Deseja-se armazenar pêssego em uma câmara cujo evaporador opera a uma temperatura de
-10^{\circ} \mathrm{C} e condensador a temperatura de 35^{\circ} \mathrm{C}. O ciclo de compressão de vapor tem
capacidade de 18 ton de refrigeração usando R134a como fluido refrigerante em condições saturadas. Monte o ciclo que representa o processo e determine
a) Taxa de calor removida do fluido refrigerante;

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações relevantes:
  • Capacidade do ciclo (capacidade frigorífica): 18\\ \text{ton} de refrigeração.
  • Fluido: R134a em condições saturadas (isso importa para outras partes do problema, mas aqui a capacidade já é dada).
    O que a parte (a) pede:
  • Determinar a taxa de calor removida do fluido refrigerante (ou seja, a potência frigorífica fornecida pelo evaporador), em unidades práticas (por exemplo \mathrm{kW}).

Passo 2

Vamos entender o que significa “ton de refrigeração” e como converter para potência (energia por unidade de tempo).
Definição prática usada em refrigeração:
  • Uma tonelada de refrigeração ( 1\\ \text{ton}) é definida como a potência necessária para fundir 1 tonelada (métrica) de gelo em 24 horas. Em unidades termodinâmicas usuais isso equivale a
1\\ \text{ton} = 12\,000\\ \text{BTU/h} \approx 3{,}51685\\ \mathrm{kW}.
Aqui:
  • 12\,000\\ \text{BTU/h} é a definição clássica em unidades imperiais.
  • 3{,}51685\\ \mathrm{kW} é a conversão para o Sistema Internacional (kW). Vou usar este valor para conversão porque é o mais comum em problemas de refrigeração.
Agora convertemos a capacidade dada para \mathrm{kW}. Denotando por \dot{Q}_{\text{evap}} a taxa de calor removida pelo evaporador:
\dot{Q}_{\text{evap}} = 18\\ \text{ton} \times 3{,}51685\\ \frac{\mathrm{kW}}{\text{ton}}.

Passo 3

Calculemos a multiplicação passo a passo (sem pular etapas):
3{,}51685 \times 10 = 35{,}1685,
3{,}51685 \times 8 = 28{,}1348,
somando:
35{,}1685 + 28{,}1348 = 63{,}3033\\ \mathrm{kW}.
Arredondando para uma apresentação prática (duas casas significativas após a vírgula não é necessária aqui; uma casa decimal é suficiente para capacidade frigorífica):
\dot{Q}_{\text{evap}} \approx 63{,}3\\ \mathrm{kW}.
Também em unidades de watts:
\dot{Q}_{\text{evap}} \approx 63\,303{,}3\\ \mathrm{W}.

Resposta

\dot{Q}_{\text{evap}} = 63{,}3\\ \mathrm{kW}

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