Aps carrinho a ar

1. 1
Unip Universidade Paulista –
APS
“Atividade Prática Supervisionada”
Engenharia Básica - 4° semestre 2023.
APS – Projeto Carrinho Movido a Ar
Gustavo Garcia Correia G401DG1
Robison Oliveira Silva G53EDH3
Alicia Braz Faria N803525
Lucas da Silva Minto Speranza N874511
Alan Douglas Ferreira da Silva N863030
Celso Gabriel Camargo Colluci G5234J4
Marcos Vinícios da Silva Sena
Isabella Barbosa Pumar
Hudson Campos Lima
Wilson Miranda Coimbra
F233855
N752513
N807725
N741635
Ribeirão Preto
2023
Unip Universidade Paulista

2. 2
APS
“Atividade Prática Supervisionada”
Engenharia Básica - 4° semestre 2023.
APS – Projeto Carrinho Movido a Ar
Gustavo Garcia Correia G401DG1
Robison Oliveira Silva G53EDH3
Alicia Braz Faria N803525
Lucas da Silva Minto Speranza N874511
Alan Douglas Ferreira da Silva N863030
Celso Gabriel Camargo Colluci G5234J4
Marcos Vinicius da Silva Sena
Isabella Barbosa Pumar
Hudson Campos Lima
Wilson Miranda Coimbra
F233855
N752513
N807725
N741635
Ribeirão Preto
2023

3. 3
Sumário
1. Introdução............................................................ 4Erro! Indicador não definido.
1.1. Estágios iniciais de desenvolvimento..................................................................4
1.2. Revolução NACA................................................................................................5
2. Objetivo .................................................................................................................5
3. Bibliografia Básica..................................................................................................5
3.1. Motivação do desenvolvimento de turbinas .......................................................5
3.1.1. Motor turbojato.................................................................................................6
3.1.2. Motor Turbofan ................................................................................................7
3.1.3. Motor a jato .....................................................................................................8
3.2. Considerações Iniciais da propulsão .................................................................8
3.2.1. Primeiros trabalhos .........................................................................................9
3.2.2. Incrementos da propulsão .............................................................................11
3.2.3. Projeto atual das entradas NACA .................................................................16
4. Materiais e Método ..............................................................................................17
4.1. Reservatórios de ar ..........................................................................................18
4.1.1. Resistencia do vasilhame .............................................................................18
4.1.2. Formato do vasilhame ...................................................................................18
4.2 Chassi ...............................................................................................................19
4.3 Rodas de Rolamento ........................................................................................20
4.4 Pneumática e propulsão ...................................................................................20
4.5. Segurança ........................................................................................................21
5. Resultados ..........................................................................................................21
6. Conclusão ...........................................................................................................21
7. Bibliografia ..........................................................................................................23

4. 4
1. Introdução
Até hoje não se sabe ao certo quem primeiro descobriu os princípios da propulsão a
jato. Os historiadores afirmam que o sábio matemático egípcio Heron inventou um
dispositivo chamado Copilia, que consistia em uma bola giratória movida a vapor que
ejetava água através de bicos presos à bola. A água era colocada em uma bacia,
depois evaporada e transportada para aguardar. Passa pelos bicos para fazer a bola
girar.
Impulsão é o processo de mudança do estado de movimento ou repouso de um corpo
em relação a um determinado referencial. Este processo pode ser realizado de várias
maneiras, utilizando diferentes fontes de energia, como energia proveniente de
ligações químicas moleculares, energia elétrica armazenada em baterias ou painéis
solares, energia nuclear proveniente de reações nucleares pesadas e energia
nuclear proveniente de decaimento radioativo, etc. pontos, o corpo pode ser
acelerado por fontes internas de energia e carregado consigo, como acontece
quando os combustíveis são armazenados em tanques ou por fontes externas, como
a pressão da radiação solar, são utilizados dispositivos de produção pontual. Remova
aviões, naves espaciais, carros, trens, submarinos, etc.
1.1. Estágios iniciais de desenvolvimento
Devido à corrida armamentista da Segunda Guerra Mundial, a busca desenfreada
pelos melhores motores a jato como motores. Os foguetes não eram eficazes para
uso na aviação. Ao invés disso, por volta da década de 1930, um motor de combustão
externa foi usado diferentes formas (rotativo, radial, refrigerado a ar e refrigerado a
água) foram os únicos tipos de motor usados aviões.
Esses motores eram aceitáveis devido aos baixos requisitos de potência. Então é
necessária a ação, tendo em conta o desenvolvimento mais fraco das finanças
técnico.
Ao mesmo tempo, os engenheiros previram isso conceitualmente o motor a pistão
era autolimitado em eficiência; o limite era e é se deve principalmente à eficiência do
hélice. Isso acontece quando os grãos a hélice se aproximam da velocidade do som.
Quando o desempenho de um motor, como um avião, aumentou sempre, mesmo
com esse obstáculo, ainda haveria necessidade melhorar radical ou completamente
o design do motor a pistão um novo motor deve ser desenvolvido.
O princípio do impulso é baseado na terceira lei de Newton, a lei ação e reação, que
diz que toda ação corresponde a uma reação mesma intensidade, mesma direção e
direções opostas.

5. 5
1.2. Revolução NACA
O governo dos EUA criou o NACA em 1915. Se um O início tímido estendeu-se até
a década de 1930 com quatro grandes laboratórios, 500 colaboradores e é
considerada referência na resolução de todo tipo de problemas um problema
relacionado a voar e fabricar aviões.
Sua importância cresceu durante e após a Segunda Guerra Mundial em 1947, foi
desenvolvido o X-1, a primeira máquina a quebrar a barreira do som.
Em outubro de 1957, a União Soviética lançou em órbita o primeiro satélite, o Sputnik
artificial e o governo norte-americano teve medo de ficar para trás na busca um
quarto.
Em julho de 1958, o aviso da NACA mudou C para S para espaço A NASA apareceu.
A nova instituição começou a funcionar no mesmo mês de outubro três laboratórios,
8 mil colaboradores e um orçamento de 100 milhões de euros dólares, que mais tarde
foi encarregado de colocar os Estados Unidos no controle fica conhecida como
corrida espacial.
2. Objetivo
O objetivo deste projeto é estudar o comportamento da mecânica fluidos no
desenvolvimento de um carro movido a ar comprimido. Assim, utilizando os conceitos
básicos de estática e dinâmica de fluidos de líquidos.
A produção do projeto deverá incluir texto e praticando um modelo funcional do
carrinho para os alunos usarem conhecimento prévio do conceito prático de
tecnologia e desenvolver o poder do trabalho em equipe.
3. Bibliografia
3.1. Motivação do desenvolvimento de turbinas
Isto deve ser considerado quando você pensa em trabalho com ar comprimido
desenvolvimento e pesquisa em aerodinâmica e na indústria da aviação.
Esta é a motivação por trás do desenvolvimento da turbina. Gás (Figura 1), muitas
vezes referido simplesmente como “motores a jato”. Ser quase tão revolucionário na
aviação quanto o primeiro voo de Santos Dumont.

6. 6
Figura 1: Motor turbojato.
3.1.1. Motor Turbojato
Um motor de turbina a jato é um tipo de motor de combustão interna geralmente
usado para impulsionar aviões. O ar é aspirado para um compressor de rotor e é
comprimido em estágios sucessivos em uma maior pressão antes de passar pela
câmara de combustão. Çomh11stable é misturado com ar comprimido e queimado
na câmara de combustão ajuda de isqueiros.
O processo de queima aumenta significativamente a temperatura do forno gás, onde
os gases extraídos se expandem através de uma turbina que força é aplicada para
mover o compressor. Embora esse processo a expansão reduz a temperatura e a
pressão do gás na saída da turbina, ambos ainda estão muito acima das condições
naturais.
O gás em expansão sai da turbina através de bicos um motor que produz um jato
rápido. Se a velocidade do jato exceder a velocidade no ar da aeronave se torna a
pressão de reforço estrutura.
Em condições normais, o bombeamento do compressor evita o refluxo, facilitando o
fluxo contínuo do motor. Todo o processo é semelhante a um motor de quatro tempos,
mas com admissão compressão, explosão e extinção ocorrem simultaneamente de
maneira diferente peças do motor. A eficiência mecânica do motor depende muito
taxa de compressão (pressão de combustão/pressão de entrada) e temperatura da
turbina no ciclo.
Comparar motores a jato e motores a hélice é instrutivo. Um motor turbojato acelera
intensamente uma pequena quantidade de ar, enquanto um motor de hélice move
uma quantidade relativamente grande de ar velocidade significativamente menor.
A exaustão rápida de um motor a jato os torna ainda melhores eficaz em altas
velocidades, especialmente supersônicas e em grandes altitudes. Em aviões mais
lentos. Exigido em voos curtos. Um uma aeronave equipada com uma turbina a gás
que aciona uma hélice, geralmente conhecida como turbina de hélice, é mais comum
e muito mais eficiente.

7. 7
Aeronaves muito pequenas geralmente usam motores tradicionais, pistão, para
mover a hélice, mas ainda existem pequenos motores de turbina a hélice menor à
medida que surgem melhorias na área da engenharia.
O motor turbojato descrito acima é um motor a jato de eixo único com apenas um
eixo conecta a turbina ao compressor. Projetos que atingem o clímax as pressões
têm dois eixos concêntricos para maior estabilidade durante a aceleração do motor.
O eixo externo de alta pressão está conectado ao eixo da turbina. Isto, juntos pós-
combustor, forma o coração de uma turbina ou gerador de gás. Eixo interno está
conectado ao compressor de baixa pressão da turbina. Ambos são gratuitos operar
em velocidades ideais.
3.1.2. Motor Turbofan
A maioria das aeronaves comerciais hoje são equipadas com motores turboélice
(Figura 2), onde o compressor de baixa pressão atua como um
ventilador, direcionando o ar não apenas para o centro do motor, mas também
para os dutos auxiliares. O fluxo de ar secundário passa pelo bocal frio e se
mistura com o gás de exaustão da turbina de baixa pressão antes de se expandir
com o gás dominante.
Figura 2: Motor turbofan.
Há quarenta anos, a disparidade entre motores a jato voltados para uso civil e militar era
mínima, exceto pela inclusão de pós-combustores em determinadas aplicações
supersônicas. Atualmente, os turbofans utilizados para aviação civil possuem um baixo
empuxo específico, o qual é obtido ao dividir o empuxo líquido pelo fluxo de ar. Essa medida
é adotada com o objetivo de reduzir o ruído gerado pelo jato e, ao mesmo tempo, aumentar
a eficiência no consumo de combustível. Portanto, a relação de permeabilidade é
geralmente alta, com proporções comuns de para 1 a 8 para 1. É suficiente ter apenas um
ventilador, pois a baixa potência de empuxo resulta em baixa pressão. Atualmente, os
turbofans possuem um empuxo específico bastante elevado, visando maximizar o impulso
para uma determinada área frontal, sendo o ruído uma pequena consequência.

8. 8
Normalmente, é necessário utilizar os fãs de múltiplos estágios para alcançar um alto índice
de pressão do fan, que é essencial para obter um empuxo específico. Embora a entrada da
turbina seja frequentemente exposta a altas temperaturas, o fluxo de ar secundário é
geralmente limitado (geralmente inferior a 2.0).
3.1.3. Motor a jato
O motor a jato foi projetado para criar propulsão, utilizando-se da terceira lei de Newton.
Quando se força a massa a se mover na forma de gases quentes em uma direção
específica, ocorre a geração de uma força contrária ao movimento. O objetivo de todas as
peças que estão no motor a jato é coletar o ar e empurrá-lo para fora o mais rápido possível.
A conversão de energia térmica em trabalho útil acontece em todos os motores a jato e
turbinas a gás, pois eles são mecanismos movidos a calor. O trabalho desempenha um
papel importante ao fornecer energia mecânica através do uso de um eixo. Esse eixo pode
ser utilizado para acionar diversas máquinas, como hélices, veículos, bombas, geradores
elétricos e qualquer outro dispositivo mecânico.
3.2. Considerações Iniciais da propulsão.
As entradas de ar submersas do tipo NACA, conforme ilustrado na figura 3, têm sido
utilizadas de forma bastante frequente como uma fonte externa de ar para os sistemas de
ar condicionado, ventilação e refrigeração.
Figura 3: Detalhe da entrada de NACA com defletores.
Nos últimos anos, os trabalhos experimentais conduzidos pela NACA – National Advisory
Committee for Aeronautics – tiveram como principais objetivos determinar a influência dos
parâmetros aerodinâmicos e geométricos no desempenho das entradas de ar deste tipo.
Foram avaliados os parâmetros aerodinâmicos: número de Mach (M), ângulo de ataque,
vazão mássica e espessura da camada limite. Foram avaliados os principais parâmetros

9. 9
geométricos das entradas de ar, como o posicionamento, o ângulo do bordo da entrada, a
forma da rampa da entrada e dos defletores de escoamento, em relação à sua influência no
desempenho. Nos trabalhos mais recentes, a maioria utiliza técnicas de CFD para modelar
o fluxo de ar nas entradas de ar do motor da aeronave, seja em condições de fluxo
subsônico ou supersônico. Foram feitas várias tentativas para aprimorar o desempenho das
entradas de ar submersas, empregando técnicas variadas. Existem quatro técnicas
diferentes que podem ser utilizadas para melhorar o escoamento: geradores de vórtices,
defletores de escoamento, otimização de parâmetros geométricos e jatos pulsantes. Não
são apresentados pelos autores os detalhes do gerador de vórtices utilizado. No entanto,
uma característica comum às técnicas usadas para aumentar o desempenho das entradas
de ar submersas, e que apresentaram resultados satisfatórios, é a modificação do conteúdo
de energia da camada limite que se desenvolve antes da entrada. Essa eficiência é definida
como a relação entre a pressão dinâmica no gargalo da entrada e a pressão dinâmica no
escoamento não perturbado.
3.2.1. Primeiros trabalhos
Os resultados de um trabalho experimental utilizando entradas de ar submersas tipo NACA
foram reportados por Hall e Barclay. Essas entradas de ar foram posicionadas em quatro
diferentes locais da fuselagem de um modelo de avião de caça, para números de Mach
variando de 0,30 a 0,875. Os resultados das medições da camada limitem na fuselagem
mostraram que a espessura da camada limite aumenta à medida que o número de March
aumenta. As conclusões mais significativas dos trabalhos apontaram que as variações na
vazão mássica na entrada têm um grande impacto na eficiência de recuperação de pressão
dinâmica. Além disso, foi observado que, de forma geral, as variações do número de Mach
têm uma influência insignificante.
Figura 4: Detalhes dos defletores e o escoamento do ar.
Os pesquisadores concluíram que os valores mais elevados de eficiência de recuperação
de pressão dinâmica ocorrem perto do nariz da aeronave, com a eficiência diminuindo à
medida que a espessura da camada limite aumenta. Delaney testou um caça a jato em
escala 1:4 equipado com entradas de ar NACA. Neste trabalho foram testados diferentes

10. 10
comprimentos do duto que une as entradas e o motor, e também foram consideradas
entradas NACA com defletores, conforme mostrado na figura 5.
Figura 5: Teste geral de Delany.
Os testes foram realizados em dois locais longitudinais das entradas do NACA ao longo da
fuselagem. O primeiro está localizado no topo da asa do modelo e o segundo está localizado
acima do ponto de espessura máxima da asa onde a camada limite é mais espessa que o
primeiro local. Como esperado, os resultados obtidos mostraram que a eficiência de
recuperação de pressão dinâmica é maior na posição avançada do modelo. Por outro lado,
estudos de características de fluxo revelaram a formação de zonas de baixa velocidade
próximas às paredes da rampa de entrada do NACA. Testes de fumaça mostraram que o
fluxo de ar ao longo da rampa seguiu a direção das paredes divergentes da rampa,
enquanto o fluxo de ar ao longo da fuselagem foi aproximadamente paralelo ao não
turbulento. Portanto, no topo da encosta, a direção do fluxo de ar muda repentinamente,
formando eventualmente um fluxo de vórtice. Mossman testou duas entradas de ar
submersas com proporção de :2 e ângulo de inclinação de 7 graus. A diferença entre estas
duas entradas é a forma das paredes inclinadas: paralelas ou divergentes. Os testes foram
realizados variando o número Mach entre 0,2 e 0,9. Os resultados mostram que o método
de inclinação de parede divergente tem melhor desempenho em números Mach elevados
em comparação com o método de inclinação de parede paralela. Isto se deve a diferenças
nas características da camada limite na entrada. Para ambas as entradas, a eficiência
dinâmica de recuperação de pressão diminui à medida que a vazão mássica diminui, o que
é atribuído ao espessamento da camada limite como resultado do gradiente de pressão
desfavorável ao longo da encosta de entrada. Para números Mach entre 0,8 e 0,9, a onda
de choque ocorre em ambas as entradas, indicando que a geometria da entrada deve ser
alterada para que a onda de choque fique o mais próximo possível do início do talude
inclinado. Frank e Taylor usaram testes em túnel de vento para comparar as características
acústicas das entradas do coletor e do NACA. Os testes foram realizados variando o número
Mach entre 0,79 e 1,12, válido para ângulos de ataque de 0, 3, 6 e 9 graus. Para fornecer

11. 11
diferentes vazões mássicas, são impostas restrições à área de saída do canal. Para a
relação entre a vazão mássica de entrada e a vazão mássica de entrada teórica sob
condições de fluxo não turbulento, o valor é inferior a 0,5; para todos os números Mach e
ângulos de ataque testados, a eficiência de admissão do NACA é maior do que a eficiência
de admissão de ar correspondente. Para ângulos de ataque baixos e números Mach
subsônicos, as entradas submersas são mais eficientes ou iguais às entradas escavadas.
No entanto, aumentar o ângulo de ataque tem um efeito negativo maior na eficiência de
entrada do submersível do que na eficiência de entrada da pá. O efeito do número Mach é
pequeno em ambos os tipos de entrada. Experimentos com camadas limites mais espessos
mostram maior eficiência e perda de fluxo de massa na entrada do ancinho.
3.2.2. Incrementos da propulsão.
Taylor apresenta uma análise comparativa das medições de arrasto e eficiência de
recuperação de pressão dinâmica da entrada NACA e duas outras configurações
resultantes da modificação das mesmas paredes laterais. Este trabalho foi realizado em um
túnel de vento entre os números Mach 0,8 e 1,11. Resultados anteriores mostraram que os
vórtices criados nas paredes divergentes da rampa, que permitiam mais entrada de ar em
comparação com as paredes paralelas, também convidavam ar de baixa energia da camada
limite para a entrada do NACA, o que teve um efeito. Daí valores negativos de eficiência de
recuperação de pressão dinâmica na entrada. Para garantir a capacidade de reduzir a
intensidade dos vórtices nas paredes laterais da rampa, deslocando-as para fora do centro,
o ângulo entre o piso e as paredes laterais da rampa de entrada do NACA foi aumentado,
conforme mostrado na Figura 6 abaixo.
Figura 6: Representação de uma entrada NACA modificada.
Os resultados obtidos mostram que para os maiores valores de vazão testados, as versões
modificadas das entradas geralmente levam a valores mais elevados. Taxa de
recuperação da pressão de entrada não modificada. Esta melhoria de eficiência deve-se ao
efeito combinado do cisalhamento lateral do vórtice gerado na parede da rampa e do escape

12. 12
da camada limite acumulada na parede da rampa, parte da qual não é mais consumida pela
entrada. Em relação aos efeitos do número Mach e do ângulo de ataque, a comparação
mostra que ambas as entradas modificadas produzem valores de eficiência de
recuperação de pressão dinâmica iguais ou superiores para todos os casos testados. Em
termos de arrasto, a mudança não é significativa para números Mach abaixo de 1 (Mandlt;
1). DeMard testou várias formas de entrada de ar auxiliar em um túnel de
vento com números Mach entre 0,55 e 1,3. Os experimentos foram realizados utilizando
dois tipos diferentes de entradas submersas, uma com rampa com paredes paralelas e
outra com rampa com paredes separadas. A inclinação do canal de saída varia de 15 a 90.
Em termos de eficiência, inserir 15 fornece os melhores resultados para números Mach
abaixo de 1 (M 1). A pesquisa bibliográfica realizada para determinar o estado da arte da
tecnologia para captações de água NACA mostrou que houve uma grande lacuna
entre meados da década de 1950 e o final da década de 1990, e parece que não há trabalho
em barragens subaquáticas, portanto, não foram encontradas referências disponíveis. .
Embora o trabalho realizado nas décadas de 19 0 e 1950 tenha sido, como
esperado, experimental, com o advento da tecnologia de dinâmica de fluidos
computacional (CFD) e o aumento do poder computacional, estudos mais recentes
frequentemente combinam trabalho experimental e numérico. Este capítulo resume
as publicações recentes mais importantes, especialmente aquelas desenvolvidas entre 199
e 200 . Faroukhi discutiu o conceito de geradores de vórtices inteligentes e suas variantes,
os geradores de vórtices tetraédricos inteligentes (STVGs), mostrados na Figura 7,
e seu projeto para componentes de turbinas a gás. . para uso em aplicações aeroespaciais.
Figura 7: Estrutura do escoamento a jusante o gerador de vórtices doublet e wishbone (a)
e (b) Doublet VG em camada limite laminar e turbulenta, respectivamente; (c) e (d)
Wishbone VG em camada limite laminar e turbulenta, respectivamente.
O principal objetivo deste trabalho foi investigar como geradores de vórtices inteligentes
poder evitar perdas que normalmente afetam o desempenho da admissão de ar do motor
Os testes com o STVG foram realizados em asa e na nacela (apoio da aeronave . O Smart
Tetrahedron Vortex Generator (STVG) é um gerador de vórtice do tipo linear com controlador
pneumático, que ajusta a altura do gerador de vórtice através de um sistema de controle

13. 13
fechado. Esses STVGs foram testados em um perfil de perfil NACA 4415. As mensurações
de arrasto mostraram uma diminuição muito pequena no coeficiente arrasto, mas o
coeficiente de sustentação aumentou significativamente para ângulos de ataque do
aerofólio superiores a 8,7. O Um gerador de vórtice com cavidade de abertura de 60 e
ângulo de inclinação de rampa de 8 foi colocado sobre uma nacela supersônica
bidimensional do tipo convergente-divergente e a relação de pressão no bocal. O NPR
(Nozzle Pressure Ratio) foi variado de 2 a 10, os resultados obtidos exibiram que, para
valores baixos de NPR, são construídas ondas de choque e que a interação dos vórtices
com a onda de choque move a onda a montante do vórtices . Rodriguez apresenta uma
metodologia utilizada para projetar entradas de ar de motores que incorpora um modelo
numérico baseado nas equações de Navier-Stokes simulador de motor E o otimizador não
linear BLI (absorção da camada limite) é um conceito de projeto de sistema de propulsão
que pode melhorar a eficiência da propulsão. Isto se deve à sucção do fluxo de baixo
momento que emana da camada limite. A resistência à pressão do motor é, portanto,
diminuída. Este conceito é utilizado para o projeto do chamado Blended-Wing-Body (BWB),
um exemplo do qual é mostrado na figura 8, que é uma configuração de aeronave prevista
para o transporte de passageiros.
Figura 8: Projeto conceitual do BWB.
Uma análise computacional de uma entrada do tipo NACA, originalmente projetada para
maximizar a eficiência da pressão de recuperação dinâmica e com a adição de um gerador
de vórtice de asa delta, é descrita no trabalho de Faria e Oliveira. A geometria considerada
é uma laje de 10 m de comprimento com a entrada do NACA localizada no seu centro.
Modificações na configuração básica do gerador de vórtice (mostradas na Figura 9) também
foram testadas. Em geral, não há benefício em incluir geradores de vórtice em diferentes
configurações, pois há uma perda relatada de eficiência de recuperação de pressão
dinâmica de 5% a 23% e um aumento no arrasto de 25% e 53%, respectivamente, em
comparação com a entrada NACA sem geradores de vórtice.

14. 14
Figura 9: Entrada NACA com gerador de vórtices.
Devine et al. Estudaram experimental e numericamente o efeito de um par de geradores
de vórtices aletados de geometria não especificada, localizados a montante da entrada
submersa, com rampas de paredes paralelas. Os resultados correspondentes à entrada
sem gerador de vórtice mostram que a recuperação dinâmica de pressão é menos
eficiente em comparação com outras publicações. Acredita-se que isso se deva à razão
entre a espessura da camada limite e a profundidade de entrada de até 1,42. Com o uso
de um gerador de vórtice, a espessura da camada limite parece ser reduzida e o ar de alta
energia é forçado para dentro da entrada devido ao downwash gerado pelo vórtice gerado
a montante da entrada. Isto é verificado tanto em resultados numéricos como
experimentais, onde a eficiência de recuperação dinâmica de pressão é melhorada em
34% a 37%. O comportamento do fluxo de ar em uma entrada de ar submersa foi estudado
por simulações numéricas por Taskinoglu et al. Este trabalho considera uma configuração
de entrada universal, conforme mostrado na Figura 10.
Figura 10: Entrada de ar submersa genérica
As condições de fluxo não perturbadas correspondem a uma pressão de 73 kPa, uma
temperatura de 273 K e um número Mach de 0,7. Foram considerados dois valores
diferentes de pressão estática na saída da tubulação: 73 e 80 kPa. Pode-se observar pelos
resultados que quando a pressão estática na saída do tubo é baixa o suficiente para
acelerar o fluxo a velocidades supersônicas, uma onda de choque é gerada na parede
superior da entrada, resultando em distorção do fluxo e perda total de pressão de cerca

15. 15
de 30% a jusante da garganta de entrada. Por outro lado, se a pressão estática na saída
for aumentada para manter o fluxo subsônico, essas altas pressões farão com que o fluxo
na parte inferior do tubo diminua a velocidade e o fluxo “escapa” para a região de pressão
mais baixa, criando vórtices ao longo da parede do tubo. Isto pode levar a problemas com
a separação da camada limite e distorção do fluxo. Taskinoglu e outros aplicaram um
processo para otimizar o formato da entrada de ar subsônico submerso, cujo diagrama
esquemático é mostrado na Figura 11, para obter fluxo de ar de alta qualidade a montante
do compressor. As variáveis escolhidas para medir a qualidade do escoamento são a sua
distorção e índice de vórtice. Para uma ampla faixa de possíveis deformações da
configuração geométrica básica (a altura, o comprimento e o ângulo de incidência da aleta),
a mudança das dimensões da aleta retangular posicionada na entrada do canal levou a uma
baixa distorção do escoamento e/ou índice de turbilhonamento na seção de saída do canal...
Figura 11: Parâmetros usados na otimização da entrada.
Os resultados para uma entrada clássica, sem aletas, mostram que a variação da pressão
total na parte de saída é de 1%. Porém, a mudança na velocidade é de cerca de 60%,
indicando forte deformação do fluxo. O estudo de otimização levou à seleção de duas
entradas ótimas, onde a altura e o comprimento das aletas variaram de 9 a 12 e 18 a 24
mm, respectivamente. Foi também determinado que o ângulo de incidência da aleta é o
principal parâmetro que determina o valor do índice de vórtice.

16. 16
3.2.3. Projeto atual das entradas da NACA
Conforme mencionado no capítulo anterior, uma tentativa de melhorar a eficiência da
entrada do tipo NACA é utilizar um gerador de vórtice.
Sabe-se também que algumas partes da indústria aeroespacial utilizaram esta tecnologia,
mas os resultados são desconhecidos. Em particular, alguns modelos Boeing 737 possuem
este tipo de entrada de ar para alimentar os geradores auxiliares (APU, unidades de
potência auxiliares) localizados na parte traseira da aeronave. Porém, há pouca ou
nenhuma informação na literatura pública sobre a eficácia deste tipo de entrada de ar e a
influência dos principais parâmetros geométricos que determinam a curva de arrasto. O
conhecimento atualmente disponível refere-se à admissão de ar convencional,
conhecimento derivado de resultados empíricos publicados na Engineering Science Data
Unit (EDU).
Esta base de dados é uma compilação de numerosos resultados experimentais obtidos
entre 1940 e 1950. Trabalhos realizados durante este período concluíram que a eficiência
da recuperação dinâmica da pressão é fortemente afetada por mudanças no fluxo de massa
e no crescimento. À medida que a espessura da camada limite aumenta, a eficiência diminui
e uma entrada de ar mais eficiente requer um fluxo constante e constante para a entrada.
Atualmente, de acordo com a metodologia, o projeto das entradas de ar do tipo NACA é
realizado utilizando diversas rampas curvas e operando com máxima eficiência de
recuperação dinâmica de pressão.
Recomendado pela ESDU. Para condições específicas de voo, a espessura da camada
limite, a eficiência e a recuperação são determinadas usando um ábaco baseado em
parâmetros predeterminados, como geometria de entrada (formato de rampa, extensão da
garganta de entrada, etc.). Dinâmica de pressão, fluxo de massa e resistência. A Figura 12
mostra uma seção transversal esquemática de uma entrada NACA convencional mostrando
condições de fluxo constante ou fluxo livre e a garganta da entrada de ar. (ATH).
Figura 12: Representação esquemática em corte transversal e uma entrada NACA
convencional.

17. 17
Um dos parâmetros chave para o projeto da entrada de ar é a sua eficiência de recuperação
de pressão dinâmica, a qual pode ser definida como a razão entre a pressão dinâmica na
garganta da entrada de ar e a pressão dinâmica no escoamento não perturbado, onde pt é
a pressão total e p é a pressão estática. A equação 1 mostra a relação matemática.
A variação de eficiência da entrada é usualmente expressa em função da razão entre a
vazão mássica que ingressa na entrada de ar e o valor de referência (mo), que corresponde
ao valor máximo teórico que atravessaria a garganta da entrada de ar em escoamento não
perturbado, ou de corrente livre. A equação 2 retrata a relação das variáveis.
Onde ρo é a massa especifica (ou densidade) do ar, Vo é a velocidade do escoamento e
ATH é a área da garganta da entrada de ar. O coeficiente de arrasto total (cDfl) de uma
entrada de ar, definido pela equação 3 como:
A equação 3 é decorrente da soma de dois termos: um termo de arrasto de pressão (ram
drag), proporcional à vazão mássica que ingressa na entrada de ar, e um termo de arrasto
viscoso (spillage drag), função da razão entre as vazões mássicas m/mo. Nesta equação,
D é o arrasto total, componente da força na direção da velocidade do escoamento não
perturbado, e (pto – po) é a pressão dinâmica no escoamento não perturbado.
4. Materiais e Método
Após a pesquisa realizada para a Atividade Prática Supervisionada (APS), concluímos
que seria utilizado 12(doze) garrafas PETs de 2 litros como reservatório de ar
comprimido, suporte de alumínio para as garrafas PETs, quatro rodas para a
movimentação, mangueiras para armazenamento de ar, válvulas para a liberação de ar
e um suporte de alumínio para manter as para manter as garrafas fixas.

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4.1. Reservatórios de ar.
Pelos parâmetros que nos fora instruído, devemos utilizar garrafa PET. Por testes
realizados decidimos utilizar 12 garrafas de 2 litros.
4.1.1. Resistencia do vasilhame.
Após testes feitos durante a montagem do carrinho, percebemos uma boa estabilidade
e resistência do vasilhame de Coca-Cola, já que o mesmo não alterou a sua resistência
após os testes para a escolha do vasilhame. Além disso foram utilizados engates do
tipo rápido adaptado nas tampas das garrafas.
4.1.2. Formato do Vasilhame.
Procurou-se utilizar vasilhames de forma cilíndrica, porém como descrito anteriormente
( item 4.1.1) o vasilhame utilizado foi o de coca- cola 2 litros, cujo não apresenta um
formato reto de forma cilíndrica, o que poderia acarretar uma dificuldade com o espaço
delimitado e com a vazão do ar, já que com as ondulações presentes na garrafa, já que
possui uma certa dificuldade para o ar sair por completo quando há a diminuição da
pressão após abrir a válvula para a saída do ar, porém os testes ocorreram de forma
satisfatória, e não nos arrependemos da escolha.

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Para comprimir e fixar as garrafas, foi utilizado um suporte de alumínio que passa em
volta das garrafas, gerando assim estabilidade e um maior volume de ar expelido,
gerando uma distância percorrida maior.
Fazendo uma comparação de um vasilhame que ao esvaziar-se para seu estado original
com um que vai ser comprimido e expulsando um maior volume de ar, percebemos uma
propulsão de volume com distância percorrida
Como descrito nos parâmetros especificados, há uma tolerância de altura de 600mm,
assim para haver um bom aproveitamento de espaço, foi escolhido um formato de três
fileiras com quatro garrafas cada. Havendo além do aproveitamento espacial, o fluxo
também será favorecido, pois por não haver cotovelos não há mais formas de perda de
carga.
4.2. Chassi
O chassi é uma parte importante, já que ele mantém a estabilidade do conjunto, assim,
durante o dimensionamento, foi feito com cuidado para seguir todos os parâmetros
visando manter estabilidade, agilidade, estética e praticidade.
Por regras as dimensões máximas permitidas para o carrinho são 900mm
(comprimento), 700mm (largura) e 600mm(altura).
Não houve restrições para o peso máximo, porém é necessário percorrer o percurso
carregando uma massa de 2kg, assim, para ter um aproveitamento de mecânico melhor,
foi escolhido um chassi de aluminio, que possui uma boa resistência e uma baixa
densidade, assim facilitando o transporte do carrinho e sua locomoção no percurso.

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4.3. Rodas de rolamento
A figura “x” apresenta os modelos utilizados para a movimentação do carrinho. Foram
utilizados modelos de roda de teflon torneados para o encaixe de rolamentos
independentes de cada rodinha. Cada rodinha foi presa independente no chassi. A
espessura é de 15mm e apresentam raio de 25mm, que, mesmo serem um pouco finas,
apresentaram uma boa estabilidade, seguindo uma trajetória reta durante os testes.
Em questão sobre o escorregamento, o modelo utilizado possuiu uma boa aderência ao
piso, assim possuindo um bom aproveitamento da propulsão.
4.4. Pneumática e propulsão
As conexões utilizadas são de larga utilização na indústria de automação. Assim foram
escolhidas mangueiras do tipo PU de 8mm e conexões de engate rápido

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4.5. Segurança
Os alunos envolvidos no teste do carrinho movido ar comprimido deverá utilizar óculos
de proteção e luvas, já que um membro da UNIP usará um compressor que além de
encher, verificará se o projeto está apto para correr, pode ocorrer do carro não está apto
para correr.
5. Resultados
Os cálculos usados nesse projeto, são apresentados numa forma diferente da adotada
pela norma da Associação Brasileiras de Normas Técnicas (ABNT), uma vez que se
podem mostrar os cálculos de forma direita na seção II – Anexos.
É importante lembrar que esses cálculos são referentes ao um protótipo de ensaio,
diferente do modelo propostos dos alunos, porém que sirva de ferramenta
complementar para auxílio para os alunos de engenharia.
6. Conclusão
O projeto tem a função primordial de fornecer aos alunos de engenharia os
conhecimentos recém-adquiridos das disciplinas, e de certo modo mostrar de forma
prática a contribuição real para a careira de engenheiro. Além de ter o fato de aprender

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em trabalhar em grupo e definir funções para cada membro. O projeto traz uma
importante informação quanto ao uso de matérias e possíveis junções das peças de
modo a criar outros modelos, sem dúvida a APS cria um gosto pelo estudo para os
alunos, já que acaba usando os conhecimentos teóricos em um trabalho prático.
No dia da apresentação nosso carrinho conseguiu atingir o objetivo e percorreu os 15
metros com êxito em apenas 11.8 segundos, ficando assim em segundo lugar na
competição contra os outros carrinhos

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7. Bibliografia
ACEVEDO DIAZ, J. A. Análises de algunos critérios para diferenciar entre ciência
y tecnologia. Enseñanza de las ciências, 1998.
BAIRRAL, M. A. Natureza do conhecimento profissional do professor: Contribuições
teóricas para a pesquisa em educação matemática. Boletim GEPEN, Rio de Janeiro. N.
41, p. 11-33. 2003.
BARBETTA, P. A. Estatística aplicada às ciências sociais. 5. Ed. Floriánopolis, UFSC.
2003.
BARBIERE, M. R. A construção do conhecimento do professor. Uma experiência de
parceria entre professores do ensino fundamental e médio da rede pública e a
universidade. Ribeirão Preto. 2001.
CARLEIAL, A. B. Uma breve história da conquista espacial. Revista Parcerias
estratégicas, v. 7, 1999.
CANIATO, R. O céu. UNICAMP. V. 1, 1975.
DUNKIN, S, K, Using space Science and technology as an educational tool: two
diferent approaches. Adv. Space Res. Vol 20, n. 7, 1997.