Código: | EBE0011 | Sigla: | MFLU |
Áreas Científicas | |
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Classificação | Área Científica |
OFICIAL | Ciências de Engenharia |
Ativa? | Sim |
Unidade Responsável: | Departamento de Engenharia Química |
Curso/CE Responsável: | Mestrado Integrado em Bioengenharia |
Sigla | Nº de Estudantes | Plano de Estudos | Anos Curriculares | Créditos UCN | Créditos ECTS | Horas de Contacto | Horas Totais |
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MIB | 84 | Plano de estudos oficial | 2 | - | 6 | 56 | 162 |
Pretende-se que o esudante desenvolva um pensamento crítico e criativo na resolução de problemas de mecânica dos fluidos, com particular realce em aplicações de Bioengenharia.
Ao completar esta unidade curricular o estudante será capaz de:
- Analisar e quantificar as forças exercidas por fluidos em objetos, quer em situação de repouso (hidrostática), quer em escoamento;
- Dimensionar sistemas para transporte de fluidos
Serão também desenvolvidas competências de trabalho em grupo, e de trabalho laboratorial.
1 - Introdução e conceitos fundamentais.
Os fluidos, a Mecânica dos Fluidos e a Bioengenharia. Forças que atuam no seio de um fluido. A hipótese do continuum e suas limitações em sistemas biológicos. Lei de Newton da viscosidade. Homogeneidade dimensional. Dimensões e sistemas de unidades. Fluidos Newtonianos e não-Newtonianos.
2 - Hidrostática.
Pressão sobre um elemento de fluido. Pressão absoluta e pressão relativa. Equação Fundamental da Hidrostática. Manometria. O paradoxo da hidrostática. Forças em superfícies submersas. Impulsão. Equilíbrio relativo. Aplicações.
3 - Cinemática do escoamento de fluidos.
Descrição de Euler e de Lagrange de um escoamento. Campos de velocidade e pressão. Visualização de escoamentos. Vetores velocidade e aceleração ao longo de uma linha de corrente.
4 - Equação de Bernoulli.
A equação de Bernoulli ao longo de uma linha de corrente. Aplicações: jatos livres, medidores de caudal (medidor de Venturi, medidor de orifício e descarregadores) e medidores de velocidade (tubo de Pitot – exemplos na natureza).
5 - Análise dimensional.
Teorema de pi Buckingham. Grupos adimensionais comuns em Mecânica de Fluidos. Teoria dos modelos, semelhança cinemática, dinâmica e geométrica. Aplicações.
6 - Análise integral em volumes de cntrolo finitos.
Equação da continuidade. Equação da energia. Equação da quantidade de movimento linear. Aplicações
7 - Escoamentos laminar e turbulento.
Escoamento em regime laminar. Equação de Hagen-Poiseuille. Escoamentos interiores em organismos. Bifurcação eficiente de vasos sanguíneos. Lei de Murray.
Escoamento em regime turbulento: experiência de Reynolds; conceitos fundamentais; perfil de velocidade.
8 - Escoamento em tubagens e sistemas de bombagem.
Perdas de carga em tubagens. Diagrama de Moody. Perdas de carga localizadas. Comprimento equivalente. Perdas de carga em tubagens não-circulares. Diâmetro equivalente. Escoamento em tubagens múltiplas. Sistemas de bombagem. Dimensionamento de tubagens. Cálculo da potência de bombagem. Curva característica e curva da instalação. Ponto de funcionamento. Aplicações.
9 - Camada limite e forças sobre objetos submersos.
Interpretação qualitativa e caracterização matemática simples. Comprimento de entrada numa tubagem. Desenvolvimento da camada limite. Forças de arrasto e de sustentação. Velocidade terminal. Aplicações.
10 - Noções de fluidos não-Newtonianos.
Equações constitutivas. Modelo de fluido Newtoniano generalizado. Fluidos viscoelásticos. Conceitos elementares em reometria. Funções materiais. A reologia do sangue.
Adicionalmente serão efetuados os seguintes trabalhos laboratoriais:
- Técnicas de medição do caudal
- Escoamento laminar ao longo de um tubo
- Curvas características de uma bomba
Os conceitos teóricos são apresentados em duas aulas teórico-práticas semanais de 1,5 h cada, sendo apresentados e discutidos alguns exemplos de aplicação.
Na aula laboratorial serão efetuados trabalhos experimentais relacionados com o programa da unidade curricular.
Os estudantes são incentivados a efetuar problemas de aplicação fora das aulas, estando o docente disponível para esclarecimento de dúvidas.
Designação | Peso (%) |
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Exame | 75,00 |
Participação presencial | 0,00 |
Trabalho laboratorial | 25,00 |
Total: | 100,00 |
Assiduidade às aulas, de acordo com os regulamentos em vigor.
A avaliação da unidade curricular consistirá na realização de dois testes ou de um exame final, além da componente laboratorial obrigatória:
Teste 1 - A realizar no final de outubro/início de novembro (data a ser anunciada atempadamente).
Teste 2 - Teste sobre os conteúdos não abrangidos pelo Teste 1, a realizar pelos estudantes que obtiveram classificação igual ou superior a 8 valores no Teste 1. Teste a realizar na mesma data do exame da época normal.
A classificação final (CF) será calculada por:
CF = 0,25 x LAB + 0,75 x (NT1 + NT2)/2
em que:
- LAB representa a classificação da componente laboratorial referente a Mecânica dos Fluidos (escala 0-20 valores)
- NT1 e NT2 representam as classificações dos Testes 1 e 2, respetivamente (escala 0-20 valores)
Caso a classificação obtida no Teste 1 seja inferior a 8 valores, em vez do Teste 2 será realizado o exame da época normal, que englobará toda a matéria lecionada. Neste caso a classificação final será obtida pela componente laboratorial (LAB) e pela classificação obtida no exame normal (EX): CF = 0,25 x LAB + 0,75 x EX.
Em alternativa ao exame da época normal pode ser realizado o exame de recurso, mas a componente laboratorial mantém o peso de 25% na classificação final.
Aos estudantes com classificação obtida no Teste 1 superior a 8 valores, é dada a opção de realizar o exame normal em vez do Teste 2, cobrindo toda a matéria lecionada na unidade curricular. Neste caso a classificação final será obtida por CF = 0,25 x LAB + 0,75 x EX.
O exame na época de recurso engloba todos os conteúdos lecionados nesta unidade curricular.
Os estudantes que tenham obtido aprovação em anos letivos anteriores à unidade curricular “Laboratórios Integrados I” (LI I) estão dispensados da frequência da componente laboratorial (mas podem optar por ser avaliados nessa componente caso a frequentem). Em substituição, os estudantes podem optar pela realização de uma monografia (MON) sobre um tema proposto pelo docente que terá uma valorização idêntica à componente laboratorial: CF = 0,25 x MON + 0,75 x (NT1 + NT2)/2 ou CF = 0,25 x MON + 0,75 x EX. Em alternativa, os estudantes que tenham obtido aprovação em anos anteriores à unidade curricular LI I podem optar por ser avaliados exclusivamente pelos testes/exame final: CF = (NT1 + NT2)/2 ou CF = EX.
Exame final. A componente laboratorial mantém o peso de 25% na nota final.
Exame final. A componente laboratorial mantém o peso de 25% na nota final.
n.a.