segunda-feira, 16 de junho de 2014

FENÔMENOS DO TELHADO - Aplicação na Eng. Civil

Você já deve saber que ventos são capazes de levantar telhados e coberturas.


Mas você sabe como e por quê isso acontece?

Neste vídeo será demonstrado de maneira muito didática o efeito do vento sobre 2 maquetes que representam 2 tipos de cobertura.

Este efeito causa um empuxo semelhante ao de sustentação de uma asa, de acordo com o Princípio de Bernoulli.

No que diz respeito à Eng. Civil, projetos estruturais de grandes coberturas devem levar em conta esta força, gerada com ventos horizontais, que levanta a estrutura e pode resultar até em cargas negativas (tração) nos pilares e na fundação.



A Autodesk™ desenvolveu um software que possibilita a simulação digital de ventos sobre objetos e estruturas. E para estudantes este software (como também o AutoCAD, entre outros) é disponibilizado gratuitamente por 3 anos.
Vale a pena conferir: Flow Design.

Como Dimensionar uma Bomba Hidráulica para o Trabalho Final

Este vídeo foi feito para ajudar no dimensionamento das Bombas Hidráulicas para o trabalho final de Fenômenos de Transporte ou até mesmo para lembrar deste processo durante a sua vida profissional.

Aqui está o link do Simulador de Bomba Schneider e o link para instalar o Simulador da Gould Pumps, mostrados durante o vídeo. E as Curvas da Schneider estão aqui.

A melhor maneira de fazer este trabalho individual é pesquisando materiais a respeito e trocando idéias com seus colegas



Produzido pelos acadêmicos: Jonathan Degani, José Pacheco e Lucas Schneider.

domingo, 15 de junho de 2014


“ Experiência da vela que faz a água subir”

Materiais Necessários
- Água
- Vela
- Prato Fundo
- Frasco de vidro
- Fósforo
- Corante (apenas para dar maior visibilidade ao que acontece na experiência)

O Experimento
1º - colocar a vela no prato
2º - Derramar um pouco de água no prato
3º - Ascender a vela
4º - Colocar a Garrafa sobre a vela.

A Explicação
- A primeira explicação desse experimento dizia que conforme a vela do interior da garrafa ia queimando, ia então consumindo o oxigênio de dentro da garrafa o que então resultaria em diminuição do gás ali presente e essa quantidade de gás que seria diminuída estaria então sendo ocupada pelo liquido do prato. Mas, o fogo quando consome oxigênio ele libera gás carbônico e vapor de água que também ocupam o espaço da garrafa e nem todo o oxigênio da garrafa é consumido, logo essa explicação não caberia mais a está experiência.

- Os cientistas então estudaram essa experiência e viram que a água sobe para a garrafa devido a diferença de pressão causada entre o interior da garrafa e a atmosfera.  A nova explicação para a experiência diz que quando colocamos a garrafa em cima da vela esta se enche com ar quente, todo o ar frio sai e ela fica cheia de ar quente, assim, quando encostamos a garrafa no prato por causa da diminuição do oxigênio a chama vai diminuindo e a temperatura do ar dentro da garrafa também vai diminuindo, e quando a temperatura de um gás cai a sua pressão diminui e é o que acontece dentro desta garrafa, a pressão interna diminui e ela compete com a pressão atmosférica e perde a competição então a pressão atmosférica empurra o liquido para dentro da garrafa.

Aplicação do Princípio de Bernoulli

Força horizontal que mantém a bolinha em contato com o fluxo de água

Fixe o fio na bolinha de ping pong com um pedaço de fita crepe, como na figura abaixo. Segure pela extremidade livre do fio e aproxime a bolinha do jato de água de uma torneira aberta, de forma com que a bolinha entre no jato. Então, puxe lentamente o fio. Sinta a presença de uma força horizontal que age no sentido de manter a bolinha em contato com o fluxo de água. Observe que, devido a essa força, o fio apresenta uma inclinação e, ainda assim, a bolinha continua presa ao fluxo de água.


O que acontece ?

A pressão exercida por um fluido em repouso, que é conhecida como pressão hidrostática, produz ações em todas as direções e sentidos. Quando um fluido está em movimento, contudo, criam-se dois tipos de pressão. A pressão exercida na direção e no sentido do fluxo, que é conhecida como pressão cinética, torna-se diferente da pressão exercida na direção perpendicular ao fluxo (a pressão hidrostática). 
De acordo com o princípio de Bernoulli, a pressão cinética aumenta com o aumenta da velocidade do fluxo, enquanto a pressão hidrostática exercida na direção perpendicular ao fluxo diminui. 
Com base no princípio de Bernoulli, podemos dizer que a pressão exercida lateralmente sobre a bolinha pelo fluxo de água é menor que a pressão exercida pelo ar em repouso situado no lado esquerdo da mesma, que é igual à pressão atmosférica. Assim, a força lateral que atua na bolinha nessas circunstâncias está dirigida da região de maior pressão hidrostática para a região de menor pressão hidrostática. 

Acadêmicos: Manoel de Jesus Mendonça 
                       Ricardo Jeremias Justino

Fenômenos de Transporte na Aplicação de Concreto Projetado




Aplicação de Concreto Projetado no revestimento interno no Túnel do Morro do Formigão, em Tubarão/SC, executada por um robô acoplado a uma bomba.

Neste artigo iremos ressaltar a existência de fenômenos de transporte que acontecem durante a aplicação de Concreto Projetado incluindo Viscosidade e Perda de Carga.

Introdução

O Concreto Projetado por via úmida pode ser aplicado em Barragens, Minas, Metrôs, Muros, Canais, PCH´s, Revestimento de Taludes, Recuperação de Estruturas e Túneis. A projeção de concreto por via úmida é a opção com maior rendimento, menor reflexão (máxima 5% na vertical e 15% para cima), maior rapidez e, principalmente, menor custo. Economiza etapas de escavação, mão-de-obra, elimina fôrmas, escoras e canteiros para armazenamento de cimento, areia e brita na obra.

Viscosidade

A viscosidade é associada às capacidades de aplicação, bombeamento, acabamento e segregação do material e diferencia um concreto facilmente trabalhável de um que apresenta um comportamento “pegajoso”, difícil de ser bombeado e com vazios na superfície do elemento estrutural quando a fôrma é retirada.
A viscosidade é determinada pela concentração relativa da mistura, definida como a razão entre a proporção de materiais sólidos (em volume) e sua densidade de empacotamento. A contribuição das várias frações de grãos na viscosidade se dá apenas na extensão em que elas favorecem a densidade de empacotamento da mistura seca correspondente. Diferente de suspensões unimodais, para as quais a viscosidade varia em função da concentração de sólidos, a determinação da viscosidade plástica de uma suspensão de múltiplos componentes é mais complicada.
De fato, essas misturas podem ser consideradas como uma suspensão bimodal onde as partículas sólidas estão suspensas em uma solução de pasta. Dessa maneira, a viscosidade de suspensões multimodais está relacionada com a viscosidade da pasta, o volume de sólidos e o grau de aglomeração das partículas – esse último sendo controlado pelo teor de água, presença de superplastificante, forma e textura superficial das partículas sólidas.

Perda de Cargas

Sempre que um fluido se desloca no interior de uma tubulação ocorre atrito deste fluido com as paredes internas desta tubulação, ocorre também uma turbulência do fluido com ele mesmo, este fenômeno faz com que a pressão que existe no interior da tubulação vá diminuindo gradativamente à medida com que o fluido se desloque, esta diminuição da pressão é conhecida como “Perda de Carga (DP)”.
Desta forma a perda de carga seria uma restrição à passagem do fluxo do fluido dentro da tubulação, esta resistência influenciará diretamente na altura manométrica de uma bomba (H) e sua vazão volumétrica (Q), e em caso de sistemas frigoríficos, a diminuição de sua eficiência frigorífica. Em resumo, em ambos os casos um aumento de potência consumida.
No caso do Concreto Projetado, que neste caso consideremos como fluido, sofre perda de carga no final da projeção devido ao atrito com o mangote, turbulência com ele mesmo, curvas no mangote, diferença de altura entre a bomba e o local de aplicação, lembrando que para um resultado final de qualidade a carga final na projeção deverá ser suficiente para compactar o concreto.  

Equipe: Cláudio Osnir, Gustavo Andrade Luciano e Hudson Werner Dandolini.
Disciplina: Fenômenos de Transporte I
Curso: Engenharia Civil 

Determinação da Viscosidade - Copo Ford


Lei de Conservação das Massas

Link do vídeo:
Lei de Conservação das massas

Bom através do vídeo pode-se entender melhor de uma forma resumida sobre a LEI DA CONSERVAÇÃO DAS MASSAS ou LEI DE LAVOISIER.
            No experimento aconteceu que a palha de aço aumentou, pois não levamos em consideração a massa do gás oxigênio que se encontra na atmosfera de acordo com a reação abaixo:
                         


Sabendo-se que a balança não registrou a massa do oxigênio antes da queima, mas depois da queima o oxigênio reagiu com o ferro formando oxido de ferro e essa massa foi registrada.
Essa lei pode ser resumida pela frase :

Na natureza nada se cria, nada se perde;

tudo se transforma.

Postado por: Jéssica V. F.

Aplicação do Princípio de Bernoulli







Acadêmicos: Gabriela Fernandes Laurentino
                       João Gilberto Sell
                 

sábado, 14 de junho de 2014

Aerodinâmica no Automobilismo


     Como o ar é responsável por grande parte do atrito que diminui a velocidade dos carros, os engenheiros estudaram a aerodinâmica para que, com ela, o atrito seja diminuído. O maior interesse é da indústria automobilística, que através dos anos fez melhoras em seus modelos deixando os carros com uma aparência mais arredondada e com pinturas especiais que reduzem a resistência do ar. Carros de corrida são mais próximos ao chão para evitar o fluxo de ar sobre o carro. São colocados aerofólios – equipamento que diminui a turbulência – nos automóveis de Fórmula 1 para que fiquem fixos ao chão

Colado ao chão
Acessório usa a pressão do ar para manter o carro estável nas mais altas velocidades

AEROFÓLIO TRASEIRO

O efeito é o mesmo do frontal, só que exercendo uma pressão ainda maior. Conforme o tipo de pista, o dispositivo traseiro pode ser acrescido de uma ou mais asas, para reforçar a estabilidade do veículo

AEROFÓLIO FRONTAL

     Seu ângulo de inclinação faz o ar que passa por cima da asa ser refletido para o alto. Esse deslocamento do ar provoca uma reação contrária (seta vermelha), que empurra o carro para baixo, contra o asfalto

   Esses Aerofólios servem para dar estabilidade ao veículo, mantendo-o bem pregado ao solo. Se não fosse por esse acessório, a 300 km/h (velocidade facilmente atingida pelos bólidos de F1) ele acabaria levantando vôo! Na prática, o aerofólio dos carros de corrida funciona igual a uma asa de avião, só que ao contrário. Ele é, de fato, uma asa virada de cabeça para baixo. Enquanto a asa levanta o avião e dá sustentação ao voo, o aerofólio de F1 canaliza a força do ar no sentido oposto, pressionando o carro para baixo, contra o asfalto. "Essa força - chamada de pressão aerodinâmica - é obtida por dois fatores: o formato do aerofólio - com uma face curva e outra achatada - e, principalmente, seu ângulo de inclinação", diz o engenheiro Célio Fontão Carril Jr., da Escola Politécnica da USP.

O funcionamento do Aerofólio é uma aplicação das equação de Bernoulli:


Essa equação fala da diferença de pressões do ar, Fazendo com que os carros fiquem grudados no chão.



Acadêmicos:  Henrique Philippi Barreiros
                     Rodney Cascaes Júnior
                     Samuel Mateus Heinzen


quinta-feira, 12 de junho de 2014

Escoamento do ar.



Influência externa das forças nas edificações, devido a ação do vento.


Tem-se como objetivo salientar a necessidade do estudo dos fluídos, no caso ar, como grande influência na consideração das forças devidas à dinâmica do vento, para efeitos de cálculo de edificações.
O conhecimento dos princípios físicos do movimento do ar torna-se necessário para entender alguns dos fenômenos envolvidos na força exercida pelo vento em edificações.

Equações da dinâmica dos fluídos
Serão apresentadas algumas das equações da dinâmica dos fluídos, nas quais o movimento do ar está subordinado.
Equação de Bernoulli
O princípio de Bernoulli estabelece que, no caso do fluxo constante de um fluido incompressível e não viscoso, a energia de uma unidade de volume do fluido é conservada ao longo de seu percurso.
Considera-se que, o termo gravitacional é insignificante e a densidade do ar é constante, exceto quando ocorrem grandes variações de temperatura em relação à temperatura do ar exterior.
A equação mostra que num determinado ponto de uma corrente de ar, o aumento da velocidade do escoamento resulta na redução da pressão nesse ponto, e vice-versa. 

Tendo como exemplos, casos onde vemos que telhados são arrancados por razão da alta velocidade do vento em sua superfície superior, gerando assim uma baixa pressão, como mostra a figura.
Ventos paralelos produzem um esforço de sucção vertical sobre o componente, puxando-o na direção perpendicular ao do vento.

Equação de Venturi

Na aerodinâmica aplicada aos edifícios, o efeito Venturi pode ser percebido em muitas situações comuns, como passagens estreitas sob construções altas ou nas proximidades de aberturas de saída do ar pequenas, localizadas em ambientes que possuam amplas aberturas de entrada do vento.
O efeito de Venturi pode ser “usado de várias maneiras para produzir correntes de ar no interior das construções” (FATHY, 1989).
 
Número de Reynolds
É representado pela relação das forças de inércia divididas pela forças viscosas. A primeira, é a força gerada pelo impacto da  corrente na parte frontal do obstáculo. Apresenta um valor elevado para corpos não aerodinâmicos e diminui para corpos aerodinâmicos. As forças viscosas atuam com mais intensidade em formas aerodinâmicas, como aerofólios, por exemplo, e é reduzida em edificações. Em todos os casos, contudo, ambas as forças, inercial e viscosa, estão sempre presentes ao mesmo tempo, embora em diferentes proporções (MELARAGNO, 1982).
Na figura abaixo, as forças laterais de fricção que diminuem a velocidade do ar são as forças de viscosidade.

Zonas de pressão dinâmica do vento.

A pressão dinâmica é a pressão adquirida pela força da velocidade do vento, que se choca com o edifício, e está associada com a energia cinética do movimento da corrente de ar.
Tendo como referência a pressão atmosférica do local, pode se classificar a pressão entre positiva (+) e negativa (-).
Levando em conta o ponto de vista cientifico toda a pressão é positiva, esta zona negativa esta relacionada com uma pressão menor à pressão referencial, a pressão atmosférica.
Esta classificação é utilizada para facilitar a compreensão do efeito de pressão do escoamento sobre as superfícies do edifício.
As zonas do escoamento positiva exercem um empuxo nas superfícies do edifício.
Já zonas negativas apresentam um efeito de sucção nas superfícies do edifício.
O escoamento dentro da camada limite ( zona negativa) pode ser laminar ou turbulento, dependendo da geometria do corpo e do número de Reynolds, apresentado anteriormente. Na aerodinâmica das edificações comuns, onde o número de Reynolds é normalmente alto, as correntes de ar dentro da camada limite são geralmente turbulentas.

O link a baixo demonstra como o vento tem influência no projeto de um arranha céu, demonstrando como são feitos testes em túneis de vento para que o edifício seja dimensionado da melhor forma.

Equipe: Gustavo B. Leandro, Felipe Kindermann Victorazzi, Caio César Silva.