Uma bomba hidráulica entrega potência útil P_out = 5,0 kW e é acionada por um motor elétrico com eficiência ?…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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 bomba hidráulica entrega potência útil P_out = 5,0 kW e é acionada por um motor elétrico com eficiência ? = 80%. Opera 8,0 h por dia. a) Calcule a potência elétrica absorvida P_in (W) e a energia elétrica consumida por dia (kWh). b) Discuta as transformações e perdas de energia e proponha medidas para reduzi-las. c) Calcule a economia diária de energia (kWh) se a eficiência aumentar para 90%.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) P_in = P_out/? = 5000 W / 0,80 = 6250 W. Energia diária E = P_in·t = 6,250 kW·8,0 h = 50,0 kWh. b) Transformações: energia elétrica ? energia mecânica (motor) ? energia hidráulica (bomba). Perdas: aquecimento no motor (perdas Joule e de núcleo), perdas por atrito e turbulência na bomba; parte da energia vira calor. Medidas: manutenção preventiva, ajuste de diâmetro/curva da bomba ao regime de operação, uso de inversor de frequência (VFD) para reduzir consumo em carga parcial, motores com maior rendimento, recuperação de calor residual. c) Com ?=0,90: P_in_new = 5000/0,90 = 5555,56 W ? E_new = 5,5556 kW·8,0 h = 44,44 kWh. Economia diária = 50,00 - 44,44 = 5,56 kWh (˜11,1% menor consumo).
Explicação
Os cálculos realizados para a potência elétrica absorvida e a energia consumida por dia consideram a eficiência do motor, permitindo determinar a quantidade de energia elétrica necessária para gerar a potência útil da bomba. A análise das transformações e perdas de energia destaca a importância de medidas que podem aumentar a eficiência do sistema, resultando em economia de energia. O cálculo da economia diária com a nova eficiência demonstra como melhorias na eficiência impactam diretamente no consumo energético, evidenciando a relevância de otimizações em sistemas hidráulicos.
Raio-X da questão
potência e eficiência
avaliacao
potência e eficiência · cálculo de energia
Revisar conceitos de potência elétrica e eficiência em sistemas.
O aluno pode confundir potência com energia, calculando incorretamente a energia consumida ao longo do dia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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