Experimento de Reynolds

No vídeo a seguir foi realizado o experimento de Reynolds por acadêmicos do curso de engenharia química da Unisul onde pode-se analisar o comportamento de fluxos laminar e turbulento, através do calculo do número de Reynolds pode-se comprovar a análise visual. Onde o fluxo é laminar até Re=2300, em estado de transição de 2300 a 2800 e fluxo turbulento superior a 2800. Pesquisa realizada pelos acadêmicos de engenharia civil Adriano do Nascimento Abreu e Maicon Cunha Mendes

Obtenção da curva manométrica em função da vazão

http://www.youtube.com/watch?v=VDQdKVvi9WM - OBTENÇÃO DA CURVA MANOMÉTRICA EM FUNÇÃO DA VAZÃO

Bom,  achei muito interessante este vídeo, pois tem muita relação com o nosso projeto de bombas, o qual será entregue no final do semestre.  No vídeo temos uma visão clara dos conceitos da DETERMINAÇÃO DIRETA DA VAZÃO,  a determinação da CARGA MANOMÉTRICA aplicando-se a EQUAÇÃO DA ENERGIA entre a entrada e a saída de uma BOMBA HIDRÁULICA, e também a correção da carga manométrica e da vazão em função  dos adimensionais, coeficiente de vazão e coeficiente manométrico. 

Ja na bomba vimos que o desnível entre o eixo do tubo e o centro do manômetro  é utilizado a correção da pressão  a ser medida.  No vídeo também mostra como tudo deve ser feito dentro da norma da ABNT . Assim tendo muito contato e relação com o nosso dia-a-dia. 

Aluno:  Romolo Cunha Filho

Fenomenos do Transporte 5 semestre 

ENGENHARIA CIVIL UNISUL - TUBARÃO 

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO

A recente tragédia ocorrida em Santa Maria desencadeou grande mobilidade por parte das autoridades responsáveis pela segurança e prevenção contra acidentes em locais públicos e/ou concentração de pessoas, como edificações residenciais multifamíliar, caso a ser estudado a seguir.

Um grande meio de combate a incêndios em casos como o relatado, mais difundido e cobrado atualmente, atende pela sigla S.H.P. (Sistema Hidráulico Preventivo), composto em suma, pela rede de hidrantes distribuídos pela edificação de modo a combater qualquer foco de incêndio do local. É abastecido pela reserva técnica de incêndio, RTI, dimensionada a atender a necessidade da edificação, expecifica pela norma desenvolvida pelo Corpo de Bombeiros, podendo ser auxiliada por uma moto-bomba ou simplesmente funcionando pela força gravitacional, abastecendo o/os hidrante/s ou pelo Hidrante de Recalque, que fica no final do sistema e que ao esgotamento da reserva técnica de incêndio é conectado à um caminhão pipa ou de bombeiros, novamente abastecendo o sistema de hidrantes. Vejamos a seguir o dimensionamento de um S.H.P. em um prédio de sete andares com dois apartamentos por andar.

Esta postagem se propõem e demonstrar em passo à passo o dimensionamento do sistema, bem como todas os amparos e normas na qual se foi baseado, proporcionando material de pesquisa para os estudantes de Mecânica do Fluidos, já que envolve calculo de vazão, perda de carga, manometria e outras características abordadas pela matéria bem como material para alunos de outras cadeiras do curso como Instalações Hidráulica e Preventiva, abordando o próprio tema de S.H.P.

CLASSIFICAÇÃO

A classificação da edificação quanto a ocupação;

A edificação classifica-se como RESIDENCIAL Privativa (multifamiliar), de acordo com a NSCI/94, Capítulo II – Da Classificação de ocupação dos Edifícios, Art. 10, item I – Residencial, subitem a) Privativa (multifamiliar).

O risco de incêndio da edificação;

De acordo com a NSCI/94, Capítulo IV – Classificação dos Riscos de Incêndios, Art. 27, e considerando classificação da edificação do item anterior como RESIDENCIAL, considera-se risco de incêndio da mesma como RISCO LEVE (item I, subitem a) residencial).

Exigência de Sistema Hidráulico Preventivo;

De acordo com a NSCI/94, Capítulo III – Dos Sistemas de Segurança, Art. 13 – Nas edificações RESIDÊNCIAIS PRIVATIVAS multifamiliares, deverá ser utilizado o seguinte sistema de proteção:

- Sistema hidráulico preventivo, atendendo ao item II, onde especifica que com 04 ou mais pavimentos ou área total construída, igual ou superior a 750 m², será exigido Sistema Hidráulico Preventivo;

Obs.: Neste trabalho serão apresentados a grande maioria dos dispositivos de proteção contra incêndio, exigidos pelas NSCI – Normas de Segurança Contra Incêndio do Corpo de Bombeiros do Estado de Santa Catarina, visto o foco em S.H.P.

DEFINIÇÕES GERAIS

Definição do tipo de canalização do SHP;

Baseando-se na NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção I – Das canalizações, Art. 48, o tipo de canalização que será utilizado neste sistema preventivo será de aço galvanizado, considerando diâmetro mínimo de tubulação para início de cálculo igual a 63mm.

Definição do tipo de abastecimento do SHP;

Baseando-se na NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção II – Dos reservatórios, Art. 52, item I subitem a), o tipo de abastecimento do sistema será por reservatório superior com adução feita por gravidade.

Pressão mínima para o funcionamento do SHP;

Segundo a NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção III – Dos hidrantes, Art. 65, e considerando classificação do risco de incêndio como RISCO LEVE (item I), a pressão mínima para o funcionamento do sistema é 0,4kg/cm², ou seja, 4mca.

Número de hidrantes funcionando simultaneamente;

Segundo a NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção III – Dos hidrantes, Art. 66, e considerando que a edificação possui 8 hidrantes instalados (item IV – quando instalado mais de 6 hidrantes), 4 hidrantes deverão funcionar simultaneamente.

Coeficiente de rugosidade para tubulações do SHP;

Segundo a NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção III – Dos hidrantes, Art. 68:

“Adota-se para os dimensionamentos a fórmula de Hanzen Willians, com o valor do coeficiente de rugosidade de 120 para as canalizações e de 140 para as mangueiras com revestimento interno de borracha.”

Comprimento das mangueiras do SHP;

Baseando-se na NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção V – Das linhas de mangueiras, Art. 72, será adotado comprimento de mangueira igual a 15m.

Diâmetro mínimo para tubulações;

De acordo com a NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção I – Das canalizações, Art. 48, o diâmetro mínimo de tubulação para início de cálculo será 63mm, bem como, de acordo com Seção V – Das linhas de mangueiras, Art. 73, e considerando edificação de risco leve o diâmetro da mangueira será de 38mm e seu requinte 13mm.

Tipos de mangueiras para o SHP;

Segundo a NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção V – Das linhas de mangueiras, Art. 74:

“As mangueiras devem ser flexíveis, de fibra resistente à umidade e com revestimento interno de borracha.”

Hidrante de recalque para o SHP;

Segundo a NSCI/94, Capítulo IV – Sistema Hidráulico Preventivo, Seção VI – Do hidrante de recalque, Art. 78:

“O hidrante de recalque será localizado preferencialmente junto à via pública, na calçada ou embutido em muros ou fachadas, observando-se as mesmas cotas para instalação dos hidrantes de parede.”

Reserva Técnica de Incêndio - RTI;

De acordo com a IN 007 – Sistema Hidráulico Preventivo, item 4.2.1.3.2, subitem d), a RTI deverá ser dimensionada de forma que forneça ao sistema uma autonomia mínima de 60 minutos, quando acondicionada em reservatórios superiores.

MEMORIAL DE CÁLCULO

RTI

Pressão disponível no ponto A

PA = PR + DN – HP

PA = PM + 0 + HP

PA = 4 + HPtub + HPmang

PA = 4 + 0,056 + 0,51

PA = 4,566 m.c.a

Vazão do H1

QH1 = 0,2046.d².√P min

QH1 = 0,2046.².√4

QH1 = 69,15 L/min x 30min = 2074,50 L

Cálculo da perda de carga na tubulação

QH1 = 69,15L/min

Dtub = 63mm

Ctub = 120 Aço galvanizado

J = ((10,641.QH1^1,85)/(Ctub^1,85.Dtub^4,87))

J = ((10,641.0,011^1,85)/(120^1,85.0,063^4,87))

J = 3,91x10^-3

Htub = J.Lt

Htub = (3,91x10^-3).14,28

Htub = 0,056 m.c.a

Lt = Lreal + Lpeças

Lt = 0,25 + (3,43+0,60+10)

Lt = 14,28m

Cálculo da perda de carga na mangueira     

Lt = 15cm

Dtub = 38mm

Ctub = 140

HPmang = J.Lt

HPmang = 0,034x15

HPmang = 0,51 m.c.a

J = ((10,641.QH1^1,85)/(Ctub^1,85.Dtub^4,87))

J = ((10,641.((69,15/6000)^1,85))/(140^1,85.0,038^4,87))

J = 0,034

Método Simplificado

PB = PA + DN(a-b)

PB = 4,566 + 2,85

PB = 7,416 m.c.a

QH2 = 0,2046.d².√P min

QH2 = 0,2046.13².√7,416

QH2 = 94,16 L/min x 30min = 2824,86 L

QH3 = 0,2046.d².√P min

QH3 = 0,2046.13².√7,416+2,85

QH3 = 110,78 L/min x 30min = 3323,64,65 L

QH4 = 0,2046.d².√P min

QH4 = 0,2046.13².√7,416+2,85+2,85

QH4 = 125,22 L/min x 30min = 3458,50 L

QHT = 69,15 + 94,16 + 110,78 + 125,22

QHT = (399,31 L)/60000 = 6,65.10^-3 m³/s

Dtub= 63mm

Ctub = 120

J = ((10,641.Qtotal^1,85)/(Ctub^1,85.Dtub^4,87))

J = ((10,641.(6,65.10^-3)^1,85)/(120^1,85.0,063^4,87))

J = 9,98x10^-3

Lt = Lh + Lv + Lpeças

Lt =  0 + H + 9,4

Lt = 9,4 + H

Perda de carga

1 entrada normal = 0,90m

1 registro gaveta = 0,40m

1 válcula de retenção = 8,10m

TOTAL = 9,40m

PA = PR + DN(r-a) – HP(r-a)

4,566 =  0 + H – [  9,98x10^-3.(9,4+H) ]
4,566 = H – 0,0938 - 9,98x10^-3.H

4,6598 = 0,99002.H

H = 4,70m

Cálculo da reserva técnica de incêndia (RTI)

RTI = QH(mais favorável)∆t

QH4 = 0,2046.d².√P min

QH4 = 0,2046.13².√7,416 + 2,85 +2,85 + 2,85 +2,85 + 2,85 +2,85 + 2,85

QH4 = 180,88 L/min

Obs: ∆t = 30 min (Para os 4 hidrantes mais desfavoráveis)

Para cada hidrante a mais acrescentar 2 min.

RTI = 180,88.36

RTI = 6511,68 L = 6,5m³

Acadêmico: Marcelo Pinho Maciel
Engenharia Civil - UNISUL

Túnel de Vento

O Túnel de Vento é uma instalação que tem por objetivo simular para estudos o efeito do movimento de ar sobre ou ao redor de objetos sólidos.

Túneis de vento são muito utilizados em laboratórios de modelos físicos para a determinação de parâmetros nos projetos de aviões, automóveis, cápsulas espaciais, edifícios, pontes, antenas e outras estruturas de construção civil.

A construção de modelos físicos, em escalas reduzidas foi possível após a descoberta da Teoria da Semelhança Mecânica por Isaac Newton e do Teorema de Bridgman.

Nos modelos aerodinâmicos a semelhança mecânica aplicada é a de Mach, nos modelos hidrodinâmicos de escoamentos em condutos forçados utiliza-se a chamada Semelhança de Reynolds e nos condutos livres (canais, usinas hidrelétricas, vertedores) utiliza-se a chamada Semelhança Mecânica de Froude.

No Brasil, túneis de vento subsônicos pequenos e médios podem ser encontrados em algumas instituições como USP (Universidade de São Paulo), ITA (Instituto Tecnológico da Aeronáutica) e a UNIVAP (Universidade do Vale do Paraíba). Em São Paulo, no IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) existe o maior túnel de vento subsônico de toda a América Latina, que permite aos meteorologistas, por exemplo, simular catástrofes como o Furacão Catarina e, observar como uma construção reage no quesito da aerodinâmica.

Além destes, túneis de ventos supersônicos, para estudos aeroespaciais, podem ser encontrados no ITA, em São José dos Campos, e na UFABC, em Santo André.

Somente duas instituições no Brasil possuem Túneis Hipersônicos que ultrapassam Mach 20 (Vinte vezes a velocidade do som): O Túnel T3 do IEAv-DCTA (Instituto de Estudos Avançados do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial) e outro semelhante, na UNIVAP (Universidade do Vale do Paraíba).

Na construção civil

Ensaios em túneis de vento constituem uma ferramenta confiável para a determinação dos efeitos de cargas de vento sobre estruturas de construção civil, como edifícios, pontes, torres, coberturas, telhados, cabos, chaminés, treliças e outros. Sua aplicação está diretamente relacionada às situações que exigem informações com maior exatidão e confiabilidade ou quando o conhecimento a respeito das cargas de vento recai sobre condições que fogem às previstas nas normas técnicas, tal como a NBR 6123:1998.

Os ensaios em Túnel de Vento realizados com modelos em escala reduzida são importantes para:

• Aumentar a confiabilidade e a efetividade da construção e, também, reduzir os custos de projetos estruturais.
• Permitir a avaliação da influência de outras edificações e coberturas do solo próximas sobre a construção analisada. Neste ponto, é importante assinalar que as construções em grandes metrópoles estão geralmente situadas em zonas de alta densidade de edificações.
• Permitir um estudo mais eficiente sobre a ventilação dos ambientes internos e, portanto, otimizar a distribuição dos espaços para o melhor conforto ambiental.
• Avaliar a qualidade do ar interior em relação à dispersão de poluentes e contaminantes.

Fontes: 

http://pt.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_vento

http://www.ipt.br/solucoes/2-servicos_de_pdi_em_engenharia_do_vento_e_qualidade_do_ar_interior.htm

http://redeglobo.globo.com/sp/tvdiario/diarioecologia/videos

Abaixo link de uma reportagem muito interessante a respeito de utilização de Túnel de Vento na construção civil.


http://www.youtube.com/watch?v=-DdSFoP58LI




Aluno: Leonardo Felisberto Olivier

Medição de vazão no tubo de Venturi

O efeito Venturi (também conhecido como tubo de Venturi) consiste em que um fluido em movimento dentro de um conduto fechado diminui sua pressão ao aumentar a velocidade depois de passar por uma zona de seção menor. Se neste ponto do conduto se introduz o extremo de outro conduto, se produz uma aspiração do fluido contido neste segundo conduto. Este efeito, demonstrado em 1797, recebe seu nome do físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822). O efeito Venturi é explicado pelo Princípio de Bernoulli e o princípio de continuidade de massa. Se o caudal de um fluido é constante, mas a seção diminui necessariamente a velocidade aumenta após atravessar esta seção. Pelo teorema da conservação da energia se a energia cinética aumenta, a energia determinada pelo valor da pressão diminui obrigatoriamente.

Para o cálculo da vazão pode-se utilizar a seguinte expressão:

Onde: C = coeficiente que depende do número de Reynolds e da relação             D 2/D1, no entanto, seu valor varia de 0,95 a 0,99, sendo adotado o maior valor para diâmetros maiores.

Esquema do efeito Venturi-

Aplicações do efeito Venture

·         Hidráulica: A depressão gerada em um estreitamento ao aumentar a velocidade do fluido, se utiliza freqüentemente para a fabricação de máquinas que proporcionam aditivos em uma condução hidráulica. É muito freqüente a utilização deste efeito "Venturi" nos misturadores do tipo Z para adicionar espumógenos em uma condução de água para a extinção de incêndios.

·         Aeronáutica: Ainda que o efeito Venturi seja utilizado freqüentemente para explicar a sustentação produzida em asas de aviões o efeito Venturi por si só não é suficiente para explicar a sustentação aérea. Além disso, se utiliza este tubo para prover sucção aos instrumentos que trabalham com vácuo como a trompa de vácuo, de uso laboratorial, coordenador de giro,horizonte artificial,etc.) nos aviões que não estão providos de bombas mecânicas de vácuo.

·         Airsoft: As réplicas usadas neste brinquedo podem ter um sistema chamado HopUp que provoca que o projétil seja arremessado realizando um efeito circular, o que aumenta o alcance efetivo da réplica.

·         Aerógrafo: A aplicação de tinta realizada pelos modelos de sucção é efetuada graças ao efeito.

·         Motor: O carburador aspira ao carburante por efeito Venturi, misturando-o com o ar (fluido do conduto principal), ao passar por um estrangulamento.

·         Purificação de água: Nos equipamentos ozonificadores de água, se utiliza um pequeno tubo Venturi para efetuar uma sucção do ozônio que se produz em um depósito de vidro, e assim misturá-lo com o fluxo de água que sai do equipamento com o intuito de destruir as possíveis bactérias patogenias e de desativar os vírus e outros microorganismos que não são sensíveis à desinfecção com cloro.

·         Tubos de Venturi: Medida de velocidade de fluidos em conduções e aceleração de fluidos.

·         Aquariofilia: Nas tomadas de bombas de água ou filtros, o efeito Venturi é utilizado para a injeção de ar e/ou CO₂.

·         Pneumática: Para aplicações de ventosas e ejetores.

Acadêmico: Edvaldo Silvestri