Atividade 4 (A4)

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26/11/2022 19:00 Atividade 4 (A4): Revisão da tentativa
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Minhas Disciplinas 222RGR2203A - MÁQUINAS HIDRÁULICAS UNIDADE 4 Atividade 4 (A4)
Iniciado em sábado, 26 nov 2022, 19:02
Estado Finalizada
Concluída em sábado, 26 nov 2022, 20:00
Tempo
empregado
57 minutos 48 segundos
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Questão 1
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
As turbinas de reação apresentam subclassificações com base no ângulo pelo qual o fluido entra em direção ao rotor. Na turbina
Francis radial, o fluido entra no rotor radialmente. Quando o fluido escoa em direção ao rotor com um ângulo entre o radial e o axial,
a turbina Francis é classificada como de escoamento misto, sendo o modelo mais utilizado. Caso o rotor não tenha cobertura e seja,
ao mesmo tempo, de fluxo misto, a denominação recebida será turbina de propulsor misto. Por último, caso o fluido entre no rotor de
maneira axial, o nome recebido será turbina de propulsor axial. Todos os tipos apresentados estão ilustrados a seguir: 
Figura -(a) escoamento em turbina Francis radial; (b) escoamento em turbina Francis mista; (c) escoamento em turbina de propulsor
misto; e (d) escoamento em turbina de propulsor axial. 
Fonte: Çengel e Cimbala (2015, p. 692). 
#PraCegoVer: a figura apresenta, esquematicamente, as seguintes imagens: (a) escoamento em turbina Francis radial; (b)
escoamento em turbina Francis mista; (c) escoamento em turbina de propulsor misto; e (d) escoamento em turbina de propulsor
axial. Na região superior esquerda (a), são identificados os seguintes elementos: coroa, aleta ajustável, aleta fixa e cobertura. Na
região superior direita (b), são mostradas a coroa e a cobertura. Na região inferior esquerda (c), tem-se o desenho de outro rotor,
com o nome “cubo” indicado. Por fim, na região inferior direita, encontra-se uma turbina de propulsor axial, com o nome “coroa”
escrito. As regiões estão coloridas de cinza, com setas em vermelho encontrando-se pelas laterais e saída na região inferior, com
objetivo de identificar o sentido do fluxo do fluido dentro do rotor. 
Com base nas informações apresentadas, assinale a alternativa correta:
a. A imagem (b) representa um rotor sem cobertura e de �uxo misto, ou seja, uma turbina de propulsor misto.
b. Na imagem (c), observa-se que o �uido entra no rotor de maneira perfeitamente axial, então, o nome recebido será
"turbina de propulsor axial".
c. Na imagem (a), nota-se que o �uido entra no rotor, sem cobertura, de maneira axial, então, o nome recebido será
"turbina de propulsor axial".
d. A imagem (d) representa um rotor com cobertura e de �uxo misto, ou seja, tem-se uma turbina de propulsor misto.
e. A imagem (a) mostra que, na turbina Francis radial, o �uido entra no rotor radialmente, percorre o interior e sai
paralelamente em relação ao eixo.

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Questão 2
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. F, F, V, F.
b. V, V, F, V.
c. F, F, V, V.
d. V, F, V, F.
e. F, V, V, F.
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Questão 3
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
Questão 4
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, V, F, V.
b. F, V, V, F.
c. F, F, V, V.
d. F, F, V, F.
e. V, F, V, F.
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 kW.
c. 205,8 W.
d. 205.800 MW.
e. 20,6 MW.
bruta
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Questão 5
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. As turbinas Kaplan são projetadas para operar somente em baixas vazões e grandes quedas-d'água.
b. As turbinas Kaplan são inadequadas para quaisquer usinas hidrelétricas por não suportarem grandes vazões
volumétricas de �uido.
c. As turbinas Kaplan de grande porte operam com uma rotação máxima de 80 rpm, sendo sua potência máxima de
operação em torno de 500 kW.
d. Nas condições de operação descritas no enunciado da questão, a turbina Kaplan terá uma velocidade especí�ca
igual a, aproximadamente, 2,5.

e. Nas condições de operação descritas no enunciado da questão, a turbina Kaplan terá uma velocidade especí�ca igual
a, aproximadamente, 2.500.000.
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Questão 6
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. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justi�cativa correta da I.
b. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justi�cativa correta da I.
c. A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
d. As asserções I e II são proposições falsas.
e. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
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Questão 7
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
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:
a. F, V, F, F.
b. V, V, F, V.
c. V, V, F, F.
d. F, V, F, V.
e. V, F, V, V.
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Questão 8
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. A transformação de energia hidráulica em energia elétrica pode ser dividida em três etapas, envolvendo as
energias potencial gravitacional, cinética e elétrica.

b. As turbinas Kaplan são utilizadas em sistemas hidrelétricos que demandam altas quedas e baixas vazões volumétricas
de �uido.
c. As turbinas Pelton são mais utilizadas em aplicações que conciliam baixas quedas com grandes volumes de água.
d. As turbinas Francis foram projetadas para funcionar somente em sistemas hidrelétricos com altas demandas de vazão
volumétrica e grandes quedas-d'água.
e. As turbinas Francis operam somente em sistemas hidrelétricos com baixa demanda de vazão e pequenas quedas-
d'água.
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Questão 9
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. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justi�cativa correta da I.
b. A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
c. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justi�cativa correta da I.
d. As asserções I e II são proposições falsas.
e. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
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Questão 10
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. 86,2.
b. 0,86.
c. 862.000.
d. 0,00086.
e. 0,0086.
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