Uma turbina eólica de raio r = 5,0 m está instalada em uma área com vento médio v = 8,0 m/s. Considere ? = 1,2…
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
Uma turbina eólica de raio r = 5,0 m está instalada em uma área com vento médio v = 8,0 m/s. Considere ? = 1,2 kg/m³, coeficiente de potência do rotor Cp = 0,40 e eficiência do gerador ? = 0,90. Calcule a potência elétrica média gerada e a energia elétrica mensal (30 dias) assumindo operação contínua. Apresente hipóteses e cálculos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Área A = pr² = p·25 = 78,5 m². Potência no vento Pwind = 0,5·?·A·v³ = 0,5·1,2·78,5·8³ ˜ 2,41·10^4 W. Potência extraída Prot = Cp·Pwind = 0,4·24128 ˜ 9 651 W. Potência elétrica Pelec = ?·Prot = 0,9·9 651 ˜ 8 686 W ˜ 8,69 kW. Energia mensal = 8,686 kW·720 h ˜ 6 260 kWh. Hipóteses: vento constante, perdas adicionais desprezadas.
Explicação
Os cálculos realizados consideram a área varrida pela turbina, a potência do vento disponível e aplicam os coeficientes de eficiência do rotor e do gerador para determinar a potência elétrica gerada. A energia mensal é obtida multiplicando a potência elétrica média pelo número total de horas em um mês, assumindo operação contínua. As hipóteses feitas garantem que os resultados sejam simplificados e focados nas condições ideais de operação.
Raio-X da questão
potência elétrica de turbina eólica
avaliacao
potência elétrica · energia elétrica
Revisar os conceitos de potência e eficiência em turbinas eólicas.
O aluno pode confundir a potência gerada com a energia total, não considerando o tempo de operação contínua na conversão de potência em energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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