Question

Equipamentos de ar-condicionado são importantes dispositivos térmicos para a manutenção da temperatura adequada em ambientes domésticos, para manter o conforto e bem estar, e industriais, visando o arrefecimento de máquinas ou, ainda, em ambientes mistos. Estes equipamentos, apesar de necessários, geram gastos energéticos e econômicos adicionais para o orçamento mensal. Desta forma, medidas de utilização adequada e racional dos mesmos são necessárias, principalmente em momentos de crise. Suponha que você seja o dono de uma empresa que funciona em um escritório. Neste temos vários computadores, impressoras e terminais que apresentam uma potência nominal total de 8,4 kW e 7 pessoas trabalhando, cada uma gerando 100 W de calor. Em um determinado final de semana de verão, o escritório permaneceu fechado e a temperatura do ar interior chegou a 40⁰C, enquanto o exterior esteve a 30⁰C. Ao voltar ao escritório, você liga o ar condicionado (COP de 2,8) e resfria todo o ambiente até 20⁰C em 30 minutos. A massa de ar interior ao escritório é de 800 kg (considere para o ar cV = 0,72 kJ/(kg.0C) e ar cP = 1,00 kJ/(kg.0C)). Diante deste contexto você foi desafiado a solucionar as seguintes situações:
a) Determinar a energia consumida (kW) pelo ar-condicionado para o resfriamento, considerando que o escritório está bem vedado nas portas, janelas e demais aberturas. Considerar que nenhum equipamento, além do ar condicionado, esteja ligado e os funcionários ainda não chegaram.
b) Determinar a energia total gasta para resfriar o escritório e manter a temperatura com todos os funcionários presentes e equipamentos ligados.
c) Determinar uma medida eficiente de economia de energia nesta situação e evidenciar a sua escolha com cálculos adequados da quantidade economizada. d) Explicar quais seriam as consequências no gasto energético caso o escritório não se apresente como um sistema bem vedado nas aberturas.

Answer 1

Letra A) 2,3kW
B) ≅5,5kW
C) ≅0,7kW
D) Explicar quais seriam as consequências no gasto energético caso o escritório não seje um sistema bem vedado nas aberturas. O escritório irá apresentar regiões de troca de massa de ar entre o interior e exterior, assim a temperatura do ar interior não apresentará valores tão elevados quanto a condição de totalmente vedado, assim irá ter uma redução no gasto de energia. Outra condição será mesmo não vedado o ar interior chegar a uma temperatura elevada, como dado no enunciado. Aqui haverá um gasto maior de energia para refriar o ar ambiente, pois o sistema estará a pressão constante e o cp do ar é maior do que o cV.