MÁQUINAS HIDRÁULICAS

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Em uma represa hidrelétrica que faz uso de uma turbina de reação Francis para produção de energia elétrica, a
carga bruta Hbruta 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: 
Por meio dos ensaios, é possível obter diversas combinações de alturas manométricas e vazões que 
constituem a faixa de operação de uma bomba. O conjunto com todos esses pontos dá origem a uma curva 
característica que, por sua vez, serve como fonte de diversas informações, como: desenvolvimento da potência 
em função da vazão, variação do rendimento em função da vazão, dentre outras.
 
Sobre as curvas características das bombas, assinale a alternativa correta. 
m 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. 
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: 
No estudo da análise dimensional e semelhança de bombas hidráulicas, é importante reforçar que qualquer 
variação nas dimensões de uma bomba influenciará, em muito, as grandezas: potência, altura manométrica e 
vazão. Esse fato é evidenciado pelas equações destacadas na sequência.
 
                                
                                                         
 
Uma bomba hidráulica modelo, com rotor de 220 mm de diâmetro, recalcou água até uma altura manométrica 
de 19 m, quando a rotação do motor de acionamento era de 1.400 rpm. Será instalada uma bomba protótipo, 
geometricamente semelhante, com diâmetro de rotor igual a 260 mm, girando a 1.650 rpm. O fluido e as demais
condições cinemáticas e dinâmicas foram mantidas constantes.
 
Sobre os valores dos parâmetros hidráulicos presentes nas equações de semelhança, assinale a alternativa 
correta. 
O dimensionamento e a seleção da bomba dependem da determinação de detalhes construtivos. Alguns dos 
parâmetros técnicos são: o tipo de rotor, o tipo de selagem do eixo, o tipo de acoplamento, a quantidade de 
estágios, dentre outros.
Sobre os parâmetros técnicos construtivos inerentes às bombas hidráulicas, analise as afirmativas a seguir e 
assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) A altura manométrica ajudará a definir se uma bomba de simples estágio irá ser adequada ou se haverá 
necessidade de uma com múltiplos estágios.
II. ( ) Em serviços médios ou pesados, recomendam-se os anéis de desgaste para proteção da voluta e as 
luvas de eixo para proteção do eixo na região próxima à selagem.
III. ( ) Para os casos em que a bomba irá trabalhar com fluidos inflamáveis, contaminantes ou de maior custo, a 
opção recomendada para a selagem é a feita por gaxetas para se evitar o contato com o meio externo.
IV. ( ) Em sistemas com rotor revestido ou fabricado com materiais especiais, pode-se verificar o uso de polia e 
correia; entretanto, é mais comum o acoplamento direto, por ser mais eficiente. 
A teoria dos modelos, juntamente com a análise de semelhança mecânica, busca diminuir o risco dos erros na 
execução de projeto das máquinas de grande porte, pois permite o estudo de modelos reduzidos. Essa teoria é 
utilizada, também, para avaliar o desempenho real de diversas máquinas de hidráulicas ditas como 
semelhantes. Entretanto, para que o teste do modelo forneça dados confiáveis para prever o comportamento do
protótipo, alguns requisitos básicos precisam ser atendidos.
Considerando o exposto, bem como o seu conhecimento sobre análise dimensional e semelhança de bombas, 
analise as afirmativas a seguir.
I. Os requisitos básicos que precisam ser atendidos são: a semelhança dinâmica, a semelhança cinemática e a 
semelhança geométrica, entre o protótipo e o modelo.
 
II. Na maioria das vezes, realizar experimentos ou testes com protótipos em tamanho real é inviável. Diante 
disso, a maneira de se avaliar o comportamento do protótipo é por meio de testes dos modelos em laboratório.
 
III. Define-se a constante cinemática K como a soma entre as dimensões lineares L do protótipo e do modelo.
 
IV. A formulação matemática da velocidade específica de uma bomba não leva em consideração a teoria de 
semelhança mecânica, já que esse parâmetro é puramente experimental.
 
Está correto o que se afirma em: 
A fundamentação teórica e prática dos números adimensionais é imprescindível para a determinação de 
parâmetros hidráulicos importantes utilizados nas simulações hidráulicas. No estudo das máquinas hidráulicas, 
uma experimentação bem fundamentada possibilitará a posterior caracterização da sua curva de desempenho 
e originará diversos dados indicativos da sua tendência de comportamento.
 
Sobre os números adimensionais, assinale a alternativa correta. 
Grande parte das curvas características de uma turbina hidráulica são geradasexperimentalmente. 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: 
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: