Um forno de aquecimento elétrico de placas de aço tem, como dimensões, comprimento de 35 m, largura de 8 m
e altura igual a 4 m. Placas são introduzidas no forno a 300 K, com uma velocidade de deslocamento de 1 m/min.
A seção transversal das placas é de 2 m de largura e 0,25 m de espessura. A temperatura da parede externa do forno foi
medida, encontrando-se o valor de 350 K. O coeficiente de transferência de calor nas faces do forno é 9 W/(m2
K). O forno
encontra-se sobre uma base de concreto, e, portanto, as perdas térmicas pelo fundo do forno são desprezíveis. As placas
devem deixar o forno a 1.350 K.
Considerando a densidade do aço igual a 7.500 kg/m³ , a temperatura do ar de 298 K e o calor específico médio de
700 J/kg.K, desprezando-se as perdas por radiação, a potência elétrica que deve ser fornecida ao forno, assumindo-se
regime estacionário, é de:

Question

Um forno de aquecimento elétrico de placas de aço tem, como dimensões, comprimento de 35 m, largura de 8 m
e altura igual a 4 m. Placas são introduzidas no forno a 300 K, com uma velocidade de deslocamento de 1 m/min.
A seção transversal das placas é de 2 m de largura e 0,25 m de espessura. A temperatura da parede externa do forno foi
medida, encontrando-se o valor de 350 K. O coeficiente de transferência de calor nas faces do forno é 9 W/(m2
K). O forno
encontra-se sobre uma base de concreto, e, portanto, as perdas térmicas pelo fundo do forno são desprezíveis. As placas
devem deixar o forno a 1.350 K.
Considerando a densidade do aço igual a 7.500 kg/m³ , a temperatura do ar de 298 K e o calor específico médio de
700 J/kg.K, desprezando-se as perdas por radiação, a potência elétrica que deve ser fornecida ao forno, assumindo-se
regime estacionário, é de: Alternativa A: 16 MW. Ou Alternativa B: 26 MW Ou Alternativa C: 46 MW. Ou Alternativa D: 66 MW.

Qconcursos · Accepted Answer

Alternativa [C] 46 MW. Alternativa correta: C - 46 MW

Tema central da questão:
Esta questão aborda transferência de calor e cálculo de potência térmica em processos de fabricação mecânica, mais especificamente em fornos industriais de aquecimento de aço. O objetivo é determinar a potência elétrica necessária para aquecer placas de aço em regime estacionário, considerando as principais variáveis do processo.

Resumo teórico:
Para calcular a potência térmica em sistemas de aquecimento, usamos o conceito de energia requerida para aquecimento de um corpo:
Potência = (massa de placas aquecidas por segundo) × (calor específico) × (variação de temperatura)
A massa de placas aquecidas por segundo pode ser encontrada multiplicando-se o volume das placas que entram por unidade de tempo pela densidade do aço.
Fontes: Incropera & DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer; Manual SENAI de Processos de Fabricação.

Justificativa da alternativa correta:
1. Cálculo do volume de placas que entram por minuto:
Área (2 m × 0,25 m) × velocidade (1 m/min) = 0,5 m² × 1 m/min = 0,5 m³/min
Convertendo para segundos: 0,5 m³/min ÷ 60 = 0,00833 m³/s
2. Massa das placas por segundo:
0,00833 m³/s × 7.500 kg/m³ = 62,5 kg/s
3. Energia térmica por segundo (Potência):
Potência = 62,5 kg/s × 700 J/kg·K × (1.350 K - 300 K) = 62,5 × 700 × 1.050 = 45.937.500 W ≈ 46 MW
Assim, a alternativa C está correta.

Análise das alternativas incorretas:
A - 16 MW: Valor muito baixo; erro provavelmente por não considerar a massa correta ou a variação de temperatura.
B - 26 MW: Ainda subestima o resultado. Pode ser erro em alguma etapa da multiplicação ou omissão de uma variável.
D - 66 MW: Valor superestimado; possivelmente foi considerado valor acima do real, ou um erro de conversão de unidades.

Dicas de interpretação:
Leia atentamente as unidades! Questões assim costumam trazer pegadinhas em conversões de tempo (minuto para segundo), áreas ou densidades. Procure calcular cada etapa separadamente e só some efeitos adicionais (como perdas) quando solicitado.

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