Questão 1) Nas medições de volume de chuva é comum encontrar valores dados em mm de chuva. Esses dados consideram que durante um período de chuva, uma coluna de tantos mm de água se formaria sobre uma área de
. Por exemplo, 1000 mm de chuva, seria equivalente a
de chuva sendo coletada em uma área de
.
Com o conhecimento acumulado nas aulas iniciais de termodinâmica, um bom aluno de engenharia se questiona se a geração de energia elétrica a partir da água da chuva coletada em um grande telhado resultaria em economias significativas. Qual seria o valor de eletricidade gerada, em
/$ ano, a partir da água da chuva coletada de um telhado?
Considere:
- Que o sistema turbina-gerador possui eficiência de
;
- Que o telhado possui uma área de
;
- Que o telhado coleta água a 10 metros acima da turbina;
- Que a região possui uma média de 2000 mm de chuva acumulada por ano.
- Que a tarifa de eletricidade é de
/ \mathrm{kWh}$.
Com o conhecimento acumulado nas aulas iniciais de termodinâmica, um bom aluno de engenharia se questiona se a geração de energia elétrica a partir da água da chuva coletada em um grande telhado resultaria em economias significativas. Qual seria o valor de eletricidade gerada, em
Considere:
Passo 1
O enunciado pede para estimar quanto, em reais por ano, se economizaria gerando eletricidade a partir da água da chuva coletada num telhado de
situado
acima da turbina, com chuva anual de
, eficiência do sistema de
e tarifa de
. Vamos usar as fórmulas de energia potencial gravitacional e a conversão de joules para quilowatt-hora.
Passo 2
Calcular o volume anual de chuva e a massa de água coletada. A profundidade de chuva de
equivale a
.
Assumindo densidade da água
, a massa é
Passo 3
Calcular a energia potencial gravitacional total disponível por ano:
Passo 4
Aplicar a eficiência de
para achar a energia elétrica gerada:
Passo 5
Converter essa energia de joules para quilowatt-hora, sabendo que
:
Passo 6
Multiplicar pela tarifa de
para obter a economia anual:
Resposta
A geração anual de eletricidade corresponderia a aproximadamente
, ou seja, cerca de
por ano.