Fundamentos de
Fenômenos de Transporte
para Estudantes de Engenharia
 
Marcius F. Giorgetti
 
 
 
 
 
São Carlos, setembro de 2008


 
Copyright 2008, Marcius F. Giorgetti
Edição e Produção: P3E Produtos, Processos e Projetos Educacionais,
Marca Fantasia Registrada da empresa Marcius Fantozzi Giorgetti ME.
 
 
 
 
 
Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca do ICMC/USP
 

 


Direitos desta edição reservados:
P3E Produtos, Processos e Projetos Educacionais,
Marcius Fantozzi Giorgetti ME
Rua João Seppe 737, sala 3, Jardim Paraíso
13561-180 São Carlos, SP; (16) 9782-8827
 
 
 
2008 – Impresso no Brasil
 
 
 
 
 
 
 
A Marília, minha esposa, dedicou no ano passado, a chácara que tem sido seu sonho, seu projeto e sua obra, aos nossos netos queridos, Giovanni e Bianca.
 
Faço o mesmo aqui com este sonho/projeto/obra, esperando que eles, um dia, gostem de Fenômenos de Transporte tanto quanto gostam da Chácara Giovanca.
 
 
 
 
 
Como estudante e depois, como docente, eu tive a grande sorte de conviver com Mestres extraordinários.
Foram muitos, mas quero registrar os nomes de dois deles, os que mais me influenciaram positiva e decididamente: o do Professor Mário Tolentino e o do Professor Ruy Carlos de Camargo Vieira.
 
A eles, meu reconhecimento e gratidão.


 

Fundamentos de Fenômenos de Transporte
para Estudantes de Engenharia
 
 
Prefácio
 
            O material aqui apresentado é o resultado de muitos anos de experiência no ensino de Fenômenos de Transporte em diversas escolas do país. Foram (e são) escolas com os mais diversos perfis: estão incluídas desde grandes universidades oficiais, como a USP, em São Carlos, a UNESP, em Rio Claro, a UFSCar, Universidade Federal de São Carlos e a UNICAMP, até pequenas escolas particulares, como a FADISC, Faculdades Integradas de São Carlos, em São Carlos. São ainda exemplos a antiga Fundação Municipal de Ensino, de Bauru, precursora da UNESP naquela localidade e, mais recentemente, a Escola de Engenharia de Piracicaba.
Uma última experiência digna de nota foi a disciplina de verão lecionada pelo autor na Universidade de Cincinnati, Ohio, Estados Unidos, “Formulation and Solution of Engineering Problems with the Laws of Conservation”, em junho-julho de 2003.
            No Brasil, a matéria Fenômenos de Transporte tem sido ensinada de duas formas diferentes quanto à organização e à seqüência do material de ensino. Ou de uma forma global, conduzindo-se em paralelo a aprendizagem dos princípios similares da Mecânica dos Fluidos (Transporte de Quantidade de Movimento), da Transferência de Calor (Transporte de Energia Térmica) e da Transferência de Massa; ou de forma seqüencial, geralmente através de duas disciplinas, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor e Massa.
            Adoto neste texto a primeira das duas alternativas, embora seja perfeitamente possível usá-lo para o ensino ou para o estudo de Mecânica dos Fluidos e de Transferência de Calor e Massa, escolhendo-se convenientemente a ordem para a abordagem dos assuntos respectivos. Sugestões específicas serão disponibilizadas no site www.p3e.com.br, no setor dedicado ao apoio aos docentes.
            O texto apresenta uma grande quantidade de questões para discussão e de exemplos resolvidos. Nos exercícios resolvidos detalha-se sempre o método de resolução, fornecendo-se ao leitor um modelo para a importante habilidade da resolução de problemas, típica da atividade do engenheiro. Estou convencido de que o domínio do método-técnica-arte da resolução de problemas é tão importante quanto o aprendizado de qualquer matéria do currículo. Portanto, o leitor deve se sentir estimulado a aprender muito mais do que simplesmente Fenômenos de Transporte ao percorrer, com critério e atenção, o material que se segue. As questões para discussão e os problemas propostos podem (e devem) ser usados para esse propósito.
            Desejo oferecer aos estudantes que usarem este material de ensino uma ampla oportunidade para a construção do conhecimento. Para tanto, o site, www.p3e.com.br, contará com uma área específica dedicada ao ensino/aprendizagem de Fenômenos de Transporte. Esse setor deverá ser muito dinâmico (se solicitado) e crescerá como resposta às demandas dos leitores. Cada estudante que adquirir este livro poderá se cadastrar no site para desfrutar do direito ao atendimento gratuito para discussões e esclarecimento de dúvidas. Não deixe de visitar o site e de contribuir com o desenvolvimento do mesmo com suas dúvidas e sugestões.
 
 
Posfácio
 
            O material contido neste livro foi e está sendo testado por colegas de diferentes escolas, que têm trazido sugestões e contribuições muito valiosas.
            Os Professores Giovanni Penner e Alexandre Silveira lecionaram a matéria Fenômenos de Transporte no curso de Engenharia Ambiental da UNICOC, de Ribeirão Preto, organizada como quatro disciplinas semestrais. As duas primeiras, denominadas FT1 e FT2, cobriram os capítulos I a VI deste livro, enquanto que nas duas seguintes, denominadas Modelagem Matemática I e II, reviam-se tópicos dos capítulos I e II e se desenvolvia o material contido nos capítulos VII e VIII.
Outras escolas, como a FADISC, em São Carlos, têm adotado a mesma divisão da matéria em dois blocos, porém com apenas duas disciplinas semestrais. A ordem da ministração dos assuntos tem sido o inverso da ordem descrita no parágrafo anterior, ou seja, um primeiro semestre cobrindo uma breve introdução (capítulos I e II), seguida dos capítulos VII e VIII, e um segundo semestre cobrindo os capítulos III a VI. Esta abordagem tem sido usada para os cursos de Engenharia Civil e de Engenharia de Produção.
            Uma alternativa semelhante, porém mais interessante do ponto de vista conceitual foi adotada, em 2007, pelo Professor Wiclef Dymurgo Marra Junior, para o curso de Engenharia Ambiental da Escola de Engenharia de São Carlos, USP. A matéria Fenômenos de Transporte foi dividida em duas disciplinas semestrais, FT1 e FT2. Na primeira, são cobertos os capítulos1, 2, 7 e 4; na segunda, são trabalhados os capítulos 3, 8, 5 e 6.
            O material dos capítulos 1, 2, 7 e 8 tem sido usado pelo autor no curso de engenharia mecânica da Escola de Engenharia de Piracicaba para o ensino da disciplina “Modelagem Matemática em Fenômenos de Transporte”.
            Suas experiências, professor, aluno, leitor, e suas críticas e sugestões, serão de enorme valia para o aprimoramento deste trabalho. Faça com que cheguem até mim, via www.p3e.com.br, ou pelo e-mail marciusg@sc.usp.br.
 
 
 
 
 
São Carlos, setembro de 2008.