Mecanica dos fluidos ambiental II


TEA014, Engenharia Ambiental, 6 créditos, disciplina obrigatória, carga horaria: 90h

Professores: Tobias Bleninger (contato) e Michael Mannich (contato)
Horários e salas: segundas, quartas e sextas, sala a definir, das 9:30 a 11:30h, PM-02
Horário de consultas: Por favor, agendar por email com o(s) professor(es)


Ementa

1. Fundamentos e revisão 2. Adimensionalização e Análise de Escala 3. Tensão superficial e capilaridade 4. Escoamento em dutos 5. Escoamento em canais abertos 6. Conceito de camada limite 7. Turbulência 8. Escoamento irrotacional 9. Transporte de calor e massa 10. Problemas clássicos em escoamento s geofísicos.


Objetivos

Habilitar o compreendimento de fenômenos de escoamentos de fluidos no meio ambiente e em instalações de controle e redução de emissões.

Realizar e compreender modelos quantitativos. Realizar simulações e utilizar ferramentas computacionais para cálculos e projetos de sistemas fluidos em movimentos.


Programa/calendário

No. Dia Data Conteúdo
1 seg. 03/08/2026 1) Introdução. Calendário. Temas. Motivação.
2 qua. 05/08/2026 2) Fundamentos e revisão. Adimensionalização e AnaÌlise de Escala.
3 sex. 07/08/2026 3) Atrito em superficies. Escoamentos uniformes e laminares.
4 seg. 10/08/2026 Camada limite. Camada limite laminar. Introdução a turbulencia. Camada limite turbulenta. Perfil logaritmico. Comprimento de mistura.
5 qua. 12/08/2026 4) Escoamento uniforme em tubos. Escoamento laminar e turbulento. Perfil de velocidade e tensão.
6 sex. 14/08/2026 Atrito em tubos. Consideracoes energeticas. Perda de Carga. Perdas continuas e localizadas
7 seg. 17/08/2026 Laboratório (LEHNS, DHS): E1a – Perda de carga
8 qua. 19/08/2026 Exercicio: Dimensionamento de sistemas de tubos e dutos.
9 sex. 21/08/2026 Laboratório (PF17): E1b – Perda de carga continua e localizada 
10 seg. 24/08/2026 Exercicio: Dimensionamento de sistemas de tubos e dutos.
11 qua. 26/08/2026 Exercicio aberto, tutorial
12 sex. 28/08/2026 Valvulas, bombas e turbinas.
13 seg. 31/08/2026 Exercicio: Dimensionamento de sistemas de tubos e dutos.
14 qua. 02/09/2026 Exercicio aberto, tutorial. Entrega E1
15 sex. 04/09/2026 5) Escoamento ao redor de corpos imersos.
seg. 07/09/2026 sem aula – feriado
16 qua. 09/09/2026 Camada limite turbulenta ao redor de corpos imersos.
17 sex. 11/09/2026 Prova 1: Sistema de tubulações e análise dimensional
18 seg. 14/09/2026 Calculo de arraste.
19 qua. 16/09/2026 Laboratório (DHS): E2 – Arraste e sustentação
20 sex. 18/09/2026 Calculo da forca de sustentação.
21 seg. 21/09/2026 Exercicios para arraste e sustentação.
22 qua. 23/09/2026 Exercicios abertos
23 sex. 25/09/2026 6) Escoamento em canais.
24 seg. 28/09/2026 Equacoes de resistencia.  Entrega E2
qua. 30/09/2026 sem aula – semana academica
25 sex. 02/10/2026 Dimensionamento de canais. Projeto hidreletrica. Escoamento local. Conceito de controle e energia especifica.
26 seg. 05/10/2026 Prova 2: Camada limite e arrasto
27 qua. 07/10/2026 Laboratorio (DHS): E3 – Escoamento de aguas rasas (linhas de corrente (visualização de escoamentos, qualitativo)
28 sex. 09/10/2026 Escoamento nao uniforme gradualmente variado, curvas de remanso.
seg. 12/10/2026 sem aula – feriado
29 qua. 14/10/2026 Laboratório (DHS): E4 – Escoamento em canal. Energia especifica, controles e ressalto hdráulico
30 sex. 16/10/2026 Exercicios canais
31 seg. 19/10/2026 sem aula – SIEPE
32 qua. 21/10/2026 sem aula – SIEPE
33 sex. 23/10/2026 sem aula – SIEPE
34 seg. 26/10/2026 Exercicios canais
35 qua. 28/10/2026 sem aula – feriado servidor publico
36 sex. 30/10/2026  Entrega E3, E4
seg. 02/11/2026 sem aula – feriado
37 qua. 04/11/2026 Estruturas hidraulicas
38 sex. 06/11/2026 Laboratório (PF17): E5 – Estruturas hidraulicas e transporte
39 seg. 09/11/2026 Exercicios abertos
40 qua. 11/11/2026 Escoamento nao permanente, equacao de St. Venant.
41 sex. 13/11/2026 Exercicios abertos
42 seg. 16/11/2026 7) Transporte turbulento.
43 qua. 18/11/2026 Transporte turbulento, equacao de adveccao e difusao turbulenta. Entrega E5
sex. 20/11/2026 sem aula -feriado
44 seg. 23/11/2026 Problemas e solucoes da equacao de adveccao e difusao turbulenta
45 qua. 25/11/2026 Exercicios
46 sex. 27/11/2026 Prova P3: Canais e escoamentos de superficie livre e transporte turbulento
47 seg. 30/11/2026 Escoamentos estratificados, escoamentos geofísicos.
48 qua. 02/12/2026 Problemas clássicos em escoamentos geofísicos
49 sex. 04/12/2026 Aplicações de Mecanica dos Fluidos Ambiental
seg. 07/12/2026 Prova final

Avaliação

  • 5 Experimentos E: Medição em laboratório com registro de dados, cálculos resumidos em relatórios, escrito a mão, com desenhos, tabelas e figuras feitas a mão (entregas impressas ou digitadas recebem nota zero). Trabalho em grupo de 3 integrantes (avaliação: entrega no prazo, entrega completa, resultados corretos), notas Ei, feito média E
  • 3 provas, sem consulta, feito média, nota P.
  • A nota N é calculado com N = E*0,3 + P*0,7. Se N ≥ 7: aprovado com nota final NF = N. Se N < 4: reprovado. Se se 4 ≤ N < 7: prova final F. Se (F+N)/2 ≥ 5: aprovado com nota final NF = (F+N)/2, ou se (F+N) < 5: reprovado
  • Presença: se faltas maior de 25%: reprovado
  • Segunda chamada é feita como avaliação oral

Pré requisitos


Referencias e informações adicionais

  • Livros texto, apostilas:
    • Carlos Ruberto Fragoso Júnior; Regina Camara Lins; Tobias Bleninger; “MECÂNICA DOS FLUIDOS PARA ENGENHARIA E CIÊNCIAS AMBIENTAIS“; ABRHidro, ISBN 978-85-8868-646-5
    • Fluid Mechanics, Rjucsh K.Kundu e Ira M.Cohen, Second Edition, Academic Press
    • Convection Heat Transfer. Adrian Bejan, 2a ed. Wiley-Interscience, 1994
    • Apostila de Mecanica dos Fluidos Ambiental I, M. Gobbi, N. L. Dias, F. Mascarenhas, E. Valentine, UFPR
    • Imberger, J., “Environmental Fluid Dynamics: Flow Processes, Scaling, Equations of Motion, and Solutions to Environmental Flows”, Academic Press, 2012, ISBN: 9780120885718 (google-books)
    • Introdução a Mecánica dos Fluidos. Fox & MacDonald, 6ed. (biblioteca)
    • Mecánica dos Fluidos. Frank White, 4 ed., McGraw-Hill
  • Software:
    • Software e manuais do modelo HEC-RAS (modelo unidimensional para rios e canais, gratuito)
    • MatLab (programa computacional poderoso, Professional, existem licen;as acad;micas). Tutoriais! e Mini-Curso!
    • ou Octave (alternativas grátis parecido com MatLab)
    • Delft3D – Modelo 3D hidrodinamico e de transporte e qualidade de ;gua / 3D Hydrodynamic and transport and water quality modeling suite (open source)
    • OpenFOAM – The Open Source Computational Fluid Dynamics (CFD) Toolbox (Programa para Mecanica dos Fluidos Computacional) (Curso com informa;;es adicionais)
    • CAELinux – Distribuição de Linux com pre- e pos-processadores e solver para CFD / Linux distribution including pre- and post-processors and solvers for CFD
    • Softwares para fazer desenho tecnico esquematico: Gimp, Inkscape, Draw (OpenOffice)
  • Materiais adicionais e interativos:
  • Elaborção de textos (veja guia de orientação)
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