(Dissertativa) Uma comunidade precisa bombear V = 200 m³/dia de água desde 20,0 m abaixo até o ponto de…
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 comunidade precisa bombear V = 200 m³/dia de água desde 20,0 m abaixo até o ponto de distribuição. Dados: ? = 1000 kg/m³, g = 10 m/s², bomba ?_b = 0,65, gerador diesel ?_g = 0,30, perdas elétricas ?_el = 0,90, painéis: insolação 5,0 kWh/m²·dia, painel ?_p = 0,18, armazenamento/inversor ?_bat = 0,90. Avalie fisicamente (energia, combustível, área de painéis) duas soluções: (A) bomba acionada por gerador diesel; (B) bomba acionada por sistema fotovoltaico com baterias. Apresente cálculos e conclusão técnica.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: m = ?V = 1000·200 = 2,00×10^5 kg/dia. Energia potencial diária E_p = m g h = 2,00×10^5·10·20 = 4,00×10^7 J = 11,11 kWh/dia. Energia elétrica na bomba E_ele = E_p/?_b = 11,11/0,65 = 17,09 kWh/dia. (A) Diesel: energia combustível = E_ele/(?_g·?_el)=17,09/(0,30·0,90)=63,3 kWh/dia ? consumo ˜63,3/9,0˜7,03 L/dia (densidade energética 9,0 kWh/L). (B) Fotovoltaico: energia PV requerida = E_ele/?_bat = 17,09/0,90 = 18,99 kWh/dia. Energia por m² = 5,0·0,18 = 0,90 kWh/m²·dia ? área A = 18,99/0,90 ˜ 21,1 m². Conclusão técnica: A solução diesel exige baixo investimento inicial e consumo ˜7,0 L/dia com emissões e logística de combustível; a solução fotovoltaica requer ˜21 m² de painéis e maior investimento inicial, porém reduz custos operacionais, dependência de combustíveis e emissão de poluentes. Recomenda-se PFV+bateria se abastecimento de combustível for custoso ou se houver prioridade ambiental e manutenção local for possível; diesel pode ser preferível quando capital inicial for muito limitado e combustível disponível e barato.
Explicação
A resposta apresenta cálculos detalhados que permitem avaliar a energia necessária para cada solução, considerando a eficiência dos sistemas envolvidos. Além disso, a conclusão técnica analisa os prós e contras de cada opção, levando em conta fatores como investimento inicial, custos operacionais e impacto ambiental. Essa abordagem abrangente fornece uma base sólida para a escolha entre as duas alternativas.
Raio-X da questão
bombeamento de água
avaliacao
princípios de hidráulica · cálculo de energia
Revisar conceitos de energia, eficiência e sistemas fotovoltaicos.
O aluno pode confundir a eficiência dos sistemas, não considerando corretamente as perdas de energia e combustível em cada solução.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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