Eficiência de máquinas térmicas de refrigeração: Análise de um caso de estudo

A preocupação em relação à eficiência dos processos é constante e no que diz respeito às máquinas térmicas não é diferente Assim sendo a eficiência de uma máquina térmica pode ser expressa em termos do coeficiente de performance COP de acordo com o princípio da conservação de energia RODRIGUEZ J M F Máquinas Térmicas Maringá PR Unicesumar 2021 p137 Um determinado ambiente possui 100 m² e apresenta uma carga térmica de refrigeração de 1 TR por metro quadrado e a instalação opera aproximadamente 100 horas por mês com um coeficiente de performance do ciclo igual a 352 e possui um custo da energia elétrica de R 15000 por MWh Dados Considere a eficiência dos equipamentos como sendo 100 1 TR 1 Tonelada de Refrigeração 12000 BTUsh 3517 W A respeito da instalação apresentada avalie as afirmações apresentadas abaixo I A máquina térmica de refrigeração retira 3517 kW de calor do ambiente a ser refrigerado II A máquina térmica em questão recebe aproximadamente 100 kW de trabalho para retirar calor do ambiente a ser refrigerado III O consumo de energia mensal da máquina térmica é dado pela potência e tempo de operação da máquina sendo aproximadamente 10 MWh IV A máquina térmica apresentada é uma máquina de refrigeração e o custo mensal de energia para a instalação é de aproximadamente R 150000 V A máquina térmica apresentada possui um custo anual de energia para a instalação de aproximadamente R 1500000 Vamos analisar cada uma das asserções I A máquina térmica de refrigeração retira 3517 kW de calor do ambiente a ser refrigerado Para realizar o cálculo do calor retirado pelo refrigerador basta fazer o produto da carga térmica pela área do ambiente refrigerado 𝑄𝐿 𝑄𝑇𝐴 𝑄𝐿 3517 𝑊 𝑚2 100𝑚2 𝑄𝐿 351700 𝑊 𝑄𝐿 3517 𝑘𝑊 Portanto podemos afirmar que a asserção é verdadeira II A máquina térmica em questão recebe aproximadamente 100 kW de trabalho para retirar calor do ambiente a ser refrigerado Para calcular a potência exigida temos a seguinte fórmula 𝐶𝑂𝑃 𝑄𝐿 𝑊 Isolando a potência W 𝑊 𝑄𝐿 𝐶𝑂𝑃 𝑊 3517 352 𝑊 99915 𝑘𝑊 Portanto como a afirmação diz que é aproximadamente 100 kW e não exatamente podemos concluir que a asserção é verdadeira III O consumo de energia mensal da máquina térmica é dado pela potência e tempo de operação da máquina sendo aproximadamente 10 MWh Calculando o consumo de energia mensal teremos 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 𝑊ℎ𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑖𝑠 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 99915 100 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 9991477 𝑘𝑊ℎ 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 9991 𝑀𝑊ℎ Portanto podemos afirmar que a asserção é verdadeira IV A máquina térmica apresentada é uma máquina de refrigeração e o custo mensal de energia para a instalação é de aproximadamente R 150000 Calculando o Custo mensal 𝐶𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 𝐶𝑢𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝐶𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 9991 150 𝐶𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 𝑅 149872 Portanto podemos afirmar que a asserção é verdadeira V A máquina térmica apresentada possui um custo anual de energia para a instalação de aproximadamente R 1500000 Para realizar o cálculo do custo anual será considerado o ano padrão de 12 meses 𝐶𝑢𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐶𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 12 𝐶𝑢𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 149872 12 𝐶𝑢𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑅 1798466 Portanto a afirmação é falsa