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 a beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25^circ 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^circ 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^circ 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 .

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre uma usina de energia que vai usar água de um rio para se refrigerar. A água do rio está a uma temperatura média de e a usina vai dissipar 2,0 MW de calor. A regra é que, quando essa água voltar pro rio, ela não pode estar mais quente que acima da temperatura original. Vamos usar conceitos de termologia, mais especificamente a fórmula de calor sensível, pra descobrir qual o fluxo mínimo de água necessário para que isso aconteça.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar da fórmula que relaciona a quantidade de calor ( Q = m times c times De) com a massa de água ( ), o calor específico da água ( ) e a variação de temperatura ( ):

Passo 3

A gente sabe que a usina vai dissipar 2,0 MW de calor. Como Q = 2,0 times 1000 = 2000 kJ/s , então:

Passo 4

O calor específico da água é dado como e a variação máxima de temperatura permitida é .

Passo 5

Agora, vamos rearranjar a fórmula para encontrar a massa de água por segundo ( m = Qc times De):
m = 20004 times 3 = 200012 approx 166,67 kg/s
Substituindo os valores:

Resposta

O fluxo mínimo de água necessário para a refrigeração da usina é mais próximo de 167 kg/s.

Exercícios relacionados