Questão de Meio Ambiente - Emissão e Efluentes · FGV EPE 2024 (nº 70)

Quando dois fluidos com temperaturas e vazões diferentes se misturam, a temperatura final da mistura é o resultado de um balanço de energia, onde o calor perdido por um fluido é ganho pelo outro. A quantidade de calor é proporcional à vazão, à temperatura e ao calor específico do fluido.

• Vazão de água de resfriamento: $18.000 \text{ m}^3/\text{h} = 18.000 / 3600 \text{ m}^3/\text{s} = 5 \text{ m}^3/\text{s}$.
• Vazão do rio: $65 \text{ m}^3/\text{s}$.
• Temperatura inicial do rio: $20^\circ\text{C}$.
• Temperatura final da mistura: $21^\circ\text{C}$.

Aplicando o balanço de energia (considerando o calor específico da água constante e cancelando-o):
(Vazão do rio × Temp. do rio) + (Vazão da água de resfriamento × Temp. da água de resfriamento) = (Vazão total) × (Temp. final)

$Q_{rio} \cdot T_{rio} + Q_{agua\_resfriamento} \cdot T_{agua\_resfriamento} = (Q_{rio} + Q_{agua\_resfriamento}) \cdot T_{final}$
$65 \text{ m}^3/\text{s} \cdot 20^\circ\text{C} + 5 \text{ m}^3/\text{s} \cdot T_{agua\_resfriamento} = (65 \text{ m}^3/\text{s} + 5 \text{ m}^3/\text{s}) \cdot 21^\circ\text{C}$
$1300 + 5 \cdot T_{agua\_resfriamento} = 70 \cdot 21$
$1300 + 5 \cdot T_{agua\_resfriamento} = 1470$
$5 \cdot T_{agua\_resfriamento} = 1470 - 1300$
$5 \cdot T_{agua\_resfriamento} = 170$
$T_{agua\_resfriamento} = 170 / 5$
$T_{agua\_resfriamento} = 34^\circ\text{C}$

** (A) Incorreta:** Esta temperatura é muito baixa, indicaria que a água de resfriamento estaria mais fria que o rio, o que não ocorre em um descarte de termelétrica.
** (B) Incorreta:** Assim como a alternativa A, esta temperatura é muito baixa para a água de descarte de uma termelétrica.
** (C) Incorreta:** Se a água de lançamento estivesse a 20°C, a temperatura final do rio não aumentaria para 21°C, a menos que a vazão da água de resfriamento fosse insignificante, o que não é o caso. Armadilha: O aluno pode pensar que a água de resfriamento volta à temperatura original do rio, mas ela é usada para resfriar o vapor, então ela absorve calor e sua temperatura aumenta.
** (D) Correta:** O cálculo do balanço de energia, considerando a conversão correta das unidades de vazão, resulta em 34°C.
** (E) Incorreta:** Embora próxima, esta temperatura não corresponde ao valor exato calculado pelo balanço de energia.