CENTRO UNIVERSITÁRIO CATÓLICA DE SANTA CATARINA
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Setor de Pesquisa
FORMULÁRIO PARA INSCRIÇÃO DE PROJETO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA.
Coordenação/Colegiado ao(s) qual(is) será vinculado: Engenharia Civil, Engenharia
Elétrica, Engenharia de Produção, Engenharia Mecânica
Curso (s) : Engenharia Civil, Engenharia Elétrica, Engenharia de Produção,
Engenharia Mecânica
Nome do projeto: BANCADA DE MANÔMETROS DE COLUNA
Nome do professor orientador:
Luizildo Pitol Filho
Nome do professor co-orientador:
Nome do coordenador(a) do Curso:
Para a Fundação Educacional Regional Jaraguaense – FERJ, mantenedora do Centro
Universitário - Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul e em Joinville, encaminhamos
anexo, Projeto de Iniciação Científica a ser submetido ao Edital nº .../2014 Programa de
Bolsas de Estudo da Educação Superior – UNIEDU, da Secretaria de Estado da Educação de
Santa Catarina, e declaramos nosso interesse e prioridade conferida ao desenvolvimento do
projeto ora proposto, assim como nosso comprometimento de que serão oferecidas as
garantias necessárias para sua adequada execução, incluindo o envolvimento de equipe,
utilização criteriosa dos recursos previstos e outras condições específicas definidas no
formulário anexo.
Jaraguá do Sul, 20 de outubro de 2014
____________________________________________
Professor orientador
_________________________________________________
Professor coorientador
____________________________________________
Coordenador do Curso
1
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2 – DESCRIÇÃO DO PROJETO
Orientações para organização do texto( projeto): Fonte: Times New Roman ou Arial, 12.
Espaçamento entre linhas simples, o texto deverá estar justificado. Todos os autores
deverão estar corretamente citados no texto e descritos nas referências.
Título do Projeto:
BANCADA DE MANOMETROS DE COLUNA
Tipo de Projeto ( 12 meses )
(X) Apresentado pelo professor;
Resumo do Projeto
O projeto consiste na construção de uma bancada de manômetros de coluna na qual será possível
realizar diversos experimentos relacionados de mecânica dos fluidos. Atualmente, no Laboratório de
Mecânica dos Fluidos, já estão disponíveis painéis com diferentes configurações de manômetros de
coluna, para serem utilizados na bancada. O presente projeto propõe a construção de novos painéis e
a finalização da bancada, para que seja utilizada nas disciplinas de Fenômenos de Transporte I e de
Mecânica dos Fluidos.
Texto limitado em até 200 palavras
Problematizacão (Problema de pesquisa)
É notória a importância da disciplina de mecânica dos fluidos na formação dos alunos de engenharia,
porém ao tratar de fenômenos específicos presentes na estática dos fluidos tem-se dificuldade para
um total entendimento do comportamento dos diferentes fluidos bem como para compreender o
funcionamento dos dispositivos de medição de pressão. A construção deste dispositivo didático
permitirá uma fácil visualização de tais fenômenos físicos bem como a comprovação da teoria por
meio da experimentação. Em um projeto anterior, foram montados painéis com manômetros de
coluna. O que se propõe agora é a construção de novos painéis e a finalização da bancada, para que
seja utilizada nas disciplinas de Fenômenos de Transporte I e de Mecânica dos Fluidos, nos diversos
cursos de Engenharia da Instituição.
Texto limitado a 20 linhas
Justificativa (descrever o problema de pesquisa e sua importância científica , tecnológica e sócio-econômico-ambiental para a
região )
O desenvolvimento deste dispositivo didático irá complementar os fundamentos teóricos discutidos
na disciplina de Mecânica dos Fluidos, dos cursos de Engenharia Mecânica e Civil e na disciplina de
Fenômenos de Transporte I, nas Engenharias Elétrica e de Produção. Com a visualização dos
fenômenos físicos envolvendo estática dos fluidos será possível melhorar o processo de
aprendizagem dos alunos da instituição tornando as aulas mais dinâmicas envolvendo os alunos
diretamente na aplicação da teoria aprendida. Além disso, por ser fabricado dentro da instituição o
dispositivo terá seu custo reduzido gerando uma economia de recursos.
Com a construção desta bancada para realização de experimentos os alunos terão um melhor
aproveitamento das disciplinas que envolvam o estudo da mecânica dos fluidos o que resultará em
profissionais melhor preparados para o mercado de trabalho. Os cursos de Engenharia recentemente
adquiriram bancadas didáticas, porém mais complexas e que não permitem adaptações ou variações
do experimento principal. A bancada proposta no presente projeto conterá diversos experimentos,
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que podem ser combinados ou tratados isoladamente, a fim de compreender conceitos específicos.
Além disso, haverá um espaço na bancada para que, nas aulas práticas de mecânica dos fluidos, os
acadêmicos montem seus próprios experimentos, quando houver interesse por algum processo que ali
não esteja representado.
Texto limitado a 20 linhas
Objetivo Geral: ( Onde estamos....Onde queremos chegar.)
Construção de uma bancada de manômetros para a realização de experimentos na disciplina de
mecânica dos fluidos, com foco no conteúdo de estática dos fluidos com o objetivo de melhorar o
aproveitamento dos alunos e assim aprimorar seu entendimento da fundamentação teórica por meio
de aplicação pratica da mesma.
Texto limitado a 05 linhas
Objetivos específicos ( Etapas que devem ser cumpridas para se atingir o objetivo geral.)
- Construir painéis novos de manômetros de coluna, incluindo o experimento de Darcy;
- Montar a bancada completa;
- Elaborar roteiros de experimentos.
Texto limitado a 15 linhas
Metodologia (Descrição dos procedimentos, instrumentos( questionários, formulários, entrevistas, softwares), técnicas e
materiais(equipamentos) a serem utilizados na execução do projeto).
A Figura 1 mostra um esquema da bancada didática proposta.
Figura 1 – Bancada didática de mecânica dos fluidos.
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Na Figura 1, verifica-se que a bancada didática permite realizar vários experimentos separadamente
ou em conjunto. No esquema 1a, um manômetro de coluna está conectado a uma linha de água, a fim
de obter a variação da pressão em função da vazão de água. À saída do experimento a, as válvulas
permitem que se siga a demais experimentos ou que se escoe a água para uma proveta, onde se pode
obter a vazão volumétrica. No experimento de perda de carga (1b), dois manômetros estão
conectados a um escoamento que pode ter ou não acidentes, habilitando os acadêmicos a calcular a
perda de carga. No experimento 1c, dois manômetros de tubo inclinado estão conectados a uma
tubulação onde com uma expansão e redução, permitindo que se visualize a variação de pressão em
função da área de escoamento. No experimento 1e, em que a vazão de água se divide em duas
correntes, uma superior e outra inferior, com uma variação de altura, poderá se explorar os conceitos
de balanço de massa e de variação de energia potencial, já que estão a distintas cotas. Finalmente,
combinando-se todo o circuito, e utilizando-se os manômetros em (a) e em (f), pode-se calcular a
variação da carga total no sistema. A bancada ainda tem um espaço reservado para que os próprios
acadêmicos que estão realizando a prática criem novos experimentos, para estudar escoamentos que
acreditem ser interessantes. Todos os manômetros podem ser confeccionados em acrílico e o fluido
manométrico pode ser iodo dissolvido em clorofórmio, ou mercúrio, de acordo com a
disponibilidade. A construção não é complexa, nem requer conhecimentos que os acadêmicos ainda
não tenham adquirido. Além disso, possibilitará aos mesmos apreender de antemão conceitos que
serão vistos nas disciplinas subsequentes do curso, tais como Fenômenos de Transporte.
Em um projeto anterior, já foram construídos três painéis, representados nos esquemas 1a, 1b e 1d,
sendo necessário então construir os painéis referentes aos esquemas 1c, 1e e 1f. Além disso, o
presente projeto propõe a construção de um painel para estudar a Lei de Darcy, para estudar o
escoamento de água em uma coluna recheada com esferas ou anéis de vidro. Neste caso, seria
determinada a permeabilidade da coluna, através de dois manômetros de coluna posicionados em
diferentes posições.
Finalmente, a bancada será montada em uma mesa, com uma placa de madeira na vertical, com
suportes para fixar os diferentes painéis. Para evitar a perda de água, um reservatório será instalado
na parte inferior da bancada e a água será bombeada para os painéis através de uma bomba centrífuga
ou peristáltica, de acordo com a potência necessária. O acadêmico calculará a potência da bomba,
levando em conta o circuito montado que necessite maior carga.
Texto limitado em 02 página
Fundamentação Teórica
Manômetros de coluna
Em estática dos fluidos (BRUNETTI, 2010; FOX et al, 2010; SCHMIDT et al, 2004), é estudado o
comportamento dos fluidos quando estes estão em repouso ou em um tipo de movimento na qual as
partículas de fluido adjacentes não apresentam movimento relativo. Nestas condições as tensões de
cisalhamento aplicadas nas superfícies das partículas do fluido são nulas e portanto a única força
atuante é provocada pela pressão.
Um dos instrumentos que empregam os princípios da estática dos fluidos é o manômetro de coluna,
conforme a Figura 2, que, por meio da variação das colunas de fluido, permite medir a pressão em
um escoamento.
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Figura 2 – Exemplos de manômetros de coluna
Fonte: Brunetti, 2010
A Fig. 2a mostra um manômetro do tipo tubo em "U", aberto para a atmosfera e conectado a uma
tubulação, que permite medir a pressão do fluido escoando na tubulação, pela variação de cota h. A
pressão no tubo neste caso é determinada definindo um ponto 1 no centro do tubo e um ponto 2 na
superfície da coluna da direita. Então, usando a Eq. (1):
−
= ℎ
(1)
Em que P é a pressão absoluta (Pa), γ expressa o peso específico do fluido (N/m3), g é a aceleração
da gravidade e h representa o nível de líquido (m). O caso de um manômetro contendo dois fluidos,
sendo um fluido de trabalho e o outro manométrico é representado na Figura 2b. Neste caso, a
diferença entre as pressões na tubulação (1) e a atmosférica (3) é dada pela Eq. (2):
−
=
−
(2)
Na Eq. (2), a pressão na tubulação é função dos pesos específicos de ambos os fluidos (índice 1 para
o fluido de trabalho e índice 2 para o fluido manométrico) e das alturas de coluna de cada fluido.
Lei de Darcy
A Figura 3 a seguir permite determinar o coeficiente de permeabilidade de um leito arenoso, através
da vazão volumétrica de fluido, utilizando dois manômetros de coluna conectados ao leito.
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Figura 3 – Experimento da Lei de Darcy
Fonte: Rosa et. al, 2006.
Na Figura 3, a vazão de água (q, expressa em m3/s) que atravessa o leito arenoso pode ser calculada
pela Eq. (3):
=
(3)
Em que k é a constante de permeabilidade, característica para o leito (m/s), A representa a área de
escoamento (m2), L o comprimento do leito arenoso (m) e h1 e h2 as alturas de fluido na entrada e na
saída do leito. No presente projeto, ao invés de um leito arenoso, serão utilizados recheios de esferas
ou anéis de vidro.
Texto limitado em até 05 páginas
3. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO ETAPA OU FASE DO PROJETO
Objetivo Específico
Etapa/Fase (O que?)
Especificação (Como?)
Início
Semanas e meses
Término
Semanas e meses
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Objetivo Específico
Etapa/Fase (O que?)
Especificação (Como?)
Início
Semanas e meses
Término
Semanas e meses
Projeto didático
1ª Fase - Nesta
Pesquisa (Mecânica 01 /04
Fase será feito toda dos Fluidos,
a pesquisa e
Desenvolvimento
cálculos necessários de Cálculos,
para o
Normas técnicas,
desenvolvimento do Metodologia
Científica,
projeto.
Bibliografia ).
01/05
Projeto Técnico
2ª Fase - Projeto
elaborado em
software 3D
Dimensionamento, 01 / 04
Detalhamento,
Esquema de
Funcionamentos,
documentos de
fabricação,
documentos de
Processos.
01/06
Execução Prática e 3ª Fase – Realizar a Orçamento e
01 / 05
Compra dos
construção do
aquisição dos
Materiais.
equipamento.
materiais
necessários para a
construção física da
bancada, de acordo
com o
desenvolvimento
didático e projeto
elaborado.
Testes Práticos
4ª Fase – Serão
Executar testes
01/08
realizados testes
práticos da bancada,
para verificar o
elaborar relatórios
funcionamento e
de conclusão
ajustes necessários relacionados aos
testes com a
metodologia
utilizada.
01/08
01/03/2016
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Setor de Pesquisa
Objetivo Específico
Trabalho de
Conclusão e
Apresentação E
disponibilização da
bancada para o uso.
Etapa/Fase (O que?)
5ª Fase –
Comprovação
elaborada
relacionada ao
desenvolvimento
teórico e execução
de testes.
Especificação (Como?)
Início
Semanas e meses
Elaborar e
01/03/2016
desenvolver um
trabalho abrangendo
todas as etapas de
desenvolvimento e
execução do
projeto, e
elaboração de
apresentação para
congresso de
iniciação Científica.
Término
Semanas e meses
01/04/2016
4. REFERÊNCIAS
( Descrever as utilizadas na elaboração do projeto.Todas as referências deverão estar citadas no corpo do projeto,
conforme normas ABNT)
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos fluidos. 2ªEd. São Paulo, Pearson Eduacation do Brasil,
2010.
FOX, Robert W.; PRITCHARD, Philip J; MCDONALD, Alan T. Introdução à mecânica dos
fluidos. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. 710 p.
ROSA, Adalberto José; CARVALHO, Renato de Souza; XAVIER, José Augusto Daniel.
Engenharia de Reservatórios de Petróleo. 1ª ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2006,
808p.
SCHMIDT, Frank W.; HENDERSON, Robert E.; WOLGEMUTH, Carl H.. Introdução às
ciências térmicas: termodinâmica, mecânica dos fluidos e transferência de calor.
São Paulo: Edgard Blücher, 2004. 466 p.
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5. RESUMO DO ORÇAMENTO: VALOR MÁXIMO DE R$ 900,00
Elementos de Despesa
FERJ
PROINPES
Quantidade Preço Unitário
R$
Participação em eventos1
Passagens e Despesa de
Locomoção.
Material de Consumo
( descrever todos os itens
ex:
Papel
A4,
disquetes,etc..)
Aquisição de Livros *
Cópias monocromáticas, 1
fotocópia colorida, fotos
aéreas, mapas, plotagens,
cópias em metro.
Equipamentos e Material
Permanente **
Outros ( Descrever
Contrapartida
(quando houver parcerias)
Quantidade Preço Unitário
R$
Total
R$
50,00
50,00
850,00
850,00
900,00
900,00
conforme padrão)
Total do Projeto
* O valor não poderá exceder a 15 % do valor total solicitado para a execução do projeto.
** O valor solicitado deverá respeitar os critérios dispostos no Edital.
6-CRONOGRAMA DE DESEMBOLSO (R$) (Especificar o período em que os elementos de despesas serão
solicitados)
Objetivo
Específico
Elementos de
despesas
Execução
Prática e
Compra dos
Materiais.
Trabalho de
Conclusão e
Apresentação E
disponibilização
da bancada para
o uso.
Equipamentos
e material
permanente
Primeiro
trimestre
R$ 300,00
Segundo
trimestre
R$ 300,00
Terceiro
trimestre
R$ 250,00
Banner
Quarto
trimester
R$ 50,00
1
Deverá estar justificada a despesa na Metodologia do projeto e aprovada pela Coordenação do
PROINPES
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7. EQUIPE
(Breve histórico da equipe e de sua experiência na área do projeto)
Importante: Anexar Currículo Lattes2 (atualizado nos últimos 06(seis) meses), completo para toda a
equipe envolvida no projeto.
O professor orientador leciona as disciplinas de Fenômenos de Transporte I e II nas
Engenharias Elétrica e de Produção, o que o habilita a orientar o presente projeto. O
professor já orientou um projeto nesta área, que permitiu a construção de três painéis. Este
projeto vem complementar aquele trabalho desenvolvido anteriormente.
Texto limitado em 01 página
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