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Fluidos e Transmissão de Calor

Código:

LEM21113

Sigla:

FTC

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Termodinâmica Aplicada

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Mecânica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EM	117	Plano de Estudos	2	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

O principal objetivo desta unidade curricular é que os estudantes desenvolvam o interesse pela Mecânica dos Fluidos e Transmissão de Calor e que fiquem a conhecer os principais conceitos da estática, cinemática e dinâmica dos fluidos e dos modos de transmissão de calor por condução, convecção e radiação para responderem às principais solicitações práticas que surgem em engenharia nestas áreas.

Resultados de aprendizagem e competências

No final da unidade curricular os estudantes deverão ser capazes de:
- Conhecer os princípios da hidrostática, cinemática e da dinâmica dos fluidos e aplicá-los a casos práticos, tais como:
  > Calcular forças de impulsão e em superfícies planas simples;
  > Calcular a pressão em manómetros de coluna de líquido;
  > Caracterizar o regime do escoamento; calcular perdas de carga em condutas; determinar curvas das instalações;
  > Caracterizar as turbomáquinas; interpretar as curvas características; determinar pontos de funcionamento; selecionar bombas; determinar curvas de associação de bombas;

- Conhecer os princípios da transmissão de calor por condução, convecção e radiação e aplicá-los a casos práticos, tais como:
  > Explicar as bases da transferência de calor;
  > Calcular o fluxo de calor por condução e a distribuição de temperatura em geometrias simples;
  > Calcular o fluxo de calor por condução e convecção natural e forçada;
  > Classificar os permutadores, efetuar o cálculo de parâmetros de funcionamento e balanços de energia;
  > Calcular a energia trocada entre superfícies negras e cinzentas.

- Desenvolver espírito critico e de análise relativamente aos fenómenos físicos abordados;
- Avaliar os problemas e dados disponíveis para a resolução das situações práticas;
- Interpretar os resultados obtidos e analisar se estão próximos dos esperados;
- Conceber instalações simples para a movimentação e distribuição de fluidos;
- Explicar os procedimentos adotados nos laboratórios e os resultados obtidos nos ensaios realizados;
- Comunicar eficazmente a terceiros os resultados e conclusões dos trabalhos desenvolvidos;
- Integrar um grupo de trabalho e ser capaz de o coordenar.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos de Matemática e Física (Mecânica).

Programa

FLUIDOS
1.Conceitos introdutórios de Mecânica dos Fluidos
- Leis básicas da Física; Noção caudal volúmico e mássico; Propriedades termodinâmicas dos fluidos; Viscosidade dinâmica e cinemática
2.Distribuição de pressão e forças causadas por fluidos estáticos
- Lei Pascal; Pressão e gradiente de pressão; Equação fundamental da hidrostática; Forças hidrostáticas em superfícies planas; Impulsão
3.Escoamento de fluidos e regimes dos escoamentos
- Equação continuidade; Equação de Bernoulli; Equação de Energia; Escoamento laminar e turbulento; Número de Reynolds
4.Escoamento viscoso em condutas
- Perdas por atrito; Perdas carga localizadas; Curva da instalação
5.Aplicação e seleção bombas e ventiladores
- Tipos de máquinas; Curvas características e ponto de funcionamento; Seleção; Associação; Semelhança

TRANSMISSÃO DE CALOR
6.Conceitos introdutórios de Transmissão de Calor
- Transmissão de calor e termodinâmica; Modos de transmissão de calor e leis básicas (condução, convecção e radiação)
7.Condução
- Coeficiente de condutibilidade; Equação geral da condução de calor; Condições de fronteira; Fluxos de calor e perfis de temperatura
8.Condução-Convecção
- Coeficiente global de transferência de calor; Resistência térmica; Alhetas
9.Permutadores de Calor
- Tipos de permutadores; Eficiência
10.Convecção
- Convecção forçada; Convecção natural; Números adimensionais; Coeficiente de convecção
11.Radiação
- Leis da radiação; Trocas de calor entre superfícies

Bibliografia Obrigatória

Robert L. Mott ; Joseph A. Untener; Applied Fluid Mechanics, 7th Edition, Pearson Education Limited, 2016. ISBN: 978-1-292-01961-1 (Livro disponível na Biblioteca da ESTSetúbal/IPS)
Luís Adriano Oliveira ; António Gameiro Lopes; Mecânica dos Fluidos, 5ª Edição, LIDEL - Edições Técnicas, Lda, 2016. ISBN: 978-989-752-221-5 (Livro disponível na Biblioteca da ESTSetúbal/IPS)
Cengel, Yunus A.; Transferência de Calor e Massa - Uma abordagem prática, Mc Graw-Hill, 2009. ISBN: 978-85-7726-075-1 (Livro disponível na Biblioteca da ESTSetúbal/IPS)
Rui Figueiredo; Transmissão de Calor – Fundamentos e Aplicações, LIDEL - Edições Técnicas, Lda, 2015. ISBN: 978-972-757-983-9 (Livro disponível na Biblioteca da ESTSetúbal/IPS)

Bibliografia Complementar

Docentes da UC; Powerpoints de apoio à lecionação da UC (Disponível em suporte .PDF no Moodle)
Frank M. White; Mecânica dos Fluidos, 8ª Edição, Mc Graw-Hill, 2015. ISBN: 9788580556063 ((Existente versões mais antigas na Biblioteca da ESTSetúbal/IPS))
Jack Holman; Heat Transfer, 10th Edition, Mc Graw-Hill, 2009. ISBN: 978-0073529363 (Existem versões anteriores na Biblioteca da ESTSetúbal/IPS)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

- Aulas Teórico-Práticas (2x2,0h por semana): método expositivo participado (com utilização de videoprojector para apresentação dos conteúdos, filmes e exercícios) e método participativo (com resolução de problemas práticos por parte dos estudantes).
- Aulas Práticas-Laboratoriais (1x1,0h por semana): método experimental (ensaio laboratoriais sobre os fenómenos lecionados nas aulas teórico-práticas).

Os ensaios laboratoriais complementam conceitos introduzidos nas aulas teórico-práticas, permitem contacto com equipamentos e situações reais. São elaborados relatórios dos ensaios realizados. Os trabalhos são realizados em grupo, o que permite a aquisição de competências de trabalho colaborativo, comunicação e liderança.
Será utilizada a plataforma Moodle para disponibilizar conteúdos, para interação com os estudantes e para apoio à avaliação.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	70,00
Trabalho escrito	5,00
Trabalho laboratorial	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	72,00
Frequência das aulas	75,00
Trabalho laboratorial	15,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

- A presença nas aulas Teórico-Práticas é aconselhada, mas não é obrigatória;
- A presença nas aulas de realização de trabalhos laboratoriais é obrigatória;
- A classificação dos Testes tem que ser igual ou superior a 7,0V;
- A média aritmética da classificação dos Testes ou do Exame tem de ser igual ou superior a 9,5V.

Fórmula de cálculo da classificação final

* Avaliação Contínua:
- Dois testes (70%) - Nota mínima de 7,0V; Média aritmética mínima: 9,5V
- Trabalhos laboratoriais (25%) - Nota mínima de cada laboratório: 9,5V
- Problemas propostos (5%) - Sem nota mínima

NF=0,70xMT+0,25xMTL+0,05xMPP
ou
NF=0,70xMT+0,3xMTL se MPP<MTL

Aprovação se NF>=9,5V

* Avaliação Final:
- Exame final (75%) - Nota mínima de 9,5V
- Trabalhos laboratoriais (25%) - Nota mínima de cada laboratório: 9,5V

NF=0,75xNE+0,25xMTL

Aprovação se NF>=9,5V

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes com estatutos especiais deverão informar o RUC no início do semestre para ser acordado um plano de presença/acompanhamento das aulas laboratoriais para permitir a aplicação das regras de avaliação da UC.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação será realizada por só por exame, com acesso segundo as regras definidas no RAA-IPS.

Observações

- A presença nas atividades laboratoriais é obrigatória. Em caso de impossibilidade de estar presente, o estudante deve contactar previamente o Docente;
- Os estudantes aprovados em anos anteriores a todos os trabalhos e tenham tido nota superior a 4,0 valores na média dos testes ou nos exames ficam dispensados (confirmar com o docente);
- Os relatórios dos trabalhos laboratoriais são devolvidos ao grupo para melhoria, caso não tenham atingido a classificação mínima;
- Os estudantes que não tenham todos os relatórios aprovados durante o período de avaliação contínua têm possibilidade de entregar os relatórios não aceites até à data dos exames;
- Se a classificação dos problemas propostos for inferior à dos laboratórios, considera-se a dos laboratórios;
- Caso o estudante não obtenha a nota mínima num dos testes, poderá recuperar esse teste na data definida pelo Conselho Pedagógico para a avaliação da época normal.
- O horário semanal de esclarecimento de dúvidas será divulgado na página da UC no Moodle.

- Os estudantes que obtenham nota final maior ou igual a 16 valores deverão submeter-se a oral, caso contrário a nota será de 14 valores.

>> Nas avaliações escritas só poderá ser utilizada calculadora científica não programável e terão consulta restrita – Formulário fornecido.