Exercícios Propostos termelétricas - POLI-USP - Engenharia Elétrica

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PEA 2420 – PRODUÇÃO DE ENERGIA 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
Termeletricidade 
 
Questão 1 Considere o esquema e o diagrama T-S de uma central a vapor que opera no Ciclo de 
Rankine. Para esta planta determine: 
a) Rendimento térmico do ciclo 
b) Potência elétrica para um fluxo de massa de 200kg/seg 
c) Indique no esquema, os pontos conforme diagrama T-S apresentado e dê a função de 
cada componente do ciclo. 
Dados: 
H1 = 2799,5 kj/kg 
H2= 2007,5 kj/kg 
H3= 191,8 kj/kg 
H4= 193,8 kj/kg 
%92=geradorη 
 
Questão 2. O esquema abaixo representa uma configuração de termoelétrica. a)Dê nome ao ciclo, 
b)explique passo a passo o funcionamento deste ciclo c) apresente as vantagens relacionadas a 
este ciclo d) Calcule o rendimento térmico deste ciclo com base nas entalpias. 
 
 
 
 
 
3
 
Questão 3 
 
Para a turbina a gás mostrada na figura e correspondente diagrama T-S indicado, calcule: 
a) Calor fornecido 
b) Trabalho produzido 
c) Calor rejeitado 
d) Temperatura dos gases de escape da turbina 
e) Potência elétrica 
f) Energia anual disponibilizada para à rede elétrica 
Dados: 
Vazão mássica = 300 kg/seg 
Rendimento do gerador elétrico = 90% 
Cp = 1000J/KgC 
Rendimento térmico – 40 % 
Fator de capacidade = 60% 
Consumo próprio = 3% 
Obs: Enumere as figuras e apresente as fórmulas nos cálculos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ar 
turbina compressor 
combustível 
câmara de combustão 
gerador 
gases de exaustão 
Motor de 
partida 
 
Questão 4 A figura abaixo apresenta um dos ciclos utilizados em usinas termelétricas. 
a) Qual a sua denominação 
b) Numere e denomine os seus componentes 
c) Dê uma explicação sucinta do princípio de funcionamento 
 
1- 5- 
2- 6- 
3- 7- 
4- 8- 
Questão 5 Uma planta termelétrica de 500 MW de Potência Instalada, apresenta o cronograma 
de desembolso descrito a seguir e tem investimento global de US$ 350 milhões. Considerando 
ainda os dados apresentados na Tabela, PEDE-SE: 
 
a) Calcular o valor do investimento incorporando os “Juros Durante a Construção” do 
empreendimento 
b) O Custo Anual de Combustível em US$ e o Valor Presente do gasto em combustível durante a 
Vida Útil da Planta, referido à data de entrada em operação da usina, assumindo-se operação 
em regime de base durante todo esse período. 
c) Calcular o Índice de Mérito do empreendimento para operação em regime de base e para 
operação em regime de complementação térmica, com fator de capacidade médio de 50%. 
 
Período de Recuperação do Capital 15 anos (para efeito de cálculo do IM) 
Taxa de Desconto 15 % ao ano 
Vida Útil da Planta 20 anos 
Fator de Capacidade Máximo 90% 
Custo de O&M Fixo 16.00 US$/kW.ano 
Custo de O&M Variável 0.20 US$/MWh 
Preço de Combustível 2,70 (US$/MMBtu ) 
Heat Rate (Turbina Siemens tipo) 6.79 MMBTU/MWh 
( O Heat Rate utilizado refere-se ao Poder Calorífico Superior – PCS, que para o Gás Natural foi adotado 
9400 kcal / Nm3, incluindo o rendimento da unidade ) 
 
Cronograma de Investimento : 
Ano da Construção Primeiro Segundo Terceiro 
% do Investimento 46 42 12 
Assuma os desembolsos concentrados em Janeiro de cada ano e a operação iniciando no primeiro 
Janeiro após completado o terceiro ano de construção. 
 
 
 
 
Questão 6 
 
Um sistema puramente térmico, tem o seguinte parque gerador: 
 
Planta termelétrica Potência Instalada (MW) Custo de geração (US$/MWh) 
UTE 1 120 24 
UTE 2 225 32 
UTE 3 350 28 
UTE 4 80 15 
UTE 5 150 35 
UTE 6 300 39 
 
Sabendo-se que o mercado a ser atendido tem uma curva de carga onde a carga a carga leve 
apresenta uma demanda de 650 MW, a carga intermediária uma demanda de 900MW e a carga 
pesada uma demanda de 1100 MW. Pede-se: 
 
a) As plantas a serem despachadas e o valor da potência despachada em cada patamar de 
carga 
b) O preço do mercado de curto prazo “spot” em cada patamar 
c) O montante a ser desembolsado pelo gerador UTE 6 , em carga leve e na carga pesada 
sabendo que possui um contrato bilateral de venda de 140 MW e 200 MW 
respectivamente.