e) Estime a quantidade de energia que pode ser economizada durante o inverno em um condomínio com 100 casas (e o equivalente em R$).

Passo 1

Beleza, galera! Vamos lá: o exercício pede para estimar quanta energia dá pra economizar durante o inverno em um condomínio com 100 casas e também quanto isso vai dar em dinheiro (R$). Vamos precisar entender um pouco sobre consumo de energia residencial no inverno e usar algumas contas básicas pra chegar na resposta.

Passo 2

Primeiro, precisamos saber quanto cada casa consome de energia durante o inverno. Suponhamos que, em média, cada casa consome cerca de 500 kWh apenas para aquecimento durante os meses frios. Isso é uma média, claro, porque varia de acordo com o tamanho da casa e o tipo de aquecimento usado.

Passo 3

Agora, vamos pensar em medidas de economia. Vamos supor que, com algumas melhorias como isolamento térmico, uso de eletrodomésticos mais eficientes e melhores práticas de consumo, cada casa consegue reduzir esse consumo em 20%. Isso significa que cada casa economizaria:

Passo 4

Como são 100 casas no condomínio, a economia total seria:
Agora, vamos converter essa economia em dinheiro. Se o preço médio da energia elétrica é aproximadamente R$ 0,50 por kWh, então:

Resposta

Durante o inverno, o condomínio com 100 casas pode economizar cerca de 10.000 kWh de energia, o que corresponde a aproximadamente R$ 5.000.

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Trocadores de calor são extensivamente utilizados na indústria para resfriamento ou aquecimento de comentes de fluido. Os trocadores do tipo duplo tubo consistem basicamente em dois tubos concêntricos, pelos quais circulam correntes de fluidos a diferentes temperaturas, havendo então troca de calor entre estas, conforme ilustrado na figura abaixo.
No dimensionamento ou na análise de trocadores de calor, se toma necessário estimar o coeficiente global de troca térmica , que é definido como onde é a resistência total à transferência de calor entre o fluido do tubo interno, a uma temperatura e o fluido do tubo externo, a uma temperatura tal que a taxa de transferência de calor entre os fluidos é calculada então por , onde é a área de contato entre os tubos interno e externo. O coeficiente de troca convectiva para o escoamento no tubo interno é de e para o externo é igual a .
a) Obtenha uma expressão para o coeficiente de transferência global em termos das dimensões do equipamento e das condições de processo, e calcule o valor deste para o problema em questão. Tome como área de troca (A) a área da superfície externa do tubo interno.
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Sua empresa foi contratada para analisar a viabilidade técnica-econômica da instalação de uma camada de isolante térmico nas paredes de residências, em um condomínio em construção. Durante o inverno (que dura aproximadamente 90 dias), a temperatura média na cidade onde o condomínio está sendo construído é de . Para conforto dos habitantes, aquecedores mantém o ambiente interno em uma temperatura de . O custo da energia para o aquecimento das residências é estimado em /kWh.
A área total de troca térmica em uma residência típica é de (considerando somente as superfícies laterais). As paredes são formadas de alvenaria, com 20 cm de espessura e uma condutividade térmica efetiva de . O isolante térmico a ser instalado ( ) é disponível em placas de 2.0 cm de espessura, tendo um custo total (produto+instalação) de R$ 65/m². Assuma que o coeficiente de troca convectiva médio, da superfície externa para o ar ambiente é de , e que o coeficiente convectivo na parte interna seja de .
a) Estime a energia perdida diariamente por uma residência descrita acima durante o inverno, na ausência do material isolante. Despreze as perdas para o chão e teto e perdas por radiação.
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Um vaso cilíndrico é utilizado para a mistura e aquecimento de matérias-primas em determinado processo. A temperatura do fluido interno é de , sendo que na superfície interna do vaso, o coeficiente de troca convectiva é de . O vaso é formado de aço carbono ( ), cuja parede possui uma espessura de 1 cm. A superfície externa deste vaso está em contato com o ar ambiente, a uma temperatura de , sendo o coeficiente de troca convectiva igual a .
a) Estime a perda de calor do fluido aquecido para o ambiente, apenas pela superfície lateral (em destaque na figura). Assuma transferência de calor apenas na direção radial.
Faça os cálculos para verificar se equação da velocidade , satisfaz a equação da continuidade para o escoamento de um fluido incompressível em regime permanente.