PROVA 4 (A4)_ Revisão da tentativa

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22/10/23, 19:25 Atividade 4 (A4): Revisão da tentativa
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Iniciado em domingo, 22 out 2023, 19:12
Estado Finalizada
Concluída em domingo, 22 out 2023, 19:24
Tempo
empregado
12 minutos 20 segundos
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Questão 1
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. 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 2
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
Questão 3
Correto
Atingiu 1,00 de 1,00
As relações de semelhança são muito úteis para fazer previsões operacionais entre turbinas geometricamente semelhantes. As expressões a
seguir mostram as relações envolvendo as grandezas: diâmetro do rotor, altura de queda-d’água (carga líquida) e vazão volumétrica da
turbina hidráulica, do protótipo e do rotor.
 
 
Um protótipo de uma turbina Francis é projetado para operar com carga líquida de 200 m e vazão de 10 m³/s em uma hidrelétrica, a partir de
um modelo com diâmetro de 160 mm.
No ponto de eficiência máxima, o modelo vai operar com Q = 8 m³/s e H = 100 m. O modelo e o protótipo terão a mesma rotação.
 
Diante do exposto, assinale a alternativa correta sobre a vazão do protótipo:
a. 19,6 m³/s.
b. 16,4 m³/s.
c. 17,2 m³/s.
d. 226,3 m³/s.
e. 22,6 m³/s. 
M M 
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. 862.000.
b. 0,00086.
c. 0,86. 
d. 0,0086.
e. 86,2.
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Questão 4
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. Nas condições de operação descritas no enunciado da questão, a turbina Kaplan terá uma velocidade especí�ca igual a,
aproximadamente, 2.500.000.
b. As turbinas Kaplan são projetadas para operar somente em baixas vazões e grandes quedas-d'água.
c. As turbinas Kaplan são inadequadas para quaisquer usinas hidrelétricas por não suportarem grandes vazões volumétricas de
�uido.
d. 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.
e. Nas condições de operação descritas no enunciado da questão, a turbina Kaplan terá uma velocidade especí�ca igual a,
aproximadamente, 2,5.

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Questão 5
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 60 m e vazão volumétrica de 10 m³/s, a turbina hidráulica mais indicada é a Francis.
b. 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.
c. 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.
d. 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.
e. 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. 
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Questão 6
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, mas a II não 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 falsas.
d. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II 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 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, F.
c. V, V, F, V. 
d. V, F, V, V.
e. F, V, F, V.
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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 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 Pelton são mais utilizadas em aplicações que conciliam baixas quedas com grandes volumes de água.
b. As turbinas Francis operam somente em sistemas hidrelétricos com baixa demanda de vazão e pequenas quedas-d'água.
c. As turbinas Francis foram projetadas para funcionar somente em sistemas hidrelétricos com altas demandas de vazão
volumétrica e grandes quedas-d'água.
d. As turbinas Kaplan são utilizadas em sistemas hidrelétricos que demandam altas quedas e baixas vazões volumétricas de
�uido.
e. A transformação de energia hidráulica em energia elétrica pode ser dividida em três etapas, envolvendo as energias
potencial gravitacional, cinética e elétrica.

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. 20,6 MW.
b. 205,8 W.
c. 205,8 MW. 
d. 205.800 MW.
e. 205,8 kW.
bruta
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Questão 10
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 (a) mostra que, na turbina Francis radial, o �uido entra no rotor radialmente, percorre o interior e sai
paralelamente em relação ao eixo.

b. A imagem (b) representa um rotor sem cobertura e de �uxo misto, ou seja, uma turbina de propulsor misto.
c. Na imagem (c), observa-se que o �uido entra no rotor de maneira perfeitamente 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. 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".
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