FísicaENEMBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

(Dissertativa) Uma clínica rural requer E_day = 12,0 kWh/dia e pico P_peak = 3,0 kW. Recursos locais: rio com…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

(Dissertativa) Uma clínica rural requer E_day = 12,0 kWh/dia e pico P_peak = 3,0 kW. Recursos locais: rio com vazão Q = 0,08 m³/s e queda h = 8,0 m (?água = 1000 kg/m³, g = 10 m/s², rendimento hidro ?_h = 60%); irradiância efetiva G = 800 W/m², painel ? = 18%, insolação 5 h/dia. Compare tecnicamente as duas soluções (micro-hídrica contínua vs fotovoltaica+armazenamento) com cálculos e conclusão.

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

Resposta esperada

Cálculo hidrelétrico: P_h = ?·g·Q·h·?_h = 1000·10·0,08·8·0,6 = 3 840 W (3,84 kW) ? energia contínua 3,84 kW·24 h = 92,16 kWh/dia, superior a 12 kWh/dia e ao pico 3 kW; atende sem bateria grande. Fotovoltaica: potência por área = G·? = 800·0,18 = 144 W/m². Para suprir média diária 12 kWh em 5 h é necessária potência ˜ 2,4 kW ? área ˜ 2 400/144 ˜ 16,7 m²; precisa de baterias para suprir à noite e picos, e inversor com perdas. Conclusão: micro-hídrica fornece energia contínua e excedente com menor necessidade de armazenamento, sendo tecnicamente mais vantajosa se vazão e impacto ambiental forem estáveis e permissões forem viáveis; fotovoltaica é modular e menos impactante ambientalmente, mas exige baterias e inclui maior variabilidade e custos de armazenamento. Avaliar fatores locais (variabilidade da vazão, impacto ambiental, custos de implantação e manutenção) antes da decisão.

Explicação

A análise compara duas fontes de energia, destacando a capacidade da micro-hidráulica em fornecer energia contínua e excedente, enquanto a fotovoltaica requer armazenamento e é afetada pela variabilidade da insolação. Os cálculos demonstram que a micro-hidráulica atende à demanda diária e ao pico de potência sem necessidade de baterias, tornando-a mais eficiente em termos de custo e operação. A conclusão ressalta a importância de considerar fatores locais e ambientais na escolha da solução energética mais adequada.

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✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

energia renovável

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de energia · princípios de hidrologia

📚 Reveja

Revisar os princípios de geração de energia a partir de fontes renováveis.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a eficiência dos sistemas, subestimando a produção de energia da micro-hídrica em comparação com a fotovoltaica.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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