Uma oficina de pintura automotiva utiliza uma estufa elétrica para secar peças. Durante o funcionamento, a…

Questão

Uma oficina de pintura automotiva utiliza uma estufa elétrica para secar peças. Durante o funcionamento, a temperatura interna é mantida em 70 °C, enquanto a temperatura média do ambiente é 25 °C. A área total das paredes da estufa é 18 m^2, e a taxa de perda de calor pelas paredes pode ser estimada por P = U A delta T, em que P é a potência térmica perdida, U é o coeficiente global de transmissão térmica, A é a área e delta T é a diferença de temperatura. Atualmente, a estufa funciona 5 horas por dia, durante 250 dias por ano, e apresenta coeficiente global de transmissão térmica U = 2,4 W/(m^2 °C). Intervenção 1: instalar isolamento feito com material reciclado, reduzindo U para 0,8 W/(m^2 °C), sem alterar o tempo de funcionamento. Intervenção 2: instalar um controle digital de temperatura, mantendo o valor atual de U, mas reduzindo o funcionamento para 4 horas por dia. Para as estimativas, considere que 1 kW = 1 000 W e que cada kWh de eletricidade consumida corresponde à emissão de 0,20 kg de CO2. Elabore um parecer técnico que calcule o consumo anual associado às perdas de calor no sistema atual e após cada intervenção, compare a economia de energia e a redução das emissões de CO2, indique a alternativa mais sustentável e descreva como uma planilha e sensores de temperatura poderiam apoiar a validação das estimativas.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

A diferença de temperatura é delta T = 70 - 25 = 45 °C. P = U A delta T P = 2,4 x 18 x 45 P = 1 944 W = 1,944 kW. t = 5 x 250 = 1 250 h. E = P t E = 1,944 x 1 250 E = 2 430 kWh. P1 = 0,8 x 18 x 45 P1 = 648 W = 0,648 kW. E1 = 0,648 x 1 250 E1 = 810 kWh. 2 430 - 810 = 1 620 kWh. 1 620 x 0,20 = 324 kg de CO2 por ano. t2 = 4 x 250 = 1 000 h. E2 = 1,944 x 1 000 E2 = 1 944 kWh. 2 430 - 1 944 = 486 kWh. 486 x 0,20 = 97,2 kg de CO2 por ano. Considerando apenas as perdas térmicas pelas paredes e os dados apresentados, a intervenção 1 é a mais sustentável, pois reduz o consumo anual em 1 620 kWh e evita 324 kg de CO2 por ano, valores maiores que os obtidos com a intervenção 2. Fisicamente, o isolamento reduz a transferência de energia térmica para o ambiente ao diminuir o coeficiente U. Uma planilha pode organizar os valores de U, A, temperaturas, horas de funcionamento e dias de uso, aplicando automaticamente as fórmulas P = U A delta T, E = P t e emissão = E x 0,20. Ela também permite simular outras temperaturas externas, espessuras de isolamento e rotinas de funcionamento. Sensores instalados dentro e fora da estufa podem registrar as temperaturas ao longo do tempo. Esses dados permitem comparar a diferença de temperatura real e o consumo elétrico antes e depois da intervenção, verificando se as previsões do modelo correspondem ao funcionamento do protótipo ou da instalação reformada.

Explicação

O reparo torna explícitos no texto os dados de 5 h/dia e 250 dias/ano necessários para calcular o tempo anual de operação e os consumos anuais apresentados no espelho.

Raio-X da questão

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