GRA0832 MÁQUINAS HIDRÁULICAS A6

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Curso
	GRA0832 MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
	Teste
	 PROVA SUBSTITUTIVA (A6)
· Pergunta 1
1 em 1 pontos
	
	
	
	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 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:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois a asserção I, de fato, é verdadeira. Analisando a equação de potência para a turbina hidráulica e realizando sua derivação em relação à velocidade linear da pá, temos que a potência máxima é atingida para . Além disso, realmente, a asserção II também é verdadeira e justifica corretamente a I, pois a expressão citada não leva em consideração as perdas devido ao atrito, à falta de alinhamento entre as pás e ao fluxo de fluido, dentre outros fatores que afetam a eficiência de uma turbina real.
	
	
	
· Pergunta 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, F, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, F, V.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para a altura manométrica de 25m e vazão de 9m³/h, o modelo 40-250 seria o mais indicado. Já para o modelo 32-100, a altura manométrica de 20m e a vazão de 4m³/h se encontram dentro da faixa de sua operação. Por último, para a altura manométrica de 10m e vazão de 6m³/h, o modelo 40-160 se mostra adequado.
	
	
	
· Pergunta 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	De acordo com Carvalho (1999), para o dimensionamento de uma instalação elevatória, é necessário o conhecimento da vazão de recalque (Q) e da altura manométrica da instalação (Hman), a fim de se especificar uma bomba, motor e seus componentes de determinada instalação.
 
CARVALHO, D. F. Instalações elevatórias : bombas. 6. ed. Belo Horizonte: FUMARC, 1999.
 
Com base no exposto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. A altura manométrica de recalque é somada à altura de sucção da bomba, para que se consiga uma altura total manométrica, em que o fluido possa vencer as barreiras de elevação.
Pois:
II. Há, no sistema de estações elevatórias, uma linha piezométrica, na qual o líquido pausa, sendo seu movimento regressivo a partir de tal ponto.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
	Resposta Correta:
	 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois a asserção I é uma proposição verdadeira, já que as alturas de sucção e manométrica fazem parte das instalações de recalque, em que, juntas, produzem uma única altura total que compreende a altura do sistema como um todo. A asserção II é uma proposição falsa, visto que, dependendo do local, a tubulação pode estar totalmente abaixo ou acima, em alguns pontos, da linha piezométrica.
	
	
	
· Pergunta 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.
 
Assinale 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 alternativa está correta, pois, por meio da observação das três curvas, nota-se que o eixo horizontal de todas elas representa a vazão e a sua variação é o que possibilitou a obtenção dos vários pontos que deram origem para as curvas. Como ilustrado na curva (c), a potência e a vazão são inversamente proporcionais. Entretanto, como pode ser notado na figura (a), a altura manométrica e a vazão são grandezas inversamente proporcionais, pois o aumento de uma gera a queda na outra. Por fim, a região superior da curva rendimento versus vazão indica que existem valores ótimos para a vazão volumétrica da bomba.
	
	
	
· Pergunta 5
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 6
1 em 1 pontos
	
	
	
	A análise dimensional, juntamente com as relações de semelhança, pode ser utilizada para escalar duas turbinas geometricamente semelhantes e, também, para antever o desempenho de determinada turbina operando em condições de carga manométrica, vazões e velocidades diferentes.
 
A respeito da análise dimensional e da semelhança mecânica aplicada às turbinas hidráulicas, analise as afirmativas a seguir e assinale V para Verdadeiro e F para Falso:
 
I. (  ) O parâmetro adimensional coeficiente de carga é dado por  .
II. (  ) O parâmetro adimensional coeficiente de capacidade é dado por  .
 
II. (  ) A expressão utilizada para fazer correção do rendimento entre protótipo e modelo é    
 
IV. (  ) O parâmetro adimensional coeficiente de potência é dado por  .
 
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 o parâmetro adimensional coeficiente de carga é, de fato, dado por  e representa a relação entre carga líquida e rotação de uma turbina. Já o coeficiente de capacidade de carga e o coeficiente de potência, são, respectivamente,  e . Esses parâmetros adimensionais dão origem a importantes relações matemáticas de semelhança mecânica, além de permitirem, até mesmo, a dedução da expressão de velocidade específica de uma turbina.
	
	
	
· Pergunta 7
0 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“[...] no primeiro tipo, uma porção de fluido é confinada dentro da máquina, sendo submetida a variações de pressão pela variação do volume que contém o fluido. Nesse tipo de máquina, também chamada de máquina estática, há conversão direta de energia de pressão em trabalho mecânico ou vice-versa”.
 
RAMOS, R. A. V.; SILVA, J. B. C. Máquinas hidráulicas e térmicas . Ilha Solteira: Universidade Estadual Paulista, 2009. p. 7.
 
Sobre máquinas hidráulicas, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Nas máquinas de deslocamento positivo, os fluidos contraem e expandem; onde não há saída para eles, há uma certa deformação no material que os comporta.
II. O hidrômetro é exemplo de deslocamento positivo, pois a água que entra forçadamente em uma câmara fechada possui um eixo de saída, evitando rompimento das tubulações.
III. As bombas volumétricas, como o pistão, fazem a transformação de energia em seu interior, fechado, promovendo variação do fluido e da pressão.
IV. A bomba centrífuga possui um fluxo rotativo para fornecer energia ao fluido de transporte, como o funcionamento de um relógio.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
III e IV, apenas.
 
 
	Resposta Correta:
	 
I, II e III, apenas.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a afirmativa IV não se apresenta de maneira adequada. Uma bomba centrífuga não possui fluxo rotativo, mas, sim, radial, misto ou axial, como meio de fornecimento de energia ao fluido, apesar de possuir um giro de rotor para desenvolver um movimento rotativo.
	
	
	
· Pergunta 8
0 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir:
“O principal objetivo de um sistema de abastecimento de água é satisfazer a demanda de seus consumidores. Para que isso ocorra, deve haver equilíbrio entre a adução e os diversos componentes do sistema, como estações de bombeamento, válvulas e reservatórios”.
 
ALBUQUERQUE, A. A. de. Análises e métodos de otimização para eficiência energética de estações elevatórias em sistemas de abastecimento de água . Campina Grande, 2007. 113 f. Tese (Doutorado em Recursos Naturais) – Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, 2007.  p. 45.
 
Com base no exposto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. O componente crivo, de instalações elevatórias, funciona como um filtro de partículas presentes nos fluidos.
Pois:
II. O crivo impede a passagem de partículas sólidaspara os demais componentes principais de uma instalação elevatória.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta. As asserções são proposições verdadeiras, pois o crivo é um dos componentes principais de uma estação elevatória, localizado na entrada (parte inferior) da estação, sendo sua função a de impedir a passagem de quaisquer substâncias sólidas no sistema.
	
	
	
· Pergunta 9
1 em 1 pontos
	
	
	
	Por mais ampla que seja a faixa de trabalho de uma bomba, seu ponto de operação será definido levando em consideração os parâmetros hidráulicos de toda instalação hidráulica. Assim, o ponto de operação será obtido por meio da interseção da curva característica da bomba, com a curva característica do sistema de tubulações. Na sequência, a figura mostra que a intercepção da curva do sistema com a curva da bomba dará origem ao ponto de operação.
 
Fonte: Baptista e Lara (2010, p. 158).
#PraCegoVer : a figura ilustra o gráfico altura manométrica Hm no eixo vertical versus vazão Q, no eixo horizontal.  À esquerda, a curva da bomba (CB) se origina cortando o eixo vertical na sua parte superior do gráfico e decresce suavemente ao se deslocar para a direita. Na região inferior do eixo vertical, na altura H g , ou altura geométrica, origina-se a curva do sistema (CS). Essa curva cresce suavemente da esquerda para a direita. Ambas as curvas se interceptam mais à direita em um ponto denominado ponto de operação.
 
 
Ao ter em vista o seu conhecimento sobre as curvas características das bombas e do sistema de tubulação, bem como o ponto de operação do conjunto, assinale a alternativa correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
A curva característica para um sistema de tubulação é construída considerando o percurso entre o reservatório inferior e o reservatório superior.
	Resposta Correta:
	 
A curva característica para um sistema de tubulação é construída considerando o percurso entre o reservatório inferior e o reservatório superior.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois se desenvolve a curva característica para um sistema de tubulação considerando todas as perdas de carga distribuídas e localizadas, além dos comprimentos equivalentes, dentre outros fatores específicos de cada método, existentes no percurso entre o reservatório inferior e o reservatório superior.
	
	
	
· Pergunta 10
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