BTU (UNIDADE TÉRMICA): EQUIVALÊNCIAS, USOS, EXEMPLOS - FISICA - 2024

BTU é a sigla para British Thermal Unit, que se traduz em inglês Thermal Unit. É uma unidade usada na transferência de calor que começou a aparecer nos textos de engenharia no final do século XIX.

A seguir está uma das definições para esta unidade: 1 BTU é a quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de um quilo de água a 60ºF à pressão atmosférica em um grau Fahrenheit. Outra definição usada na indústria do petróleo estabelece essa temperatura em 59ºF.

Agora, energia - de qualquer tipo - é uma quantidade que tem muitas possibilidades em termos de unidades para medi-la. Embora no Sistema Internacional de Unidades SI seja o joule ou joule, em muitas áreas, como todas as relacionadas com eletricidade, aquecimento e refrigeração, dá-se preferência a outras.

Conversões de unidades BTU-outras

Abaixo estão as principais conversões de BTU para outras unidades de energia usadas com frequência:

Tabela 1. Fatores de conversão de BTU

Para converter um determinado valor de BTU para qualquer uma das unidades exibidas, basta multiplicar o valor pelo fator de conversão listado. E se o que você quer é transformar de qualquer unidade em BTU, divida por esse fator.

Formulários

BTU é uma unidade amplamente utilizada em aparelhos de ar condicionado e aquecedores. Fonte: Pixabay.

Energia em suas muitas formas é o que impulsiona a humanidade. Portanto, não é surpreendente quantas unidades foram criadas à medida que o conhecimento crescia mais e mais.

Por um lado, acontece que o joule é uma unidade bastante pequena para energia ou calor e, por outro, existem unidades de medida profundamente enraizadas na área de transferência de calor, como a caloria e o próprio BTU.

-Atualmente o BTU ainda é usado em tudo que se refere a sistemas de aquecimento, fogões, fornos, refrigeração e ar condicionado. Aparece freqüentemente nos manuais de operação e manutenção de tais equipamentos.

-Também nos Estados Unidos o BTU é usado para expressar o preço do gás natural, eletricidade, querosene e outros combustíveis (em dólares por milhão de BTUs). Por exemplo, nos Estados Unidos, o preço da eletricidade varia em torno de US $ 39 por milhão de BTU, de acordo com fontes da US Energy Information Administration.

- Nas usinas, a eficiência de conversão de calor em energia elétrica é expressa em BTU.

BTU-hora e RT como medida de potência

Ainda mais frequente é expressar o consumo de BTUs por unidade de tempo, que é energia. Neste caso aparece como BTU / h ou com as iniciais BTUH. Esta unidade é usada em uma variedade de indústrias e até mesmo consumidores em países onde o sistema métrico é um padrão reconhecem essas siglas como características em equipamentos de ar condicionado.

Tabela 2. Fatores de conversão BTU / h

* RT significa tonelada de refrigeração ou tonelada de refrigeração, uma unidade de energia usada para especificar energia para geladeiras e refrigeradores. Não está relacionado com a tonelada métrica usada para medir a massa e é igual a 1000 kg.

Um RT é equivalente ao calor latente absorvido no derretimento de uma pequena tonelada de gelo puro em um dia, que é 12.000 BTU / h. A tonelada curta ou tonelada curta vale algo mais do que a tonelada métrica: 1,10231 vezes.

Os sistemas de ar condicionado central são expressos em RT. Por exemplo, um com um compressor de 2 RT pode remover 24.000 BTUs do ar em 1 hora.

Exemplos

Os exemplos e exercícios a seguir fazem uso do BTU.

Aquecimento ou resfriamento de uma sala

Na hora de comprar um fogão (aquecedor) ou um ar condicionado, existem muitas alternativas no mercado. O procedimento a seguir auxilia na escolha do equipamento mais adequado para a climatização de um ambiente, de acordo com suas dimensões:

- Meça a largura a, comprimento le altura h da sala.

-Calcule o volume usando a fórmula V = a × l × h

- Divida o resultado por 2 e multiplique por 1000

-O resultado indica o BTU / h mais adequado para o tamanho daquele espaço, portanto, deve-se escolher o dispositivo mais próximo com BTU / h.

O procedimento acima é uma boa estimativa, supondo que haja 1 ou 2 pessoas na sala.

Figura 2. Para otimizar custos, é necessário escolher o aquecedor mais adequado de acordo com o tamanho do ambiente a ser aquecido. Fonte: Pixabay.

Exercícios resolvidos

Exercício 1

Encontre o BTU / h necessário para climatizar uma sala cujas dimensões são:

-4,0 metros de largura

-3,0 metros de altura

-10 metros de comprimento

Solução

O volume deste espaço é V = 4,0 x 3,0 x 10 m ³ = 120 m ³. Metade desse valor é 60 e multiplicá-lo por 1000 resulta em 60000. Em seguida, você deve encontrar uma equipe que especifique o valor mais próximo de 60000 BTU / h.

Quanto maior o BTU / h, maior o tamanho e o custo do equipamento, bem como o consumo de energia elétrica. Portanto, comprar o maior time nem sempre dá o melhor resultado.

Outro detalhe a se considerar é a eficiência: todo equipamento precisa de energia para funcionar (entrada) e convertê-la em trabalho (saída). A eficiência é o quociente entre a saída (entrada) e a entrada (saída), que nunca é igual a 1, pois sempre ocorrem perdas.

Os condicionadores de ar gerais estão normalmente na faixa de 3.000 a 1.800.000 BTU / h. Mas os equipamentos domésticos são quase sempre classificados assim:

-Laptops: 8.000 - 12.000 BTU

-Sistema de divisão: 9.000 - 36.000 BTU

- Ar condicionado de janela: 3.000 - 25.000 BTU

Exercício 2

Um ar condicionado de janela tem 5000 BTU / he você deseja calcular sua potência em quilowatts. Se o computador ficar ligado por 6 horas, qual será o consumo de energia em joules?

Solução

A Tabela 2 mostra o fator de conversão: 1 BTU / h = 0,00029307107 quilowatts, a operação a ser realizada é:

5000 x 0,00029307107 quilowatts = 1,470 quilowatts.

Em relação ao consumo de energia em joules, primeiro o valor anterior é transformado em watts multiplicando por 1000:

1.470 quilowatts = 1470000 watts.

E como potência é energia por unidade de tempo, multiplique este resultado por 6 horas, expresso em segundos:

6 horas = 6 x 3600 segundos = 21600 segundos

Energia consumida = 1470000 watts x 21600 segundos = 3,18 x 10 ¹⁰ joules.

É um número bastante grande: nada menos que 318 seguido por 8 zeros. Como mencionado anteriormente, o joule é uma unidade bastante pequena e, nesse sentido, empregar o BTU significa trabalhar com figuras menores e mais gerenciáveis.

Referências

1. Aparelho compacto. BTU's de ar condicionado: o que são e o que significam? Recuperado de: learn.compactappliance.com.
2. Casa e jardim essenciais. O que é BTU? Recuperado de: essentialhomeandgarden.com.
3. O que é um BTU em um ar condicionado e como calcular o tamanho correto? Recuperado de: samsung.com.
4. Administração de informações de energia dos EUA. FAQS. Recuperado de: eia.gov.
5. Wikipedia. British Thermal Unit. Recuperado de: en.wikipedia.org.