Máquinas Hidráulicas Atividade 4 (A4)

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11/11/2022 09:57 Atividade 4 (A4): Revisão da tentativa
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Minhas Disciplinas 222RGR2203A - MÁQUINAS HIDRÁULICAS UNIDADE 4 Atividade 4 (A4)
Iniciado em sexta, 11 nov 2022, 06:44
Estado Finalizada
Concluída em sexta, 11 nov 2022, 09:52
Tempo
empregado
3 horas 8 minutos
Avaliar 9,00 de um máximo de 10,00(90%)
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Questão 1
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. V, V, F, V.
b. F, F, V, F.
c. F, V, V, V.
d. F, V, V, F.
e. F, F, V, V.
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Questão 2
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
Questão 3
Incorreto
Atingiu 0,00 de 1,00
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:
a. As turbinas do tipo Francis são inadequadas para quaisquer usinas hidrelétricas por não suportarem médias e grandes cargas
brutas.
b. Nas condições de operação descritas no enunciado da questão, a turbina Francis terá uma velocidade especí�ca igual a,
aproximadamente, 1,09.

c. As turbinas do tipo Francis são projetadas para operar somente em baixas vazões e pequenas quedas-d'água.
d. As turbinas do tipo Francis possuem baixo rendimento, geralmente, menor que 70%, por apresentarem poucas pás
acopladas ao rotor.
e. Nas condições de operação descritas no enunciado da questão, a turbina Francis terá uma velocidade especí�ca igual a,
aproximadamente, 109.000.
Em uma represa hidrelétrica que faz uso de uma turbina de reação Francis para produção de energia elétrica, a carga bruta H 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:
a. 205,8 MW.
b. 205,8 W.
c. 205,8 kW.
d. 205.800 MW.
e. 20,6 MW.
bruta
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Questão 4
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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 potência desenvolvidas 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:
a. Para uma altura de queda-d'água de 200 m e vazão volumétrica de 10 m³/s, a turbina hidráulica mais indicada é a Pelton.
b. Para uma altura de queda-d'água de 60 m e vazão volumétrica de 10 m³/s, a turbina hidráulica mais indicada é a Francis.
c. Para uma altura de queda-d'água de 3 m e vazão volumétrica de 1 m³/s, a turbina hidráulica mais indicada é a Pelton.
d. 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.
e. Para uma altura de queda-d'água de 10 m e vazão volumétrica de 100 m³/s, a turbina hidráulica mais indicada é a Dériaz.
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Questão 5
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
b. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justi�cativa correta da I.
c. As asserções I e II são proposições falsas.
d. A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
e. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justi�cativa correta da I.
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Questão 6
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. 0,0086.
b. 862.000.
c. 0,00086.
d. 86,2.
e. 0,86.
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Questão 7
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
b. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justi�cativa correta da I.
c. As asserções I e II são proposições falsas.d. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justi�cativa correta da I.
e. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
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Questão 8
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
Questão 9
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. V, F, V, F.
b. F, F, V, F.
c. F, F, V, V.
d. F, V, V, F.
e. V, V, F, V.
As válvulas são classificadas com base em sua função dentro da instalação. Podem ser de bloqueio, de regulagem, unidirecionais e de
controle de pressão a montante ou a jusante. Elas possuem a importante finalidade de controlar e bloquear a vazão de fluido em uma
instalação hidráulica. Sua presença afeta as perdas de carga, o custo e a manutenção de toda a instalação. 
 
Com relação aos tipos e aos princípios de funcionamento das válvulas, analise as afirmativas a seguir e assinale V para Verdadeiro e F para
Falso: 
 
I. ( ) Os principais tipos de válvulas de controle a jusante são: as ventosas, as redutoras, as reguladoras e as quebra vácuo. 
II. ( ) As válvulas de controle de pressão a montante entram em ação assim que o valor de pressão na linha e a montante alcança o valor
de referência. 
III. ( ) As válvulas de pressão a jusante 
têm como finalidade realizar o bloqueio ou estabelecer a vazão de fluido, ou seja, são totalmente fechadas ou abertas. 
IV. ( ) As válvulas unidirecionais invertem o sentido de escoamento do fluido, pois trabalham de acordo com a diferença de pressão da
entrada com a saída. 
 
Agora, marque a alternativa que apresenta a sequência correta:
a. V, V, F, F.
b. V, F, V, V.
c. F, V, F, V.
d. F, V, F, F.
e. V, V, F, V.
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Questão 10
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
As turbinas hidráulicas também podem ser classificadas de acordo com a direção do escoamento pelo rotor, a saber: radiais (Francis lenta),
axiais (Bulbo), tangenciais (Pelton) e diagonais (Francis rápida). As usinas hidrelétricas são exemplos de locais que fazem uso das turbinas
hidráulicas para extrair energia do fluido e produzir energia elétrica.
Sobre as principais turbinas hidráulicas, bem como acerca dos processos de transformação de energia, assinale a alternativa correta:
a. As turbinas Francis foram projetadas para funcionar somente em sistemas hidrelétricos com altas demandas de vazão
volumétrica e grandes quedas-d'água.
b. As turbinas Francis operam somente em sistemas hidrelétricos com baixa demanda de vazão e pequenas quedas-d'água.
c. As turbinas Kaplan são utilizadas em sistemas hidrelétricos que demandam altas quedas e baixas vazões volumétricas de
�uido.
d. A transformação de energia hidráulica em energia elétrica pode ser dividida em três etapas, envolvendo as energias
potencial gravitacional, cinética e elétrica.

e. As turbinas Pelton são mais utilizadas em aplicações que conciliam baixas quedas com grandes volumes de água.
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