fenômenos de Transportes, e consiste na quantidade de volume que se tem em um determinado tempo
    • A perda de carga nada mais é do que o atrito que existe no escoamento do fluido. Por exemplo, imagine a água que chega na sua casa, da rua, e vai para sua caixa d’água

13. COLUNA PIEZOMÉTRICA E MANÔMETRO COM TUBO EM U

    • Existe uma expressão a qual é possível determinar a pressão de um reservatório ou a diferença entre dois reservatórios. É possível calcular a pressão no fundo dos dois ramos pelo Teorema de Stevin e, lembre-se que, segundo Pascal, a pressão se transmite integralmente para todos os pontos do fluido.
    • A presença do fluido manométrico torna possível a medida da pressão de gases, já que não deixa estes escaparem. Os manômetros podem não ter um reservatório em sua ponta, então utiliza-se o valor da própria pressão atm.

14. EQUAÇÃO DE BERNOULLI

    • A equação de Bernoulli vem da integração da equação de Euller em regime permanente ao longo de uma linha de corrente. É a equação da energia geral tomando diversas formas, como a equação simplificada e a de hipóteses simplificadoras
    • Como diz Brunetti (2008), a equação de Bernoulli dificilmente vai produzir resultados compatíveis com a realidade, entretanto, é de fundamental importância, não só conceitualmente, mas como base da equação geral, construída para eliminar hipóteses da equação de Bernoulli e, assim, representar com precisão os fenômenos naturais.

15. FLUIDODINÂMICA

    • A fluidodinâmica estuda a interação entre um fluido e um corpo nele imerso, quando existe neste algum movimento. Como uma garrafa d’água jogada no fundo do oceano, poluindo-o
    • Em cada ponto, a ação de um fluido em uma superfície sólida pode ser decomposta em uma ação normal (pressão) e uma ação tangencial (tensão de cisalhamento).
    • . É o que possui ausência de tensões de cisalhamento. A força é causada pela resultante das pressões dinâmicas. Nos fluidos reais, a ação da tensão de cisalhamento (pode ser considerada a tensão de atrito também) causa uma força resultante do fluido no sólido. Ou seja, aqui é considerado o atrito do fluido no sólido.

16. ANÁLISE DIFERENCIAL

    • Trata-se da análise em termos de sistemas e volumes de controle infinitesimais (com números bem pequenos).
    • A análise diferencial estuda as partículas individuais do fluido (mas ainda possuindo uma certa característica de conjunto). Adota-se que a massa do sistema não varie

17. MÁQUINAS DE FLUXO

    • As primeiras máquinas de fluxo utilizadas foram as rodas de conchas e bombas de parafuso para elevar a água. Os romanos introduziram a roda de pás em torno de 70 a.C. para obter energia de cursos d’água. Depois, surgiram os moinhos para extrair energia dos ventos e, assim, sucessivamente.
    • máquinas de fluxo são máquinas de operações, onde existe a transferência de um fluido para algum corpo, e este extrai energia do fluido através do movimento gerado.
    • Nas máquinas de deslocamento positivo, a transferência de energia é feita por variações de volume devido ao movimento que a fronteira faz, ao qual o fluxo está confinado.
    • A equação de Euler é básica para o desenvolvimento e estudo de bombas, turbinas, ventiladores etc. Este representa a troca de energia entre o rotor e o fluido. Existem diversas hipóteses simplificadoras para serem analisadas, como: • Número de pás infinitas; • Espessura infinitesimal das pás;