Problemas de Hidráulica em Centrais Hidrelétricas

Prévia do material em texto

Unicesumar – Centro Universitário Cesumar 
Pró-Reitoria Acadêmica 
 
Hidráulica – 2º Bimestre (Lista – AEP) 
1) Em uma hidrelétrica, o nível do reservatório a montante encontra-se na cota 950 m 
e o reservatório a jusante está a 820 m em relação ao mesmo referencial. A vazão de 
água no local é de 45 m3/s, o comprimento da adutora é de 827m com um diâmetro de 
3m e uma perda de carga total de 11,8m. O rendimento total das turbinas é de 88% e 
dos geradores 93%. Determine o potencial de geração de potência, a potência do 
conjunto de turbinas, a potência elétrica gerada e a energia elétrica gerada em um dia 
(24h). Determine também o rendimento global deste processo de geração de energia 
elétrica. 
2) Uma central hidrelétrica possuirá para uma de suas turbinas uma tubulação forçada 
de aço de 1,5 m de diâmetro por 870 m de comprimento. Essa turbina deverá ser 
adquirida para uma vazão de 7 m3/s, quando trabalhar em uma queda bruta (diferença 
entre as cotas a montante e jusante) de 95m. A perda de carga pode ser calculada 
pela equação de Hazen-Willians. Determine a potência hidráulica disponível para cada 
turbina, a potência da turbina para uma eficiência de 92%, a potência elétrica gerada 
por conjunto turbo-gerador, se o gerador possuir uma eficiência de 90%. Encontre a 
eficiência global do sistema e a energia elétrica gerada por dia considerando um 
conjunto de 10 turbinas. Considere C = 90 para os tubos de aço. Se uma residência 
consome em média 135kwh de energia elétrica por mês, quantas residências esta 
central poderia alimentar? 
3) O abastecimento de água de uma fábrica será feito por uma adutora de ferro 
fundido em uma extensão de 1800m. Determine o diâmetro da tubulação 
considerando uma capacidade de 45L/s utilizando as equações de Darcy – 
Forcheimer. O reservatório da barragem de captação está a um nível de 325m e o 
nível do reservatório de distribuição fica a 312m de altura. 
4) Uma estação elevatória recalca 350L/s de água por uma tubulação antiga de aço, 
de 350mm de diâmetro e 1250m de extensão. Estime a economia mensal de energia 
elétrica que pode ser feita se essa tubulação for substituída por uma linha nova, de 
aço, com mesmo diâmetro. Determine a perda de carga pela equação de Darcy na 
forma americana e considere o custo de energia elétrica igual a R$0,55/kWh. 
5) A adução de água de uma represa para estação de tratamento de água possui 
várias linhas paralelas construídas de ferro fundido com 750mm de diâmetro nominal e 
4350m de comprimento. A vazão de cada linha deve ser de 1250L/s e as cotas das 
alturas entre os reservatórios de sucção e recalque são aproximadamente iguais. 
Estime a perda de carga total em cada linha utilizando a equação de Hazen-Willians 
para uma tubulação nova, após 10 anos, após 20 anos e após 30 anos de 
funcionamento, supondo que não haverá limpeza na tubulação. Determine também a 
potência necessária para bombear a água em cada idade da tubulação considerada e 
o consumo de energia elétrica mensal, bem como os custos de energia tomando como 
base R$0,57/kwh. A eficiência das bombas é de 87% e dos motores elétricos de 95%. 
6) Uma tubulação de cobre com 1,2m de diâmetro e 850m de comprimento é utilizada 
para transportar água de um reservatório de sucção a outro de recalque a uma vazão 
de 750L/s. A diferença entre as alturas dos reservatórios é de 45m e as perdas de 
carga podem ser determinadas pela equação de Hazem-Willians. Determine a 
potência necessária de bombeamento para tubos novos, tubos com mais ou menos 10 
anos de uso e com mais ou menos 20 anos de uso. Após 20 anos de uso, se essa 
tubulação fosse trocada por uma de latão, qual seria a economia de energia elétrica 
obtida (em kWh e R$)? Considere uma eficiência das bombas de 92% e dos motores 
elétricos de 90%. Admita que o valor da energia elétrica é de R$0,45/kWh. 
7) A alimentação de uma turbina hidráulica se dá por uma adutora de 1150m com 
diâmetro de 2,3m, tendo uma vazão de 15000L/s. A pressão na entrada da turbina é 
de 185kPa e a diferença de altura entre a entrada e a saída da turbina é de 1,5m. A 
perda de carga da tubulação pode ser determinada pela equação de Hazen-Willians 
considerando uma tubulação de aços rebitados. Determine o potencial de geração de 
potência, a potência de cada turbina e a potência elétrica gerada em cada conjunto 
gerador turbina para tubos novos, em 10 e 20 anos de uso. Encontre a energia elétrica 
total gerada nesses sistemas se houver 15 turbinas na hidrelétrica. A eficiência de 
cada turbina é de 89% e a eficiência global do sistema é de 84,6%. Quantas 
residências com consumo médio de 150kWh por mês seriam atendidas em cada 
condição analisada? 
8) Uma turbina hidráulica é alimentada por uma adutora de 1335m com diâmetro de 
1,5m, tendo uma vazão de 25000L/s. A pressão na entrada da turbina é de 195kPa e a 
diferença de altura entre a entrada e a saída da turbina é de 2,0m. A perda de carga 
da tubulação pode ser determinada pela equação de Hazen-Willians considerando 
uma tubulação de ferro fundido revestido de argamassa de cimento. Determine o 
potencial de geração de potência, a potência de cada turbina e a potência elétrica 
gerada em cada conjunto gerador turbina para tubos novos, em 10 e 20 anos de uso. 
Encontre a energia elétrica total gerada nesses sistemas se houver 15 turbinas na 
hidrelétrica. A eficiência de cada turbina é de 89% e a eficiência global do sistema é de 
84,6%. Quantas residências com consumo médio de 150kWh por mês seriam 
atendidas em cada condição analisada?