Túnel de Vento Aplicado a Engenharia Civil.

Maicon Teixeira – 554850

Mateus de Pádua Silva – 549795 

Túnel de Vento Aplicado a Engenharia Civil.

  Os túneis de vento são uma espécie de câmara com sistema de ventilação interno a fim de testar aerodinâmica de um determinado objeto, o surgimento do túnel de vento ocorreu no fim do século 19 com a necessidade de simulação do efeito de movimento do ar sobre ou a redor de um objeto sólido. 

  A aerodinâmica faz parte da mecânica dos fluidos que estuda os gases em movimento, movimento entre o ar e os corpos sólidos, assim podemos utilizar tuneis de vento como equipamento de teste, facilitando estudos, por exemplo em vez de um objeto se mover a toda velocidade o mesmo efeito seria se o objeto parasse e o ar se movesse rapidamente, dessa forma um observador estacionário poderia estudar a ação do vento imposta ao objeto.

  Historicamente começou a ser usado em estudos com os primeiros aviões, após a segunda guerra mundial, começou a ter aplicações em muitas outras áreas, não só com aeronaves, mas também ligados a competições automobilísticas para melhorar aerodinâmica de veículos de alta velocidade, posteriormente começou a ser aplicado em veículos de passeios e de carga, hoje em dia os tuneis também são usados para entretenimento, exemplo simulação de queda livre e planação no ar, na construção civil é aplicado nos estudos de pontes, edifícios, antenas, telhados, chaminés e etc.

  A utilização para estudo na construção civil serve para ações dos ventos sobre edifícios no intuito de fortalecimento de estrutura para segurança e conforto dos usuários. Os resultados obtidos com o estudo no túnel de vento servem parar melhorar o desenvolvimento de projetos estruturais e arquitetônicos para que diminua o impacto do vento na estrutura garantindo funcionamento da mesma.

  Com a NBR 6123 da ABNT conseguimos prever o comportamento da estrutura referente aos efeitos de ventos frontais e laterais da edificação sem ser necessário o estudo por túnel de vento. No entanto a confiabilidade é limitada para construções com formatos esbeltos e altura 10 vezes maior que largura, como por exemplo, edificações com linhas curvas ou com revestimentos em pele de vidro, coberturas de grande vãos como estádios, além de pontes pênsil e estaiadas, com  essas características recomenda-se o estudo em túnel de vento.

  O processo de funcionamento dos testes são feitos em laboratório que dispõem de túnel de vento, com a utilização de uma maquete em escala reduzida, com as características da estrutura em estudo que será submetida aos esforços causados pelo vento. A maquete é equipada com centenas de censores de pressão que coletam dados conforme a velocidade do vento e da inclinação de sua incidência, simulados pelo ventilador do túnel, ela fica posicionada em uma mesa giratória, onde o ensaio e realizado com incidência a cada 15º até completar todos ângulos. É importante retratar as edificações ao entorno r topografia pois o vento tem características diferente em cada tipo de terreno. 

  Com o auxilio da tecnologia podemos contar com aplicativos que nos permitem simular túnel de vento, alguns deles são: Voo livre, TQS 20, WEBINAR, Wind simulator 2.5 .

Vídeo recomendado : https://www.youtube.com/watch?v=a9cT77hsOpU

Fontes:

https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/ensaio-em-tunel-de-vento-gera-dados-nao-contemplados-pela-norma-da-abnt_13604_10_0

http://canalpiloto.com.br/engenharia-ao-extremo-tuneis-de-vento/

https://www.esss.co/blog/tunel-de-vento/

https://www.tecmundo.com.br/simuladores/33494-para-que-servem-os-tuneis-de-vento-.htm

Vídeo Fenômenos de Transportes - Laura Rosa e Schirley Reis

Laura Pereira da Rosa - 629758

Schirley Gonçalves Marques dos Reis - 595865

PERCA DE CARGA LOCALIZADA EM TUBULAÇÕES

https://youtu.be/zmtzUx5-YDE

JAILSON IRENE SOARES JUNIOR 71306

 O líquido ao se escoar através de uma canalização sofre certa resistência ao seu movimento, em razão do efeito combinado da viscosidade e inércia. Essa resistência é vencida pelo líquido em movimento, mediante uma dissipação de parte de sua energia disponível ao que, comumente, se chama de perda de energia, especialmente “Perda de Carga”. Sempre que um líquido escoa no interior de um tubo de um ponto para outro, haverá uma certa perda de energia. Segundo Streeter e Wylie,1984, citados por Melo (2000), o termo perda de carga é usado como sendo parte da energia potencial, de pressão e de velocidade que é transformada em outros tipos de energia, tal como o calor durante o processo de condução de água. A perda de energia ocorre devido ao atrito com as paredes do tubo e devido à viscosidade do líquido em escoamento. Quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação, isto é, a altura das asperezas, maior será a turbulência do escoamento e logo, maior será a perda de carga. As canalizações não são constituídas exclusivamente por tubos retilíneos e de mesmos diâmetros. As perdas por resistência ao longo dos condutos são ocasionadas pelo movimento da água na II Seminário Iniciação Científica – IFTM, Campus Uberaba, MG. 20 de outubro de 2009. própria tubulação. Azevedo Netto (1998) admite que essa perda seja uniforme em qualquer trecho de uma canalização de dimensões constantes, independentemente da posição da canalização, por isso são chamadas de perdas contínuas. De acordo com Carvalho (2003), existem inúmeras fórmulas para o cálculo da perda de carga em tubulações, dentre elas destaca-se a equação de Darcy-Weisbach, denominada de Equação Universal para o cálculo de perda de carga.

ASSISTA NO VÍDEO CRIADO - https://youtu.be/zmtzUx5-YDE

Hidrofólios

O setor naval é uma das mais velhas seções de transporte e que mais progressos foram incorporados entre o segmento veicular. Contudo, a indústria naval e o setor de construção naval em particular, representam um dos mais sofisticados setores industriais de alto valor agregado.

A incorporação de multicascos, alto desempenho, design ajudado por computadores, simuladores, hidrodinâmica, aerodinâmica, motores e propulsões. Em algumas décadas uma geração nova de conceitos tomou forma, porém os barcos tradicionais ainda coexistem e mantêm seu próprio. Este é um setor onde a tradição e o moderno convivem, sendo que há uma revolução onde novos conceitos estão sendo patenteados o tempo inteiro.

                Barcos são veículos aquáticos que ficam com suas partes inferiores submersas. A resistência é maior que em carros, onde há apenas um pequeno contato (diminuindo o atrito) pelos pneus com o solo, tornando então os barcos mais lentos que outros veículos.

                Entretanto o italiano Enrico Forlanini teve uma ideia para solucionar esse problema. E se barcos funcionassem fora da água?

O barco, abaixo de um casco normal, possui um conjunto de hidrofólios, que nada mais são do que asas aquáticas. Usando o conceito de hidrodinâmica, a água passando em velocidade gera sustentação, empurrando o barco para cima. Quando a gravidade equilibra a força ascensional, o barco para de subir, havendo a possibilidade de todo o casco ficar fora da água. Contudo, não haverá mais arrasto hidrodinâmico e o barco enfrentará apenas a resistência do ar.

                Essa tecnologia é usada em embarcações militares e de transporte civil. Em 1970, havia a possibilidade de fazer a travessia Rio-Niterói em 7 minutos em um aerobarco com hidrofólio, uma vez que a barca tradicional levava 20 minutos.

                Porém, atualmente, o uso de hidrofólio enfrenta vários desafios, tendo seu uso limitado. Indústria conservadora, altos custos de manutenção, problemas em mar agitado, vulnerabilidade a obstáculos submersos e ambientalistas “que não gostam da ideia de lâminas percorrendo o fundo do mar a 80 km/h fazendo sashimi de baleia”, como afirma o escritor Carlos Cardoso.

                Porém, o uso de hidrofólios é difundido na navegação esportiva de alta performance. A equipe americana de iatismo, Team Oracle USA, desfrutam de um barco feito com fibra de carbono, possuindo uma vela rígida de 68 metros, alcançando uma velocidade 2,5x maior do que a do vento.

                                  

Autor: Caio Tramontin Volpato.

               

 Sugestões de vídeos:

Niterói Explorer: Travessia Rio-Niterói em Sete Minutos. Disponível em: [https://www.youtube.com/watch?v=hHCfq8MrXOg].

ORACLE TEAM USA - Fun on Foils. Disponível em: [https://www.youtube.com/watch?v=Y6dnOlE9sjk].

Foiling camp finale: "Everyone has a smile on their face". Disponível em: [https://www.youtube.com/watch?v=bzXq29iR2E0].

Referências Bibliográficas

CARDOSO, Carlos. Hidrofólios — uma velha ideia nova. Disponível em: . Acesso em: 09 set. 2018.

Factory of factories. BARCOS DESIGN & TENDÊNCIAS. Disponível em: . Acesso em: 09 set. 2018.

Refrigeração doméstica – Geladeira (sistema isolado)

   A refrigeração é o processo termodinâmico em que o calor é retirado de um sistema isolado (não troca massa e nem energia) para o ambiente, através de um fluido denominado refrigerante. 

   Com a descoberta das propriedades criogênicas dos gases pelo homem no século XVIII, muitas pesquisas foram realizadas. Uma delas partiu da necessidade que as pessoas tinham de manter seus alimentos conservados, degustar bebidas geladas, com intuito de obter tudo o que a refrigeração pode proporcionar ao invés de utilizar a neve como refrigerador. 

   No ano de 1748, Wiliam Cullen demonstrou que era possível extrair o calor presente em um ambiente através das propriedades dos gases, porém não foi muito longe. Um inventor chamado Jacob Perkins em 1834 construiu a primeira máquina de refrigeração, que foi chamada de geladeira em virtude do nome desta máquina ter sido usado pela primeira vez, pelo engenheiro Thomas Moore. 

Figura 1: Sistema de uma geladeira.

   A figura 1 mostra o sistema de uma geladeira que tem o congelador em seu interior. Por todo o circuito, passa um fluído refrigerante, responsável pela “produção de frio”. 

   A temperatura ao longo de todo o circuito não é constante. Tem-se uma região em que o fluído está submetido a altas pressões e, portanto tem uma maior temperatura. Na outra região em que ele está submetido à baixa pressão, possui uma menor temperatura. 

   As partes básicas de um refrigerador e suas respectivas funções são: 

• Evaporador: local onde o fluído na fase líquida passa para o estado gasoso sob baixa pressão. É no evaporador que o fluído recebe calor dos alimentos colocados no interior da geladeira, retirando calor da parte interna, logo, é onde a "produção de frio" ocorre; 

• Compressor: é responsável pela elevação da pressão até 10 atmosferas (atm); 

• Condensador: faz com que o gás passe para o estado líquido ainda sob alta pressão, então o líquido passa para o tubo capilar; 
• Tubo capilar: transporta o fluído na fase líquida até a válvula de expansão; 
• Válvula de expansão: ao sair dele terá sua pressão e temperatura diminuídas alcançando valores próximos de 1,6 atmosferas e -19 ºC, nesta situação passa para o evaporador, reiniciando o ciclo. 

   Para que todo este processo descrito ocorra de forma adequada, o fluído utilizado no sistema deve ser de boa qualidade e atender a algumas características, já que que fluídos refrigerantes de baixa qualidade e de composição adulterada apresentam comportamento termodinâmico totalmente aleatório, impossíveis de se prever e não apresentam o comportamento esperado pelo projeto do equipamento. 

   Um bom fluído deve ter elevado calor latente de vaporização, ser quimicamente estável, ter baixo calor específico no estado líquido, ser ambientalmente seguro, além de não ser tóxico, corrosivo, inflamável, explosivo e não reagir quimicamente com o óleo lubrificante. 

  No início do século XX, os gases refrigerantes mais utilizados eram a amônia (R-717), o clorometano (R-40) e o dióxido de enxofre (R-764). Mas, devido a uma série de acidentes que causaram sérias consequências uma alternativa foi descoberta pela Frigidaire em 1928: chamado genericamente de freon (ou CFC de clorofluorocarbonetos), são substâncias gasosas compostas de carbono, flúor, hidrogênio e outro halogênio, geralmente o cloro, com excelentes características químicas e físico-químicas. 

   Devido aos possíveis impactos ambientais foram assinados acordos mundiais para diminuir drasticamente a emissão de CFC na atmosfera. A solução foi substituir o cloro por flúor tornando a molécula mais estável e restringir seu uso aos refrigeradores de ciclo fechado. Atualmente, vários polifluoridrocarbonetos, ou HFC, são utilizados em substituição aos CFC. Um dos mais comuns é o R134a, se tratando do 1,1,1,2-tetrafluoroetano.

Autores: Laisy Meurer Perin e Roneilson Pereira da Silva.

Referências: 

Fundamentos da Termodinâmica 6ª edição. Autores: Sonntag, Borgnakke, van Wylen.

Termodinâmica Amistosa para Engenheiros - Octave Levenspiel-ed – 1ª. Edgard Blucher, ano 2002. 

https://www.google.com.br/search?q=figura+esquema+de+uma+geladeira&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=S7I--oj80QMttM%253A%252ChVQ_YudD6yi3XM%252C_&usg=AFrqEzeBMPKDG6sUs54PrrWF2nt0MmGpyg&sa=X&ved=2ahUKEwj95_mykrbdAhWJlJAKHWFpCNoQ9QEwAnoECAMQCA#imgrc=_ 

http://www.omundodaquimica.com.br/curiosidade/geladeira, acessado em 16 de setembro de 2018

http://www.ambientegelado.com.br/v51/index.php/artigos-tecnicos/fluidos-refrigerantes/tipos-de-fluidos/371-comportamento-dos-fluidos-refrigerantes-em-um-sistema-de-refrigeracao