Gabarito - Geração de energia elétrica de fontes alternativas

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Geração de energia elétrica de fontes alternativas
Professor(a): Giancarlo Michelino Gaeta Lopes (Mestrado acadêmico)
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A biomassa tem um papel importante na matriz energética do Brasil, sendo uma fonte
renovável que aproveita resíduos de diversas áreas para a geração de energia elétrica.
Sobre a biomassa, assinale a alternativa correta.
Alternativas:
A biomassa pode ser inserida em um biodigestor com o objetivo de se gerar o biogás.
 CORRETO
A queima da biomassa gera o biogás, altamente prejudicial à camada de ozônio.
A principal fonte de biomassa são os oceanos, que geram uma grande quantidade de
calor no verão.
A biomassa é fonte de nutrientes essenciais para o ser humano, por isso deve ser
consumida duas vezes por semana.
A biomassa pode ser definida como sendo todo o tipo de combustível derivado do
petróleo.
Código da questão: 53544
Um dos ciclos utilizados em centrais termoelétricas é o ciclo de Rankine, que possui
diversas variações. Sobre o tema, considere as seguintes afirmações:
( ) O ciclo de Rankine simples utiliza uma bomba que empurra um fluido para o gerador de
vapor, então, o vapor gerado aciona uma turbina, que está acoplada a um gerador elétrico,
e segue para um condensador, onde volta ao estado líquido.
( ) A diferença do ciclo de Rankine simples para o ciclo de Rankine com superaquecimento
é a presença de um superaquecedor, colocado logo após o gerador de vapor.
( ) O ciclo de Rankine é baseado na operação de uma turbina a gás que é acoplada a um
gerador elétrico e acionada pela queima de um combustível com alto poder calorífico.
( ) A eficiência do ciclo de Rankine é alta devido à presença de um compressor no sistema,
que é acoplado mecanicamente com a turbina.
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que indica
a sequência correta, respectivamente, de cima para baixo.
Alternativas:
F – V – F – V.
V – F – V – V.
F – F – V – F.
V – V – F – V.
V – V – F – F.  CORRETO
Resolução comentada:
A biomassa é definida como sendo toda a matéria de origem orgânica existente na
natureza ou gerada pelo homem/animais utilizada na geração de energia elétrica.
Para a geração do biogás são utilizados biodigestores, nos quais os resíduos
urbanos, rurais ou agroindustriais são inseridos e digeridos, gerando o gás.
Resolução comentada:
O processo do ciclo de Rankine simples se inicia com a bomba injetando o líquido
no gerador de vapor, que por sua vez aplica o vapor na turbina. Após passar pela
turbina e gerar trabalho, o vapor segue para o condensador, onde volta a ser líquido,
encerrando o ciclo. O ciclo de Rankine com superaquecimento adiciona ao ciclo
simples um superaquecedor, ligado entre o gerador de vapor e a turbina.
3)
4)
Código da questão: 53549
Dentro do ciclo de Brayton, os produtos da combustão de uma turbina a _______
possuem uma temperatura relativamente elevada e em um sistema de geração isolado eles
são lançados para a atmosfera. Contudo, o calor presente nesses gases pode ser utilizado
em outro sistema, como na produção de ______ para o acionamento de uma turbina, a
partir do ciclo de Rankine. Com isso, é possível criar um ciclo combinado, chamado de
Brayton-Rankine.
Assinale a alternativa que completa adequadamente as lacunas acima:
Alternativas:
Vento; Gás.
Vapor; Vento.
Calor; Vapor.
Vapor; Gás.
Gás; Vapor.  CORRETO
Código da questão: 53548
Um sistema fotovoltaico, dependendo de sua topologia, pode possuir diversos
elementos. Sobre tais elementos, considere as seguintes afirmativas:
I – O gerenciamento de carregamento que pode estar presente em alguns modelos de
controladores de carga, cria múltiplos estágios de carregamento, otimizando o
carregamento da bateria.
II – Os inversores ongrid funcionam como fonte de tensão, e os offgrid como fonte de
corrente.
III – As baterias de chumbo ácido utilizadas em sistemas fotovoltaicos são do tipo
estacionárias, portanto, diferentes das utilizadas em automóveis.
IV – Para aumentar a potência gerada por um sistema fotovoltaico podem ser utilizados
diversos painéis solares, ligados em série, paralelo ou em um arranjo misto.
Assinale a alternativa que indica quais afirmativas são verdadeiras.
Alternativas:
III - IV.
II - III.
I - II - IV.
I - III - IV.  CORRETO
I - II - III - IV.
Resolução comentada:
Os produtos da combustão de uma turbina a gás possuem uma temperatura
relativamente elevada e em um sistema de geração isolado eles são lançados para a
atmosfera. Contudo, o calor presente nesses gases pode ser utilizado em outro
sistema, como na produção de vapor para o acionamento de uma turbina a vapor.
Com isso, é possível criar um ciclo combinado, formado por uma turbina a gás e
uma turbina a vapor, chamado de Brayton-Rankine. Essa combinação tem como
objetivo maximizar o aproveitamento dos combustíveis e da energia térmica gerada
no processo geração.
Resolução comentada:
O gerenciamento de carregamento que pode estar presente em alguns modelos de
controladores de carga cria múltiplos estágios de carregamento, otimizando o
carregamento da bateria. As baterias de chumbo ácido utilizadas em sistemas
fotovoltaicos são do tipo estacionárias, portanto, diferentes das utilizadas em
automóveis. Para aumentar a potência gerada por um sistema fotovoltaico podem
ser utilizados diversos painéis solares, ligados em série, paralelo ou em um arranjo
misto. Tais informações indicam que as afirmativas I, III e IV estão corretas. Os
inversores ongrid funcionam como fonte de corrente, e os offgrid como fonte de
tensão. O que torna a afirmativa II incorreta.
5)
6)
Código da questão: 53543
A energia geotérmica é um tipo de fonte de energia sustentável que depende de
características geológicas para ser utilizada.
Sobre a energia geotérmica, assinale a alternativa correta.
Alternativas:
A energia geotérmica se aproveita da radiação ultravioleta do sol para a geração de
calor, que é irradiada para o solo e então aproveitada para a geração de eletricidade.
A energia geotérmica é utilizada a partir dos declives que são encontrados em encostas
de morros, utilizando a gravidade para a geração de energia.
A grande vantagem da energia geotérmica é a aplicação de sistemas eólicos
combinados, maximizando o proveito dos ventos.
Por ser uma fonte sustentável, ela causa grandes impactos no ambiente e só é utilizada
em usinas termoelétricas distantes de centros urbanos.
Para o aproveitamento da energia geotérmica, é necessário que seja possível gerar vapor
com o calor subterrâneo em altas temperaturas.  CORRETO
Código da questão: 53546
O aerogerador possui diversos subsistemas que tornam a sua operação mais eficiente.
Sobre o tema, considere as seguintes afirmações:
I – No acoplamento das pás da turbina com cubo do rotor existem mecanismos que
ajustam a inclinação das pás, a fim de controlar a velocidade de rotação e potência da
turbina.
II – A parte inferior da nacela possui um sistema de controle de direção, que coloca a
turbina e a própria nacela sempre na direção do vento.
III – Entre a torre e a fundação se encontra um elemento para o controle da direção do
aerogerador, que faz com que ele fique sempre voltado para a direção do vento.
IV – A caixa de engrenagens é utilizada para reduzir a velocidade de rotação do eixo
turbina para que ela se torne compatível com a velocidade de rotação aceita pelo gerador
elétrico.
Assinale a alternativa que indica quais afirmações são verdadeiras.
Alternativas:
II - III - IV.
I - II.  CORRETO
I - II - III - IV.
I - II - IV.
III - IV.
Código da questão: 53534
Resolução comentada:
A energia geotérmica pode ser utilizada para a produçãode energia elétrica quando
o vapor está disponível a altas temperaturas (150 ºC a 200 ºC). Assim, também
estando em alta pressão, o vapor aciona uma turbina, que está acoplada a um
gerador elétrico.
Resolução comentada:
A afirmação I está correta, pois no acoplamento das pás da turbina com cubo do
rotor existem mecanismos que ajustam a inclinação das pás, a fim de controlar a
velocidade de rotação e potência da turbina. Na parte inferior da nacela encontra-se
um sistema de controle de direção, que coloca a turbina e a própria nacela sempre
na direção do vento e não entre a torre e a fundação, o que torna a afirmação II
correta e a III incorreta. A caixa de engrenagens é utilizada para aumentar (não
reduzir) a velocidade de rotação do eixo turbina para que ela se torne compatível
com a velocidade de rotação aceita pelo gerador elétrico, invalidando a afirmativa IV.
7)
8)
Um aerogerador pode operar com a turbina com velocidade constante ou variável. Tal
característica irá indicar diversas possibilidades de geradores elétricos que podem ser
utilizados, com diferentes topologias. Sobre os sistemas geradores, considere as seguintes
afirmações.
( ) Na topologia com gerador síncrono acoplado diretamente na rede elétrica utiliza-se
uma caixa de engrenagens para aumentar a velocidade de rotação do eixo da turbina.
( ) Na topologia com gerador de indução com rotor de gaiola acoplado diretamente na
rede elétrica, a compensação de reativos pode ser feita utilizando um banco de capacitores.
( ) A topologia que utiliza um gerador síncrono com inversor permite que a turbina opere
com velocidade variável.
( ) A topologia de um gerador síncrono com ímã permanente requer, necessariamente, a
utilização de uma excitatriz.
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que
contém a sequência correta, respectivamente, de cima para baixo.
Alternativas:
F – F – V – V.
V – F – F – F.
V – V – V – V.
V – V – V – F.  CORRETO
F – V – F – F.
Código da questão: 53531
O projeto de um sistema de geração fotovoltaico conectado à rede elétrica possui vários
passos e considerações a serem feitas. Sobre o tema, considere as seguintes afirmações:
( ) No projeto do sistema não é necessário conhecer o consumo do local, nem quanto da
demanda deve ser suprida.
( ) Para determinar a energia produzida por cada módulo fotovoltaico utilizando o método
da insolação são consideradas a insolação diária, a área da superfície do módulo e sua
eficiência.
( ) Na determinação da energia produzida pelo módulo no método da corrente máxima do
módulo, são consideradas a potência e a quantidade de horas diárias de insolação.
( ) Na escolha do inversor deve ser considerado o volume de chuvas e dias nublados da
região.
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que
contém a sequência correta, respectivamente, de cima para baixo.
Alternativas:
F – V – V – F.  CORRETO
V – F – F – V.
F – V – F – V.
V – F – V – F.
F – F – V – V.
Resolução comentada:
A topologia de um gerador síncrono com ímã permanente não necessita de uma
excitatriz, já que o campo magnético do rotor é gerado pelo material magnético
(imã) ali presente. Assim, a última afirmativa está incorreta. As demais estão corretas.
Resolução comentada:
No projeto do sistema é necessário conhecer o consumo do local e quanto da
demanda deve ser suprida, invalidando a primeira afirmativa. Para determinar a
energia produzida por cada módulo fotovoltaico utilizando o método da insolação
são consideradas a insolação diária, a área da superfície do módulo e sua eficiência.
Na determinação da energia produzida pelo módulo no método da corrente máxima
do módulo são consideradas a potência e a quantidade de horas diárias de
insolação. Portanto, a segunda e terceira afirmativas estão corretas. A escolha do
inversor é baseada principalmente no volume de energia gerado e não depende do
volume de chuvas e dias nublados, invalidando a última afirmativa.
9)
10)
Código da questão: 53541
O motor a combustão de quatro tempos é muito utilizado em sistemas de geração de
energia elétrica. Sobre as etapas de operação de um motor desse tipo, considere as
seguintes afirmações:
( ) Na etapa de compressão, o pistão em deslocamento descendente aspira a mistura de ar
e combustível através da válvula de admissão.
( ) Na etapa de admissão, o pistão atinge a sua excursão mínima e começa a subir,
comprimindo a mistura de ar e combustível.
( ) Na etapa de combustão, próximo do pistão atingir o nível máximo, ocorre a combustão,
o que impulsiona o pistão para baixo.
( ) Na etapa de exaustão, o pistão atinge o seu nível mínimo após a combustão e se abre a
válvula de exaustão, que serve de caminho para a descarga dos produtos da combustão.
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que indica
a sequência correta, respectivamente, de cima para baixo.
Alternativas:
F – F – V – V.  CORRETO
V – F – F – V.
F – V – V – V.
F – V – V – F.
V – F – F – F.
Código da questão: 53550
O controlador de carga é um elemento utilizado em sistemas fotovoltaicos autônomos.
Sobre ele, considere as seguintes afirmações.
( ) Os controladores do tipo liga/desliga são construídos com chaves manuais, cabendo ao
operador acioná-las, colocá-las em série ou em paralelo com os painéis e a carga.
( ) Os controladores do tipo liga/desliga têm a função de desconectar a bateria dos painéis
e da carga.
( ) Os controladores PWM possuem circuitos eletrônicos que permitem otimizar o
carregamento da bateria, aumentando a sua vida útil.
( ) Os controladores MPPT permitem que o painel fotovoltaico opere sempre em seu ponto
de máxima potência.
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que
contém a sequência correta, respectivamente, de cima para baixo.
Alternativas:
V – F – V – V.
V – V – V – V.
F – V – F – F.
V – F – F – F.
F – V – V – V.  CORRETO
Resolução comentada:
Um motor de quatro tempos possui as seguintes fases de operação: admissão, onde
o pistão em deslocamento descendente aspira a mistura de ar e combustível através
da válvula de admissão; compressão, quando o pistão atinge a sua excursão mínima
e começa a subir, comprimindo a mistura de ar e combustível; combustão, em que
próximo do pistão atingir o nível máximo ocorre a combustão, o que impulsiona o
pistão para baixo; exaustão, na qual o pistão atinge o seu nível mínimo após a
combustão e se abre a válvula de exaustão, que serve de caminho para a descarga
dos produtos da combustão.
Resolução comentada:
Os controladores do tipo liga/desliga são construídos com relés ou chaves
eletrônicas, acionados automaticamente e instalados em série ou em paralelo com
os painéis e, em série com a carga, a função de desconectar a bateria destes outros
elementos. Isso indica que a primeira afirmativa está incorreta e a segunda correta.
Código da questão: 53540
Os controladores PWM possuem circuitos eletrônicos que permitem otimizar o
carregamento da bateria, aumentando a sua vida útil. Os controladores MPPT
permitem que o painel fotovoltaico opere sempre em seu ponto de máxima
potência. Isso torna verdadeira a terceira e quarta afirmativas.
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