Questão 20 do ENEM 2009 — Ciências da Natureza

O enunciado pede uma ação que melhore o rendimento da usina termelétrica sem reduzir a quantidade de eletricidade que ela já produz. Precisamos, então, de algo que gere mais energia útil a partir da mesma quantidade de combustível.

O rendimento ($\eta$) de uma máquina térmica é a razão entre a energia útil produzida (aqui, a energia elétrica) e a energia térmica fornecida pela queima do combustível. Para aumentar esse rendimento sem gastar mais combustível, é preciso aproveitar melhor a energia que hoje é desperdiçada.

Um ponto essencial vem da Segunda Lei da Termodinâmica: nenhuma máquina térmica tem rendimento de $100\%$. Sempre há uma parcela do calor da queima que é rejeitada para o ambiente sem virar trabalho útil — parte pelo resfriamento do vapor e parte pelos gases quentes que saem pela chaminé. É nesse calor rejeitado que mora a oportunidade de melhoria.

Com isso em mente, analisamos as alternativas:

• A) Reduzir a quantidade de combustível: menos combustível significa menos calor, menos vapor e menos eletricidade. Isso reduz a capacidade de geração, contrariando a condição do enunciado.
• B) Reduzir o volume de água de resfriamento no condensador: com menos água fria, a fonte fria da máquina fica mais quente. Isso diminui a diferença de temperatura entre a fonte quente e a fonte fria, o que, pela termodinâmica, reduz o rendimento.
• C) Reduzir o tamanho da bomba: uma bomba menor não devolveria água líquida à caldeira na vazão necessária para manter o ciclo em plena operação, limitando a produção de vapor e reduzindo a geração.
• D) Melhorar a capacidade dos dutos de conduzir calor para o ambiente: isso equivale a piorar o isolamento térmico, deixando o vapor perder calor para o ambiente antes de chegar à turbina. Com menos energia útil na turbina, a geração cai e o rendimento piora.
• E) Usar o calor liberado pelos gases da chaminé para mover outro gerador: os gases da combustão que escapam pela chaminé ainda carregam bastante energia térmica que seria simplesmente lançada na atmosfera. Reaproveitar esse calor residual para acionar um gerador adicional (ideia conhecida como cogeração) faz a usina produzir mais eletricidade a partir da mesma quantidade de combustível, aumentando o rendimento global sem prejudicar o funcionamento do gerador principal.

Portanto, a única ação que aproveita melhor a energia do combustível — aumentando a eficiência sem reduzir a geração atual — é reaproveitar o calor desperdiçado pelos gases da chaminé. A resposta é a alternativa E.