🌊 Fenômenos de Transporte

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Visão Geral da Disciplina

Disciplina essencial do núcleo de 02 Físicas e Ciências Básicas. Consolida a teoria unificada do transporte de quantidade de movimento (mecânica dos fluidos), energia térmica (transferência de calor) e espécies químicas (transferência de massa). Abrange as propriedades dos fluidos e a Lei da Viscosidade de Newton, estática dos fluidos e empuxo, as equações fundamentais de conservação de massa e de energia de Bernoulli para escoamentos incompressíveis em usinas hidrelétricas, escoamento viscoso laminar e turbulento em condutos forçados com cálculo de perda de carga pelo Diagrama de Moody e equação de Darcy-Weisbach, os três modos fundamentais de transferência de calor (Condução pela Lei de Fourier, Convecção forçada e natural pela Lei de Resfriamento de Newton e Radiação térmica pela Lei de Stefan-Boltzmann), culminando no dimensionamento térmico de trocadores de calor e radiadores para arrefecimento de transformadores de potência de subestações e difusão mássica pela Lei de Fick.


📌 Sumário do MOC

  1. 📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência
  2. 🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina
  3. 🎨 Galeria de Diagramas Técnicos Validados
  4. 📚 Bibliografia Clássica Recomendada

📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência

  • Introdução à Estática dos Fluidos (Propriedades dos Fluidos, Viscosidade e Estática)
  • Dinâmica dos Fluidos (Equação da Continuidade, Equação de Bernoulli e Vazão)
  • Transferência de Calor (Condução, Convecção, Radiação e Circuitos Térmicos)
  • Transferência de Massa (Difusão Mássica, Lei de Fick e Coeficientes de Transferência)
  • Apresentação da Disciplina e Introdução aos Fluidos (Introdução e Ementa Oficial)
  • Aula 02 - Fluidos e Tensão de Cisalhamento (Material Complementar) (Reologia e Viscosidade)
  • Pressão, Teorema de Stevin e Exercícios (Pressão Hidrostática e Manometria)
  • Forças sobre Superfície Plana Submersa (Forças Hidrostáticas em Comportas)
  • Análise Dimensional (Teorema de Buckingham e Números Adimensionais)
  • Hidrodinâmica (Equações Diferenciais de Escoamento)
  • Equação de Bernoulli (Aplicações da Equação de Bernoulli)
  • Formulário - Fenômenos de Transporte (Formulário Completo e Constantes)
  • Transferência de Calor (Completo) (Apostila Completa de Transferência de Calor)

🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina

Módulo 1: Estática dos Fluidos e Propriedades Fundamentais (Apostila 01)

  • ✅ Aula 01: 01 - Propriedades dos Fluidos, Viscosidade e Estática dos Fluidos
    • Conteúdo: Definição de fluido contínuo, massa específica , peso específico , Lei da Viscosidade de Newton (), fluidos newtonianos e não-newtonianos, viscosidade cinemática , gradiente de pressão hidrostática de Stevin (), manometria diferencial e empuxo de Arquimedes em bóias de nível e relés de gás Buchholz de transformadores.

Módulo 2: Cinemática e Dinâmica dos Fluidos (Apostila 02)

  • ✅ Aula 02: 02 - Cinemática e Dinâmica: Continuidade e Bernoulli
    • Conteúdo: Campo de velocidades , linhas de corrente, vazão volumétrica () e mássica (), Equação da Continuidade para fluidos incompressíveis, dedução da Equação de Bernoulli ao longo de uma linha de corrente (), Tubo de Pitot, Efeito Venturi e cálculo de potência hidráulica bruta em condutos de usinas geradoras hidrelétricas.

Módulo 3: Escoamento em Condutos Forçados e Perda de Carga

  • ✅ Aula 03: 03 - Condutos Forçados, Perda de Carga e Diagrama de Moody
    • Conteúdo: Experimento de Osborne Reynolds e regimes de escoamento (laminar , transição e turbulento ), Equação de Darcy-Weisbach para perda de carga distribuída (), rugosidade relativa , fator de atrito de Colebrook-White e Diagrama de Moody, perdas de carga localizadas em válvulas, curvas e registros de adutoras hidrelétricas.

Módulo 4: Mecanismos Fundamentais de Transferência de Calor (Apostila 03)

  • ✅ Aula 04: 04 - Mecanismos de Transferência de Calor: Condução, Convecção e Radiação
    • Conteúdo: Lei de Fourier da condução térmica unidimensional (), analogia com a Lei de Ohm (resistência térmica de condução ), convecção natural e forçada com Lei de Resfriamento de Newton (), raio crítico de isolamento (), números adimensionais de Nusselt (), Reynolds () e Prandtl (), e radiação térmica pela Lei de Stefan-Boltzmann () com fator de emissividade.

Módulo 5: Trocadores de Calor, Gestão Térmica e Difusão Mássica (Apostila 04)

  • ✅ Aula 05: 05 - Trocadores de Calor, Gestão Térmica e Difusão Mássica
    • Conteúdo: Coeficiente global de transferência de calor (), método da Média Logarítmica das Diferenças de Temperatura (MLDT / LMTD), método da Efetividade-NTU, sistemas de arrefecimento normalizados de transformadores de potência (ONAN, ONAF, OFAF e ODWF), radiadores e convecção de óleo mineral isolante, culminando na Lei de Fick da difusão mássica () aplicada à migração de gases combustíveis dissolvidos (DGA) no óleo de transformadores.

🎨 Galeria de Diagramas Técnicos Validados

Aula / TópicoDiagrama Conceitual Vetorial (Catppuccin Mocha)Conceitos Chave Mapeados
Aula 01transporte_aula01_propriedades_fluidos_viscosidade_stevinViscosidade de Newton, Reologia de Óleos Dielétricos e Lei de Stevin
Aula 02transporte_aula02_cinematica_conservacao_bernoulli_navier_stokesConservação de Massa, Linha de Energia, Equação de Bernoulli e Venturi
Aula 03transporte_aula03_escoamento_condutos_moody_perda_cargaDarcy-Weisbach, Diagrama de Moody, Singularidades e Anti-Cavitação (NPSH)
Aula 04transporte_aula04_transferencia_calor_conducao_fourier_conveccaoCondução Fourier, Raio Crítico em Cabos, Convecção e Stefan-Boltzmann
Aula 05transporte_aula05_trocadores_calor_lmtd_fick_gestao_termicaMétodo LMTD e NUT, Resfriamento ONAN/ONAF/OFAF e Diagnóstico DGA

📚 Bibliografia Clássica Recomendada

  • INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P.; BERGMAN, Theodore L.; LAVINE, Adrienne S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 7. ed. LTC, 2014.
  • FOX, Robert W.; MCDONALD, Alan T.; PRITCHARD, Philip J. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 8. ed. LTC, 2014.
  • ÇENGEL, Yunus A.; GHAJAR, Afshin J. Transferência de Calor e Massa: Uma Abordagem Prática. 4. ed. McGraw-Hill, 2012.