Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 120
As claraboias são comumente usadas em residências e instalações de produção, uma vez que deixam a luz natural entrar durante o dia, reduzindo, assim, os custos de iluminação. No entanto, oferecem pouca resistência à transferência de calor, e grandes quantidades de energia são perdidas através delas no inverno, a menos que sejam equipadas com cobertura isolante motorizada que pode ser utilizada em clima frio e à noite para reduzir as perdas de calor. Considere uma claraboia horizontal de 1 m de largura e 2,5 m de comprimento no telhado de uma casa mantida à temperatura de 20°C. A claraboia é feita de uma única camada de vidro ( 0,78 W/m.K e 0,9) de 0,5 cm de espessura. Determine a taxa de perda de calor através da claraboia quando a temperatura do ar externo é -10°C e a temperatura efetiva do céu é -30°C. Compare seu resultado com a taxa de perda de calor através de um telhado com área de superfície equivalente que tem construção comum R-5,34 em unidades do SI (ou seja, razão entre espessura e condutividade térmica efetiva de 5,34 m2.K/W).
Passo 1
Sabemos que o céu tem temperatura efetiva -30°C e o ar externo tem temperatura -10°C. Além disso, a temperatura no interior da casa é 20°C e a claraboia tem área 1 m x 2,5 m e espessura 0,5 cm. As propriedades do vidro são 0,78 W/m.K e 0,9.
Queremos encontrar a perda de energia da claraboia e compará-la com a de um telhado que possui 5,34 m2.K/W.
O que vamos fazer é: calcular a taxa de transferência de calor por condução através da claraboia e, utilizar a mesma fórmula para obter a taxa para o telhado. Pronto? Vamos lá!!!
Passo 2
A taxa de transferência por condução é:
Então a perda de calor pela claraboia é:
Passo 3
Agora, vamos calcular de forma semelhante a perda de calor através do telhado R-534:
Resposta
Como podemos conferir a perda de calor através da claraboia é muito superior do que a observada no telhado R-534. Assim, é recomendado para esta construção que seja adicionado isolamento à claraboia.