Descrição

Aula prática Hidráulica e Hidrometria Disciplina: Hidráulica e Hidrometria ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 Unidade: 1 – Fundamentos de Mecânica dos Fluidos Aula: Experimento de Reynolds. Software Acesso on-line Escolher um item. 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 antihorário, 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 CONTINUA … Aula prática Hidráulica e Hidrometria.