A escaldagem é um processo usado em abatedouros de aves, que visa remover as penas para o corte posterior. O processo consiste em mergulhar as aves, já mortas, em um tanque de água quente por um determinado período, de forma que as penas se soltem da pele. Um abatedouro usa 1 m^3 de água a 60^circ C em seu tanque de escaldagem. Essa água é obtida mediante o aquecimento indireto da água por vapor a 120^circ C. O tanque contém inicialmente água a 20^circ C. Assuma o calor específico médio da água igual a 4,185 kJ / kg K. Considerando uma perda de calor de 10 kJ / kg de água para o ambiente, determine a quantidade de vapor necessária para o aquecimento da água:
Considerando o vapor no estado de vapor úmido com título de 97 %. R =82.26 kg.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que a gente tem 1 m³ de água (ou seja 1000 kg) saindo a 20 °C e quer aquecer até 60 °C num tanque, usando vapor úmido a 120 °C com título x = 97 %. O calor específico da água é c = 4,185 kJ/kg·K e há uma perda fixa de 10 kJ por kg de água. Nosso objetivo é achar a massa de vapor necessária.
O que vamos usar:
  • Fórmula do calor sensível: Q = m·c·ΔT
  • Entalpia do vapor úmido: h_vapor = h_f + x·h_fg (em t_sat = 120 °C)
  • Balanço de energia: Q_recebida = m_vapor·(h_vapor – h_condensado)

Passo 2

Calcular o calor que a água precisa receber para ir de 20 °C a 60 °C, somando a perda para o ambiente:
ΔT = 60 – 20 = 40 K
Q_sensível = m_água·c·ΔT = 1000 kg · 4,185 kJ/kg·K · 40 K = 167 400 kJ
Perda = 10 kJ/kg · 1000 kg = 10 000 kJ
Logo Q_total = 167 400 + 10 000 = 177 400 kJ

Passo 3

Precisamos da entalpia do vapor úmido a 120 °C. Pelas tabelas de vapor saturado:
h_f(120 °C) ≈ 504,7 kJ/kg
h_fg(120 °C) ≈ 2201,1 kJ/kg
Título x = 0,97
h_vapor = h_f + x·h_fg = 504,7 + 0,97·2201,1 ≈ 504,7 + 2135,1 = 2640,8 kJ/kg
Quando o vapor condensa, a gente considera que o condensado sai à temperatura do banho, ou seja 60 °C, então:
h_condensado = h_f(60 °C) ≈ 251,2 kJ/kg

Passo 4

Fazendo o balanço de energia (tudo o calor do vapor vai pro aquecimento da água + perdas):
m_vapor · (h_vapor – h_condensado) = Q_total
m_vapor · (2640,8 – 251,2) = 177 400
m_vapor · 2389,6 = 177 400

Passo 5

Isolando m_vapor:
m_vapor = 177 400 / 2389,6 ≈ 74,24 kg

Resposta

A massa de vapor úmido necessária é, aproximadamente, 74,2 kg.

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