FísicaENEMBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma estação de pesquisa exige E_daily = 48,0 kWh/dia e P_pico = 8,0 kW. Considere três opções: (A)…

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

Uma estação de pesquisa exige E_daily = 48,0 kWh/dia e P_pico = 8,0 kW. Considere três opções: (A) micro-hídrica com Q = 0,50 m³/s, H = 3,0 m, ? = 0,60 (? = 1000 kg/m³, g = 10 m/s²; P = ?·g·Q·H·? em W). (B) gerador diesel com consumo específico s = 0,28 L/kWh e diesel = R$4,50/L. (C) extensão de rede d = 2,00 km, custo linha = R$8.000/km, transformador = R$25.000, amortizar em 10 anos. Calcule potência disponível, custos por kWh e recomende a solução considerando disponibilidade, eficiência, custo/benefício e aspectos geográficos/ambientais.

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

Resposta esperada

Cálculos: (A) P_h = ?·g·Q·H·? =1000·10·0,5·3·0,6=9000 W = 9,0 kW (>8,0 kW). E_h ˜9,0 kW·24 h =216 kWh/dia (suficiente). (B) combustível =48·0,28=13,44 L/dia; custo=13,44·4,50=R$60,48/dia ? custo˜R$60,48/48 kWh˜R$1,26/kWh. (C) capex=2·8000+25000=R$41.000; anualizado/10a=R$4.100/ano; E_ano=48·365=17.520 kWh ? custo˜R$4.100/17.520˜R$0,23/kWh. Conclusão: por kWh a extensão de rede é mais barata (R$0,23/kWh) considerando só amortização; micro-hídrica fornece potência e energia abundantes com baixo custo operacional, mas depende de fluxo contínuo e exige licenciamento/impacto ambiental; diesel tem custo por kWh muito maior e maiores emissões, recomendado apenas como reserva. A decisão final deve ponderar topografia e acesso para instalação da rede, variabilidade do fluxo hídrico e custos de capital/ambientais não contabilizados aqui.

Explicação

A análise comparativa dos custos por kWh revela que a extensão de rede é a opção mais econômica, enquanto a micro-hídrica, apesar de fornecer energia suficiente, enfrenta desafios relacionados ao licenciamento e variabilidade do fluxo. O gerador diesel apresenta custos operacionais elevados e impacto ambiental significativo, tornando-se uma solução menos viável. A decisão final deve considerar fatores geográficos e ambientais, além dos custos diretos.

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

potência e custo de energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

potência elétrica · custo de energia

📚 Reveja

Revisar cálculos de potência e análise de custo-benefício em sistemas de energia.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os custos de operação com os custos de instalação, levando a uma recomendação inadequada.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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