LISTA DE EXECICIOS 2 BIH 2018.1 ISM

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��DISCIPLINA : BOMBAS E INSTALAÇÕES HIDRÁULICA Professor: Igar da Silveira Morilla�LISTA DE EXERCÍCIOS 2
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OBS.: ENTREGAR NO INÍCIO DA AV2, NO DIA 04.06.2018, EM PAPEL SULFITE GRAMPEADO, COM NOME E DESENVOLVIMENTO DAS QUESTÕES – VALOR ATÉ 3 (TRÊS) PONTOS.
QUESTÃO 01 
O fenômeno de cavitação é basicamente entendido, como a sequência dos eventos de formação de bolhas de vapor, com o seu posterior desenvolvimento, implosão ou explosão, tendo como origem a queda de pressão associada a pequenos núcleos existentes nos líquidos. O fenômeno de cavitação produz efeitos indesejáveis e agressivos, dos quais pode-se citar por exemplo os abaixo descritos:
	I 
	– Erosão de contornos sólidos; 
	II
	– Vibrações e ruídos excessivos; 
	III
	– Aumento da capacidade dos vertedouros de Usinas Hidrelétricas; 
	IV
	– Diminuição da eficiência de Turbinas Hidráulicas, com consequente queda de potência.
	V
	– A erosão por cavitação ocorre devido a baixa concentração de energia em uma pequena área sólida próxima, ou no próprio local onde ocorre o colapso. Essa concentração de energia é responsável pelas altas tensões localizadas que excedem os limites de resistência dos materiais. 
Das afirmações são corretas:
	
	I, II, III
	
	I, II, IV
	
	II, III, IV
	
	II, IV, V
	
	III, IV, V
QUESTÃO 02 
Também pode-se citar que os principais fatores que levam estas turbinas a cavitar poderão ser os abaixo relacionados (individuais ou em conjunto): 
	I 
	– Perda dos perfis das pás rotoras, devido a sucessivas intervenções para reparos, principalmente quando não se dispõe de gabaritos para a reconstituição do perfil;
	II
	– Perda dos perfis das palhetas diretrizes;
	III
	– Rugosidade baixa;
	IV
	– Operação em qualquer das faixas garantidas, isto é, com carga parcial ou com sobrecarga;
	V
	– Desconjugação das palhetas diretrizes com as pás rotoras;
	VI
	– Características da água do reservatório;
	VII
	– Operação com altura de sucção superior a mínima prevista;
	VIII
	– Sucção da unidade subestimada;
	IX
	– Proteção insuficiente das áreas sujeitas a severa cavitação, previstas nos ensaios de modelo em escala reduzida.
Das afirmações são incorretas:
	
	I, III, IX
	
	I, V, VIII
	
	II, III, IV
	
	III, IV, VII
	
	III, IV, VI, IX
QUESTÃO 03
A análise dos dados obtidos junto a maioria das concessionárias de energia elétrica no Brasil mostrou que a situação da cavitação é bastante abrangente, e os dispêndios com reparos tem sido consideráveis, isso sem levar em conta a maior consequência, que é a indisponibilidade de unidades para geração de energia. 
Provavelmente os principais fatores responsáveis pelo alto nível de cavitação nas turbinas hidráulicas brasileiras são: 
	I 
	– Unidades operando com subcarga ou com carga parcial;
	II
	– Perda de perfil hidráulico das pás rotoras devido a intervenções de manutenção;
	III
	– Efeitos de escalas na transposição do modelo para o protótipo;
	IV
	– Altura de sucção suficiente para alguns pontos operacionais.
	V
	– Projeto inadequado de perfis hidráulicos.
	VI
	– Atualmente um dos aspectos relevante da cavitação em turbinas hidráulicas é que na ausência de um modelo numérico suficientemente abrangente, o fenômeno é avaliado em modelos de escala reduzida, com posterior transposição dos resultados experimentais para o protótipo
	VII
	– Os resultados obtidos das transposições da turbina modelo para a turbina protótipo vem mostrando péssimos resultados, entretanto eles possuem um fator de segurança com relação aos limites cavitativos, em virtude dos efeitos de escala, que podem conduzir a surpresas no protótipo.
Das afirmações são corretas:
	
	I, II, III, V
	
	I, II, IV, VII
	
	II, III, IV, V
	
	II, III, V, VI
	
	III, IV, V, VI
QUESTÃO 04 
Sobre máquinas hidráulicas geratrizes, é INCORRETO afirmar que:
	
	a turbina é uma máquina hidráulica que converte a energia mecânico-hidráulica recebida pelo escoamento da água em energia mecânico-motriz.
	
	no rotor de filosofia Francis, a entrada da água acontece na direção radial centrípeta e a saída da água no sentido axial.
	
	na turbina Kaplan, a água chega ao rotor de forma axial e o deixa, também, de forma axial, caracterizando-se como filosofia hélice.
	
	a versatilidade da turbina de reação com rotor Pelton permite que ela opere com seu eixo motriz na posição horizontal, na posição vertical e na posição inclinada em relação ao plano vertical.
QUESTÃO 05 
Em um aproveitamento hidrelétrico, o nível de montante encontra-se na cota 930 m e o de jusante na de 680 m. Sabendo-se que a vazão é de 500 m3/s, o comprimento equivalente do encanamento de adução de 5 m de diâmetro é de 1300 m, o rendimento total da turbina 94% e do alternador 95%, assumir adução com encanamento de aço soldado, com λ=115. Determine o trabalho bruto e disponível e a potência bruta.
QUESTÃO 06 
O complexo da Usina Henry Borden, localizado no sopé da Serra do Mar, em Cubatão, SP, é composto por duas usinas de alta queda de 720 m, denominadas de Externa (8 grupos geradores) e Subterrânea (6 grupos geradores), com os 14 grupos de geradores acionados por turbinas Pelton (turbina essa específica para altas quedas, diferente da maioria das hidroelétricas, como Itaipu, que utilizam turbinas Francis), para uma vazão de 157m³/s. A condução das águas a partir da Represa Billings, é feita por 8 condutos forçados com diâmetros de 1,5 m cada. (adaptado do site www.emae.sp.gov.br/henryborden.htm)
	
	
	ρH20 = 1.000 kg/m³ (peso específico da água)
	
Determinar a potência efetiva 
QUESTÃO 07
Determinar a altura de queda e a potência hidráulica que pode fornecer o aproveitamento da Fig., sabendo que: 
A queda bruta no local é de 18 m, mas prevê‐se a construção de barragem que irá elevar esta queda em 2 m; 
A vazão que será encaminhada através da tomada d’água�, de seção retangular (3,0 m x 0,5 m), à tubulação adutora, foi medida por meio de um molinete cuja equação é: c=0,038+0,0911n, onde c é a velocidade do escoamento em m/s e n a rotação da hélice em rps. Obteve‐se 58 sinais por minuto e considerou‐se esta medida representativa da velocidade média. 
O comprimento equivalente da tubulação forçada será de 80 metros e a velocidade do escoamento no seu interior será de 2,5 m/s. Seu material tem um coeficiente de Hazen‐Willians de 120. 
a velocidade da água no canal de fuga é desprezível 
QUESTÃO 08 
Determinar a potência hidráulica de uma turbina de ação (T. Pelton) sendo:
	vazão: 150 L/s 
pressão no manômetro da entrada: 455 mca
diâmetro externo do injetor na seção de medida de pressão: 30 cm
diâmetro interno do injetor na seção de medida de pressão: 15 cm
correção de instalação do manômetro: desprezível.
	
QUESTÃO 09 
Supondo que o gráfico abaixo represente as curvas características em grandezas unitárias, no Sistema Técnico de Unidades, de uma das turbinas instaladas da Central Hidrelétrica de Tucuruí, no Rio Tocantins, e sabendo que a mesma opera com a velocidade de 86 rpm (gerador de 60 Hz), constante para todas as condições de trabalho, determinar para água de massa específica 1000 kg/m³:
a.) a altura de queda nominal da turbina;
b.) a sua vazão nominal;
c.) a potência nominal da turbina;
d.) a vazão quando a turbina trabalha com a altura de queda mínima da instalação, Hmin = 45,4 m, e com o máximo grau de abertura (a = 100%);
e.) a potência gerada quando a turbina opera com a altura de queda máxima da central, Hmáx = 76,6m, e um grau de abertura, a = 80%.
f.) a máxima velocidade de disparo da turbina para a altura de queda do projeto (nominal).
QUESTÃO 10 
Considere o diagrama abaixo, represente as curvas características das turbinas Kaplan da Central Hidrelétrica de Volta Redonda, no Rio Grande, que foram projetadaspara uma altura de queda de 26,2m e velocidade de rotação de 92,2 rpm. Quando a altura de queda da central baixa para 18,56m, supõe-se que o sistema de regulagem atue, aumentando o grau de abertura para 85% e alterando a inclinação das pás do rotor para 10°. Considerando a massa específica da água igual a 1000 kg/m³, calcular:
a.) a potência no eixo das turbinas para esta situação (a=80% e β=5°);
b.) a potência no eixo para as condições de projeto.
RA:
NOME DO ALUNO: