(Dissertativa) Uma carga crítica P = 5,0 kW deve ser sustentada por t = 60 s durante transição entre fontes…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(Dissertativa) Uma carga crítica P = 5,0 kW deve ser sustentada por t = 60 s durante transição entre fontes. Será usado um banco de capacitores descarregando entre V0 = 48,0 V e Vmin = 40,0 V. Considere inversor ideal (100% eficiência) e despreze perdas. Elabore um relatório técnico que: (a) calcule a capacitância necessária usando E_cap = ½·C·(V0^2 - Vmin^2) (J); (b) compare E_cap com a energia requerida E_req = P·t; (c) apresente equações, cálculos numéricos e um resumo explicável a público não técnico.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Passo 1: energia requerida E_req = P·t = 5000·60 = 300000 J. Passo 2: energia disponível no capacitor E_cap = ½·C·(48^2-40^2)=½·C·(2304-1600)=352·C (J). Igualando: C = E_req/352 = 300000/352 ˜ 852,3 F. Conclusão técnica: é necessário C ˜ 8,5×10^2 F; síntese não técnica: um grande banco de capacitores (ordem centenas de farads a 48 V) armazena energia suficiente para 60 s, mas é volumoso e caro; recomenda-se avaliar baterias ou supercapacitores comerciais e segurança.
Explicação
A energia requerida para sustentar a carga é calculada multiplicando a potência pelo tempo, resultando em 300.000 J. A energia armazenada no capacitor é obtida pela fórmula que relaciona capacitância, diferença de tensão e energia, permitindo determinar a capacitância necessária para fornecer essa energia. A conclusão destaca a viabilidade de um banco de capacitores, mas também sugere considerar alternativas mais práticas e seguras, como baterias ou supercapacitores.
Raio-X da questão
capacitância e energia
avaliacao
capacitância e energia · cálculo de potência
Revisar conceitos de capacitância e energia em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre energia e potência, utilizando a fórmula errada para calcular a energia requerida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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