Para gerar energia elétrica em uma hidrelétrica é necessário integrar a vazão do rio, a quantidade de água disponível em determinado período de tempo e os desníveis do relevo, sejam eles naturais, como as quedas-d’água, ou criados artificialmente. Existem dois tipos de unidades de geração de energia: acumulação e fio-d’água. As unidades de acumulação são localizadas em locais com altas quedas-d’água e, dado o seu grande porte, permitem o acúmulo de grande quantidade de água. As unidades a fio-d’água geram energia com o fluxo de água do rio, ou seja, pela vazão com mínimo ou nenhum acúmulo do recurso hídrico. Em uma região existem rios com potencial para geração de energia. No intuito de construir uma unidade de fio-d’água, deve-se comparar as características desses rios Atlas de energia elétrica do Brasil. Disponível em: www.fisica.net. Acesso em: 4 dez. 2018 (adaptado)
A principal grandeza física desses rios que deve ser observada é o(a):
a) velocidade de correnteza maior.
b) deslocamento vertical do relevo maior.
c) área de secção transversal do leito menor.
d) volume de água por unidade de tempo menor.
e) quantidade de massa de água por unidade de tempo menor.
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Física – Energia / Hidrodinâmica
📊 Nível da Questão: Fácil
📝Tema/Objetivo Geral: Entender qual grandeza física é mais relevante para a geração de energia em usinas do tipo fio-d’água.
🎯 Gabarito: A
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
O enunciado trata da geração de energia elétrica em hidrelétricas, distinguindo dois tipos: as de acumulação, que usam grandes reservatórios, e as de fio-d’água, que geram energia com o fluxo constante do rio, ou seja, sem grandes acúmulos de água. A pergunta central é sobre qual grandeza física deve ser observada ao escolher um rio para instalar uma usina do tipo fio-d’água.
O objetivo da questão é identificar qual característica do rio mais influencia a geração de energia nesse tipo específico de usina, em que a força da correnteza é essencial, já que não há reservatório para represar a água.
Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Usinas hidrelétricas transformam energia potencial da água em energia elétrica, aproveitando a queda d’água e a vazão do rio.
📌 Em usinas do tipo acumulação, o principal fator é o desnível (altura), pois quanto maior a altura da queda, maior a energia gerada. Já nas usinas fio-d’água, como não há reservatório, a energia é gerada diretamente pelo fluxo contínuo da água no rio.
📌 Nessa situação, a quantidade de energia gerada depende diretamente da vazão (volume de água por segundo) e da velocidade com que a água se move, pois isso determina a força com que ela gira as turbinas.
✔ Portanto, quanto maior a velocidade da correnteza, maior a energia cinética da água e, consequentemente, maior a geração de energia em tempo real.
Com os conceitos bem estabelecidos, vamos agora interpretar o texto da questão.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
O texto diferencia as usinas de acumulação e de fio-d’água, mostrando que no segundo tipo a geração ocorre sem represamento, usando apenas a água que flui naturalmente no rio. Como não há um reservatório para garantir um fluxo constante, é essencial que o rio tenha velocidade de correnteza suficiente para movimentar as turbinas e manter a produção de energia elétrica de forma contínua. Assim, a grandeza física mais importante a se observar é a velocidade com que a água se desloca no leito do rio.
Agora que interpretamos o texto, vamos desenvolver o raciocínio e analisar as opções com base nisso.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Nesta questão, não há cálculo numérico, mas sim uma análise conceitual.
A energia gerada em uma usina fio-d’água depende da quantidade de água que passa e da sua velocidade. Como a questão quer saber o que observar nos rios para construir esse tipo de usina, precisamos pensar no que garante o movimento constante das turbinas.
✔ A água precisa se mover com velocidade suficiente para transferir energia cinética às pás das turbinas.
✔ Quanto maior a velocidade da correnteza, mais eficaz será a conversão de energia do fluxo da água em energia elétrica.
Com isso em mente, vamos agora analisar as alternativas fornecidas.
Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
A) Velocidade de correnteza maior ✅ → Alternativa correta! Em usinas fio-d’água, a energia depende diretamente da movimentação da água. Quanto maior a velocidade do rio, maior a energia cinética disponível para mover as turbinas.
B) Deslocamento vertical do relevo maior ❌ → Esse fator é importante em usinas de acumulação, pois está ligado à energia potencial, mas não é o principal em usinas fio-d’água.
C) Área de secção transversal do leito menor ❌ → Um leito menor pode até aumentar a velocidade, mas essa não é uma grandeza física direta para avaliar. O foco está na velocidade da água.
D) Volume de água por unidade de tempo menor ❌ → Isso representa uma menor vazão, o que reduziria a geração de energia.
E) Quantidade de massa de água por unidade de tempo menor ❌ → Também está relacionado a uma vazão menor, o que não é desejável nesse tipo de usina.
Finalmente, vamos concluir a resolução com um resumo e a justificativa final.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Como a usina fio-d’água depende do fluxo contínuo de água para gerar energia, a velocidade da correnteza do rio é a característica mais importante. Ela é a responsável por mover diretamente as turbinas, sem necessidade de armazenamento em reservatórios.
🔍 Resumo Final:
Em usinas do tipo fio-d’água, o fluxo natural da água é usado diretamente para geração de energia. Nesse caso, a grandeza física mais relevante é a velocidade da correnteza, pois ela determina o aproveitamento da energia cinética da água. Por isso, a alternativa correta é a letra A.
