Atps Hidrostática

Faculdade Anhanguera Educacional de Bauru

Engenharia de Controle e Automação

PROFESSOR: Marco Antonio Corbucci Cadeira

Felipe Carneiro Diniz dos Santos RA 6619364448

Gabriel Lucas RA 6850460261

Ronaldo Francisco P.dos Santos RA 6248224918

Thiago Henrique F. B. Fernandes RA 6814000360

Yago Floriano de Souza RA 6274232120

ATPS FUNDAMENTOS DE HIDROSTÁTICA E CALORIMETRIA

Etapa 3

Data de entrega: 19/05/2014

SUMÁRIO

1-Passo 1

2-Passo 2

3-Passo 3

4-Passo 4

5-Bibliografia

PASSO 1

CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA DE MATERIAIS PVC

Descobrimos que os tubos e conexões para água fria suportam uma pressão de 7,5Kgf/cm² o que dá 106,67PSI. Isso significa que não podemos ultrapassar este limite, caso isto ocorra, corremos um sério risco de provocar uma explosão onde as vítimas seremos nós mesmos. Na hora de enchermos nosso reservatório o ideal é que se ponham 100PSI. Recomendo 100PSI tendo em vista prevenir acidentes que possam ser causados por imperícia ou mesmo negligência do usuário e também por defeitos de fabricação tanto das conexões quanto do manômetro utilizado para verificar a pressão do reservatório.

No caso das garrafas PET, elas geralmente explodem com 150PSI. Se formos utilizar uma garrafa PET como reservatório para nosso projeto, também não poderemos ultrapassar os 100PSI, pois a estrutura da garrafa é feita de PVC e este é o limite que ele suporta. Mesmo que o reservatório de sua arma suporte 300PSI, se o material usado para construir sua airgun só suporta 50 ou 80 ou 100PSI então este deve ser o limite máximo de pressão a ser utilizado.

É possível o uso do PVC marrom para águas em temperatura de até 45°C respeitando a pressão máxima de 4Kgf/cm². Porém para uso em sistemas de água quente deve-se utilizar material específico.

O tubo soldável foi desenvolvido para condução de água fria em temperatura ambiente (20ºC), sendo recomendado para temperaturas de até 45ºC. Informamos que ao aumentarmos a sua temperatura, sua pressão de serviço é reduzida, de acordo com as informações abaixo: TEMPERATURA PRESSÃO 20ºC 7,5kgf/cm² 30ºC 6,0kgf/cm² 40ºC 4,5kgf/cm² 45ºC 3,5kgf/cm²

PASSO 2

O painel solar é um equipamento que recebe calor do sol e o transfere para uma determinada quantidade de água, que escoa no interior da tubulação, onde no presente caso de estudo a convecção é forçada. Sua maior aplicação é residencial, para aquecer água, em alguns casos a água ainda passa por outro equipamento para receber mais calor, mas em determinadas condições esse processo não é necessário.

Esse equipamento tem sido muito utilizado, já que as suas vantagens da energia solar não são apenas econômicas, mas também ambientais, pois é uma fonte limpa e inesgotável.

O objetivo deste experimento é saber qual a eficiência do equipamento. Para isso será necessário calcular a transferência de calor do sol para a água. Para realizar a análise será preciso obter a temperatura da água na entrada e na saída da tubulação, na superfície externa do tubo, e velocidade do fluido, que foram medidos na bancada. A temperatura ambiente também foi quantificada para a análise da transferência de calor.

Condução

A condução térmica é um dos meios de transferência de calor que geralmente ocorre em materiais sólidos, é a propagação do calor por meio do contato de moléculas. Ocorre a propagação de calor sem transporte da substância formadora do sistema, ou seja, através de choques entre suas partículas integrantes, essa transferência ocorre das partículas mais energéticas para as menos energéticas (INCROPERA et al., 2008).

O estudo da condução no experimento é necessário na parede da tubulação, como as condutividades térmicas são consideradas constantes e que a condução é unidimensional e em regime permanente, para calcular a taxa de transferência de calor por condução foi utilizada a seguinte equação:

onde qcond é a taxa de transferência de calor por condução, T∞ é a temperatura do ambiente, Ti é a temperatura no interior do tubo, Rtot é a resistência total a condução e L é o comprimento total da tubulação.

Radiação

A radiação térmica é a energia emitida pela matéria que se encontra a uma temperatura não nula, podendo ocorrer em superfícies sólidas, gases ou líquidos. Independente da forma da matéria, a emissão pode ser atribuída a mudanças nas configurações eletrônicas dos átomos ou moléculas que constituem a matéria (INCROPERA et al., 2008). A energia do campo de radiação é transportada por ondas eletromagnéticas, não precisando de um meio material para o transporte. No experimento realizado é por esse mecanismo que se transfere energia solar para a superfície da tubulação.

Para quantificar a energia que chegou por radiação solar foi feito o balanço de energia pela primeira lei da termodinâmica, como segue:

onde qrad é a taxa de transferência de calor por radiação, U é a energia interna, m é a massa de fluido, V é a velocidade do fluido, g é a força gravitacional, z é a cota e W é o trabalho.

Resultados

Para prever o desempenho de um painel solar é essencial relacionar a taxa total de transferência de calor a grandezas que foram medidas no experimento, tais como as temperaturas de entrada e de saída da água, a temperatura da superfície do tubo, a temperatura ambiente e a área superficial total disponível para a troca de calor, também foram necessários dados tabelados como a condutividade térmica da água e do PVC.

O calor é transferido para o painel através da radiação solar, que foi quantificada pelo