(DISSERTATIVA, dif.3) Uma comunidade com aquecimento resistivo de potência térmica P_th = 10 kW opera t = 5…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(DISSERTATIVA, dif.3) Uma comunidade com aquecimento resistivo de potência térmica P_th = 10 kW opera t = 5 h/dia durante 180 dias/ano. Propõe-se substituir por uma bomba de calor com coeficiente de desempenho COP = 3. Considere custo de energia 0,60 R$/kWh e investimento na bomba R$18.000. Avalie energeticamente e economicamente a troca: calcule energia anual antes e depois, economia anual (kWh e R$) e tempo de payback. Apresente fórmulas e suposições.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
E_before (diário)=P_th·t =10 kW·5 h =50 kWh/dia. E_before (ano)=50·180 =9000 kWh/ano. P_eletric = P_th/COP =10/3 ˜3,333 kW. E_after (diário)=3,333·5 =16,667 kWh/dia. E_after (ano)=16,667·180 =3000 kWh/ano. Economia energética anual =9000-3000 =6000 kWh/ano. Economia financeira anual =6000·0,60 = R$3.600/ano. Payback = investimento / economia anual = 18000/3600 = 5 anos. Discussão: considerar disponibilidade regional de manutenção, variação climática (impacta COP efetivo), e análise de custo/benefício em longo prazo incluindo eficiência decrescente e possíveis incentivos.
Explicação
A análise energética foi realizada ao calcular a energia consumida antes e depois da substituição, utilizando as potências térmica e elétrica, além do coeficiente de desempenho da bomba de calor. A economia anual foi determinada pela diferença entre os consumos de energia, multiplicada pelo custo da energia, e o payback foi calculado dividindo o investimento pela economia anual. A discussão adicional considera fatores práticos que podem influenciar a eficácia e a viabilidade econômica da troca ao longo do tempo.
Raio-X da questão
bomba de calor
avaliacao
cálculo de energia · coeficiente de desempenho
Revisar conceitos de eficiência energética e cálculo de payback.
O aluno pode confundir a energia consumida pela bomba de calor com a energia gerada pelo aquecimento resistivo, levando a um cálculo incorreto da economia anual.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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