maquinas hidraulicas atv 04

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Usuário JANDIR PAIXAO DE OLIVEIRA 
Curso GRA0832 MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
GR2203-212-9 - 202120.ead-29780744.06 
Teste ATIVIDADE 4 (A4) 
Iniciado 04/12/21 14:52 
Enviado 04/12/21 15:06 
Status Completada 
Resultado da tentativa 10 em 10 pontos 
Tempo decorrido 13 minutos 
Resultados exibidos Respostas enviadas, Respostas corretas, 
Comentários 
Pergunta 1 
1 em 1 pontos 
 
 Grande parte das curvas características de uma turbina hidráulica são geradas 
experimentalmente. A figura a seguir mostra o traçado de um gráfico diagrama 
que relaciona a potência de uma turbina Pelton com a sua rotação, 
evidenciando as linhas de isoeficiência. As curvas ilustradas foram obtidas 
mantendo-se constante a altura de queda líquida e variando a vazão: 
 
Figura - Traçado da curva característica que relaciona a potência de uma 
turbina Pelton com a sua rotação. 
Fonte: Elaborada pelo autor. 
#PraCegoVer : a figura apresenta um diagrama esquemático de potência em 
função da rotação das turbinas Pelton. O eixo vertical representa potência, e o 
horizontal, rotação. O gráfico ilustra quatro parábolas, com início na origem 
dos eixos. Iniciando de baixo para cima, a parábola menor intercepta o eixo 
horizontal na letra alfa 1. Um pouco acima, a segunda parábola intercepta o 
eixo das rotações em alfa 2. Mais acima, a terceira parábola intercepta o eixo 
horizontal em alfa 3, e a quarta parábola intercepta o eixo horizontal na sigla 
alfa 4. São traçadas, também, quatro curvas de isorrendimento ou isoeficiência 
n1, n2, n3 e n4. Na região central da figura, encontra-se a primeira curva de 
isoeficiência, em formato oval, chamada n4. A curva oval n4 está dentro da 
curva de isorrendimento n3. A curva de isorrendimento n2 é maior e engloba 
as duas curvas anteriores. Por último, observa-se, na região esquerda e 
inferior da figura, uma pequena parte da curva n1. 
 
Com base nas informações apresentadas, analise as asserções a seguir e a 
relação proposta entre elas: 
 
I. Todos os pontos de operação situados sobre uma mesma linha de 
isoeficiência apresentam o mesmo rendimento. 
POIS 
II. Qualquer ponto sobre uma linha de isoeficiência ou isorrendimento 
apresenta a mesma potência. 
 
Agora, assinale a alternativa correta: 
Resposta 
Selecionada: 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a 
asserção II é uma proposição falsa. 
Resposta Correta: 
 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II 
é uma proposição falsa. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a 
asserção I, de fato, é verdadeira. Todos os pontos de 
operação situados sobre uma mesma linha de 
isoeficiência terão o mesmo rendimento ou eficiência. 
Por sua vez, a asserção II é falsa, já que, com base na 
análise do gráfico, é possível notar que pontos 
diferentes sobre uma mesma linha de isoeficiência 
poderão apresentar valores diferentes de potência. 
 
Pergunta 2 
1 em 1 pontos 
 
 Ao utilizar 
os parâmetros vazão, queda útil e rotação, é possível ter uma boa orientação 
quanto à seleção de uma turbina hidráulica. Entretanto, para compreender de 
forma mais ampla a faixa de operação de uma turbina, é importante ter em 
vista as suas curvas características, que são obtidas experimentalmente. A 
figura a seguir mostra o traçado de três curvas características típicas de uma 
turbina Pelton: (a) potência x rotação; (b) rendimento x rotação; e (c) vazão x 
rotação. 
 
 
Figura – Traçado das principais curvas características de uma turbina Pelton. 
Fonte: Elaborada pelo autor. 
#PraCegoVer : a figura mostra o traçado de três curvas características típicas 
de uma turbina Pelton. A primeira, mais à esquerda (a), relaciona a potência 
da turbina, em seu eixo vertical, com a rotação, em seu eixo horizontal. O 
gráfico é, aproximadamente, parabólico, com concavidade voltada para baixo, 
partindo da origem dos eixos, alcançando um máximo e decaindo até 
interceptar o eixo das rotações. A segunda curva, localizada na região central, 
mais à direita (b), relaciona o rendimento da turbina, em seu eixo vertical, com 
a rotação, em seu eixo horizontal. O gráfico é, aproximadamente, parabólico, 
com concavidade voltada para baixo, partindo da origem dos eixos, 
alcançando um máximo e decaindo até interceptar o eixo das rotações. Por 
fim, a terceira curva, mais à direita (c), mostra a vazão no eixo vertical e a 
rotação no eixo horizontal. O gráfico é uma reta horizontal que corta o eixo das 
vazões em um ponto central. 
Com relação às curvas características mais comuns das turbinas hidráulicas, 
analise as afirmativas a seguir e assinale V 
para Verdadeiro e F para Falso: 
 
I. ( ) É comum que as curvas características de uma turbina hidráulica sejam 
geradas experimentalmente, por meio de modelos de menor porte. 
II. ( ) A curva (a) da figura indica que existe uma faixa de rotação que 
fornecerá valores ótimos de potência, na região próxima ao vértice da 
parábola. 
III. ( ) A curva (c) da figura mostra que a vazão volumétrica de fluido aumenta 
conforme cresce a rotação da turbina. 
IV. ( ) A curva (b) da figura indica que existe uma faixa de rotação que 
fornecerá valores ótimos de rendimento, na região próxima ao vértice da 
parábola. 
 
Agora, marque a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Resposta 
Selecionada: 
V, V, F, V. 
Resposta Correta: 
 
V, V, F, V. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A sequência está correta, pois, 
usualmente, as curvas características de uma turbina 
hidráulica são geradas experimentalmente, por meio 
de modelos de menor porte, tendo em vista a 
dificuldade em realizar simulações com protótipos de 
tamanho real. As curvas (a) e (b) indicam que existe 
uma faixa de rotação, em que é possível observar 
potências e rendimentos máximos, na região próxima 
ao vértice de cada parábola. 
 
Pergunta 3 
1 em 1 pontos 
 
 As turbinas Francis são as mais adequadas para cargas hidráulicas 
intermediárias. Em geral, uma Francis de grande porte apresenta, no mínimo, 
16 pás de rotor, alcançando eficiência na faixa de 90-95%. A figura a seguir 
apresenta um rotor de uma turbina Francis com escoamento radial na 
hidrelétrica de Round Butte, em Madras, Oregon, EUA. O rotor possui 17 pás e 
diâmetro externo de 11,8 pés (3,6 m). A turbina gira a 180 rpm (18,84 rad/s) e 
produz 119 MW de potência a uma vazão de 127 m³/s e uma carga líquida de 
105 m. 
 
Figura - Fotografia em preto e branco de uma turbina Francis de escoamento 
radial 
Fonte: Çengel e Cimbala (2015, p. 693). 
#PraCegoVer : a figura apresenta uma fotografia em preto e branco de uma 
turbina Francis com escoamento radial na hidrelétrica de Round Butte, em 
Madras, Oregon, EUA. O rotor possui 17 pás e diâmetro externo de 11,8 pés 
(3,6 m). Na parte superior da turbina, há dois homens trabalhando. 
 
Sobre a turbina Francis descrita no enunciado, assinale a alternativa correta: 
Resposta 
Selecionada: 
Nas condições de operação descritas no enunciado da 
questão, a turbina Francis terá uma velocidade 
específica igual a, aproximadamente, 1,09. 
Resposta Correta: 
 
Nas condições de operação descritas no enunciado da 
questão, a turbina Francis terá uma velocidade específica 
igual a, aproximadamente, 1,09. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta. De fato, 
ao substituir os dados fornecidos pelo enunciado da 
questão na equação de velocidade específica, , 
temos que: 
 
= . Assim, a velocidade específica para a 
turbina protótipo será de . 
 
Pergunta 4 
1 em 1 pontos 
 
 Os tipos de turbinas hidráulicas comerciais mais utilizados são: as turbinas 
Pelton, para altas quedas e baixas vazões; as turbinas Kaplan, para baixas 
quedas, mas com grandes volumes de água; e as turbinas Francis, para 
aplicações que conciliam alturas de quedas e vazões médias. A figura a seguir 
mostra um gráfico que relaciona a altura de queda com a vazão volumétrica de 
fluido, considerando-se as linhas oblíquas de potênciadesenvolvidas para 
cada modelo de turbina hidráulica: 
 
Figura – Gráfico da queda bruta H versus a vazão volumétrica Q de fluido, 
usado para seleção de turbinas hidráulicas. 
Fonte: Henn (2006, p. 32). 
#PraCegoVer : a figura apresenta um gráfico que relaciona a altura de queda 
com a vazão volumétrica de fluido, levando-se em consideração as linhas 
oblíquas de potência desenvolvidas para cada modelo de turbina hidráulica. O 
eixo vertical mostra várias alturas em metros e apresenta, em ordem 
crescente, de baixo para cima, os seguintes valores: 1, 3, 10, 60, 200, 700 e 
1.800. O eixo horizontal representa a vazão em metros cúbicos por segundo, 
com os seguintes valores, em ordem crescente, da esquerda para a direita: 
0,01, 0,1, 1, 10, 100 e 1.000. Há, também, seis retas pontilhadas, com 
inclinação negativa, indicando a potência. Da esquerda para a direita, em 
ordem crescente, os valores indicados em cada uma dessas retas são os 
seguintes: 10 kW, 100 kW, 1.000 kW, 10.000 kW, 100.000 kW e 1.000.000 kW. 
Por último, foram delimitadas áreas de operação para cada turbina. Na região 
superior da figura, em amarelo, estão as turbinas Pelton e, mais abaixo, 
levemente à direita, estão as turbinas Francis, na área colorida com verde-
claro. Embaixo, na região colorida com verde-escuro, encontram-se as 
turbinas Dériaz e, imediatamente abaixo destas e levemente à esquerda, 
atravessando as regiões alaranjadas e rosas, estão as turbinas Michell-Banki. 
Um pouco abaixo e à direita, na região colorida com azul-claro, estão as 
turbinas Hélice ou Kaplan. 
 
Tendo em vista as principais turbinas hidráulicas, e por meio da análise do 
gráfico anterior, assinale a alternativa correta: 
Resposta 
Selecionada: 
Para uma altura de queda-d’água de 700 m e vazão 
volumétrica de 1 m³/s, a turbina hidráulica mais 
indicada é a Pelton. 
Resposta Correta: 
 
Para uma altura de queda-d’água de 700 m e vazão 
volumétrica de 1 m³/s, a turbina hidráulica mais indicada 
é a Pelton. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, com 
base no gráfico mostrado, é possível observar que, 
para uma altura de queda-d’água de 700 m e vazão 
volumétrica de 1 m³/s, a turbina hidráulica mais 
indicada é, de fato, a Pelton (região em amarelo). 
 
Pergunta 5 
1 em 1 pontos 
 
 A velocidade específica é definida como a relação entre o coeficiente de 
potência e o coeficiente de carga, como mostra a seguinte equação: 
 
A figura a seguir mostra a eficiência máxima como função da velocidade 
específica para os três tipos principais de turbina: 
 
Figura – Gráfico de rendimento das principais turbinas hidráulicas versus 
velocidade específica 
Fonte: Çengel e Cimbala (2015, p. 704). 
#PraCegoVer : a figura apresenta um gráfico que relaciona a eficiência máxima 
como função da velocidade específica para os três tipos principais de turbina. 
À esquerda, encontra-se o eixo vertical dos rendimentos, em ordem crescente, 
de baixo para cima, com os seguintes valores: 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 e 1. Na 
região inferior, encontra-se o eixo horizontal, com as potências em ordem 
crescente, da esquerda para a direita, e os seguintes valores: 0,01, 0,02, 0,05, 
0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5 e 10. Na região central do gráfico, da esquerda para a 
direita, são expostos os seguintes tipos de turbina: impulso, Francis e Kaplan. 
Com base nos seus conhecimentos sobre o assunto, na expressão 
matemática de velocidade específica e na análise da figura apresentada, leia 
as afirmativas a seguir e assinale V para Verdadeiro e 
F para Falso: 
 
I. ( ) Duas turbinas hidráulicas mecanicamente semelhantes possuem os 
mesmos valores de velocidade específica. 
II. ( ) As turbinas do tipo Kaplan operam com maiores velocidades específicas, 
quando comparadas às turbinas Francis e de impulso. 
III. ( ) A mudança na massa específica do fluido não alterna o cálculo de 
velocidade específica da turbina hidráulica. 
IV. ( ) As turbinas de impulso operam com menores velocidades específicas, 
quando comparadas às turbinas Francis e Kaplan. 
 
Agora, marque a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Resposta 
Selecionada: 
V, V, F, V. 
Resposta Correta: 
 
V, V, F, V. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A sequência está correta. De fato, 
quando duas turbinas hidráulicas são mecanicamente 
semelhantes, elas terão os mesmos valores de 
velocidade específica. Analisando-se a imagem, é 
possível notar que a turbina do tipo Kaplan se 
encontra localizada na região com maiores valores de 
velocidade específica. Já a turbina de impulso está 
localizada na faixa de velocidades específicas 
menores. 
 
Pergunta 6 
1 em 1 pontos 
 
 A figura a seguir mostra um rotor de cinco pás de uma turbina Kaplan utilizada 
na hidrelétrica de Warwick, em Cordele, GA. O rotor tem um diâmetro de 12,7 
pés (3,87 m). A turbina gira a 100 rpm (10,46 rad/s) e produz 5,37 MW de 
potência, com uma vazão de 63,7 m³/s e carga líquida de 9,75 m. 
 
Figura – Foto de um rotor com cinco pás de uma turbina Kaplan 
Fonte: Çengel e Cimbala (2015, p. 694). 
#PraCegoVer : a figura apresenta uma fotografia em preto e branco de um 
rotor com cinco pás e um diâmetro de 12,7 pés (3,87 m) de uma turbina 
Kaplan utilizada na hidrelétrica de Warwick, em Cordele, GA. À direita da 
fotografia, temos um homem trabalhando. 
 
Sobre a turbina Kaplan descrita no enunciado, assinale a alternativa correta: 
Resposta 
Selecionada: 
Nas condições de operação descritas no enunciado da 
questão, a turbina Kaplan terá uma velocidade 
específica igual a, aproximadamente, 2,5. 
Resposta Correta: 
 
Nas condições de operação descritas no enunciado da 
questão, a turbina Kaplan terá uma velocidade específica 
igual a, aproximadamente, 2,5. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta. De fato, 
ao substituir os dados fornecidos pelo enunciado da 
questão na equação de velocidade específica, , 
temos o seguinte: 
 
= . Assim, a velocidade específica para a 
turbina será de, aproximadamente, . 
 
Pergunta 7 
1 em 1 pontos 
 
 Em uma represa hidrelétrica que faz uso de uma turbina de reação Francis 
para produção de energia elétrica, a carga bruta H bruta é de 200 m, e a vazão 
volumétrica de água na turbina é de 100 m³/s. Considere, ainda, a massa 
específica da água sendo igual a 1.050 kg/m³ e g = 9.8 m/s². 
Agora, assinale a alternativa correta sobre a potência ideal gerada no eixo na 
saída da turbina: 
Resposta 
Selecionada: 
205,8 MW. 
Resposta Correta: 
 
205,8 MW. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois a 
expressão matemática para calcular a potência ideal 
gerada pela turbina é a seguinte: 
Onde: 
W = potência de eixo na saída da turbina em (w). 
= massa específica do fluido em (kg/m³). 
= vazão em (m³/s). 
 = altura ou carga bruta total em (m). 
Substituindo os dados fornecidos pelo enunciado da 
questão na equação, temos: 
W = 1.050 x 9,8 x 100 x 200 = 205,8 MW 
 
Pergunta 8 
1 em 1 pontos 
 
 Um parâmetro importante que pode apoiar a seleção de uma turbina hidráulica 
é a velocidade específica. Sua definição tem como base a teoria da 
semelhança mecânica, e sua expressão matemática é fornecida a seguir: 
 
 
O fluido de operação é a água, com massa específica igual a 998 kg/m³, e a 
rotação do protótipo é de 160 rpm (16,75 rad/s). Ademais, no ponto de máxima 
eficiência, a queda bruta é de 200 m, e a potência é de 400 MW. 
 
Diante do exposto, assinale a alternativa correta sobre a velocidade específica 
para o referido protótipo de turbina hidráulica: 
Resposta 
Selecionada: 
0,86. 
Resposta Correta: 
 
0,86. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta. De fato, 
substituindo-se os dados fornecidos pelo enunciado 
da questão na equação de velocidade específica, , 
temos que: 
 
= . Assim,a velocidade específica para a 
turbina protótipo será de . 
 
Pergunta 9 
1 em 1 pontos 
 
 As relações de semelhança são muito úteis para fazer previsões operacionais 
entre turbinas geometricamente semelhantes. As expressões a seguir mostram 
as relações envolvendo as grandezas: diâmetro do rotor, altura de queda-
d’água (carga líquida) e vazão volumétrica da turbina hidráulica, do protótipo e 
do rotor. 
 
 
Um protótipo de uma turbina Francis é projetado para operar com carga líquida 
de 200 m e vazão de 10 m³/s em uma hidrelétrica, a partir de um modelo com 
diâmetro de 160 mm. 
No ponto de eficiência máxima, o modelo vai operar com Q M = 8 m³/s e H M = 
100 m. O modelo e o protótipo terão a mesma rotação. 
 
Diante do exposto, assinale a alternativa correta sobre a vazão do protótipo: 
Resposta 
Selecionada: 
22,6 m³/s. 
Resposta Correta: 
 
22,6 m³/s. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta. De fato, 
aplicando-se a equação 
 , é possível encontrar o diâmetro do protótipo: 
= 226,3 mm. Em seguida, utiliza-se o diâmetro do 
protótipo para encontrar a vazão do protótipo: = 
22,6 m³/s. 
 
Pergunta 10 
1 em 1 pontos 
 
 As turbinas hidráulicas são dispositivos que consistem em uma carcaça, um 
rotor, um distribuidor e um tubo. Esses equipamentos convertem a energia 
hidráulica do fluido em energia mecânica para que o gerador acoplado a 
transforme em energia elétrica. A voluta (ou carcaça) é o elemento que abriga 
os componentes da turbina, o rotor é o componente responsável pelas 
transformações de energia, e o distribuidor ajuda a direcionar o fluxo, 
contribuindo com os processos de transformação de energia. As turbinas 
hidráulicas podem ser classificadas como de deslocamento positivo ou 
turbinas dinâmicas. 
 
A respeito das turbinas hidráulicas e suas classificações, analise as afirmativas 
a seguir e assinale V para Verdadeiro e F para Falso: 
 
I. ( ) As turbinas de deslocamento positivo, geralmente, são utilizadas para 
medir vazão ou volume de fluido. 
II. ( ) As turbinas dinâmicas podem ser utilizadas tanto para medir vazão 
quanto em processos de geração de energia, sendo classificadas em dois 
subtipos: turbinas de ação (impulso) ou de reação. 
III. ( ) Nas turbinas de ação, a pressão estática aumentará dentro do rotor. 
Alguns exemplos são: turbinas Kaplan, turbinas Francis e turbinas Hélice. 
IV. ( ) Nas turbinas de reação, verifica-se uma redução na pressão estática do 
fluido ao passar pelo rotor. Três bons exemplos são: turbinas Kaplan, turbinas 
Francis e turbinas Hélice. 
 
Agora, marque a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Resposta 
Selecionada: 
V, V, F, V. 
Resposta Correta: 
 
V, V, F, V. 
Comentário da 
resposta: 
Resposta correta. A sequência está correta, pois as 
turbinas de deslocamento positivo, de fato, podem ser 
utilizadas para medir vazão ou volume de um fluido. 
Já as turbinas dinâmicas, além dessa função, podem 
operar em processos de geração de energia, sendo 
classificadas como de ação (impulso) ou de reação. 
Também é correto afirmar que, nas turbinas de 
reação, haverá uma redução na pressão estática do 
fluido ao passar pelo rotor, sendo três bons exemplos, 
realmente, as turbinas Kaplan, as turbinas Francis e as 
turbinas Hélice. 
 
Sábado, 4 de Dezembro de 2021 15h08min52s BRT 
 
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	Pergunta 9
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