Física1ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

(DISSERTATIVA, Dif.3) Uma clínica rural tem demanda média 4,0 kW (pico 6,0 kW por 8 h/dia). Avalie…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

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, Dif.3) Uma clínica rural tem demanda média 4,0 kW (pico 6,0 kW por 8 h/dia). Avalie quantitativamente duas soluções para suprir energia: (A) ligação à rede com linha de resistência R = 0,30 O; (B) sistema fotovoltaico com bancos de bateria para autonomia de 2 dias. Considere eficiência inversor ?_inv = 0,95, bateria ?_bat = 0,90, recurso solar 4 h pico/dia por kW_p, e tarifa R$0,90/kWh. Apresente cálculos de energia diária, perdas, potência PV necessária, área estimada e justificativa técnica considerando disponibilidade de recursos, eficiência, custo/benefício e impacto ambiental.

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

Resposta esperada

Modelo de resposta (resumo de cálculo e avaliação): 1) Energia diária aproximada: E_load = 4,0 kW·24 h = 96 kWh/dia. 2) Solução A (rede): I=4000/230=17,391 A; perda instantânea P_loss=I^2·R= (17,391)^2·0,30 = 90,8 W. Energia perdida ˜90,8 W·24 h = 2,18 kWh/dia (˜2,27%). Custo mensal = 96·30·R$0,90 = R$2.592/mês (sem contar tarifa de disponibilidade e perdas adicionais). 3) Solução B (PV + baterias): considerar perdas do sistema: ?_sys = ?_inv·?_bat = 0,95·0,90 = 0,855. Energia que o PV deve gerar por dia = E_load / ?_sys = 96 / 0,855 = 112,3 kWh/dia. Com 4 h pico: P_pv = 112,3 /4 = 28,07 kW_p. Com módulos de 250 W_p: N ˜ 28 070/250 = 112,3 ? 113 módulos. Área ˜113·1,6 m^2 ˜181 m^2. 4) Análise: Rede exige menor investimento inicial se disponível; perdas na linha são pequenas (~2%) e custo operacional é tarifa mensal. PV exige grande área e alto investimento, porém oferece autonomia (2 dias de bateria exigiriam capacidade de armazenamento ~192 kWh útil, aumentando custo) e reduz emissões locais. Recomendação: se a rede for acessível e tarifa moderada, optar por conexão à rede; se a região for isolada ou houver prioridade ambiental/independência, projetar PV com banco de baterias, dimensionando baterias para 2 dias (E_autonomia ˜96·2/0,9 ˜213 kWh útil considerando descarga e perdas) e avaliar investimento vs economia de tarifa e subsídios locais. Fornecer estimativas financeiras detalhadas e avaliação geográfica antes da decisão.

Explicação

A análise quantitativa das duas soluções permite uma comparação clara entre os custos, perdas e benefícios de cada sistema. A solução da conexão à rede apresenta menor custo inicial e perdas mínimas, enquanto o sistema fotovoltaico, apesar de exigir maior investimento e área, oferece autonomia e menor impacto ambiental. A escolha entre as opções deve considerar a disponibilidade da rede, custos operacionais e prioridades ambientais.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

sistemas de energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência elétrica · sistemas de energia renovável

📚 Reveja

Revisar cálculos de eficiência e dimensionamento de sistemas fotovoltaicos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a potência média com a potência pico, não considerando corretamente as horas de uso diário.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

Todas as questões de Circuitos Elétricos e Potência (Consumo de 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