Considerações sobre fluxo de potência e eficiência energética
5. se uma determinada carga mecânica demanda
de potência, em qual cenário o sistema mecatrônico operaria com máxima eficiência: i)potência demanda da rede elétrica igual a
ou 50 KW ? Justifique sua resposta.
5. se uma determinada carga mecânica demanda
Passo 1
Listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Dado: a carga mecânica demanda
de potência (isto é a potência útil ou de saída mecânica do sistema). - Questão: entre três cenários de potência fornecida pela rede elétrica —
, ou — em qual o sistema mecatrônico operaria com máxima eficiência? Pedem justificativa.
Passo 2
Definir o conceito e a fórmula de eficiência que vamos usar (explicando cada termo).
- Em sistemas de conversão de energia (como um motor + transmissão), a eficiência
é a razão entre a potência útil entregue (saída) e a potência absorbida da fonte (entrada):
- Aqui:
-
é a potência mecânica demandada pela carga, ou seja . -
é a potência elétrica entregue pela rede (cada cenário fornecido: , ou ).
-
- Interpretação: perdas do sistema valem
. Para uma mesma , quanto menor for menor serão as perdas e maior será .
Passo 3
Calcular a eficiência para o caso
.
- Aplicando a fórmula:
- Fazer a divisão:
Passo 4
Calcular a eficiência para o caso
.
- Aplicando a fórmula:
- Fazer a divisão (aproximação):
Passo 5
Calcular a eficiência para o caso
.
- Aplicando a fórmula:
- Fazer a divisão:
Passo 6
Comparar os resultados e justificar a escolha.
- Eficiências obtidas:
-
. -
. -
.
-
- Observação conceitual: para a mesma potência útil
, a eficiência é maior quando a potência de entrada é menor, porque as perdas são menores. - Conclusão: o cenário que produz a maior eficiência é o com menor
compatível com a demanda, isto é .