O motor Vaukesha VHP5904LT, cujas informações técnicas são fornecidas na tabela 1, deve ser empregado em um sistema de cogeração de um aeroporto que demanda 2100 kW (ele) e 3240 kW para climatização do ambiente em um sistema de ar-condicionado; gás natural é empregado como combustível (Cpgas = 1,2 kJ / kgK ). Uma das alternativas estudadas para atender às flutuações diárias da climatização consiste em empregar um sistema de refrigeração por absorção (COP=0,8), acionado pelos gases de exaustão do motor (saindo do gerador do SRA a 170^circ C ) e dois sistemas de refrigeração por compressão de vapor (COP=4) com capacidade individual de 840 k (procure informações sobre o Aeroporto Internacional Zumbi dos Palmares, em Maceió, AL - esses dados dizem respeito a tal empreendimento):
d) Se os equipamentos operarem na condição nominal, o shopping center comprará ou venderá energia elétrica?
(calcule a quantidade envolvida, assumindo rendimento do gerador de 95%).

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre cogeração em um aeroporto que precisa de 2100 kW de eletricidade e 3240 kW para climatização. A gente vai analisar se, operando no sisteminha que eles planejaram, o shopping center vai precisar comprar ou vai poder vender energia elétrica. Para isso, vamos precisar entender como funciona a cogeração, a eficiência do gerador e os sistemas de refrigeração que estão sendo usados.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quanta eletricidade o motor Vaukesha VHP5904LT está produzindo. Sabemos que o rendimento do gerador é de 95%. Isso significa que, para cada 100 unidades de energia que o motor consome, 95 são convertidas em eletricidade.
Infelizmente, o enunciado não nos dá diretamente a potência elétrica gerada pelo motor. Entretanto, podemos assumir que o motor opera para atender toda a demanda de energia elétrica e que a diferença será o que será vendido ou precisará ser comprado.

Passo 3

Vamos supor que toda a energia gerada pelo motor, considerando o rendimento, é destinada à eletricidade. Então, a potência elétrica disponível é:
Pelétrica = Pmotor times Rendimento é
Como não temos $ P_{motor} $, precisaremos relacionar com a demanda.

Passo 4

A demanda total de eletricidade é de 2100 kW. Além disso, temos a demanda de climatização de 3240 kW. Parte dessa climatização está sendo atendida pelos sistemas de refrigeração por absorção e por compressão.
Os sistemas de refrigeração por compressão têm um COP de 4 e cada um tem uma capacidade de 840 kW. Então, a potência elétrica necessária para cada sistema de compressão é:
Pcompressão = 840 kW4 = 210 kW ã
Como são dois sistemas:
Pcompressão total = 2 times 210 kW = 420 kW ã

Passo 5

Agora, vamos calcular a potência total que o sistema precisa fornecer:
  • Energia elétrica para o shopping: 2100 kW
  • Energia elétrica para os sistemas de compressão: 420 kW
  • Total:
Ptotal demanda = 2100 + 420 = 2520 kW

Passo 6

Sabemos que o gerador tem um rendimento de 95%. Então, para fornecer 2520 kW de eletricidade, a potência que o motor precisa gerar é:
Pmotor = 25200.95 approx 2652.63 kW

Passo 7

Agora, vamos considerar a capacidade total do motor. Se a potência que o motor está gerando é de aproximadamente 2652.63 kW, precisamos comparar isso com a demanda para ver se há excesso ou falta de energia.
Se o motor gera 2652.63 kW e a demanda total é de 2520 kW, então:
Excesso de energia = 2652.63 - 2520 = 132.63 kW

Resposta

O shopping center poderá vender aproximadamente 132,63 kW de energia elétrica quando os equipamentos operarem em condição nominal.

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