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1 PROVA P2 DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROFA: HELOISA T. FIRMO DATA: 26/05/2017 NOME: _________________________________________________________________ Questão 1 (valor 4,0 pontos) A seguir são apresentadas a curva de permanência das potências geradas na Pequena Central Hidrelétrica (PCH) a fio d’água Cachimbo (potências geradas X porcentagem dos dias do ano). Dados: adução por dois condutos forçados de comprimento igual a 140,00 m e diâmetro de 2,20 m cada, coeficiente de atrito nos condutos igual a 0,025; rendimento da turbina = 0,87, Nível d’água de montante = 128,00 m; Nível d’água de jusante = 109,40 m; desprezar todas as perdas de carga localizadas. 1.1) (Valor 0,5 ponto) Qual a potência firme? 1.2) (Valor 0,5 ponto) Qual é o fator de capacidade? 1.3) (Valor 0,5 ponto) Para a velocidade no conduto igual a 6 m/s, calcule a queda líquida; 1.4) (Valor 1,0 ponto) Calcule o rendimento do gerador; 1.5) (Valor 1,0 ponto) A figura a seguir representa a curva de carga média diária do Centro de Tecnologia (CT) da UFRJ. Faça uma estimativa aproximada do fator de carga do CT. 1.6) Valor (0,5 ponto) A PCH Cachimbo atenderia sozinha à demanda do CT ou necessitaria de complementação? Justifique sua resposta. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P o tê n c ia ( M W ) Tempo (%) Curva de permanência de potência 2 Questão 2 (valor 0,8 ponto) Descreva o fenômeno da cavitação, explique porque ele ocorre e os principais problemas que esse fenômeno pode causar em usinas hidrelétricas. Questão 3 (valor 0,6 pontos) – Baseada em Concurso Público Goianésia, 2014. Leia o texto a seguir. O texto apresentado remete ao seguinte fundamento da Política Nacional de Recursos Hídricos, instituída pela Lei n. 9433, de 8 de janeiro de 1997: (Assinale apenas UMA das alternativas a seguir.) (A) a água é um bem de domínio público. (B) a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico. (C) a gestão deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas. (D) a gestão deve ser descentralizada e ter a participação do poder público, dos usuários e das comunidades. (E) a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Questão 4 (0,6 ponto) – COPEL, 2011. Na figura ao seguir são representadas as vazões ao longo do tempo em duas seções diferentes do rio São Francisco, uma à montante do reservatório de Sobradinho e outra à jusante da barragem de Sobradinho. Sobre essa figura, considere as seguintes afirmativas: 1. A diferença de vazão de montante para jusante mostra que mais água chega a Sobradinho do que sai dele, indicando que a irrigação é a grande consumidora dessa diferença. 2. A diferença de vazão de montante para jusante mostra que mais água chega a Sobradinho do que sai dele, indicando que a geração de energia é a grande consumidora dessa diferença. 3. As curvas mostram o grande potencial de regularização das vazões que possui o reservatório de Sobradinho. 4. As curvas mostram que na época das chuvas mais água chega a Sobradinho do que sai, e na época das estiagens mais água sai de Sobradinho do que chega. Assinale a alternativa correta. (Assinale apenas UMA das alternativas a seguir.) (A) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. (B) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. (C) Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. (D) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. (E) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. 3 Questão 5 (valor 1,6 ponto) A figura abaixo representa o perfil de um vertedor sem comportas e com vão de 48 metros de largura. A profundidade no reservatório (Hd) é de 25 metros. A cota de fundo do reservatório é a mesma do canal à jusante do vertedor que é igual a 422,10 m. A largura do canal de jusante é igual à largura do vertedor. Há formação de um ressalto hidráulico completamente, dissipando energia. A seção 2 é um canal com escoamento fluvial, com curva chave dada por Q = 38,61 NA0,477 Onde Q é vazão em m3/s e NA é nível d’água em metros. Sabe-se que o reservatório amortece 30 % da vazão máxima afluente, que é de 990 m3/s . Coeficiente de vazão do vertedor = 1,8. Calcule a potência dissipada no ressalto, em KW. Pdis = 9,8 Q hperda Onde, Q é a vazão (m3/s) Pdis é a potência dissipada no ressalto hidráulico hperda é a perda de carga no ressalto hidráulico (m). Questão 6 (valor 0,6 ponto) Uma indústria química deseja construir uma fábrica às margens de rio Tocantins, de onde retirará a água para utilizar em suas atividades e onde lançará o seu efluente. Para poder se instalar às margens desse rio será necessário: I – que a indústria solicite à ANA outorga de captação de água; II – que a indústria solicite à ANA outorga para diluição de seus efluentes; III – que a indústria pague pela vazão outorgada; IV – que o pedido de outorga esteja de acordo com o enquadramento aprovado para o rio; V – que as atividades da indústria sejam compatíveis com aquelas previstas no Plano de Bacia do rio Tocantins. (Assinale apenas UMA das alternativas a seguir.) (A) Estão corretas todas as alternativas acima; (B) Estão corretas apenas as alternativas I, III, IV e V; (C) Estão corretas apenas as alternativas II, III, IV e V; (D) Estão corretas apenas as alternativas I, III e IV; (E) Estão corretas apenas as alternativas I, II e III. 4 Questão 7 (valor 1,2 ponto) Sobre a Gestão de Recursos Hídricos hoje no Brasil: 7.1) (valor 0,6 ponto) : Cite 2 objetivos da lei 9.433/1997, que institui a política de recursos hídricos no país; 7.2) (valor 0,6 ponto) : Descreva um conflito típico entre usuários de recursos hídricos no Brasil. Justifique sua resposta. Questão 8 (valor 0,6 ponto) Aponte a alternativa INCORRETA em relação à determinação de volumes de reservatórios com o uso do diagrama de Rippl. (Assinale apenas UMA das alternativas a seguir.) (A) Desconsidera a sazonalidade das vazões. (B) É um modelo determinístico baseado na série histórica de vazões do rio. (C) Perdas por evaporação são desconsideradas e, portanto, esse modelo não deve ser utilizado em bacias no semiárido. (D) Permite apenas uma regra de regularização. (E) Não associa riscos a um determinado volume. Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m); Q (m3/s) Q=CL H3/2 L (m), H (m), Q (m3/s) g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m3/s) ; D(m) 𝒗 = 𝟏 𝒏 𝑹 𝟐 𝟑 𝑺 𝟏 𝟐 v (m/s) R = raio hidráulico = A/P (área molhada/perímetro molhado) ha=SL; S = declividade do canal em m/m; PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROFA: HELOISA T. FIRMO DATA: 20/07/2016 NOME: _________________________________________________________________ Questão 1 (valor: 0,50 ponto) O vertedor é um importante dispositivo de segurança, cuja função é garantir a integridade da barragem e das demais estruturas de uma usina hidrelétrica. Em relação a essa importante estrutura , são feitas as seguintes afirmações I) O ressalto hidráulico ocorre em uma bacia de dissipação de energia do vertedor e corresponde à súbita mudança do nível da água num canal em superfície livre,com a passagem de uma altura superior à crítica para uma altura inferior à crítica, acompanhada de dissipação de energia(calor); II) o coeficiente de descarga C pode ser influenciado pelo grau de submergência à jusante; III) regras de operação equivocadas podem gerar cheias artificiais a jusante da barragem; IV) a melhor geometria para um vertedor é a que se assemelha à face inferior da lâmina vertente em queda livre, isto é, o perfil Creager; Das afirmativas acima, pode-se dizer que: a)Apenas a afirmativa I está correta; b)Todas as afirmativas estão corretas; c)Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas; d)Apenas as afirmativas II e III estão corretas; e)Apenas as afirmativas III e IV estão corretas. Questão 2 (valor: 0,50 ponto) Eletronorte, 2005. Com respeito ao método do diagrama de Rippl ou curva de massa de descargas, observe as alternativas a seguir: I - O diagrama de Rippl é um gráfico dos valores acumulados de volume, nas ordenadas, contra o tempo, nas abscissas; II - A diferença de ordenadas entre dois pontos quaisquer, é o volume escoado no intervalo de tempo considerado; II I- A declividade entre dois pontos A e B é a vazão máxima do período considerado; IV - A tangente à curva em qualquer ponto é a vazão naquele instante; V – O diagrama de Rippl pode ser aplicado nos estudos de regularização de vazões. a) Estão corretas as afirmativas I, II, III, IV e V; b) Estão corretas as afirmativas I, II, IV e V apenas; c)I Estão corretas as afirmativas III, IV e V apenas; d) Estão corretas as afirmativas II, III, IV e V apenas; e) Estão corretas as afirmativas I, II, III e IV apenas. Questão 3 (valor: 0,50 ponto) Analise as afirmativas abaixo, referentes ao cálculo do valor do diâmetro econômico dos condutos forçados no projeto de uma usina hidrelétrica (UHE): I - o diâmetro econômico é aquele que otimiza a relação custo-benefício de uma UHE. II - o diâmetro econômico é aquele que permite a geração de maior quantidade de energia na UHE. III - o diâmetro econômico é o diâmetro limite para o qual um aumento de sua dimensão, que significaria aumento das perdas hidráulicas, promove maior benefício energético sem que isso compense o acréscimo de custo associado. IV - diâmetro econômico é aquele que apresenta o menor custo associado. Pode- se dizer que: a) Apenas as alternativas I está correta. b) Apenas as alternativas I e IV estão corretas. c) Apenas a alternativa IV está correta. d) Apenas as alternativas III e estão corretas. e) Apenas as alternativas II e III estão corretas. Questão 4 (valor: 0,50 ponto) - Analise as afirmativas abaixo: I - Uma forma de minimizar as perdas energéticas em relação à vazão ecológica no trecho de vazão reduzida em uma usina hidrelétrica de desvio é construir uma PCH (Pequena Central Hidrelétrica) junto ao corpo da barragem principal; II - energia hidráulica → gerador → energia mecânica → turbina → energia elétrica III – Sabe-se, baseado no Teorema de Bernoulli, que um fluido escoando, ao ser acelerado tem uma elevação da pressão, para que a sua energia mecânica se mantenha constante. IV - A máxima vazão regularizável de um rio é vazão firme. V - constitui um circuito hidráulico de geração: canal de aproximação; tomada d’água, conduto a baixa pressão, chaminé de equilíbrio, conduto forçado, casa de força. Pode- se dizer que: a) Apenas as alternativas II, III e V estão corretas; b) Apenas a alternativa I está correta; c) Apenas as alternativas III e V estão corretas; d) Apenas as alternativas I e V estão corretas. e) Apenas as alternativas I, III e V estão corretas. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE Questão 5 (valor: 0,50 ponto) Concurso para a EPE, 2014 Em um canal que transporta certa vazão, considerando- -se a declividade e a rugosidade, a seção hidráulica (seção reta) mais eficiente a) diminui com o aumento da vazão. b) diminui com o aumento da inclinação. c) independe da rugosidade. d) apresenta o menor perímetro molhado. e) apresenta máxima área da seção transversal de escoamento. Questão 6 (valor: 4,00 pontos) A Pequena Central Hidrelétrica(PCH) Itapebi, no rio Itabebi, é usina do tipo de desvio, cujo circuito de geração é composto de canal, tomada d’água, 2 condutos forçados de aço de 2,90 m de diâmetro cada um e 300 m de comprimento cada um e casa de força, que conta com duas unidades geradoras do tipo Francis de eixo vertical. Considere que a PCH atenderá mercado isolado de energia formado pela cidade Itapebi, composta de área residencial, um centro comercial e um centro industrial, cujos perfis de demanda são descritos de forma simplificada a seguir: Demanda por residência: - demanda de 18 às 22 hs constante e igual a 2,0 Kw; - demanda de 22 às 18 hs constante e igual a 0,8 Kw; - número total de residências: 8.000 unidades. Centro comercial : - demanda constante de 4.000 Kw de 10 às 22 hs; - Fora desse horário, a demanda cai para 500 kw. Centro industrial: - demanda constante de 2.000 kw de 8 às 20 hs; - Fora desse horário, a demanda cai para 1.000 kw. A figura a seguir ilustra simplificadamente o circuito de adução da PCH, com os principais usuários de recursos hídricos nesse trecho. Dados: NA de jusante: 110,00 m; Comprimento do canal: 2 Km; Coeficiente de Manning = 0,023; faço= 0,03; rendimento do grupo turbina-gerador = 0,9. Vazão de projeto = 42 m3/s Pede-se: 6.1) (valor 1,0 ponto) Faça a curva de carga da cidade de Itapebi. 6.2) (1,0 ponto) Dimensione (isto é, calcule a base) o canal de adução trapezoidal, admitindo-se uma velocidade máxima de 1,2 m/s e altura da lâmina d’água de 4,0 m, e inclinação das paredes vertical:horizontal = 1V:1H (ou seja, 45o). 6.3) (1,5 ponto) Admitindo que o somatório das perdas localizadas no circuito hidráulico de geração vale 0,80 m, calcule o nível d’água de montante necessário para que a PCH de Itapebi seja capaz de atender à demanda da cidade de Itapebi; 6.4) (0,5 ponto) Analise a figura e, dentre as alternativas apresentadas abaixo, assinale aquela que NÃO constituiria situação de conflito pelo uso dos recursos hídricos nessa região: a) abastecimento e irrigação. b) geração de energia elétrica e controle de cheias. c) irrigação e uso industrial. d) geração de energia elétrica e abastecimento. e) recreação e uso industrial. Questão 7 (valor: 0,50 ponto) - AGEVAP, 2016.Referente à Lei 9.433 - Politica Nacional de Recursos Hídricos assinale a alternativa incorreta. Integram o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos: a) Agências de Água; b) Conselho de Recursos Hídricos dos Estados; c) Conselho Nacional do Meio Ambiente d) Comitês de Bacias Hidrográficas; e) Agência Nacional de Águas Questão 8 (valor: 0,50 ponto) –AGEVAP, 2016. São instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos: a) Plano de Recursos Hídricos e Fiscalização. b) Enquadramento de Corpos de Água e Outorga de Direito de Uso dos Recursos Hídricos, c) Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos e Monitoramento Quali-Quantitativo d) Licenciamento Ambiental e Cobrança pelo Uso de Recursos Hídricos. e) Utilização Racional e Integrada dos Recursos Hídricos e Enquadramento de Corpos de Água. , Questão 9 (valor: 0,50 ponto) – COPEL, 2011 Dada a curva de permanência de vazões apresentada na figura acima, considere as seguintes afirmativas: 1. Em 0,87% do tempo ocorrem vazões menores que 7 m3/s. 2. A menor vazão observada é 7 m3/s.3. Em mais de 50% do tempo ocorrem vazões maiores que 10 m3/s. 4. Vazões maiores que 30 m3/s ocorrem em menos que 10% do tempo. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 4 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. Questão 10 (valor: 0,50 ponto) – AGEVAP, 2016.Os conflitos por recursos Hídricos nas áreas rurais do Brasil atingiram um novo record em 2014. Ao todo, foram registrados 127 casos, segundo dados preliminares de um levantamento anual feito pela Comissão Pastoral da Terra CPT). Isso representa uma disputa por Água a cada três dias. Ao longo de dez anos, os conflitos Hídricos no campo aumentaram quase 80%, uma alta expressiva. Segundo a análise, a maior parte dos conflitos no período são os provocados pelo uso e preservação da Água, como ações de resistência para garantir a preservação do recurso. Outra fonte de conflitos é a criação de barragens e açudes e, com menor incidência, a de apropriação particular. (Fonte: EXAME, 16/03/2015-Brasil vive um conflito por Água a cada três dias) Dentro deste contexto, a Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9433/97) determina que o regime de outorga de direitos de uso de recursos Hídricos tem como objetivos assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da Água e o efetivo exercício dos direitos de acesso à Água. Em seu artigo 12 afirma que estão sujeitos à outorga pelo Poder Público os direitos dos seguintes usos de recursos Hídricos: I - Derivação ou captação de parcela da Água existente em um corpo de Água para consumo final, inclusive abastecimento público, ou insumo de processo produtivo. II – O uso de recursos H ídricos para a satisfação das necessidades de pequenos núcleos populacionais, distribuídos no meio rural. III - Lançamento em corpo de Água de esgotos e demais resíduos líquidos ou gasosos, tratados ou não, com o fim de sua diluição, transporte ou disposição final. IV - Aproveitamento dos potenciais hidrelétricos. Estão corretas apenas as alternativas: a) I, II, IV; b) I, III, IV; c) II, III, IV; d) I, II, III, IV; e) Nenhuma das alternativas anteriores. Questão 11 (valor: 0,50 ponto) –AGEVAP, 2016. O Plano Nacional deRecursos Hídricos apresenta-se como um processo flexível e participativo, que destaca sua consonância com o princípio da subsidiariedade, segundo o qual as decisões que possam ser tomadas em níveis mais próximos às comunidades devem ser respeitadas; mas toma como “elementos de uma estratégia robusta” certos fatores invariantes como as hidrelétricas, que continuarão a ser implementadas em qualquer cenário. O objetivo geral do Plano é “estabelecer um pacto nacional para a definição de diretrizes e políticas públicas voltadas para a melhoria da oferta de água, em quantidade e qualidade, gerenciando as demandas e considerando ser a água um elemento estruturante para a implementação das políticas setoriais, sob a ótica do desenvolvimento sustentável e da inclusão social”. Fonte: BRASIL, Ministério do Meio Ambiente, Plano Nacional de Recursos Hídricos. Águas para o Futuro: cenários para 2020. Brasilia, 2006. O que NÃO são objetivos específicos a assegurar: a) A geração de energia elétrica; b) A melhoria das disponibilidades hídricas, superficiais e subterrâneas, em qualidade e quantidade; c) A redução dos conflitos reais e potenciais de uso da água, bem como os eventos hidrológicos críticos; d) A percepção da conservação da água como valor socioambiental relevante; e) Letras A e B. Questão 12 (valor: 0,50 ponto) –AGEVAP, 2016. "[ ...] 0 conflito suscitado em torno do projeto do Governo paulista de transpor Águas da Bacia do Paraíba do SuI foi judicializado por iniciativa do Ministério Público Federal de Campos dos Goytacazes, em maio de 2014. Este protocolou uma ação civil pública na Justiça Federal em face da União, da ANA, do Ministério do Meio Ambiente, da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), do Departamento de Águas e de Energia Elétrica (DAEE) e da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), solicitando a concessão de uma decisão liminar que obrigasse os réus a não autorizarem, licenciarem ou realizarem obras que viabilizassem a intervenção paulista na Bacia do Paraíba do Sul, com o argumento de que esta poderia reduzir a vazão do Rio Paraíba do Sul para os demais estados da federação que compartilham a bacia. Em agosto de 2014, a Justiça Federal determinou a remessa do processo ao Supremo Tribunal Federal (STF), decidindo pelo declínio de competência [...]." (Revista Ineana, vol. 3, n. 1, jul./dez. 2015, p. 57-58). O conflito referido no texto acima, dentre outras causas, ocorreu porque: a) Os governadores do Estado do Rio de Janeiro e do Estado de São Paulo deveriam ter conversado antes, a fim de acertarem detalhes sobre o projeto de transposição de Águas do Rio Paraíba do Sul. Isso seria o suficiente para a implantação desse projeto. b) Os governadores desses estados da federação brasileira não poderiam tomar decisão acerca desse assunto, uma vez que isso é tema referente à competência dos municípios banhados pelo Rio Paraíba do Sul. c) O objeto da ação judicial - transposição de Águas do Rio Paraíba do SuI - envolvia um bem da União, na forma do artigo 20, inciso III, da Constituição Federal de 1988, e era de interesse de mais de um estado, caracterizando, assim, um conflito federativo. d) O caso em litigio e de competência da União, exclusivamente, uma vez que os reflexos abrangerão o País como um todo, e não apenas o Estado do Rio de Janeiro e o de São Paulo. e) O Ministério Público Federal de Campos dos Goytacazes tinha a obrigação de protocolar essa ação civil publica, urna vez que esse município seria o único afetado com a implantação do projeto paulista de transposição de Águas do Rio Paraíba do Sul. Questão 13 (valor: 0,50 ponto) – COPEL, 2011 Dada a cascata de usinas hidroelétricas da calha principal do rio Iguaçu abaixo, considere as seguintes afirmativas: 1. A UHE Foz do Areia é a que gera mais energia, pois é a barragem de maior altura. 2. Não existe mais trecho de rio natural na calha principal do rio Iguaçu entre a barragem de Salto Caxias e o final do reservatório de Foz do Areia. 3. A vazão turbinada em Salto Caxias é menor que a vazão turbinada em Salto Segredo, pois a altura da barragem é bem menor. 4. A maior vazão turbinada entre todas as UHEs é a da UHE Foz do Areia, pois o reservatório é o mais volumoso. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras . Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m). g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m3/s) ; D(m) Q=CL H3/2 v (m/s) R = raio hidráulico = A/P (área molhada/perímetro molhado) ha=SL, S = declividade do canal em m/m PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROFA: HELOISA T. FIRMO DATA: 01/10/2016 NOME: _________________________________________________________________ Questão 1 (valor: 4 ,00 pontos): A UHE Karakaya, na Turquia apresenta vertedor com comportas e casa de força integrados, conforme figura e seção transversal de bloco da estrutura.Dados: - soma de todas as perdas de carga (localizadas e distribuídas) fora do trecho AB (isto é, antes do ponto A e depois do ponto B) valem 1,0 m, - vazão máxima total da UHE: 1.470 m3/s; - rendimento da turbina 0,96; - rendimento do gerador 0,88; - número grupos turbina-gerador = 6; - coeficiente de perda de carga localizada na curva de 90o = 0,20; - coeficiente de atrito no conduto = 0,027; - raio externo da curva de 90o = 15,0 m Pede-se: 1.1) (valor: 1,0 ponto): Dimensione o diâmetro dos condutos de forma a minimizar as perdas de carga (4,5 m/s < v < 6,0 m/s), onde v é a velocidade nos condutos. 1.2) (valor: 1,0 ponto): Estime a potência instalada da UHE. 1.3) (valor: 1,0 ponto): Admitindo-se que a cheia de projeto do vertedor é de 25.700 m3/s e que o reservatório é capaz de amortecer 30% dessa cheia, estime a largura útil do vertedor da UHE Karakaya, para nível máximo maximorum no reservatório de 697,50 m e coeficiente de vazão igual a 1,8. 1.4) (valor: 1,0 ponto): Descreva o tipo de dissipação de energia empregado no vertedor de Karakaya. Qual o outro tipo de dissipação de energia usual em vertedouros? Por que você acha que o projetista escolheu esse tipo de dissipação de energia no vertedor da UHR Karakaya? Questão 2 (valor: 1,0 ponto): As usinas de Belo Monte e Itaipu, embora ambas sejam a fio d’água, ou seja, sem reservatório de regularização, possuem características distintas quanto a seus respectivos fatores de capacidade. Que características são essas e qual a principal razão dessas diferenças? Questão 3 (valor: 1,0 ponto): Cite duas entidades atuantes na implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos. Descreva sucintamente como essa atuação se dá. Cite duas entidades atuantes na formulação da Política Nacional de Recursos Hídricos. Descreva sucintamente como essa atuação se dá. Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m). g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m3/s) ; D(m) Q=CL H3/2 v (m/s) R = raio hidráulico = A/P (área molhada/perímetro molhado) ha=SL, S = declividade do canal em m/m UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE Questão 4 (valor 2,0 pontos) Baseado em concurso para o MMA, 2011 A tabela acima apresenta os registros de vazões mensais, em m3//s, observados em determinado local de um rio durante dois anos consecutivos. Nesse local, será construído um reservatório sem comporta, para a regularização de 60% da vazão média. A partir dessas informações, pede-se: 4.1) (valor: 1,0 ponto): A vazão regularizada; 4.2) (valor: 1,0 ponto): O volume do reservatório necessário para regularizar a vazão pretendida. Questão 5 (valor: 2,0 pontos): Para análise de disponibilidade hídrica para outorga, considera-se o exemplo esquemático de uma bacia composta de um rio principal e dois afluentes, um em cada margem. Nessa bacia estão instalados quatro usuários consuntivos industriais, UIndA, UIndB, UIndC e UIndD, todos com outorga e sem retorno da vazão ao rio, isto é, toda a vazão outorgada por cada indústria é totalmente consumida, conforme tabela a seguir: A bacia possui vazão disponível na foz de 15 m3/s. Dessa vazão, 5 m3/s provém do afluente da margem esquerda, 5 m3/s do afluente da margem direita e 5 m3/s do rio principal (de forma simplificada, considere essas vazões constantes ao logo do rio). Os valores das vazões disponíveis para outorga são dados nos pontos correspondentes aos usuários conforme a figura. Um novo usuário UNOVO, decidiu se instalar nessa bacia entre as confluências dos dois afluentes com o rio principal, conforme Figura B. Figura A Figura B O usuário UNOVO entrou com processo de solicitação de outorga no órgão ambiental. Dada a curva de permanência em D abaixo e sabendo-se que é exigida a manutenção de uma vazão mínima de 10% da Q90 no rio no ponto D por razões ambientais, pergunta-se: qual o valor máximo que UNOVO pode solicitar para outorga? Ponto correspondente a Usuário Vazão outorgada (m3/s) IndA 2 IndB 1 IndC 1 IndD 2 1 PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS ...26./.06./.2006 NOME: _________________________________________________________________ 1) (valor: 0,75) Os volumes vazios (também denominados volumes de espera) que são mantidos em um grande número de reservatórios das usinas do sistema hidrelétrico brasileiro durante os meses das estações chuvosas têm a função de: a) regular a produção da energia para ajustar à demanda. b) receber e armazenar temporariamente as cheias excepcionais (período de retorno igual ou maior a 1.000 anos). c) promover o equilíbrio ambiental, em termos de flora e fauna no entorno do lago formado pelo reservatório. d) permitir a pesca e o turismo durante as estações chuvosas, por meio da ampliação do perímetro molhado do lago e melhoria das condições de acesso ao lago. e) receber e armazenar temporariamente as cheias ordinárias, minimizando a freqüência e a magnitude das inundações no vale a jusante da usina. 2) (valor: 0,75) Assinale a opção que contém a melhor justificativa para que o sistema interligado brasileiro seja operado de forma coordenada e otimizada. a) Haveria perturbações e variações de tensão de maiores dimensões na rede básica de transmissão caso as regiões fossem operadas de forma isolada. b) A interligação elétrica entre as regiões do País permite explorar as diversidades hidrológicas entre as bacias hidrográficas. c) Os sistemas integrados permitem racionalização nas despesas de mão-de-obra operacional e equipe técnica. d) A interligação diminui ingerências políticas na coordenação da operação, as quais seriam inevitáveis nas operações regionais. e) Razões históricas justificam a operação interligada, uma vez que as empresas verticalizadas no período pré- desregulamentação já praticavam a operação interligada. 3) (valor: 0,75) Assinale a opção que não contém uma ou mais variáveis e/ou componentes diretamente relacionados à produção de energia durante a operação de uma usina hidrelétrica. a) Curva de rendimento das turbinas, altura de queda, cota do canal de fuga. b) Altura de queda, cota do nível d’água do reservatório, vazão de turbinamento. c) Grau de abertura dos distribuidores, eficiência dos geradores, perda de carga no conduto adutor. d) Grau de cavitação na superfície do vertedor, grau de dissipação de energia na bacia de dissipação, cota de coroamento da barragem. e) Altura de queda, vazão de turbinamento e curva de rendimento das turbinas. 4) (valor: 0,50) Assinale a alternativa correta: a) Fator de carga = demanda média ; Fator de capacidade de uma UHE = potência firme Carga ligada potência instalada b) Fator de carga = demanda média ; Fator de capacidade de uma UHE = potência firme Demanda máxima potência instalada UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE 2 c) Fator de carga = demanda média ; Fator de capacidade de uma UHE = potência média Demanda máxima potência instalada d) Fator de carga = demanda mínima ; Fator de capacidade de uma UHE = potência firme Demanda máxima potência máxima e) Fator de carga = carga ligada ; Fator de capacidade de uma UHE = potência firme Demanda máxima potência instalada 5) (valor: 0,75)Assinale a alternativa errada: a) Cavitação é o nome que se dá ao fenômeno de vaporização de um líquido pela redução da pressão, a uma temperatura constante. b) Para todo fluido no estado líquido pode ser estabelecida uma curva que relaciona a pressão à temperatura em que ocorre a vaporização.Por exemplo: na pressão atmosférica a temperatura de vaporização da àgua é de cerca de 100°C. Contudo a uma pressão menor, a temperatura de vaporização também se reduz. c) É fato sabido e previsível com a ajuda do Teorema de Bernoulli, que um fluido escoando, ao ser acelerado tem uma elevação da pressão, para que a sua energia mecânica se mantenha constante. d) Os danos causados pela cavitação em componentes de turbinas hidráulicas tem envolvido não apenas custos elevados de reparo, mas considerável perda de energia gerada por indisponibilidade das máquinas, limitação da flexibilidade operacional do sistema e redução da vida útil dos equipamentos afetados. e) Hoje no país 75% das companhias geradoras de energia elétrica através de Usinas Hidrelétricas estão operando com algum tipo de problema de cavitação em seus equipamentos. 6) (valor: 0,75) Assinale a alternativa que não corresponde a um circuito hidráulico possível de geração de uma usina hidrelétrica (as estruturas hidráulicas estão em ordem, de montante para jusante).: a) canal de aproximação, tomada d´água, conduto a baixa pressão, conduto forçado, casa de força, canal de fuga; b) tomada d´água, casa de força; c) canal de aproximação, conduto a baixa pressão, chaminé de equilíbrio, conduto forçado, casa de força, canal de fuga; d) canal de adução, tomada d´água, canal, câmara de carga, conduto forçado, casa de força, canal de fuga; e) tomada d´água, conduto a baixa pressão, conduto forçado, casa de força, canal de fuga; 7) (valor: 0,75) Em relação a um circuito hidráulico de adução, são feitas as seguintes afirmações: I - calculam-se as perdas de carga localizadas (na grade, na aproximação, nas bifurcações) e as perdas de carga por atrito tanto no canal quanto na tubulação forçada; II - calculam-se as perdas de carga por atrito (na grade, na aproximação, nas bifurcações) e as perdas de carga localizadas tanto no canal quanto na tubulação forçada; III - quanto maior a velocidade, maiores as perdas de carga localizadas; IV - quanto maior a velocidade, menores as perdas de carga localizadas; V - O valor das perdas é deduzido da queda bruta para se calcular a potência instalada na usina hidrelétrica. Pode- se dizer que: a) as alternativas I, IV e V estão corretas; b) as alternativas I, III e V estão corretas; c) as alternativas III e V estão corretas; d) as alternativas II, III e V estão corretas; e) as alternativas I e III estão corretas; 3 8 ) (valor: 0,75) O vertedor é um importante dispositivo de segurança, cuja função é garantir a integridade da barragem e das demais estruturas de uma usina hidrelétrica. Em relação a essa importante estrutura , são feitas as seguintes afirmações I) O vertedor é constituído por 4 estruturas básicas: estrutura hidráulica de aproximação ; estrutura de controle (crista livre ou comporta); rápido e estrutura de dissipação; II) Pode apresentar comportas ou pode funcionar com lâmina livre; III) é projetado para escoar cheia de tempo de recorrência de 10 mil anos amortecida no reservatório da barragem; IV) é projetado para escoar cheia de tempo de recorrência de 10 mil anos; V) A vazão escoada pelo vertedor depende da sua largura, do coeficiente de vazão e da carga hidráulica (H) sobre a soleira. Das afirmativas acima, pode-se dizer que: a) A afirmativa I está correta; b) Todas as afirmativas estão corretas; c) As afirmativas I, II, III e V estão corretas; d) As afirmativas I, II, IV e V estão corretas; e) As afirmativas IV e V estão corretas; 9) (valor: 0,50) Na coluna da esquerda, estão as regiões do Brasil. Na coluna da direita, os principais problemas relativos aos recursos hídricos. Faça a correspondência adequada entre as duas colunas: A – Norte ( ) Escassez B – Sudeste ( ) Expansão da fronteira agrícola C – Nordeste ( ) Pressões ambientais D – Centro-oeste ( ) Poluição E – SUL ( ) Irrigação 10) (valor: 0,75) Pode-se afirmar que o maior consumo de água do tipo consuntivo no Brasil é: a) abastecimento de água; b) geração de energia elétrica por hidrelétricas; c) consumo industrial; d) tratamento de esgotos; e) irrigação. 11) (valor: 0,75) Analise as afirmações: I) usinas hidrelétricas permitem transformar energia hidráulica em energia mecânica e energia mecânica em elétrica; II) O termo potencial hidráulico significa a energia cinética ou potencial da água dos rios e lagos que se concentra nos aproveitamentos hidrelétricos; III) Chama-se período crítico o período em que os reservatórios do sistema partindo cheios e sem reenchimentos totais intermediários sejam deplecionados ao máximo (de uma usina/ do sistema); IV) O diagrama de Rippl permite calcular o volume útil de um reservatório de uma usina com regularização de vazão; Pode-se dizer que: a) todas as afirmativas estão corretas; b) as afirmativas I, II e III estão corretas; 4 c) as afirmativas II, III e IV estão corretas; d) as afirmativas I e II estão corretas; e) as afirmativas I, III e IV estão corretas; 12) (valor: 0,75) Observe o gráfico abaixo, correspondente a um local para implementação de uma usina hidrelétrica: Curva de permanência de potência 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tempo (%) Po tê nc ia (M W ) Potência P med p mín Observando-se o gráfico acima, não se pode afirmar que:: a) Para a usina ser a fio d´água, sua potência instalada deve ser de, no máximo, 150 MW; b) Se a potência instalada for maior do que 300 MW, há necessidade de complementação por outra fonte de energia (usina termelétrica, por exemplo); c) É possível fazer uma usina com regularização de vazões, caso a potência instalada da usina seja inferior a 280 MW; d) A usina a ser instalada deve trabalhar na base da curva de carga do mercado local; e) É possível fazer uma usina com regularização de vazões. 13) (valor:0,75) Assinale a alternativa que não corresponde à política nacional de recursos hídricos: a) A outorga e a cobrança são alguns de seus instrumentos; b) A bacia hidrográfica é a unidade de gestão; c) A gestão dos recursos hídricos deve ser centralizada; d) O enquadramento dos corpos d´água em classes, segundo seus usos preponderantes. e) Em situações de escassez, a prioridade deve ser dada ao consumo humano e à dessedentação de animais. 14) (valor: 0,75) Ambas as curvas de carga abaixo correspondem às curvas de carga da cidade de Torres. A curva A foi traçada em 1970 e a curva B em 1990. 5 Curva de carga A 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150 152 0 5 10 15 20 tempo (h) ca rg a (M W ) Curva de carga B 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 tempo (h) ca rg a (M W ) Observando as curvas acima, pode-se afirmar que: a) nada se pode afirmar sobre o processo de industrialização de Torres; b) Em 1970, a cidade era predominantemente industrial e , em 1990, devido ao surgimento de um novo pólo industrial a 200 Km dali, a cidade passou a ser predominantemente residencial; c) Torres era uma cidade residencial na década de 70 mas, com a instalação de grandes indústrias na região, a cidade tornou-se uma cidade industrial; d) Torres sempre foi industrial, apenas o seu consumo aumentou de 1970 para 1990; e) Torressempre foi residencial, apenas se pode afirmar que houve um aumento no consumo de energia entre 1970 e 1990. 1 PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS - PROF A : HELOISA TEIXEIRA FIRMO DATA: 25/06/2007 NOME: _________________________________________________________________ 1) (valor 0,5 ponto) Entre as opções abaixo-relacionadas, assinale aquela que tem a menor relação com o total da produção anual de energia elétrica em uma usina hidroelétrica com reservatório de capacidade regularizadora plurianual. a) Taxa de evaporação mensal na região onde a usina se localiza. b) Vazão máxima horária observada no respectivo ano, na seção do vertedor da barragem. c) Evolução da altura de queda ao longo da operação anual. d) Total de horas de manutenção programada das máquinas da usina. e) Evolução do armazenamento do reservatório ao longo do ano. 2) (valor 0,5 ponto) Uma usina hidrelétrica é denominada “usina a fio d´água” quando: a) existe derivação do curso d´água natural para produção de energia hidráulica. b) o fluxo d’ água é revertido em direção contrária ao sentido natural, durante as horas de pico de demanda do sistema ao qual a usina está conectada. c) é incapaz de regularizar as vazões do curso d’água. d) produz totais de energia anuais iguais ou inferiores a 500 GWh. e) se localiza na extremidade de montante de um curso d’água. 3) (valor 0,5 ponto) Considere um reservatório com capacidade de 10.000 m 3 . Às 10 horas, o volume de água armazenada é de 5.048m 3 . As vazões de entrada (QE) e de saída (QS), observadas no reservatório, foram as apresentadas na tabela abaixo. Portanto, pode-se afirmar que o reservatório começará a verter água a partir das: a) 11:34 h; b) 18:15 h; c) 15:36 h; d) 17:35 h; e) 20:10 h. 4) (valor 0,5 ponto) Assinale a opção que contém a melhor justificativa para que o sistema interligado brasileiro seja operado de forma coordenada e otimizada. a) A interligação diminui ingerências políticas na coordenação da operação, as quais seriam inevitáveis nas operações regionais. b) Razões históricas justificam a operação interligada, uma vez que as empresas verticalizadas no período pré- desregulamentação já praticavam a operação interligada. c) Haveria perturbações e variações de tensão de maiores dimensões na rede básica de transmissão caso as regiões fossem operadas de forma isolada. d) A interligação elétrica entre as regiões do País permite explorar as diversidades hidrológicas entre as bacias hidrográficas. e) Os sistemas integrados permitem racionalização nas despesas de mão-de-obra operacional e equipe técnica. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE 2 5) (valor 0,5 ponto) Os volumes vazios (também denominados volumes de espera) que são mantidos em um grande número de reservatórios das usinas do sistema hidrelétrico brasileiro durante os meses das estações chuvosas têm a função de: a) regular a produção da energia para ajustar à demanda. b) receber e armazenar temporariamente as cheias excepcionais (período de retorno igual ou maior a 1.000 anos). c) promover o equilíbrio ambiental, em termos de flora e fauna no entorno do lago formado pelo reservatório. d) permitir a pesca e o turismo durante as estações chuvosas, por meio da ampliação do perímetro molhado do lago e melhoria das condições de acesso ao lago. e) receber e armazenar temporariamente as cheias ordinárias, minimizando a freqüência e a magnitude das inundações no vale a jusante da usina. 6) (valor 0,5 ponto) Em relação a um circuito hidráulico de adução, são feitas as seguintes afirmações: I - calculam-se as perdas de carga localizadas (na grade, na aproximação, nas bifurcações) e as perdas de carga por atrito tanto no canal quanto na tubulação forçada; II - calculam-se as perdas de carga por atrito (na grade, na aproximação, nas bifurcações) e as perdas de carga localizadas tanto no canal quanto na tubulação forçada; III - quanto maior a velocidade, maiores as perdas de carga; IV - quanto maior a velocidade, menores as perdas de carga; V - O valor das perdas é deduzido da queda bruta para se calcular a potência instalada na usina hidrelétrica. Pode- se dizer que: a) Apenas as alternativas I, IV e V estão corretas; b) Apenas as alternativas I, III e V estão corretas; c) Apenas as alternativas III e V estão corretas; d) Apenas as alternativas II, III e V estão corretas; e) Apenas as alternativas I e III estão corretas; 7) (valor 0,5 ponto) Com respeito ao método do diagrama de Rippl ou curva de massa de descargas, observe as alternativas a seguir: I – O diagrama de Rippl é um gráfico dos valores acumulados de volume, nas ordenadas, contra o tempo, nas abscissas; II – A diferença de ordenadas entre dois pontos quaisquer, é o volume escoado no intervalo de tempo considerado; III- A declividade entre dois pontos A e B é a vazão máxima do período considerado; IV – A tangente à curva em qualquer ponto é a vazão naquele instante; V – O diagrama de Rippl pode ser aplicados nos estudos de regularização de descargas. Estão corretas as afirmativas: a) I, II, III, IV e V; b ) I, II, IV e V apenas; c) I, III, IV e V apenas; d) II, III, IV e V apenas; e) I, II, III e IV apenas. 8) (valor:0,5 ponto) Das opções abaixo, indique a situação em que não há conflito potencial entre os usos múltiplos em um reservatório durante sua operação em um período caracterizado como de escassez hídrica. a) Geração hidrelétrica e irrigação com retirada de água do reservatório. b) Recreação no entorno do lago e geração hidrelétrica. c) Navegação fluvial e manutenção da qualidade da água, ambas a jusante do reservatório. d) Abastecimento de água com retirada de água do reservatório e geração hidrelétrica. e) Navegação fluvial a montante e a jusante do reservatório e geração hidrelétrica. 9) (valor 1,5 pontos) No extremo norte do estado do Pará, uma usina termelétrica a diesel atendia o consumo de energia da cidade de Divinópolis. Para diminuir os gastos e os problemas de transporte com combustível, a Hidrelétrica de Cachoeira do Bom Jesus foi construída para atender ao sistema isolado da cidade de Divinópolis. A seguir são apresentadas a curva de permanência das potências geradas na hidrelétrica (potências geradas X porcentagem dos dias do ano) e a curva de carga (curva de demanda) de Divinópolis. 3 Curva de permanência de potência 50 70 90 110 130 150 170 190 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tempo (%) Po tê nc ia (M W ) Potência Curva de Carga de Divinópolis Curva de carga A 142 144 146 148 150 152 154 156 158 160 162 0 5 10 15 20 tempo (h) ca rg a ( MW ) Observe os gráficos e responda ao que se pede: a) (valor 0,5 ponto) Qual potência firme desse aproveitamento hidrelétrico? Resposta:______________________________________ b) (valor 0,5 ponto ) Supondo-se que a potência gerada no dia seja constante, quantos dias por ano ainda haverá necessidade de se ligar a usina termelétrica para atender à demanda de ponta de Divinópolis? Resposta:______________________________________ c) (valor 0,5 ponto) Sabendo-se que o consumo médio de energia por residência em Divinópolis é de 120 KWh/mês, qual o número de residências a que a hidrelétrica da Cachoeira do Bom Jesus pode atender por ano, com 5% de risco de déficit?. Resposta:______________________________________ 10) (valor 1,3 pontos) Defina o fenômeno da cavitação e os principais problemas que esse fenômeno pode causar em usinas hidrelétricas. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ 4 11) (valor 0,5 ponto) Dada a figura abaixo, assinale a alternativa que melhor corresponde aos volumes (ou alturas) representados pelas letras A, B, C, D, E, F, G, H e I, respectivamente: a) A = Volume morto; B = submergência mínima da tomada d’água; C = altura para evitar arraste de sedimentos na tomada d’água; D = volume útil; E = compensação de perdas; F = controle de cheias (espera); G = amortecimento de cheias; H = ondas, recalque e etc. b) A = Volume útil; B = altura para evitar arraste de sedimentos na tomada d’água; C = submergência mínima da tomada d’água; D = volume morto; E = compensação de perdas; F = controle de cheias (espera); G = amortecimento de cheias; H = ondas, recalque e etc. c) A = Volume morto; B = altura para evitar arraste de sedimentos na tomada d’água; C = submergência mínima da tomada d’água; D = volume útil; E = compensação de perdas; F = controle de cheias (espera); G = amortecimento de cheias; H = ondas, recalque e etc. d) A = Volume morto; B = altura para evitar arraste de sedimentos na tomada d’água; C = submergência mínima da tomada d’água; D = volume útil; E = compensação de perdas; F = amortecimento de cheias; G = controle de cheias (espera); H = ondas, recalque e etc. e) A = Volume útil; B = altura para evitar arraste de sedimentos na tomada d’água; C = submergência mínima da tomada d’água; D = volume morto; E = compensação de perdas; F = controle de cheias (espera); G = amortecimento de cheias; H = ondas, recalque e etc. 12) (valor:1,2 pontos) Cite 3 fundamentos da política nacional de recursos hídricos ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ 13) (valor:1,5 pontos) Na política nacional de recursos hídricos, em que se constitui o instrumento da outorga? De que forma ele poderá contribuir para os objetivos da política nacional de recursos hídricos? Como ele está relacionado com o instrumento do enquadramento? ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROF A : HELOISA TEIXEIRA FIRMO DATA: .28./.09./.2007 NOME: _________________________________________________________________ 1) (valor 0,60 ponto) Analise as afirmativas abaixo, referentes ao cálculo do valor do diâmetro econômico dos condutos forçados no projeto de uma usina hidrelétrica (UHE): I - o diâmetro econômico é aquele que otimiza a relação custo-benefício de uma UHE. II - o diâmetro econômico é aquele que permite a geração de maior quantidade de energia na UHE. III - o diâmetro econômico é o diâmetro limite para o qual um aumento de sua dimensão, que significaria aumento das perdas hidráulicas, promove maior benefício energético sem que isso compense o acréscimo de custo associado. IV - o diâmetro econômico é o diâmetro limite para o qual um aumento de sua dimensão, que significaria redução das perdas hidráulicas e, conseqüentemente, maior potência instalada, promove aumento do benefício energético sem que isso compense o acréscimo de custo associado. V - diâmetro econômico é aquele que apresenta o menor custo associado. Pode- se dizer que: a) Apenas as alternativas I e V estão corretas. b) Apenas as alternativas I, IV e V estão corretas. c) Apenas as alternativas I e IV estão corretas. d) Apenas as alternativas III e V estão corretas. e) Apenas as alternativas II, III e V estão corretas. 2) (valor ,0,60 ponto) Quanto ao instrumento da cobrança, no Estado do Rio, mais especificamente, na bacia do rio Paraíba do Sul, pode-se afirmar que seu valor é baseado em parcelas que levam em conta: a) O consumo e o lançamento apenas. b) A captação, o consumo e o lançamento apenas. c) A captação e o lançamento apenas. d) A captação e o consumo apenas. e) A captação apenas. 3) (valor 0,60 ponto) Assinale a opção que não contém uma ou mais variáveis e/ou componentes diretamente relacionados à produção de energia durante a operação de uma usina hidrelétrica. a) Altura de queda, cota do nível d’água do reservatório, vazão de turbinamento. b) Grau de cavitação na superfície do vertedor, grau de dissipação de energia na bacia de dissipação, cota de coroamento da barragem. c) Grau de cavitação nas turbinas, eficiência dos geradores, perda de carga no conduto adutor. d) Curva de rendimento das turbinas, altura de queda, cota do canal de fuga. e) Altura de queda, vazão de turbinamento e curva de rendimento das turbinas. 4) (valor 1,50 ponto) A figura ao lado apresenta um corte da barragem com a tomada d’água, o conduto forçado e a casa de força da usina hidrelétrica de Itaipu. Nota-se que a tomada d’água encontra-se em pequena profundidade. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE Pergunta-se: a) (valor 0,75 ponto) Quais as vantagens e desvantagens de se construir uma tomada d’água no fundo ou na superfície? R: ____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ b) (valor 0,75 ponto) Há interferência no total de energia gerado? Justifique sua resposta. R: ____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ 5) (valor 1,50 ponto) A equação de vazão de um vertedor em uma usina hidrelétrica é dada por uma fórmula do tipo: Q = C . L´. H 3/2 onde : Q = Vazão em m 3 /s; C = Coeficiente de descarga (pode variar entre 1,65 e 2,25) L´ = Largura efetiva do extravasor (m) H = Carga no extravasor (distância vertical (m) da crista da soleira do extravasor ao nível das águas do reservatório) Cite três fatores que podem influenciar no valor do coeficiente de descarga do vertedor,C. R: ____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ 6) (valor 0,60 ponto) O fator de carga da cidade de Itaorna, em Minas Gerais era, na década de 80, de 0,8. Em 2006, esse valor passou para 0,6. Essa mudança no fator de carga pode ser explicada por: a) Itaorna era uma cidade residencial na década de 80 mas, com a instalação de grandes indústrias na região, a cidade tornou-se uma cidade industrial. b) Itaorna sempre foi industrial, apenas se pode afirmar que houve um aumento no consumo de energia elétrica entre 1980 e 2006. c) Itaorna sempre foi residencial, apenas se pode afirmar que houve um aumento no consumo de energia elétrica entre 1980 e 2006. d) Nada se pode afirmar sobre a mudança no consumo de energia elétrica na cidade. e) Na década de 80, a cidade de Itaorna era predominantemente industrial e, em 2006, devido a transferência maciça de indústrias para outras regiões, o perfil de consumo de energia elétrica passou a ser predominantemente residencial. 7) (valor 1,40 ponto) O gráfico abaixo apresenta a curva de permanência da potência disponível em um aproveitamento hidrelétrico projetado para atender a um mercado isolado. 0 50 100 150 200 250 300 350 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % tempo Po tê nc ia (M W ) Sabendo-se que a demanda máxima do mercado é de 90 MW, pede-se: a) (valor 0,70 ponto) A potência firme do aproveitamento hidrelétrico projetado. R: ________________________________________ b) (valor 0,70 ponto) A usina hidrelétrica projetada deverá operar a fio dá água ou com reservatório de regularização de vazões? Justifique sua resposta. R: ____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ 8) (valor 0,60 ponto) Não constitui fundamento da lei 9433: a) a água é um bem de domínio público. b) a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas. c) a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos. d) a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico. e) em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o saneamento e a geração de energia elétrica. 9) (valor 0,60 ponto) Pode-se afirmar que o maior consumo de água do tipo consuntivo no Brasil é: a) abastecimento de água. b) geração de energia elétrica por hidrelétricas. c) irrigação. d) tratamento de esgotos. e) consumo industrial. 10) (valor 2,0 pontos) Uma usina hidrelétrica possui 1 tomada d´água, 1 canal e 3 condutos forçados em túneis abertos em rocha (f=0,02) com 600 m de extensão e 4,0 m de diâmetro cada. A perda de carga na primeira parte da adução (tomada d´água e canal) é de 2,0 m . A vazão de projeto é de 120,0 m 3 /s. O reservatório está na cota 160,00 m e a restituição na cota 100,0 m. Sendo de 0,90 o rendimento eletromecânico, qual a potência instalada? Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m). g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m 3 /s) ; D(m) PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROF A : HELOISA TEIXEIRA FIRMO DATA: .30./.06./.2008 NOME: _________________________________________________________________ Questão 1 (valor 6 pontos) - Os itens 1.1 a 1.20 a seguir contêm afirmações verdadeiras (V) ou falsas (F) referentes à matéria dessa prova. Você deve julgar essas afirmações e escrever nos parênteses ao lado de cada afirmação V, se julgar verdadeira e F se julgar falsa. Mas atenção: para cada duas marcações equivocadas (V quando a resposta correta é F ou vice-versa) uma marcação acertada é anulada. Sendo assim, se não souber, é melhor deixar em branco. 1.1 (valor 0,3 ptos) Os volumes vazios (também denominados volumes de espera) que são mantidos em um grande número de reservatórios das usinas do sistema hidrelétrico brasileiro durante os meses das estações chuvosas têm a função de regular a produção da energia para ajustar à demanda. ( ) 1.2 (valor 0,3 ptos) Uma usina hidrelétrica é denominada “usina a fio d´água ”quando é incapaz de regularizar as vazões do curso d’água. ( ) 1.3 (valor 0,3 ptos) As usinas de desvio geram mais energia elétrica porque a queda é maior. ( ) 1.4 (valor 0,3 ptos) Em uma usina hidrelétrica, um o fator de capacidade elevado pode corresponder a uma super- motorização na usina. ( ) 1.5 (valor 0,3 ptos) A redução do fator de carga de uma determinada cidade ao longo de 30 anos pode significar que houve um aumento no número de indústrias localizadas nessa cidade. ( ) 1.6 (valor 0,3 ptos) Cavitação é o nome que se dá ao fenômeno de vaporização de um líquido pela redução da pressão, a uma temperatura constante. ( ) 1.7 (valor 0,3 ptos) Com respeito ao método do diagrama de Rippl ou curva de massa de descargas, pode-se afirmar que a tangente à curva em qualquer ponto é a vazão naquele instante. ( ) 1.8 (valor 0,3 ptos) Constitui-se em um possível circuito hidráulico de geração: tomada d’ água e casa de força. ( ) 1.9 (valor 0,3 ptos) Todos os itens a seguir contêm uma ou mais variáveis e/ou componentes diretamente relacionados à produção de energia durante a operação de uma usina hidrelétrica: curva de rendimento das turbinas, grau de cavitação na superfície do vertedor, altura de queda, vazão de turbinamento. ( ) 1.10 (valor 0,3 ptos) O diâmetro econômico é o diâmetro limite para o qual um aumento de sua dimensão, que significaria aumento das perdas hidráulicas, promove maior benefício energético sem que isso compense o acréscimo de custo associado. ( ) 1.11 (valor 0,3 ptos) A figura ao lado mostra uma tomada d’água do tipo torre. ( ) 1.12 (valor 0,3 ptos) A tomada d´água de maior profundidade é melhor porque a limpeza das grades é mais simples. ( ) UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE Suponha que o SIN (Sistema Interligado Nacional) brasileiro fosse formado apenas pelas três bacias hidrográficas cujas variabilidades sazonais anuais são apresentadas no gráfico ao lado. Levando-se em consideração as hidrelétricas existentes nessas bacias hidrográficas e admitindo a possibilidade de transporte de energia entre as bacias por linhas de transmissão, pode-se afirmar que: 1.13 (valor 0,3 ptos) No rio São Francisco há maior reguralização de vazões comparado ao rio Tocantins. ( ) 1.14 (valor 0,3 ptos) De junho a novembro, seria melhor gerar energia nas hidrelétricas dos rios são Francisco e Tocantins enquanto que as hidrelétricas do rio Uruguai operariam de dezembro a maio. ( ) 1.15 (valor 0,3 ptos) Chove mais intensamente na bacia hidrográfica do rio Uruguai. ( ) Agora, o assunto é Gestão deRecursos Hídricos: 1.16 (valor 0,3 ptos) “a água é um bem de domínio público” é um fundamento da lei 9433. ( ) 1.17 (valor 0,3 ptos) São atribuições do CNRH (Conselho Nacional de Recursos Hídricos): implementar o Sistema Nacional de Recursos Hídricos, outorgar e fiscalizar o uso de recursos hídricos de domínio da União. ( ) 1.18 (valor 0,3 ptos) O enquadramento é um instrumento da lei 9.433. ( ) 1.19 (valor 0,3 ptos) Não há conflito possível entre navegação e geração de energia elétrica. ( ) 1.20 (valor 0,3 ptos) Pode-se afirmar que o maior consumo de água do tipo consuntivo no Brasil é o industrial. ( ) Questão 2 (valor 1,0 ponto) Uma Pequena Central Hidrelétrica está sendo construída e seu arranjo geral será do tipo usina de represamento: casa de força (margem direita), vertedouro e barragem de concreto (margem esquerda). Dado que a cota do reservatório é de 592,00 m, calcule a largura necessária do vertedouro para escoar uma cheia de projeto de 1.200 m 3 /s, com amortecimento de 30% de tal forma que a crista da barragem fique no máximo na cota 597,00 m (considerar borda livre de 1,0 m e desprezar outros eventuais acréscimos de altura). Questão 3 (valor 3,0 pontos) Um estudo de inventário realizado para determinar o melhor aproveitamento do potencial hidrelétrico do rio Tucumã, no estado do Pará analisou usinas hidrelétricas com mesmo tipo de circuito hidráulico de adução, ou seja: tomada d´água; canal de adução; conduto forçado em túneis abertos em rocha (f = 0,03) e casa de força. Dentre as alternativas analisadas, duas foram consideradas mais atrativas: a) Alternativa A: Construção de uma hidrelétrica 1, cujas características são: O reservatório está na cota 180 m e o nível d´água do canal de fuga, à jusante da casa de força, na cota 110 m. Sendo de 2,0 m/s a velocidade nos condutos forçados com 200 m de extensão e 1,3 m de diâmetro e de 0,90 o rendimento eletromecânico. A perda de carga no canal de adução é de 6,0 m. b) Alternativa B: Construção das hidrelétricas 2 e 3 , cujas características são: O reservatório 3 está na cota 180 m e o nível d´água do canal de fuga, à jusante da casa de força, na cota 140 m. Sendo de 3,0 m/s a velocidade no conduto forçado com 100 m de extensão e 1,0 m de diâmetro e de 0,85 o rendimento eletromecânico. A perda de carga no canal de adução é de 4,0 m. O reservatório 2 está na cota 140 m e o nível d´água do canal de fuga, à jusante da casa de força, na cota 110 m. Sendo de 4,0 m/s a velocidade no conduto forçado com 80 m de extensão e 0,90 m de diâmetro e de 0,85 o rendimento eletromecânico. A perda de carga no canal de adução é de 3,0 m. Alternativa A Alternativa B Pergunta-se: 2.1): (valor 2,0 pontos) Do ponto de vista exclusivamente de geração de energia elétrica, qual a melhor alternativa, A ou B? Justifique sua resposta. 2.2) (valor 1,0 ponto) Se levarmos em conta apenas o ponto de vista de minimização dos impactos ambientais, qual a melhor alternativa? Justifique sua resposta. Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m). g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m 3 /s) ; D(m) PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROFA: HELOISA T. FIRMO DATA: 11/07/2008 NOME: _________________________________________________________________ 1) (valor:0,5 ponto) Praticamente todas as atividades produtivas que geram desenvolvimento e renda em uma região fazem uso da água em seu ciclo produtivo, e boa parte dessas atividades faz um uso consuntivo desse recurso. Constituem, respectivamente, um uso não consuntivo e um uso consuntivo: a). geração hidrelétrica; navegação fluvial b) dessedentação de animais; pesca. c) recreação; abastecimento industrial. d) abastecimento humano; assimilação e transporte de esgoto e resíduos líquidos. e) geração termelétrica a vapor com óleo combustível; irrigação. 2) (valor:0,5 ponto) Assinale a opção que contém a melhor justificativa para que o sistema interligado brasileiro seja operado de forma coordenada e otimizada. a) A interligação diminui ingerências políticas na coordenação da operação, as quais seriam inevitáveis nas operações regionais. b) A interligação elétrica entre as regiões do País permite explorar as diversidades hidrológicas entre as bacias hidrográficas c) Haveria perturbações e variações de tensão de maiores dimensões na rede básica de transmissão caso as regiões fossem operadas de forma isolada. d) Os sistemas integrados permitem racionalização nas despesas de mão-de-obra operacional e equipe técnica. e). Razões históricas justificam a operação interligada, uma vez que as empresas verticalizadas no período pré-desregulamentação já praticavam a operação interligada. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE 3) (valor 2,0 pontos) O circuito hidráulico de adução de uma usina hidrelétrica é composto de: tomada d´água; canal de adução; 3 condutos forçados em túneis abertos em rocha (f = 0,03), com 500 m de extensão e 1,2 m de diâmetro e casa de força. A perda de carga no canal de adução é de 12,0 m. O reservatório está na cota 880 m e o nível d´água do canal de fuga, à jusante da casa de força, na cota 710 m. Sendo de 4,0 m/s a velocidade nos condutos forçados e de 0,90 o rendimento eletromecânico, determine a potência instalada. Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m). g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m 3 /s) ; D(m) 1 PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS - PROF A : HELOISA TEIXEIRA FIRMO DATA: 22/09/2008 NOME: _________________________________________________________________ Questão 1 (valor:2,0 pontos) O gráfico a seguir apresenta as curvas de vazões afluentes e efluentes na hidrelétrica de Sobradinho, para a cheia de 79, no rio São Francisco. 1.a) (valor:1,0 ponto) Se a cheia de 79 correspondesse à cheia com tempo de recorrência de 10.000 anos, qual a vazão de projeto do vertedor de Sobradinho? Justifique sua resposta. Resposta: ______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 1.b) (valor:1,0 ponto) Sabendo-se que a largura efetiva do vertedouro é de 220,00 m, cota da soleira do vertedouro de 383,00 m e admitindo-se uma borda livre de 1,0, qual a cota da crista da barragem? UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE 2 Questão 2 (valor:2,0 pontos) O recorte de jornal abaixo fornece dados sobre a PCH (Pequena Central Hidrelétrica) : PCH Ervália, situada ao pé da Serra da Mantiqueira 2.a) (valor:1,0 ponto) Sabendo-se que a vazão regularizada é de 2,1 m 3 /s, calcule a potência instalada da hidrelétrica(desprezar perdas de carga localizadas). f = 0,02 Formulário: QHP 81,9 P (KW); H(m). g v D L fh AvQ 2 2 h (m) ; Q (m 3 /s) ; D(m) 2.b) (valor:1,0 ponto) Esse é um exemplo de um tipo de arranjo das estruturas em que é fundamental o cálculo correto do diâmetro econômico do conduto forçado. Por quê? _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 3 Questão 3 (valor 2,5 pontos) No extremo norte do estado do Pará, uma usina termelétrica a diesel atendia o consumo de energia da cidade de Divinópolis. Para diminuir os gastos e os problemas de transporte com combustível, a Hidrelétrica de Cachoeira do Bom Jesus foi construída para atender ao sistema isolado da cidade de Divinópolis. A seguir são apresentadas a curva de permanência das potências geradas na hidrelétrica (potências geradas X porcentagem dos dias do ano) e a curva de carga (curva de demanda) de Divinópolis. Curva de permanência de potência 50 70 90 110 130 150 170 190 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tempo (%) Po tê nc ia (M W ) Potência Curva de Carga de Divinópolis Curva de carga A 142 144 146 148 150 152 154 156 158 160 162 0 5 10 15 20 tempo (h) ca rg a ( MW ) Observe os gráficos e responda ao que se pede: 3.a) (valor 0,5 ponto) Qual potência garantida 95% do tempo nesse aproveitamento hidrelétrico? Resposta:______________________________________ 3.b) (valor 1,0 ponto) A usina hidrelétrica projetada deverá operar a fio dá água ou com reservatório de regularização de vazões? Justifique sua resposta. R:________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ 4 3.c) (valor 0,5 ponto ) Supondo-se que a potência gerada no dia seja constante, quantos dias por ano ainda haverá necessidade de se ligar a usina termelétrica para atender à demanda de ponta de Divinópolis? Resposta:______________________________________ 3.d) (valor 0,5 ponto) Sabendo-se que o consumo médio de energia por residência em Divinópolis é de 120 KWh/mês, qual o número de residências a que a hidrelétrica da Cachoeira do Bom Jesus pode atender por ano, com 5% de risco de déficit?. Resposta:______________________________________ 3.e) (valor 1,0 ponto )O que aconteceria com a energia gerada se a Hidrelétrica de Cachoeira de Bom Jesus passasse a fazer parte do SIN (Sistema interligado Nacional)? Haveria possibilidade de mudança na resposta do item c ? Justifique sua resposta. ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Questão 4 (valor:1,0 ponto) Cite 3 fundamentos da política nacional de recursos hídricos ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Questão 5 (valor:1,5 pontos) Na política nacional de recursos hídricos, em que se constitui o instrumento da outorga? De que forma ele poderá contribuir para os objetivos da política nacional de recursos hídricos? Como esse instrumento está relacionado com o enquadramento? ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ 3A PROVA DE APROVEITAMENTOS DE RECURSOS HÍDRICOS PROFA: HELOISA TEIXEIRA FIRMO DATA: .29./.06./.2009 NOME: _________________________________________________________________ Questão 1: (valor: 0,8 ponto) - Analise as afirmativas abaixo: I - Uma forma de minimizar as perdas energéticas em relação a vazão ecológica no trecho de vazão reduzida em uma usina hidrelétrica de desvio é construir uma PCH (Pequena Central Hidrelétrica) junto ao corpo da barragem principal; II - energia hidráulica → gerador → energia mecânica → turbina → energia elétrica III - Diâmetro econômico de um conduto forçado é aquele que implica em menores gastos com material e obras civis. IV - A máxima vazão regularizável de um rio é vazão firme. V - constitui um circuito hidráulico de geração: canal de aproximação; conduto a baixa pressão, chaminé de equilíbrio, conduto forçado, casa de força. Pode- se dizer que: a) Apenas as alternativas I, IV e V estão corretas; b) Apenas as alternativas I, III e V estão corretas; c) Apenas as alternativas III e V estão corretas; d) Apenas as alternativas II, III e V estão corretas; e) Apenas a alternativa I está correta. Questão 2: (valor: 0,8 ponto) - Analise as afirmativas abaixo: I - A outorga é um dos fundamentos da lei 9433; II - Na política de gestão de recursos hídricos, o enquadramento deve ser feito antes da outorga; III - A maior parte do potencial hidrelétrico brasileiro ainda não explorado encontra-se na região Norte; IV - A obtenção de recursos financeiros para o financiamento de programas e intervenções contemplados nos Planos de Recursos Hídricos é o único objetivo da cobrança do uso de recursos hídricos; V - O principal uso consuntivo de água no Brasil é o industrial. Pode- se dizer que: a) Apenas as alternativas I, IV e V estão corretas; b) Apenas
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