FENÔMENOS DO TRANSPORTE
Curso/Semestre
Engenharia de Produção/8º Semestre
Disciplina
FENÔMENOS DO TRANSPORTE
Caráter da disciplina
Conteúdo Básico (CB)
Pré-requisito
Física Básica 2 e Física Básica Experimental 1
Código
1420004
Departamento
Centro de Engenharias
Carga horária total
68 horas
Créditos
4
Natureza da carga horária
4 créditos teóricos (com exercícios e estudos de caso)
Professor (a) responsável
Alejandro Martins
Objetivos
Objetivo geral
O aluno deverá adquirir conhecimentos sobre os princípios que regem os fluídos em repouso e em
movimento e sobre os fatores que intervém na realização destes fenômenos.
Objetivos específicos
Identificar em função das principais características dos fluídos, seu comportamento em projetos
que envolvam recursos estruturais hidráulicos.
Ementa
Conceitos fundamentais em mecânica dos fluidos; dimensões e unidades; campos escalar, vetorial e
tensorial; viscosidade. Hidrostática; pressão em fluido estático, manômetros; forças sobre
superfícies planas e curvas submersas. Análise de escoamento; leis básicas para sistemas e volumes
de controle; conservação da massa; equação da quantidade de movimento linear; primeira lei da
termodinâmica; equação de Bernoulli. Escoamento viscoso incompressível; escoamento em tubos;
diagrama de Moody; perdas de carga distribuídas e localizadas. Conceitos fundamentais em
transmissão de calor; dimensões e unidades; leis básicas da transmissão de calor; condução,
convecção e radiação; mecanismos combinados de transmissão de calor. Condução unidimensional
em regime permanente; espessura crítica de isolamento; aletas; estruturas compostas. Difusão
molecular e transporte de massa.
Cronograma
Apresentação da Disciplina.
13/ago
Planos de Ensino
01. Introdução. Conceitos fundamentais.
1/3
Objetivos de aprendizagem:
1. Compreender o conceito de "fluido".
2. Principais equações que governam aos fluídos:
2.1 Conservação da massa
2.1 Lei de Newton
2.3 Princípio do Momento Angular
2.4 1a e 2a leis da Termodinâmica.
3. Compreender conceitualmente os principais métodos de análise: método do sistema e
método do volume de controle.
4. Conhecer as unidades básicas de dimensão.
5. Compreender os principais conceitos ao estudo da Mecânica dos Fluídos.
6. Descrição e classificação dos movimento dos fluídos.
Suporte
Slides> 01, 01a, 01b
Textos> (1) Capítulo 1 (2) Capítulo 1 e Capítulo 2. Exemplo 1.3, Exercícios 1.14, 1.17 e
1.18. (3) Capítulo 1.
Videos> (1) Lost - The Mystery Of Flight 447: água líquida a -30 oC. (minuto 31)
02. Estática dos fluidos.
Objetivos de aprendizagem:
1. Equações básicas da estática dos fluídos.
2. Variação da pressão em um fluido estático.
3. Forças hidrostáticas em superfícies submersas.
20/ago 6. Empuxo.
Slides> 02
Texto> (1) Capítulo 2 Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2) Capítulo 3. (3) Capítulo 2.
(4) Capítulo 3.
Videos> (2) Lições 1 a 5. (1) Distributed Force-Hydrostatic Pressure on Gate.
03. Fluidos em Movimento
27/agor
Objetivos de aprendizagem:
1. Movimento dos Fluídos.
2. Classificação do Movimento dos Fluídos.
3. Equação de Bernoulli.
2/3
Slides> 03
Texto> (1) Capítulo 3 Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2) Capítulo 6.(3) Capítulo 3.
04. Equações Integrais
Objetivos de aprendizagem:
1. Transformações do Sistema ao Volume de Controle.
2. Equação de Continuidade.
3. Equação da Energia.
4. Equação do Momento.
Slides> 04.
Texto> Material sobre volume de controle. (1) Capítulo 4 Exemplos, Exercícios e
Avaliações. (2) Capítulo 4. (3) Capítulo 4.
03/set
05. As Equações Diferenciais
Esta capitulo não será abordado no curso.
Assim como em outros cursos no país e no exteror, as equações diferenciais podem ser
prescindidas en um curso básico de MecFlu.
Objetivos de aprendizagem:
1. O problema do valor das condições de contorno.
2. A equação diferencial da continuidade.
3. As equações de Navier-Stokes.
4. A equação diferencial da energia.
Slides> 05.
Texto> (1) Capítulo 5. Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2| Capítulo 5. (3) Capítulo 5.
10/set
Exercícios
1: Turbulência. Solar-powered airplanes: A historical perspective and future challenges,
Progress in Aerospace Sciences, Volume 71, November 2014, Pages 36-53, Xiongfeng Zhu,
Zheng Guo, Zhongxi Ho
Equipes
2: Turbinas Hidráulicas, Hydraulic Turbines, Hydraulic Turbines and Hydroelectric Power
Plants.
3: Esporte de competição; performance de Usain Bolt.
3/3
4: Energia Eólica, In Annual Reviews, “Aerodynamic Aspects of Wind Energy Conversion”,
and
“WINDPOWER: A Turn of the Century Review”. Dialogar com a Equipe 11.
5: A Água como geradora de energia. In Annual Reviews, “Water and Energy
Interactions”.
6: Mecânica dos Fluidos do olho humano, In Annual Reviews, “Fluid Mechanics of the
Eye”.
7: Lubrificação e o papel da viscosidade, Conceituação geral, Seleção de Lubrificantes,
Viscosímetro.
Lubrificantes para corridas, Lubrication, Tribology & Motosport.
8: A Mecânica dos Fluidos de um Tornado, In Annual Reviews, “The Fluid Dynamics of
Tornadoes”, e
"Tornado Physics, a Terrifyng Lesson in Fluid Dynamics".
9: O conceito de “Stall” e velocidade de “stall”. Material: Principles of Flight,
Fundamental of Airplane Mechanics, e
Causas do acidente Air voo France 447
10: "Jet-stream" (material de início, básico), pesquisa a partir da página da professora
Jennifer Francis. Video.
11: Environmental issues associated with wind energy, Renewable Energy, Volume 75,
March 2015, Pages 911-921
The state of the art of wind energy conversion systems and technologies: Energy
Conversion and Management, Volume 88, December 2014, Pages 332-347,
Sustentabilidade das Fontes de Energía.Sustentabilidade das fontes de Energia.
In Annual Reviews, “On the Sustainability of Renewable Energy Sources”. Dialogar com a
Equipe 4.
12: Air Flight 447
13: Aircraft Icing, and Video.
14: Escolha de Motobombas.
15: Mecânica de Fluidos do coração.
06. Análise Dimensional e Similutude
Objetivos de aprendizagem:
17/set
1. Análise Dimensional.
2. Similitude.
Slides> 06.
Texto> (1) Capítulo 6. Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2| Capítulo 7. (3) Capítulo 6.
24/set
4/3
07. Fluxos Internos
Objetivos de aprendizagem:
1. Fluxo de entrada.
2. Fluxo laminar em uma tubulação.
3. Fluxo laminar entre planos paralelos.
4. Fluxo laminar entre cilindros em rotação.
5. Fluxo turbulento em tubulações.
6. Fluxo em canais abertos.
Manual de Motobombas.
Slides> 07.
Texto> (1) Capítulo 7. Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2) Capítulos 8, 10 e 11.(3)
Capítulo 7.
01/out Exercícios
Avaliação 1
Simulado da Avaliação 1, clique aqui; documento pdf possui "bookmarks" para navegar
08/out (?).
Avaliações anteriores com solução, ( 1 ), ( 2 ).
Gabarito
08. Fluxos Externos
Objetivos de aprendizagem:
1. Conceitos básicos.
15/out 2. Fluxo ao redor de corpos obtusos.
3. Fluxo ao redor de aerofólios.
4. Fluxo potencial.
5. Fluxo da capa limite.
Slides> 08.
Texto> (1) Capítulo 8. Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2| Capítulo 9. (3) Capítulo 8.
22/out
Apresentações.
5/3
29/out Apresentações.
09. Fluxos Compressíveis
Objetivos de aprendizagem:
1. Conceitos básicos.
2. Velocidade do sonido.
3. Fluxo isoentrópico.
05/nov
4. Ondas de choque normais.
5. Ondas de choque oblíquas.
6. Ondas de expansão.
Slides> 09.
Texto> (1) Capítulo 9. Exemplos, Exercícios e Avaliações. (2| Capítulos 12 e 13. (3)
Capítulo 9.
10. Transferência de Calor e Massa.
1. Transmissão de calor.
2. Condução.
3. Convecção.
12/nov
4. Irradiação.
5. Transferência de massa por difusão e convecção.
6. Aplicações.
Slides> 10.
Texto> Apostila (7)
19/nov Apresentações.
26/nov Apresentações.
Avaliação 2.
03/nov Simulado
Avaliação anterior
10/nov Exame
6/3
Avaliação
Cada discente realizará duas avaliações individuais, e apresentará um trabalho em equipe.
A nota do trabalho apresentado poderá ter caráter individualizado.
A Média Semestral será calculada da seguinte forma:
MS= 40% Avaliação 1 + 40% Avaliação 2 + 20% Apresentação
Bibliografia
Bibliografia Básica
FOX, Roberto W.; PRITCHARD, Philip J; MCDONALD, Alan T. Introdução à mecânica dos fluidos. 7.
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
INCROPERA, F. P.; DeWITT, D.P.; BERGMAN, T. L., Fundamentos de transferência de calor e de
massa, 6ª Edição, LTC, 2008.
WHITE, Frank M. Mecânica dos fluídos. 6. ed. Porto Alegre: AMGH, 2011.
Bibliografia Complementar
BIRD, R. B.; STEWART, W. E.; LIGHFOOT, E. N., Fenômenos de transporte, 2ª
Edição, LTC, 2004.
CATTANI, Mauro S. D. Elementos de mecânica dos fluídos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2008.
MUNSON, Bruce R. Fundamentos da mecânica dos fluidos. São Paulo: Edgard Blucher, 1997.
SCHMIDT, Frank W.; WOLGEMUTH, Carl H.; MOREIRA, José Roberto Simões. Introdução às ciências
térmicas: termodinâmica, mecânica dos fluídos, e transferência de calor. São Paulo: Edgard Blücher,
2004.
STEWART, Harry L. Pneumática & hidráulica. 3. ed. Curitiba: Hemus, [200-]. 481 p.
7/3