Considere uma camara fria utilizada no congelamento de carne bovina. A produção é de 4500 Kg / dia, a temperatura no ambiente externo a camara é 32^circ C, a temperatura de congelamento é de -2^circ C a temperatura de armazenamento da carne bovina é de -20^circ C. A carne entra na camara a uma temperatura de 5^circ C. O calor especifico antes e depois do congelamento é de 3,2 kJ / kg^circ C e 1,6 kJ / kg^circ C respectivamente e o calor latente de congelamento da carne é de 56 kcal / kg. O tempo de funcionamento da camara é de18 horas.
Considerando que o painel comercial isolante selecionado é de poliuretano (PUR) com espessura de 15 cm e K=0,03 W /(mK) calcule a a troca de calor atraves das paredes.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma câmara fria usada para congelar carne bovina. A gente precisa calcular a troca de calor que acontece através das paredes dessa câmara. Para isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução, que é quando o calor passa através de materiais sólidos. As informações que vamos precisar são a espessura da parede, a condutividade térmica do material (no caso, poliuretano), as temperaturas interna e externa, e o tempo de funcionamento da câmara.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a fórmula para calcular a transferência de calor por condução. A equação básica é:
Q = K cdot A cdot De
Onde:
  • é a quantidade de calor transferido (em Joules),
  • é a condutividade térmica do material (em W/(m·K)),
  • é a área da parede (em m²),
  • é a diferença de temperatura entre os dois lados da parede (em °C),
  • é o tempo (em segundos),
  • é a espessura da parede (em metros).

Passo 3

Mas espera aí! No enunciado, a área da parede não foi fornecida. Isso é comum nesse tipo de problema. Geralmente, assume-se que a área seja um dado ou que precisamos calcular com base em outras informações. No entanto, como a área não está disponível, vamos simplificar e considerar que a espécie do problema está focada na transferência de calor por unidade de área. Assim, nossa fórmula fica por unidade de área:
Q = K cdot De

Passo 4

Vamos identificar os valores que temos:
  • 18 , horas times 3600 , s/hora = 64800 , s (condutividade térmica do poliuretano),
  • (espessura da parede),
  • ,
  • . Para transformar isso em segundos:

Passo 5

Agora, vamos substituir os valores na fórmula:
Q = 0,03 , W/(m·K) times 52 , K times 64800 , s0,15 , m

Passo 6

Vamos calcular passo a passo:
Primeiro, multiplica 0,03 times 52 = 1,56 , W/m² por 1,56 times 64800 = 101,088 , J/m² :
101,0880,15 = 674,72 , J/m² ²
Depois, multiplica pelo tempo :
²
Por fim, divide pela espessura :
²

Resposta

A troca de calor através das paredes da câmara fria é de aproximadamente 674,72 J/m² durante as 18 horas de funcionamento.

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