Questão de Engenharia Mecânica · FCC TRT23 2022 (nº 55)

A capacidade de refrigeração de um Chiller é a quantidade de calor que ele consegue remover de um fluido (neste caso, água) por unidade de tempo. Ela é calculada multiplicando a taxa de fluxo de massa do fluido pela sua capacidade específica de calor e pela variação de temperatura que o fluido sofre.

Para calcular a capacidade de refrigeração ($Q$), usamos a fórmula:
$Q = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T$
Onde:

• $Q$ é a capacidade de refrigeração em kW.
• $\dot{m}$ é a vazão mássica da água em kg/s.
• $c_p$ é a capacidade específica de calor da água em kJ/kg/K.
• $\Delta T$ é a diferença de temperatura da água em K (ou °C, pois a variação de 1°C é igual à variação de 1K).

Passo a passo da resolução:

1. Calcular a vazão mássica ($\dot{m}$):
   A vazão volumétrica ($\dot{V}$) é dada como $0,0995\text{ m}^3\text{/s}$. A densidade da água ($\rho$) não é fornecida, mas é um valor padrão de $1000\text{ kg/m}^3$.
   \dot{m} = \rho \cdot \dot{V} = 1000\text{ kg/m}^3 \cdot 0,0995\text{ m}^3\text{/s} = 99,5\text{ kg/s}\

2. Calcular a diferença de temperatura ($\Delta T$):
   A água entra a $12\text{ °C}$ e sai a $6\text{ °C}$.
   $\Delta T = T_{entrada} - T_{saída} = 12\text{ °C} - 6\text{ °C} = 6\text{ °C}$
   Como uma variação de 1°C é igual a uma variação de 1K, $\Delta T = 6\text{ K}$. (A informação sobre 0°C = 273,15K é um distrator, pois para a diferença de temperatura, as escalas Celsius e Kelvin são equivalentes).

3. Calcular a capacidade de refrigeração ($Q$):
   A capacidade específica de calor da água ($c_p$) é $4,19\text{ kJ/kg/K}$.
   $Q = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T = 99,5\text{ kg/s} \cdot 4,19\text{ kJ/kg/K} \cdot 6\text{ K}$
   $Q = 2501,37\text{ kJ/s}$
   Como $1\text{ kJ/s} = 1\text{ kW}$,
   $Q = 2501,37\text{ kW}$

Arredondando para o valor mais próximo entre as alternativas, temos 2500 kW.

(A) Correta: O cálculo resulta em aproximadamente 2501,37 kW, que é muito próximo de 2500 kW, considerando arredondamentos e a precisão das alternativas.
(B) Incorreta: Este valor é aproximadamente dez vezes maior que o correto, possivelmente devido a um erro de cálculo na vazão mássica (ex: usar 10000 kg/m³ para densidade) ou um erro de unidade.
(C) Incorreta: Este valor seria obtido se a diferença de temperatura fosse 9 K (ex: 15°C - 6°C ou 12°C - 3°C), o que não corresponde aos dados do problema.
(D) Incorreta: Não há um erro comum que leve a este resultado com os dados fornecidos.
(E) Incorreta: Não há um erro comum que leve a este resultado com os dados fornecidos.