DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Disciplina: Fenômenos de Transporte I

Código: 30-241

Carga Horária: 40h (Teórica: 30h) (Prática: 10h)

Créditos: 02

Pré-Requisitos: 10-151

EMENTA:

Mecânica dos fluidos. Estática dos fluidos. Hidrostática. Quantidade de movimento. Escoamento dos fluidos. Calor e trabalho - Primeira lei da termodinâmica, segunda lei da termodinâmica. Ciclos termodinâmicos. Equações de estado. Transmissão de calor.

OBJETIVOS:

A disciplina aborda os conceitos básicos de mecânica dos fluidos, termodinâmica e transferência de calor preparando o acadêmico para analisar problemas que envolvam as áreas térmica e fluidos, a fim de desenvolver as seguintes competências gerais:

- Formular e conceber soluções de engenharia, analisando e compreendendo os usuários dessas soluções e seu contexto;

- Ser capaz de utilizar técnicas adequadas de observação, compreensão, registro e análise das necessidades dos usuários e de seus contextos ambientais e econômicos;

- Formular, de maneira ampla e sistêmica, questões de engenharia, considerando o usuário e seu contexto, concebendo soluções criativas, bem como o uso de técnicas adequadas;

- Analisar e compreender os fenômenos físicos por meio de modelos simbólicos e físicos, verificados e validados por experimentação;

- Prever os resultados dos sistemas por meio dos modelos;

- Conceber experimentos que gerem resultados reais para o comportamento dos fenômenos e sistemas em estudo;

- Ser capaz de conceber e projetar soluções criativas, viáveis, técnica e economicamente, nos contextos que serão aplicadas;

- Comunicar-se eficazmente nas formas escrita, oral e gráfica;

- Ser capaz de expressar-se adequadamente, inclusive por meio de uso de tecnologias digitais de informação e comunicação.

Além das competências gerais, devem ser agregadas as seguintes competências específicas:

- Compreender as origens físicas dos fenômenos envolvendo a mecânica dos fluidos, termodinâmica e transferência de calor;

- Estabelecer a conceituação e os elementos básicos de mecânica dos fluidos, termodinâmica e transferência de calor;

- Identificar as leis de conservação que regem o comportamento dos fluidos;

- Conhecer e determinar as propriedades dos fluidos e de uma substância pura;

- Possibilitar a identificação e a manipulação algébrica dos princípios da mecânica dos fluidos, termodinâmica e transferência de calor.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 1 – INTRODUÇÃO

Realizar observações preliminares de fenômenos de transporte, apresentando um contexto histórico da sua evolução, identificando os principais cientistas e suas contribuições. Identificar o escopo da disciplina e suas equações básicas. Apresentar os métodos de análise e as técnicas de solução de problemas da mecânica dos fluidos, termodinâmica e transferência de calor introduzindo as dimensões e unidades utilizadas dando ênfase ao sistema internacional e ao princípio da homogeneidade dimensional.

Atividade Prática: Atividade de contextualização de fenômenos de transporte na solução de problemas da mecânica dos fluidos, termodinâmica e transferência de calor.

TDE – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade de Ensino 01.

UNIDADE DE ENSINO 2 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA DOS FLUIDOS

Apresentar os conceitos fundamentais de mecânica dos fluidos fazendo uma introdução da disciplina às origens físicas dos fluidos estáticos e em movimento. Introduzir o conceito do contínuo e identificar os campos de propriedades dos fluidos. Descrever e classificar fluidos e escoamentos de interesse das engenharias. Identificar a equação básica da estática dos fluidos e aplicá-la identificando a variação de pressão num fluido estático através do uso de manômetros. Apresentar o conceito do elevador hidráulico e sua aplicação em sistemas hidráulicos. Trabalhar na solução de problemas práticos de engenharia envolvendo forças hidrostáticas sobre superfícies submersas planas. Apresentar os conceitos de empuxo e estabilidade e aplicá-los em projetos de equipamentos e embarcações. Identificar os fundamentos da análise do escoamento. Analisar e resolver problemas de escoamentos através das leis básicas de conservação da massa e quantidade de movimento linear.

Atividade Prática: Realização de experimentos em laboratório para identificar o comportamento e as principais propriedades dos fluidos, assim como os regimes de escoamento para o acadêmico seja capaz de conceber experimentos que gerem resultados reais para o comportamento dos fenômenos e sistemas em estudo.

TDE – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade de Ensino 02.

UNIDADE DE ENSINO 3 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Fazer uma introdução estabelecendo a conceituação e os elementos básicos de termodinâmica e transferência de calor. Possibilitar a identificação algébrica dos princípios básicos da área térmica. Identificar o estado e propriedades de uma substância pura. Conceituar trabalho e calor e estabelecer a primeira lei da termodinâmica para sistemas e volumes de controle. Trabalhar com processos reversíveis e irreversíveis introduzindo a segunda lei da termodinâmica e o ciclo ideal de Carnot. Descrever os modos de transferência de calor por condução, convecção e radiação. Trabalhar na solução de problemas práticos de engenharia usando o conceito de resistência térmica. Apresentar aplicações da termodinâmica e transferência de calor em ciclos de potência, ciclos de refrigeração, sistemas de aquecimento, resfriamento de equipamentos, isolamento térmico, ventilação e exaustão, geração de energia, eficiência energética e fontes renováveis de energia.

Atividade Prática: Realização de experimentos em laboratório para identificar as principais propriedades térmicas para que o acadêmico seja capaz de conceber experimentos que gerem resultados reais para o comportamento dos fenômenos e sistemas em estudo.

TDE – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade de Ensino 03.

METODOLOGIA

Visando desenvolver competências apresentadas, as aulas serão desenvolvidas de forma variada e terão como metodologias: a tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos, experimentos em laboratório e visitas técnicas) e a ativa (sala de aula virtual, sala de aula invertida, aprendizagem baseada em problema e projeto, estudo de caso). No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, poderão ser utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, materiais concretos e softwares matemáticos, e a contextualização se dará através da resolução de problemas reais. Os acadêmicos desenvolverão os TDEs - Trabalhos Discentes Efetivos no total de 10h, envolvendo resolução de exercícios e problemas com e sem auxílio de softwares matemáticos e trabalho interdisciplinar envolvendo a aplicação de conceitos físicos e matemáticos à área da engenharia.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina se propõe a verificar se as competências propostas neste plano de ensino foram desenvolvidas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas e TDEs, estes últimos valendo 20% da média parcial.

As avaliações serão realizadas ao longo do semestre e distribuídas uniformemente de acordo com o plano de ensino e serão organizadas como um reforço, em relação ao aprendizado e ao desenvolvimento das competências. Em aula antecedente a uma avaliação serão apresentadas orientações a respeito da sistemática a ser adotada e os conteúdos exigidos, bem como os critérios específicos da avaliação. No instrumento de avaliação haverá de forma explícita e por escrito quanto valerá cada questão.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

1-FOX, R. W.; MCDONALD, A. T.; PRITCHARD, P. J.; MICHTELL, J. W. Introdução à mecânica dos fluidos. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018.

2-MORAN, M. J.; SHAPIRO, H. N.; BOETTNER, D. D.; BAILEY, M. B. Princípios de termodinâmica para engenharia. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013.

3-INCROPERA, Frank P. et al. Fundamentos de Transferência de calor e de massa. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

1-ELGER, Donald F.; LEBRET, Barbara A.; CROWE, Clayton T.; ROBERSON, John A. Mecânica dos fluidos para Engenharia. 11.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019.

2-BISTAFA, Sylvio R. Mecânica dos fluidos – Noções e Aplicações. 2.ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2018

3- MUNSON, Bruce R.; DEWITT, David P.; Silva, Carlos Alberto Biolquini da. (trad.). Introdução a engenharia de sistemas térmicos: termodinâmica, mecânica dos fluidos e transferência de calor. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

4-C¸ENGEL, Yunus A.; BOLES, Michel A. Termodinâmica. 7 ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.