02 - Pretende-se fundir 30 t de sucata de aço inoxidável (
, restante Fe ) em um forno elétrico a arco. As perdas térmicas correspondem a 350.000 kcal/hora. Qual o consumo de energia elétrica quando a potência útil aplicada ao forno for de 7000 kW ? Qual o tempo de corrida? Qual a economia resultante do aumento da capacidade do transformador para 120.000 kW ? Temperatura do aço
.
Passo 1
Resumindo o enunciado: queremos fundir
t de sucata de aço inoxidável (com composição aproximada
Cr,
Ni e resto Fe) num forno elétrico a arco. Sabemos:
– Temperatura de fusão do aço .
– Perdas térmicas fixas de kcal/h.
– Potência útil originalmente disponível kW.
Precisaremos:
. Calcular a energia total requerida para aquecer e fundir a sucata.
. Converter potências entre kW e kcal/h (sabendo que
kW
kcal/h).
. Determinar o tempo de corrida e o consumo elétrico total.
. Repetir o cálculo para potência útil de
kW e comparar as consumações, encontrando a economia.
– Temperatura de fusão do aço
– Perdas térmicas fixas de
– Potência útil originalmente disponível
Precisaremos:
Passo 2
Calcular a energia de aquecimento sensível e a energia de fusão da sucata. Assumimos temperatura ambiente
, calor específico médio do aço
kcal/(kg
C) e calor latente de fusão
kcal/kg.
Passo 3
Converter a potência útil e as perdas para kcal/h, e obter a potência elétrica de entrada.
Potência útil kW em kcal/h:
Potência útil
Perdas:
kcal/h (já em kcal/h).
Potência de entrada ao forno:
Potência de entrada ao forno:
Convertendo de volta para kW:
Passo 4
Calcular o tempo de corrida com
kW.
Passo 5
Calcular o consumo elétrico total por corrida no caso original.
Energia consumida:
Energia consumida:
Passo 6
Refazer cálculos para potência útil aumentada a
kW.
Potência útil em kcal/h:
Potência útil em kcal/h:
Potência de entrada:
Convertendo para kW:
Tempo de corrida:
Energia consumida:
Passo 7
Calcular a economia ao aumentar a potência útil.
Resposta
Consumo de energia elétrica com
kW útil:
kW (ou
kWh por corrida)
Tempo de corrida: h
Economia ao passar para kW útil:
kWh por corrida
Tempo de corrida:
Economia ao passar para