Um tipo de vaso sanitário que vem substituindo as válvulas de descarga está esquematizado na figura. Ao acionar a alavanca, toda a água do tanque é escoada e aumenta o nível no vaso, até cobrir o sifão. De acordo com o Teorema de Stevin, quanto maior a profundidade, maior a pressão. Assim, a água desce levando os rejeitos até o sistema de esgoto. A válvula da caixa de descarga se fecha e ocorre o seu enchimento. Em relação às válvulas de descarga, esse tipo de sistema proporciona maior economia de água.
A característica de funcionamento que garante essa economia é devida
A) à altura do sifão de água.
B) ao volume do tanque de água.
C) à altura do nível de água no vaso.
D) ao diâmetro do distribuidor de água.
E) à eficiência da válvula de enchimento do tanque.
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Hidrostática (Princípio de Stevin) – para contexto
- Raciocínio Lógico
- Interpretação de Texto e Diagrama
Tema/Objetivo Geral: Identificação do fator principal que promove a economia de água em vasos sanitários com caixa acoplada.
Nível da Questão: Fácil – A questão é considerada fácil porque a resposta depende mais do raciocínio lógico sobre o funcionamento do sistema do que de conhecimentos físicos profundos. O aluno precisa identificar qual característica do projeto limita a quantidade de água usada em cada descarga, e o volume fixo do tanque é a resposta mais direta e intuitiva.
Gabarito: B) ao volume do tanque de água. A alternativa está correta. A principal característica que gera economia de água nesse sistema é o fato de que cada descarga utiliza apenas o volume de água pré-definido e limitado que está armazenado no tanque, diferentemente de sistemas antigos de válvula que liberam um fluxo contínuo de água da rede enquanto o botão estiver pressionado.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial
“A característica de funcionamento que garante essa economia é devida”
O que está sendo pedido?
A questão nos pede para identificar qual parte ou característica do projeto do vaso sanitário com caixa acoplada é a principal responsável pela economia de água, em comparação com sistemas mais antigos (como as válvulas de parede).
Objetivo Cristalino
Nosso objetivo é analisar o funcionamento do sistema descrito e apontar qual de seus componentes controla e limita a quantidade de água gasta a cada acionamento da alavanca.
Pergunta de Atenção ✔
Você sabe qual é a principal diferença entre a descarga de caixa acoplada e aquela válvula antiga na parede? Em uma delas, você gasta um “copo” de água fixo. Na outra, você abre a “torneira” da rua. Onde está a economia?
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
Explicação de termos
Para entender o problema, precisamos diferenciar os sistemas e entender a função de cada parte:
- Válvula de Descarga (Sistema Antigo):
- Explicação: É aquela válvula instalada diretamente na parede. Ao ser acionada, ela abre uma passagem direta da tubulação de água da rua (ou da caixa d’água principal do prédio) para o vaso sanitário. O fluxo de água é contínuo e de alta pressão, e só para quando a válvula é liberada.
- Desvantagem: O gasto de água é indeterminado e depende de quanto tempo o usuário mantém a válvula pressionada. Geralmente, gasta-se muito mais água do que o necessário.
- Vaso Sanitário com Caixa Acoplada (Sistema Moderno):
- Explicação: É o sistema mostrado na figura. Ele possui um reservatório de água próprio (o tanque).
- Funcionamento:
- O tanque armazena um volume fixo e limitado de água.
- Ao acionar a alavanca, a válvula de descarga se abre, e apenas a água contida no tanque é liberada no vaso.
- Após o esvaziamento, a válvula de descarga se fecha e a válvula de enchimento (controlada pela boia) enche o tanque novamente, parando quando atinge o nível pré-definido.
- Vantagem (Economia): O gasto de água a cada descarga é fixo e controlado. Ele é limitado pelo volume do tanque. Não importa quanto tempo você segure a alavanca, apenas a água do tanque será usada.
- Teorema de Stevin (Contexto Físico):
- Explicação: O texto menciona o Teorema de Stevin. Ele explica como a água desce com força: a altura da coluna de água no tanque cria uma pressão na parte de baixo, que empurra a água para o vaso. No entanto, ele explica a força da descarga, não a quantidade de água gasta, que é o foco da pergunta sobre economia.
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada
O texto descreve o funcionamento de um vaso com caixa acoplada e afirma que ele é mais econômico. A pergunta é: “Onde está o segredo dessa economia?”. É como comparar beber água de uma garrafa de 500 ml com beber água diretamente de uma mangueira. Com a garrafa, seu consumo é limitado ao volume dela. Com a mangueira, você pode gastar litros e litros sem controle. A caixa acoplada funciona como a garrafa. Qual característica da caixa é análoga ao “tamanho da garrafa”?
Estratégia Geral
A estratégia é focar na palavra-chave “economia”. Devemos analisar cada componente listado nas alternativas e perguntar: “Isso limita a quantidade de água gasta?”.
- O sifão limita a quantidade de água?
- O volume do tanque limita a quantidade de água?
- A altura da água no vaso limita a quantidade de água?
A resposta mais direta a essa pergunta será a correta.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Passo a Passo Detalhado
Vamos analisar cada uma das características propostas nas alternativas e seu papel na economia de água:
- A) à altura do sifão de água:
- Função: O sifão é uma curva no cano de saída que retém uma pequena quantidade de água, criando um selo hídrico. Sua função é impedir que os gases do esgoto voltem para o banheiro.
- Relação com a Economia: Ele não tem um papel direto em controlar ou limitar a quantidade de água usada na descarga. Incorreto.
- B) ao volume do tanque de água:
- Função: O tanque é o reservatório que armazena a água para a próxima descarga.
- Relação com a Economia: O volume do tanque é o fator limitante. A cada descarga, o sistema utiliza apenas a quantidade de água que cabe ali dentro (geralmente de 3 a 6 litros nos modelos modernos). É essa limitação a um volume fixo e projetado para ser eficiente que garante a economia. Correto.
- C) à altura do nível de água no vaso:
- Função: O nível da água no vaso é uma consequência da descarga e do design do sifão, não a causa da economia.
- Relação com a Economia: Não controla a quantidade de água gasta. Incorreto.
- D) ao diâmetro do distribuidor de água:
- Função: O distribuidor (os furos na borda do vaso) e seu diâmetro afetam a velocidade e a forma como a água entra no vaso.
- Relação com a Economia: Um bom distribuidor melhora a eficiência da limpeza, mas não controla a quantidade total de água que passa por ele, que é determinada pelo tanque. Incorreto.
- E) à eficiência da válvula de enchimento do tanque:
- Função: A válvula de enchimento (com a boia) tem a função de encher o tanque e parar o fluxo quando ele está cheio, evitando o transbordamento.
- Relação com a Economia: Uma válvula eficiente evita vazamentos e desperdício, o que contribui para a economia. No entanto, a característica principal que define o gasto por descarga não é a válvula de enchimento, mas sim o volume que ela foi projetada para encher, ou seja, o volume do tanque. A causa principal da economia é o uso de um volume fixo, não a peça que enche esse volume. Incorreto (causa secundária).
Verificação Intermediária
A análise mostra que, embora outras peças contribuam para o bom funcionamento, o fator que intrinsecamente limita e controla o gasto de água por uso é o volume pré-determinado do tanque de armazenamento.
Possível armadilha ❓/ ✔
A principal armadilha é a alternativa E. Uma válvula de enchimento defeituosa pode, sim, causar um grande desperdício de água (vazamento contínuo). Portanto, sua eficiência é importante para a economia. No entanto, a questão pergunta sobre a característica do funcionamento da descarga que garante a economia em comparação com outros sistemas. O “coração” do projeto econômico não é como o tanque enche, mas sim o fato de que a descarga usa apenas o que está no tanque.
Fechamento e expectativa
Concluímos que o volume do tanque é a resposta. Vamos confirmar nas alternativas.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
Listagem das Alternativas
A) à altura do sifão de água.
B) ao volume do tanque de água.
C) à altura do nível de água no vaso.
D) ao diâmetro do distribuidor de água.
E) à eficiência da válvula de enchimento do tanque.
Justificativa Individual
- 🔴 A) à altura do sifão de água: Incorreta. O sifão impede o mau cheiro, não controla o volume da descarga.
- 🟢 B) ao volume do tanque de água: Correta. É o fator que limita a quantidade de água utilizada em cada descarga a um volume fixo e otimizado, sendo a principal fonte de economia do sistema.
- 🔴 C) à altura do nível de água no vaso: Incorreta. É uma consequência da descarga, não a causa da economia.
- 🔴 D) ao diâmetro do distribuidor de água: Incorreta. Afeta a velocidade do fluxo, não o volume total gasto.
- 🔴 E) à eficiência da válvula de enchimento do tanque: Incorreta. É um fator secundário. A característica de design que define o gasto por descarga é o volume do reservatório.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio
A economia de água do sistema de caixa acoplada é garantida pelo fato de que cada descarga utiliza um volume de água pré-estabelecido e limitado, que é o volume armazenado no tanque. Isso impede o gasto excessivo e descontrolado que pode ocorrer em sistemas de válvula de parede.
Gabarito Reafirmado
A alternativa correta é a B) ao volume do tanque de água.
Resumo Final para Revisão 🔍
Para fixar: Caixa Acoplada = Descarga com Volume Fixo. O segredo da economia está em usar um “balde” de tamanho certo (o tanque) para cada descarga, em vez de abrir uma “torneira” de fluxo contínuo.
