Considere uma microcentrál hidrelétrica com vazão de 500 kg/s e queda útil de 10 m. Explique como aplicar…
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
Considere uma microcentrál hidrelétrica com vazão de 500 kg/s e queda útil de 10 m. Explique como aplicar conservação de energia e quantidade de movimento para estimar a potência disponível, indique perdas típicas e proponha medidas sustentáveis.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo de resposta: potência bruta P = m? g h = 500 kg/s · 10 m/s² · 10 m = 50 000 W (50 kW). Considerando eficiência da turbina ? ˜ 0,85, potência útil P? = ?·P = 0,85·50 000 = 42 500 W (42,5 kW). Velocidade teórica da água v = v(2 g h) = v(200) ˜ 14,14 m/s; força de impulso F ˜ m?·v ˜ 500·14,14 ˜ 7 071 N. Perdas típicas: atrito hidráulico, turbulência, cavitação, perdas mecânicas e elétricas; quantificam-se por coeficientes de perda e eficiência. Medidas sustentáveis: otimizar projeto da turbina e condutos para reduzir perdas, manejo de sedimentos, telas para fauna, manutenção preventiva, e aproveitar recuperação térmica/controle de vazão para minimizar impactos. Essas estimativas usam constantes e grandezas em unidades SI (kg, m, s, W) e permitem discutir balanço energético e impactos ambientais.
Explicação
A explicação aborda a aplicação da conservação de energia e quantidade de movimento para calcular a potência disponível, considerando a eficiência da turbina e as perdas típicas que ocorrem no sistema. Além disso, propõe medidas sustentáveis que visam minimizar os impactos ambientais e otimizar o funcionamento da microcentral. Essa abordagem fornece uma visão abrangente sobre o funcionamento e a sustentabilidade da microcentrál hidrelétrica.
Raio-X da questão
potência hidrelétrica
avaliacao
conservação de energia · quantidade de movimento
Revisar os princípios de conservação de energia e quantidade de movimento.
O aluno pode confundir a aplicação da conservação de energia com a quantidade de movimento, não considerando as perdas típicas na estimativa da potência.
educacao_ambiental
pensamento_critico
cientifico
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