Física1ª sérieBNCC EM13CNT107Difícil⏱ longo

Uma vila demanda 150 kWh/dia. Há duas propostas: (A) micro-hidrelétrica com Q = 0,30 m³/s, queda h = 12 m…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

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 vila demanda 150 kWh/dia. Há duas propostas: (A) micro-hidrelétrica com Q = 0,30 m³/s, queda h = 12 m, eficiência do sistema ?_t = 0,80; (B) sistema híbrido solar+eólica: escolha inicial PV de 10 kW com 5 h/dia de sol e inversor ?_inv = 0,90, mais turbina eólica de 5 kW com fator de capacidade 30%. Usando ? = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s², compare qualitativamente qual solução atende melhor à demanda e indique fatores físicos a considerar.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo micro-hidro: P_h = ?·g·Q·h·?_t = 1000·10·0,30·12·0,80 = 28 800 W ? E_h/dia = 28,8 kW·24 h = 691,2 kWh/dia, muito acima de 150 kWh/dia; mostra capacidade teórica alta. Sistema PV+vento: E_PV = 10 kW·5 h·0,90 = 45 kWh/dia; E_wind = 5 kW·24 h·0,30 = 36 kWh/dia; total ˜ 81 kWh/dia <150 kWh/dia, precisa maior capacidade e armazenamento. Fatores físicos: variabilidade temporal (vazão versus estação seca, irradiação e vento), eficiência real de equipamentos, perdas de transmissão e conversão, necessidade de armazenamento (baterias) e perdas round-trip, sustentabilidade ambiental (interferência no fluxo do rio), disponibilidade de recurso local. Conclusão: micro-hidro, pela conta física, atende a demanda com folga se a vazão e a queda forem constantes; porém avaliar sazonalidade da vazão, impacto ambiental e custo de implantação. O sistema híbrido requer dimensionamento maior e mais armazenamento; pode ser mais modular e menos impactante, mas com menor geração por área. Use as fórmulas acima para estimativas e compare safras e custos locais antes da decisão.

Explicação

A análise quantitativa das duas propostas mostra que a micro-hidrelétrica tem capacidade de geração significativamente superior à demanda da vila, enquanto o sistema híbrido solar e eólico não atende a necessidade energética sem um aumento na capacidade e armazenamento. Fatores físicos como variabilidade de recursos, eficiência dos sistemas e impactos ambientais são cruciais para a escolha da solução mais viável. A micro-hidrelétrica, embora mais eficiente em termos de geração, deve ser avaliada em relação a aspectos como sazonalidade e custo de instalação.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

geração de energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

geração de energia · eficiência de sistemas

📚 Reveja

Revisar conceitos de eficiência e geração de energia em sistemas híbridos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a eficiência dos sistemas e não considerar todos os fatores físicos relevantes na comparação.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

Todas as questões de Conservação da Energia

🔎 Procurar outra questão

Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.

Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog