Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25 °C, e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg °C).Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de
Durante a primeira fase do projeto de uma usina de
geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe
de avaliação de impactos ambientais procuram saber se
esse projeto está de acordo com as normas ambientais.
A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja
temperatura média da água é de 25 °C, e usará a sua
água somente para refrigeração. O projeto pretende que
a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em
razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será
dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de
calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de
maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros
determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio
com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C
em relação à temperatura da água do rio captada pelo
sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da
água igual a 4 kJ/(kg °C).
Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo
de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser
mais próximo de
- A)42.
- B)84.
- C)167.
- D)250.
- E)500.
Resposta:
A alternativa correta é C)
Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de
Para calcular o fluxo de água necessário, precisamos calcular a quantidade de calor que será dissipada pelo sistema de arrefecimento. Como a potência elétrica da usina é de 1,0 MW e o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, temos que a potência dissipada é de 2,0 MW.
Como a potência é dada em watts (W) e o calor específico da água é dado em kJ/(kg °C), precisamos converter a potência de MW para W e o calor específico de kJ/(kg °C) para J/(kg °C). Temos que 1 MW é igual a 1.000.000 W e 1 kJ é igual a 1.000 J. Portanto, a potência dissipada é de 2.000.000 W e o calor específico da água é de 4.000 J/(kg °C).
Agora, podemos calcular a quantidade de calor que será dissipada por segundo. Como a potência é dada em watts (W) e o calor é dado em joules (J), podemos calcular a quantidade de calor dissipada por segundo dividindo a potência pela unidade de tempo (1 segundo). Temos que:
Q = P / t
Q = 2.000.000 W / 1 s
Q = 2.000.000 J/s
Agora, podemos calcular o fluxo de água necessário para dissipar essa quantidade de calor. Como a água só pode ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento, podemos calcular o fluxo de água necessário utilizando a fórmula:
m = Q / (c * ΔT)
Onde m é o fluxo de água, Q é a quantidade de calor dissipada por segundo, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.
Substituindo os valores, temos:
m = 2.000.000 J/s / (4.000 J/(kg °C) * 3 °C)
m ≈ 166,67 kg/s
Portanto, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de 167.
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