A5 - MÁQUINAS HIDRÁULICAS

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PERGUNTA 1
Existem várias medidas que podem contribuir com a prevenção do fenômeno da
cavitação. Além de aplicar as margens de segurança, é importante garantir certa
distância entre os possíveis valores da pressão de vapor do líquido em relação à pressão
do fim da linha de sucção, ou seja, aquela presente na entrada da bomba. Cabe ressaltar
que a pressão de vapor do líquido é uma função da temperatura local, e tal observação
ajudará o NPSH disponível a permanecer sempre acima do NPSH requerido.
 
 Sobre o fenômeno da cavitação, assinale a alternativa correta:
Uma das formas alternativas de se obter o NPSH disponível é pelo número de Thoma,
utilizando a expressão .
O fenômeno da cavitação não afeta consideravelmente as variáveis operacionais da bomba,
como vazão e altura manométrica, por exemplo.
Na prática, não é possível observar mudanças nas curvas características nem no ponto de
operação, devido ao fenômeno da cavitação.
Não existe uma maneira de identificar se as partes internas de uma bomba sofreram ou não
desgaste devido a uma exposição prolongada a erosões.
É um indício de cavitação quando os instrumentos de medição identificam uma mudança no
perfil dos ruídos em relação a uma bomba operando fora das condições de cavitação.
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PERGUNTA 2
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:
F, V, V, F.
F, F, V, V.
F, F, V, F.
V, F, V, F.
V, V, F, V.
1 pontos SalvaSalva
PERGUNTA 3
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.
 
    
 
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JECA
Realce
JECA
Realce
 
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:
19,6 m³/s.
  
17,2 m³/s.
226,3 m³/s.
22,6 m³/s.
16,4 m³/s.
PERGUNTA 4
A curva característica Hm x Q de uma bomba centrífuga é obtida por meio de ensaios nas
bancadas dos fabricantes e traz informações importantes sobre a faixa de operação da
bomba. Na sequência, a figura ilustra o traçado da curva característica da altura
manométrica versus vazão de uma bomba centrífuga.
 
 
Fonte: Adaptada de Baptista e Lara (2010).
 #PraCegoVer : a figura mostra o aspecto geral da curva: altura manométrica, no eixo
vertical, versus vazão, no eixo horizontal, para as bombas centrífugas. A curva apresenta
uma leve inclinação negativa, indicando que a grandeza altura manométrica reduzirá, à
medida que caminhamos para a direita do eixo horizontal, ou seja, para maiores valores
de vazão.
 
 Com base no exposto e na figura apresentada, bem como nos conhecimentos a respeito
das curvas características de uma bomba centrífuga, analise as asserções a seguir e a
relação proposta entre elas. 
 
 I. No trecho da curva característica mostrado na figura, as grandezas altura manométrica
e vazão apresentam relação inversamente proporcional.
 Pois:
 II. As bombas centrífugas geram curvas características H m x Q que podem ser
expressas, perfeitamente, por uma função de primeiro grau.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
As asserções I e II são proposições falsas.
 
 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
1 pontos SalvaSalva
JECA
Realce
JECA
Realce
PERGUNTA 5
Devido à grande quantidade de bombas existentes, não há um único método para realizar
a escolha de forma mais adequada. Entretanto, os critérios mais considerados para a
seleção das bombas são: altura manométrica, característica do fluido, vazão,
características da instalação, dentre outros. Após a definição do tipo de bomba, deve-se
escolher o modelo mais compatível do fabricante ao atendimento da instalação. Um
exemplo de “ábaco de cobertura” do fabricante KSB está ilustrado na figura evidenciada
na sequência.
 
 
Fonte: Silva (2003, p. 2).
 #PraCegoVer : a figura representa um ábaco de cobertura do fabricante de bombas KSB.
O eixo vertical representa a altura manométrica H e possui 8 valores em ordem
crescente, de baixo para cima. Esses valores são, respectivamente: 4, 5, 10, 15, 20, 25,
30, 35, 38. O eixo horizontal representa a vazão e possui 15 valores crescentes, da
esquerda para a direita. Esses valores são, respectivamente: 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 60,
80, 100, 200, 300, 400 e 500. Uma linha vermelha horizontal é traçada cortando o eixo
vertical na altura manométrica H m igual a 26 metros, e outra linha vermelha vertical é
traçada cortando o eixo horizontal na vazão volumétrica Q igual a 12m³/h. A interseção
dessas duas linhas, mais à esquerda do ábaco, está dentro da região denominada como
40-250, que representa o modelo da bomba a ser escolhido. Abaixo da região 40-250,
existem, também, as regiões: 32-300 e 40-160. Acima, existe a região 50-250. À direita e
de cima para baixo, existem, respectivamente, as regiões: 65-250, 80-250, 100-250, 80-
200, 125-250, 100-200, 65-160, 80-160 e 50-160.
 
 Considerando o ábaco de cobertura KSB para a escolha do modelo de bomba, analise as
afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
 
 I. ( ) Para a altura manométrica de 25m e vazão de 9m³/h, o modelo 40-250 seria o mais
indicado.
 II. ( ) Para a altura manométrica de 20m e vazão de 4m³/h, o modelo 32-200 seria o
mais indicado.
 III. ( ) Para a altura manométrica de 19m e vazão de 200m³/h, o modelo 80-200 seria o
mais indicado.
 IV. ( ) Para a altura manométrica de 10m e vazão de 6m³/h, o modelo 40-160 seria o
mais indicado.
 
 Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, F, V.
V, V, F, F.
F, V, F, F.
V, F, V, V.
 
  
F, V, F, V.
1 pontos SalvaSalva
JECA
Realce
PERGUNTA 6
Um dos critérios mais considerados para a seleção de bombas faz uso do ábaco que
relaciona potência com vazão de fluido bombeado. Essa análise permite encontrar o
diâmetro de rotor adequado e, em seguida, o modelo de bomba mais adequado.Deve-se,
portanto, escolher o modelo mais compatível do fabricante. Um exemplo de “ábaco de
cobertura” potência versus vazão, do fabricante KSB, está representado na figura
evidenciada na sequência.
 
 
Fonte: Silva (2003, p. 19).
 #PraCegoVer :   a figura representa um ábaco de cobertura do fabricante de bombas
KSB. O eixo vertical representa a potência P em cv e possui 7 valores em ordem
crescente, de baixo para cima. Esses valores são, respectivamente: 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. O
eixo horizontal representa a vazão e possui 8 valores crescentes, da esquerda para a
direita. Esses valores são, respectivamente: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 e 35 metros cúbicos
por hora. Existem, também, 5 curvas que representam 5 diâmetros diferentes. Essas
curvas apresentam leve crescimento indo para a direita. De baixo para cima, essas
curvas representam os seguintes diâmetros: 208mm, 221mm, 234mm, 247mm e 260mm.
 
Considerando o ábaco de cobertura KSB para a seleção do diâmetro do rotor, analise as
afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
 
 I. ( ) Para a potência de 2,5 cv e vazão de 22 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado
para a bomba seria de 208 mm.
 II. ( ) Para a potência de 5 cv e vazão de 26 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado
para a bomba seria de 260 mm.
 III. ( ) Para a potência de 5 cv e vazão de 30 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado
para a bomba seria de 234 mm.
 IV. ( ) Para a potência de 2,5 cv e vazão de 10 m³/h, o diâmetro de rotor mais adequado
para a bomba seria de 234 mm.
 
 Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, F, F.
V, F, V, V.
 
F, V, F, F.
F, V, F, V.
V, V, F, V.
PERGUNTA 7
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.
 
1 pontos SalvaSalva
S l
JECA
Realce
Agora, assinale a alternativa correta sobre a potência ideal gerada no eixo na saída da
turbina:
205,8 MW.
20,6 MW.
205.800 MW.
  
205,8 kW.
205,8 W.
PERGUNTA 8
Para a obtenção das principais curvas características de uma bomba centrífuga, é
comum que a vazão seja variada nas bancadas de teste. Assim, é possível observar o
comportamento das demais grandezas em função dela. A figura ilustra os aspectos gerais
de três curvas características das bombas centrífugas. A curva (a) mostra o aspecto geral
da curva, altura manométrica versus vazão, para as bombas centrífugas. Já a curva (b)
ilustra o traçado da curva que representa a variação do rendimento de uma bomba
centrífuga com sua vazão, e a curva (c) indica o comportamento da potência
desenvolvida por uma bomba centrífuga para variadas vazões.
 
 
Fonte: Adaptada de Baptista e Lara (2010).
 #PraCegoVer : a figura ilustra os aspectos gerais de três curvas características das
bombas centrífugas. Na parte superior, a
 primeira é a figura (a), que mostra o aspecto geral da curva, altura manométrica, no eixo
vertical, versus vazão, no eixo horizontal, para as bombas centrífugas. A curva apresenta
uma leve inclinação negativa, indicando que a grandeza altura manométrica reduzirá, à
medida que caminhamos para a direita do eixo horizontal, ou seja, para maiores valores
de vazão. Logo abaixo, a figura (b) ilustra o traçado da curva que representa a variação
do rendimento de uma bomba centrífuga com sua vazão. A curva possui um formato
parabólico, que nasce na origem dos eixos, cresce até a região central da figura e, em
seguida, apresenta uma queda. Mais abaixo, a última e terceira, a figura (c) indica o
comportamento da potência desenvolvida por uma bomba centrífuga em função da
vazão. A figura consiste em uma reta, ou seja, equação do primeiro grau que intercepta o
eixo vertical, potência e cresce suavemente para a direita, indicando que a potência e a
vazão são grandezas diretamente proporcionais.
 
 A respeito das curvas características das bombas centrífugas nos trechos mostradas na
figura, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
 I. ( ) A curva (b) indica que a relação entre o rendimento e a vazão de uma bomba
centrífuga segue um comportamento aproximadamente parabólico, possibilitando, assim,
a determinação de valores de vazão para a obtenção do melhor rendimento.
 II. ( ) A potência e a vazão são grandezas diretamente proporcionais.
 III. ( ) Altura manométrica e vazão são grandezas diretamente proporcionais.
 IV. ( ) As três curvas características mostradas na figura foram obtidas por meio da
variação da vazão volumétrica de fluido bombeado por uma bomba centrífuga.
1 pontos SalvaSalva
1 pontos SalvaSalva
JECA
Realce
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, F, V, V.
 
  
F, V, F, F.
F, V, F, V.
V, V, F, F.
V, V, F, V.
PERGUNTA 9
São obtidas três curvas características para uma bomba axial, por meio de ensaios em
bancadas hidráulicas. A curva (a) mostra o aspecto geral da curva, altura manométrica
versus vazão, para as bombas axiais. A curva (b) ilustra o traçado da curva, que
representa a variação do rendimento de uma bomba axial com sua vazão, e a curva (c)
indica o comportamento da potência desenvolvida por uma bomba axial para variadas
vazões. Vejamos a figura na sequência.
 
 
Fonte: Adaptada de Baptista e Lara (2010).
 #PraCegoVer : a figura ilustra os aspectos gerais de três curvas características das
bombas axiais. Na parte superior, a primeira é a figura (a), que mostra o aspecto geral da
curva, altura manométrica, no eixo vertical, versus vazão, no eixo horizontal, para as
bombas axial. A curva apresenta uma inclinação acentuada e negativa, indicando que a
grandeza altura manométrica reduzirá rapidamente, à medida que caminhamos para a
direita do eixo horizontal, ou seja, para maiores valores de vazão. Logo abaixo, a figura
(b) ilustra o traçado da curva que representa a variação do rendimento de uma bomba
axial com sua vazão. A curva possui um formato parecido ao de uma parábola, que nasce
na origem dos eixos, cresce até a região central da figura e, em seguida, apresenta uma
queda com menor inclinação em relação à zona de crescimento. Mais abaixo, a última e
terceira, a figura (c) indica o comportamento da potência desenvolvida por uma bomba
axial em função da vazão. A figura consiste em uma reta, ou seja, equação do primeiro
com coeficiente angular negativa e que decresce, rapidamente, para a direita, indicando
que a potência e a vazão são grandezas inversamente proporcionais.
 
 Sobre o comportamento das curvas características das bombas axiais nos trechos
mostrados na figura, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s)
e F para a(s) Falsa(s). 
 
 I. ( ) As três curvas características mostradas na figura foram obtidas por meio da
variação da vazão volumétrica de fluido bombeado por uma bomba axial.
 II. ( ) A potência e a vazão são grandezas inversamente proporcionais no trecho
mostrado na curva (c).
III. ( ) No trecho da curva característica mostrado em (a), altura manométrica e vazão
são grandezas diretamente proporcionais.
 IV. ( ) A curva característica mostrada em (b) indica que existem valores de vazão para
os quais o rendimento da bomba será otimizado.
JECA
Realce
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, F, V.
F, V, F, V.
F, V, F, F.
V, V, F, F.
V, F, V, V.
 
PERGUNTA 10
O projeto mais eficiente de uma turbina de impulso foi desenvolvido pelo engenheiro
Pelton, em 1878, e, de maneira geral, consistiu em um bocal que convergia fluido em alta
velocidade, ou seja, alta energia cinética sobre as pás que estavam acopladas a uma
roda. A figura a seguir mostra que as pás foram projetadas para dividir o fluxo em duas
metades, de modo que a máxima quantidade de movimento pudesse ser transferida:
 
 
 
 Figura – Vista lateral da turbina hidráulica de Pelton (a)e vista lateral da Pá sendo
atingida por um jato de fluido.
 Fonte: Çengel e Cimbala (2015, p. 689).
 #PraCegoVer : na parte inferior da figura, observa-se a vista lateral de um bocal, com um
jato de fluido horizontal saindo da esquerda para a direita e colidindo contra uma pá. No
centro da pá, há um divisor de fluxo. Na parte superior da figura, observa-se a vista lateral
de outro bocal, com um jato de fluido horizontal saindo da esquerda para a direita e
colidindo contra uma pá, a qual está acoplada a uma roda chamada “roda de Pelton”. No
centro da roda, há um círculo que representa o eixo de rotação da roda. Contornando o
eixo no sentido anti-horário, há uma seta curva, que mostra o sentido de rotação. A
distância entre o centro do eixo e o centro das pás é denominada “raio”.
 
 Com base nas informações apresentadas e nos seus conhecimentos sobre o cálculo de
potência em uma turbina Pelton, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre
elas:
 
 I. Ao derivar a equação   em relação à velocidade
linear da pá, ou seja,  , temos que a potência máxima será atingida quando a
velocidade linear da pá for igual à metade da velocidade do jato. Essa potência é
chamada de potência teórica máxima.
 POIS
 II. A equação   não inclui perdas devido ao atrito, à
JECA
Realce
falta de alinhamento entre as pás e ao fluxo de fluido, dentre outros fatores que afetam a
eficiência de uma turbina real.
 
Agora, assinale a alternativa correta:
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
As asserções I e II são proposições falsas.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
JECA
Realce