D2 sistemas elétricos-WOLNEY COSTA

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1. O que são turbinas? 
 
R: São equipamentos projetados para transformar força e pressão da água em energia 
elétrica. Existem diversos tipos de turbinas, sendo os 
principais: Turbina Francis, Turbina Pelton e Turbina Kaplan. Esses três modelos e suas 
variações podem ser aplicados em quase todos os projetos de usinas. 
 
2. Explique o princípio de funcionamento das turbinas a vapor. 
 
R: Turbinas á vapor são máquinas térmicas que transformam energia do escoamento 
contínuo do fluido em energia mecânica por meio de rotação. ... Com a expansão 
do vapor a energia potencial é convertida em energia cinética e posteriormente será 
novamente transformada pelas palhetas do rotor em energia mecânica 
 
3. Explique o princípio de funcionamento das turbinas a gás. 
 
R: Este conjunto opera em um ciclo aberto, ou seja, o fluido de trabalho (ar) é admitido 
na pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são 
descarregados de volta na atmosfera sem que retornem à admissão. 
 
4. Explique o princípio de funcionamento e aplicação das turbinas hidráulicas Pelton. 
 
R: Nas turbinas Pelton não há palhetas estáticas e sim um conjunto de bocais ou 
injectores, cada qual com uma agulha móvel (semelhante a uma válvula) para controlar 
a vazão. Nessas turbinas, a pressão da água é primeiro transformada em energia cinética 
pelo bocal, que acelera a água até uma alta velocidade. 
 
5. Explique o princípio de funcionamento e aplicação das turbinas hidráulicas Francis 
 
R: É uma turbina de reação, com eficiência na faixa de 90%. Utilizada para alturas de 
20 a 700 m, essa ampla faixa de aplicação a faz o tipo de turbina mais usada no mundo. 
Nas turbinas Francis o rotor fica internamente ao distribuidor, de modo que a água, ao 
atravessar o rotor, aproxima-se do eixo. 
 
 
 
6. Explique o princípio de funcionamento e aplicação das turbinas hidráulicas 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluido
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ar
https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_atmosf%C3%A9rica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Atmosfera
Kaplan. 
 
R: Turbina Kaplan é projetada para aplicações de baixa pressão de água. Ela tem hélice 
como lâminas, mas funciona apenas para trás. Em vez de deslocar a água axialmente 
usando a potência do eixo e criando impulso axial, a força axial da água atua nas lâminas 
da turbina Kaplan e gerando a potência do eixo. 
 
7. Explique o princípio de funcionamento das turbinas eólicas. 
 
R: Os aerogeradores, ou turbinas eólicas, são compostos por pás que giram com a força 
do vento, fazendo girar o eixo do gerador, ou seja a energia cinética do vento é 
transformada em energia mecânica. Esta é depois convertida em eletricidade num 
gerador ligado ao eixo do rotor, onde estão inseridas as pás. 
 
8. Explique como é feita a geração de energia elétrica através da hidreletricidade. 
 
R: As usinas hidroelétricas funcionam através da pressão da água que gira a turbina, 
transformando a energia potencial em energia cinética. Depois de passar pela turbina o 
gerador transforma a energia cinética em energia elétrica. 
 
9. Explique o conceito de bacia hidrográfica. 
 
R: A bacia hidrográfica ou bacia de drenagem de um curso d'água é a área onde, devido 
ao relevo e geografia, a água da chuva escorre para um rio principal e seus afluentes. 
 
10. O que significa regularização de vazões? 
 
R: A regularização de vazões através de reservatório é efetuada acumulando-se, total ou 
parcialmente, os deflúvios da enchente visando a atender às demandas durante o período 
de estiagem. Tais reservatórios são ditos de acumulação de água, e diferem dos 
reservatórios de distribuição e de atenuação de cheias. 
 
11. Explique a diferença entre ciclo hidrológico e hidrologia. 
 
R: O ciclo da água, conhecido cientificamente como o ciclo hidrológico, refere-se à troca 
contínua de água na hidrosfera, entre a atmosfera, a água do solo, águas superficiais, 
subterrâneas e das plantas. A ciência que estuda o ciclo hidrológico é a hidrologia. 
 
12. Enumere os motivos que tem levado o Brasil a, atualmente, incentivar as UHE menores, 
as chamadas PCH`s (Pequenas Centrais Hidrelétricas). 
 
R: Por serem menores, essas centrais de energia são mais baratas de construir e causam 
um dano ambiental menor, pois não alagam grandes áreas, preservando o habitat natural 
das espécies que vivem próximas a elas, além disso, podem ser construídas em rios com 
menor vazão, onde esses, proporcionam para a descentralização da geração de 
eletricidade no país. 
 
13. Explique a expressão: P =TOT . g . Q . H 
R: 
P = potência elétrica (kW) 
TOT = rendimento total do conjunto (turbina e gerador) 
g = aceleração da gravidade: 9,8 m/s2 
Q = vazão (m3 /s) 
H = queda líquida (m), que é igual à queda bruta menos as perdas no circuito hidráulico 
 
14. Explique o princípio de funcionamento de uma termelétrica a vapor.; 
 
R: O combustível é queimado em uma fornalha e o calor é transferido para a água em 
uma caldeira com o objetivo de gerar vapor d'água em altas temperaturas. O vapor é 
deslocado para uma turbina onde o impacto do vapor com suas pás gera a rotação do 
eixo da turbina. 
 
15. Quais os principais combustíveis utilizados em uma termelétrica a vapor? 
 
R: Os principais combustíveis usualmente aplicados nas centrais a vapor são o óleo, o 
carvão, a biomassa (madeira, bagaço de cana, lixo,...) e derivados pesados de petróleo. 
Os principais combustíveis usados nas máquinas térmicas a gás são o gás natural e o 
óleo Diesel. 
 
16. Explique o princípio de funcionamento de uma termelétrica em ciclo combinado (gás / 
vapor). 
 
R: A queima de combustível gera calor que transforma o líquido em vapor na caldeira. 
O vapor se expande (pressão passa de alta à baixa) na turbina a vapor, gerando energia. 
O vapor que sai da turbina vai ao condensador, onde calor é retirado e se obtém líquido. 
O líquido é bombeado de volta a caldeira, fechando o ciclo. 
 
17. Enumere as principais características de operação e econômicas das termelétricas em 
ciclo combinado. 
 
1. A energia elétrica é produzida em geradores distintos, ligados respectivamente a cada turbina: 
a gás e a vapor; 
2. Apesar do aproveitamento dos gases quentes, o ciclo permanece aberto, com a descarga dos 
gases para a atmosfera após passarem pela caldeira de recuperação. No entanto, neste caso, a 
temperatura dos gases exauridos para o ambiente é bem menor, variando em função do 
combustível empregado, de 60 a 1200C; 
3. O ciclo de vapor, por sua vez, é normalmente fechado. Após acionar a turbina, o vapor passa 
por um condensador e é reaproveitado como água de alimentação da caldeira de recuperação; - 
4. As usinas termelétricas em ciclo combinado, em função da independência das unidades a gás 
e a vapor, podem ter sua implementação e operação escalonados. Em outras palavras, as turbinas 
a gás, que normalmente são entregues em um prazo mais curto, podem ser postas em operação 
em ciclo simples com antecedência, enquanto a turbina a vapor e os complementos do ciclo são 
instalados 
 
18. Explique o princípio de funcionamento de uma termelétrica nuclear. 
 
R: Usinas termelétricas produzem energia a partir da queima de carvão, óleo 
combustível e gás natural em uma caldeira, ou pela fissão de material radioativo (como 
o urânio). O calor gerado a partir destes elementos transforma em vapor a água presente 
em tubos localizados nas paredes da caldeira.
19. Explique o princípio de funcionamento de um sistema solar de aquecimento. 
 
R: Um sistema básico de Aquecimento de água por Energia Solar é composto de 
coletores solares (placas) e reservatório térmico (Boiler). ... Nesse sistema, a água dos 
coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a 
água fria “empurra” a água quente gerando a circulação. 
 
20. Explique o princípio de funcionamentode uma sistema de energia solar 
fotovoltaica. 
 
R: O funcionamento da energia solar fotovoltaica é baseado no fenômeno que ocorre 
quando partículas de luz solar (fótons) colidem com os átomos de silício presentes no 
painel solar, gerando um deslocamento dos elétrons, que cria uma corrente elétrica 
contínua, chamada de energia solar fotovoltaica. 
 
21. Enumere e explique pelo menos três aspectos sócio-econômicos e ambientais 
relacionados ao uso da energia solar. 
 
R: A definição de Energia Solar é associada à energia fotovoltaica, tecnologia que utiliza 
a luz do Sol como fonte de energia para gerar eletricidade e, portanto, possui a vantagem 
de ser uma energia gratuita, renovável, alternativa e limpa, apesar da desvantagem de 
seu alto custo inicial. 
 
22. Enumere e explique o funcionamento de cada um dos componentes de um sistema eólico. 
 
 R: Energia eólica é gerada a partir da transformação da energia cinética contida 
nas massas de ar em energia elétrica. Esse processo acontece por meio do aero 
gerador, equipamento que ao entrar em contato com o vento faz movimentos de 
rotação e abastece a rede elétrica. 
Desde os primórdios da civilização, o homem aprendeu a gerar energia com a força 
do vento. Com o avanço da tecnologia, surgiu a energia eólica. 
 
 
 
23. Enumere e explique três aspectos sócio-econômicos e ambientais relativo ao uso da 
energia eólica. 
 
R: Os sistemas eólicos para geração de eletricidade são simples e de custo competitivo, 
podendo ser facilmente instalados para funcionar como fonte principal 
de energia elétrica, nas situações onde não há nenhuma outra fonte de energia, ou de 
forma complementar. 
 
24. Por que a Dinamarca tornou-se um dos maiores fabricantes de equipamentos de geração 
eólica? 
 
25. Quais outros países possuem grandes parques eólicos instalados? O que dizer sobre a 
Índia? 
 
R: Índia, que soma 18,4 mil MW em projetos eólicos, o quinto maior desempenho 
mundial, com participação de 6,5%. No ano passado, o país registrou aumento de 2,3 
mil MW, cerca de 5% do total investido no mundo, a terceira maior expansão no período. 
 
26. Explique por que a bioeletricidade é considerada uma fonte de energia limpa e renovável. 
 
R: A bioeletricidade é uma energia limpa e renovável, feita a partir da biomassa: resíduos 
da cana-de-açúcar (bagaço e palha), restos de madeira, carvão vegetal, casca de arroz, 
capim-elefante e outras. No Brasil, 80% da bioeletricidade vem dos resíduos da cana-
de-açúcar. Cada tonelada de cana-deaçúcar moída na fabricação de açúcar e etanol gera, 
em média, 250kg de bagaço e 200kg de palha e pontas. Com alto teor de fibras, o bagaço 
de cana, desde a revolução industrial, tem sido empregado na produção de vapor e 
energia elétrica para a fabricação de açúcar e etanol, garantindo a autossuficiência 
energética das usinas durante o período da safra. 
 
27. Explique como é feita a produção de energia elétrica através da cana de açúcar. 
 
R: O bagaço, proveniente da moagem da cana, é enviado à caldeira. O bagaço é 
queimado na caldeira para geração de vapor. A energia gerada é consumida na própria 
usina e o excedente é comercializado e abastece a comunidade. 
 
28. Explique a complementaridade da bioeletricidade e a hidreletricidade. 
 
R: A complementaridade entre a bioeletricidade e a hidroeletricidade é perfeita, já que a 
cana produz biomassa exatamente nos meses de maior seca no Centro-Sul (abril a 
novembro). Deste modo, a bioeletricidade funciona como verdadeiro “seguro” contra 
níveis baixos de água nos reservatórios. 
 
29. Enumere e descreva alguns aspectos sócio-econômicos e ambientais relacionados ao uso 
da bioeletricidade. 
 
R: Apesar de possuírem maior disponibilidade na natureza e provocarem menos 
impactos ambientais negativos, as fontes alternativas de energia são pouco utilizadas, 
pois necessitam de maiores investimentos tecnológicos para viabilizar economicamente 
seu uso, tornando-as acessíveis 
 
30. Para pesquisar: O que é cogeração? 
 
R: A cogeração é um processo que permite, a partir de um único combustível, a 
produção simultânea de calor e de energia elétrica. Assim como ocorre nos veículos, os 
motores a combustão produzem altas quantidades de calor.