Aula prática Hidráulica e Hidrometria

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1

Unidade: 1 – Fundamentos de Mecânica dos Fluidos

Aula: Experimento de Reynolds.

 

Software

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Infraestrutura

Computrador: Acesso ao simulador de laboratório ALGETEC . Requisito mínimo: memória RAM

de 4GB. Se utilizar Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox. Caso utilize o

Windows 10/11, dê preferência ao navegador Google Chrome. Feche outros programas que

podem sobrecarregar o seu computador. Seu primeiro acesso será um pouco mais lento, pois

alguns plugins são buscados no seu navegador. A partir do segundo acesso, a velocidade de

abertura do experimento será mais rápida..

Descrição do software

ALGETEC – Laboratórios Virtuais simula o ambiente real e proporciona ao estudante a execução

de experimentos sem sair de casa. Replica a aula prática com alto grau de fidelidade ao

laboratório físico tradicional.

Atividade Prática

Introdução

O número de Reynolds é assim chamado graças ao engenheiro Osborne Reynolds que, por volta

de 1880, realizou vários testes para entender a relação entre as características do fluido,

tubulação e o regime de escoamento. Ele descobriu que o regime do escoamento depende

principalmente da razão das forças inerciais e as forças viscosas do fluido. Para verificar o

comportamento do fluido, Reynolds utilizou uma montagem que constituía de uma tubulação que

passava água, com uma válvula para controlar a vazão e um reservatório com corante que foi

injetado na água durante os experimentos. O número de Reynolds é calculado através da

seguinte fórmula:.

=

 

Onde U é a velocidade média de escoamento; D é o diâmetro da tubulação e v é a viscosidade

cinemática da água.

Logo, Reynolds definiu os intervalos referente à classificação dos regimes laminar e turbulento,

Público

assim como a transição para tubulações, condutos ou canalizações.

Regime Laminar: Re < 2000

Transição: 2000 ≤ Re < 4000

Regime Turbulento: Re ≥ 4000

 

Atividade proposta

Experimento de Reynolds – Identificar regimes de escoamento.

 

Objetivos

Compreender os fundamentos de mecânica dos fluidos. Realizar o experimento de Reynolds.

Identificar os regimes de escoamento – laminar e turbulento.

 

Procedimentos para a realização da atividade

1. Verificação do posicionamento das válvulas (registros)

Caro estudante, efetue as alterações de posicionamento das válvulas conforme a Tabela 1.

TABELA 1 – Condições das válvulas (registros)

Válvula 1 a Aberta

Válvula 1 b Aberta

Válvula 2 a Fechada

Válvula 2 b Aberta

Válvula 2 c Parcialmente Aberta

Válvula 3 Aberta

Válvula 4 Aberta

Válvula 5 Aberta

Válvula 6 Aberta

Válvula 7 Aberta

Válvula 8 Aberta

Válvula 9 Aberta

Válvula 10 Aberta

Válvula 11 Aberta

Válvula I Aberta

Válvula II Aberta

Válvula 13 Aberta

Válvula 14 Fechada

Válvula 15 Fechada

Altere o posicionamento das válvulas se necessário clicando com o botão esquerdo do

mouse sobre elas. Observe o exemplo abaixo da válvula 10 (Figura 1).

Público

Figura 1 – Posição Válvula 10 (aberta)

Fonte: Manual Algetec

Na posição acima a válvula encontra-se aberta. Já na Figura 2 abaixo, ela encontra-se

fechada.

Figura 2 – Posição Válvula 10 (fechada)

Fonte: Manual Algetec

2. Habilitando as bombas

Dirija-se para a câmera “Válvulas de controle” clicando com o botão esquerdo do mouse sobre

essa opção no menu de visualização (Ver Figura 3).

Público

Figura 3 – Válvula de Controle

Fonte: Manual Algetec

Girar a Válvula 2 c no sentido horário clicando com o botão direito do mouse sobre a Válvula até

chegar na posição de 40% de abertura (Figura 4).

Figura 4 – Posição da Válvula 2c

Fonte: Manual Algetec

Dirija-se ao painel elétrico clicando na opção “Painel elétrico” no menu de visualização com o

botão esquerdo do mouse (Figura 5).

Público

Figura 5 – Painel elétrico

Fonte: Manual Algetec

Habilite as bombas 1 e 2 no painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o

botão “Habilitar bomba 1” e sobre o botão “Habilitar bomba 2” (Figura 6).

Figura 6 – Habilitação as bombas 1 e 2

Fonte: Manual Algetec

Público

Ligue o painel elétrico clicando no botão “LIGA” com o lado esquerdo do mouse (Figura 7).

Figura 7 – Ligação do painel elétrico

Fonte: Manual Algetec

Dirija-se ao Rotâmetro clicando na opção “Válvulas de controle” no menu de visualização com o

botão esquerdo do mouse (Figura 8).

Figura 8 – Menu visualização Válvulas de controle

Fonte: Manual Algetec

Público

Abra totalmente a válvula 2c clicando com o botão direito do mouse para gira-la no sentido anti[1]horário, ao perceber o fluxo de água no Rotâmetro (Figura 9).

Figura 9 – Abertura da Válvula 2c

Fonte: Manual Algetec

3. Enchendo o reservatório de água

Dirija-se ao painel elétrico como já orientado anteriormente e habilite a janela de pop-up do

potenciômetro clicando com o botão direito do mouse sobre ele (Figura 10).

Figura 10 – Habilitação janela pop-up

Público

Fonte: Manual Algetec

Dirija-se ao reservatório de acrílico clicando sobre a opção “Reservatório de acrílico” no menu de

visualização com o botão direito do mouse (Figura 11).

Figura 11 – Reservatório acrílico

Fonte: Manual Algetec

Feche a válvula 13 seguindo os mesmos comandos do passo 1 deste roteiro, assim que perceber

o nível de água subindo (Figura 12).

Figura 12 – Fechamento da Válvula 13

Público

Fonte: Manual Algetec

Feche a válvula 12 assim que perceber que o reservatório está completamente cheio (Figura 13).

Figura 13 – Fechamento da Válvula 12

Fonte: Manual Algetec

4. Medindo a Vazão

Habilite a janela pop-up do reservatório de acrílico clicando com o botão direito sobre ele e

observe a altura do fluido no reservatório. Meça o volume de água, considerando as seguintes

dimensões do reservatório: 40 cm de comprimento, 32 cm de largura e 47,40 cm de altura.

Público

Figura 14 – Habilitação janela pop-up do reservatório

Fonte: Manual Algetec

Habilite o cronômetro clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a aba do menu cronômetro

(Figira 15).

Figura 15 – Habilitação janela pop-up do cronômetro

Fonte: Manual Algetec

Dirija-se ao tubo de Reynolds clicando em “Tubo de Reynolds” no menu de visualização com o

botão esquerdo do mouse (Figura 16).

Público

Figura 16 – Tubo de Reynolds

Fonte: Manual Algetec

Abra a válvula 14 na porcentagem escolhida clicando sobre a válvula com o botão direito do

mouse, ao abrir aperte o play do cronômetro (Figura 17).

Figura 17 – Tubo de Reynolds

Fonte: Manual Algetec

Ao passar 1 minuto no cronômetro, feche a válvula 14 clicando com o botão esquerdo do mouse

sobre ela e anote o novo volume do vazo de acrílico (Figura 18).

Público

Figura 18 – Fechamento da Válvula 14

Fonte: Manual Algetec

5. Observando o regime de escoamento

Dirija-se ao painel elétrico como orientado anteriormente e habilite o pop-up da válvula 15

clicando com o botão direito sobre a válvula (Figura 19).

Figura 19 – Habilitação do pop-up Válvula 15

Fonte: Manual Algetec

Volte para o tubo de Reynolds como orientado anteriormente e abra a válvula 15 arrastando a

Público

barra no pop-up (Figura 20).

Figura 20 – Abertura da Válvula 15

Fonte: Manual Algetec

Abra a válvula 14 como já orientado anteriormente na mesma porcentagem utilizada para medir

a vazão e observe o comportamento do escoamento do fluido (Figura 21).

Figura 21 – Abertura da Válvula 15

Fonte: Manual Algetec

 

Público

Checklist

1. Verificação do posicionamento das válvulas (registros)

Realizar todas atlerações com a bancada desligada. Considere o diâmetro interno no tubo de

Reynolds igual a 44 mm. Efetue as alterações conforme a Tabela 1.

2. Habilitando as bombas

Posicione a Válvula 2 c com 40% da sua capacidade. Em seguida habilite as bombas no painel

elétrico e aperte o botão de ligar. Após observar o fluxo de água no rotâmetro, abra a Válvula 2 c

completamente.

3. Enchendo o reservatório de água

Ajuste o potenciômetro para o controle de vazão para que a água entre no reservatório. Em

seguida, feche a Válvula 13. Assim que notar que o npivel de água no reservatporio está subindo,

feche a Válvula 12 após o reservatório encher completamente.

4. Medindo a Vazão

Meça o volume de água presente no reservatório. Considere as seguintes dimensões: 40 cm de

comprimeto, 32 cm de largura e 47,4 cm de altura. Em seguida, abra a Válvula 14 numa

porcentagem escolhida por vocÊ. Abra também o cronômetro e aperte o start. Aguarde

aproximadamente 1 minuto, feche a Válvula 14 e meça novamente o volume contido no

reservatório.

5. Observando o regime de escoamento

Abra a Válvula 15 para que o fluido com corante comece a escoar. Quando visualizar o fluxo por

meio da pipeta, abra a Válvula 14, controlando a vazão com a mesma porcentagem do passo

anterior. É necessário aguardar o fluxo se estabilizar para começar a medição.

Aula prática Hidráulica e Hidrometria

Estudante, você deverá entregar:

Caro estudante! Você deverá entregar um relatório de aula prática contendo o passo a passo do

experimento (inserir prints das imagens de cada etapa realizada), além de responder os seguintes

questionamentos sobre o ensaio realizado:

1. A partir dos dados obtidos no laboratório, determine a vazão do sistema. Justifique.

(Apresentar memória de cálculo e prints de imagens).

2. Qual o regime de escoamento observado no experimento? Justifique. (Apresentar

memória de cálculo e prints do escoamento no tubo de Reynolds).

Repita o procedimento de modo a obter regime de escoamento diferente ao do obtido na primeira

tentativa