Um óleo combustível é queimado com ar em uma caldeira. A combustão produz 813 kW de energia térmica, 65 % da qual é transferida como calor aos tubos da caldeira que passam através da fornalha. Água líquida entra nos tubos da caldeira a 20^circ C e sai como vapor saturado a 20 bar (absoluto). Os produtos de combustão passam da fornalha para uma chaminé a 650^circ C.
O que acontece com os 35 % da energia térmica liberada pela combustão que não são usados para produzir vapor?

Passo 1

Beleza! Então o enunciado diz que temos óleo combustível queimando numa caldeira e gerando 813 kW de energia térmica. Desse total, 65 % vira calor útil pros tubos que produzem vapor (água entra a 20 °C e sai vapor saturado a 20 bar). O que sobra, ou seja, 35 %, não vira vapor.
Conteúdo: balanço de energia em caldeiras e identificação de perdas.
O que vamos precisar:
  • Calcular quanto em kW corresponde a esses 35 %.
  • Entender fisicamente onde esse calor “perdido” vai (gases de exaustão, radiação, etc.).

Passo 2

Primeiro calcula quanta potência é esse 35 %:
Pperda = 0,35 times 813 kW = 284,55 kW
Isso quer dizer que 284,55 kW de energia térmica não estão indo para produção de vapor.

Passo 3

Agora, para onde vão esses 284,55 kW? Em caldeiras a gente costuma ter três grandes “culpados” de perda de calor:
  1. Gases de exaustão quentes: saem a 650 °C na chaminé, levando muita energia sensível.
  2. Radiação e convecção pelas paredes da fornalha e dutos quentes.
  3. Perdas diversas (incompleta combustão, carry-over de combustível, vazamentos de ar frio).

Passo 4

Detallhando cada um:
  • Gases de exaustão: como saem tão quentes, têm entalpia alta e carregam a maior parte desse calor embora não passem pelos tubos.
  • Radiação/convecção: as paredes queimam um pouco de calor pra fora, pro ambiente da casa de força.
  • Outros: se tiver mistura ruim de ar/combustível, parte do óleo pode não queimar totalmente, levando energia “presa” em CO ou hidrocarbonetos; ou gotas de água e combustível misturadas que escapam.

Resposta

Os 35 % restantes (≈ 284,6 kW) são “perdidos” principalmente no calor sensível dos gases de exaustão a 650 °C que saem pela chaminé, além de perdas por radiação/convecção nas paredes da fornalha e pequenas perdas por combustão incompleta e carry-over.

Exercícios relacionados