Um gerador eólico recebe potência cinética disponível de 50 kW. A turbina converte 30% dessa potência em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um gerador eólico recebe potência cinética disponível de 50 kW. A turbina converte 30% dessa potência em trabalho mecânico e o gerador converte 90% desse trabalho em energia elétrica. Calcule a potência elétrica entregue pela turbina.
- A) A potência elétrica é 10 kW, pois considera perdas em 100% do trabalho.
- B) A potência elétrica resulta em 15 kW, desconsiderando a eficiência do gerador.
- C) A potência elétrica é 20 kW, considerando que só 20% da potência é convertida.
- D) P_el = 50 kW · 0,30 · 0,90 = 13,5 kW (13 500 W).
- E) A potência elétrica é 25 kW, somando a potência convertida na turbina e gerador.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A potência cinética disponível é 50 kW. A turbina converte 30% dessa potência em trabalho mecânico. O gerador converte 90% desse trabalho em energia elétrica.
- Calcule a potência mecânica da turbina: 50 kW multiplicado por 0,30 é igual a 15 kW.
- Calcule a potência elétrica do gerador: 15 kW multiplicado por 0,90 é igual a 13,5 kW, que equivale a 13 500 W.
- Como as conversões são sucessivas, cada uma incide sobre o resultado da etapa anterior. Por isso a eficiência total é 0,30 multiplicado por 0,90, ou seja, 27%, e 50 kW multiplicado por 0,27 também resulta em 13,5 kW.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A aplica perdas de 100% do trabalho, o que zeraria a potência e não produziria 10 kW. A alternativa B usa 15 kW, que é a potência mecânica da turbina, esquecendo a conversão de 90% do gerador. A alternativa C obtém 20 kW a partir de uma conversão de 20% que não aparece no enunciado. A alternativa E soma potências de etapas sucessivas, quando o correto é encadear as conversões.
- Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Calcule a potência mecânica e depois a potência elétrica.
Alternativa por alternativa
O aluno entendeu que as perdas ocorrem sobre todo o trabalho mecânico, ou seja, que o gerador perde 100% da energia. Ele não interpretou corretamente que 90% é o rendimento, não a perda.
O aluno parou no cálculo da potência mecânica da turbina (15 kW) e ignorou a etapa de conversão do gerador, que é de 90%. Ele não percebeu que a pergunta pede a potência elétrica final.
Por que engana: O aluno pode confundir a eficiência do gerador e calcular a potência elétrica sem considerar a conversão correta do trabalho mecânico.
O aluno tratou o valor de 30% como se fosse uma fração de conversão diferente e chegou a 20 kW, um número que não corresponde a nenhum encadeamento dos dados do enunciado. Houve confusão na leitura dos percentuais.
Potência útil é potência disponível multiplicada pelas eficiências em série: 50 kW×0,30×0,90 = 13,5 kW, ou 13 500 W.
O aluno somou as potências de cada etapa (por exemplo, a mecânica e a elétrica) em vez de encadear as conversões. Ele não entendeu que a energia de cada etapa é a saída da etapa anterior, não uma parcela adicional.
Raio-X da questão
potência elétrica
avaliacao
potência e eficiência · cálculo de porcentagens
Revisar conversão de potência em sistemas de energia.
O aluno pode confundir a eficiência do gerador e calcular a potência elétrica sem considerar a conversão correta do trabalho mecânico.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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