Componentes e Funcionamento de Turbinas Eólicas

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Usuário ANA PAULA DANTAS FONTES 
Curso POS1258 ENERGIA EÓLICA PG0550-212-5 - 202122.ead-18878.01 
Teste Teste Final (N2) 
Iniciado 29/09/21 17:49 
Enviado 29/09/21 18:26 
Status Completada 
Resultado da tentativa 6 em 10 pontos 
Tempo decorrido 36 minutos 
Resultados exibidos Respostas enviadas, Respostas corretas, Comentários 
 Pergunta 1 
1 em 1 pontos 
 Uma turbina eólica é a junção de vários componentes, como torre, nacelle, 
caixa multiplicadora, gerador elétrico e pás. A depender do modelo e do 
fabricante do aerogerador, é possível encontrar torres de aço ou de concreto, 
assim como geradores elétricos síncronos ou assíncronos. 
Em relação à função dos principais componentes de um aerogerador, analise 
as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) 
Falsa(s). 
 
I. ( ) A torre sustenta todos os demais componentes a uma altura adequada. 
II. ( ) A pá transforma a energia potencial do vento em energia mecânica de 
eixo. 
III. ( ) A caixa multiplicadora reduz a velocidade do rotor para acionar o 
gerador. 
IV. ( ) O gerador elétrico transforma a energia mecânica de eixo em 
eletricidade. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
Resposta Selecionada: 
V, F, F, V. 
Resposta Correta: 
V, F, F, V. 
Comentário 
da resposta: 
Resposta correta. A sequência está correta, pois o 
componente responsável por elevar e sustentar o 
aerogerador é a torre. O gerador elétrico é usado para 
transformar a energia mecânica de eixo em eletricidade; já a 
energia mecânica provém do rotor, tendo origem nas pás que 
a produzem como resultado da transformação parcial da 
energia cinética do vento. Como o rotor gira a baixas 
velocidades, é necessário usar uma caixa multiplicadora para 
se atingir a velocidade de rotação requerida pelo gerador 
elétrico. 
 
 
 Pergunta 2 
1 em 1 pontos 
 A distribuição de velocidades do vento em um local específico pode ser 
descrita por meio da distribuição de Weibull, , em que é o fator de 
forma e é o fator de escala. Essa função é definida apenas para valores 
maiores que zero; à medida que aumenta, ocorre um pico acentuado 
de probabilidade, indicando que existe pouca variação na velocidade do 
vento. 
 
Considerando essa informação e o conteúdo estudado, assinale a alternativa 
que descreve o comportamento da função de probabilidade de Weibull 
quando : 
Resposta 
Selecionada: 
 
A função densidade de probabilidade toma a forma de 
uma distribuição exponencial. 
Resposta Correta: 
A função densidade de probabilidade toma a forma de 
uma distribuição exponencial. 
Comentário 
da resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta. Uma vez que o 
fator de forma assume o valor de 1, a distribuição de 
Weibull toma a forma , isto é, uma função exponencial 
( ) multiplicada pela constante . Ou seja: as 
velocidades passam a ser representadas por uma distribuição 
exponencial que depende apenas do fator de escala . 
 
 
 Pergunta 3 
1 em 1 pontos 
 Dois aerogeradores cujas características elétricas são idênticas vão ser 
instalados à mesma altura (100m), conforme mostra a figura a seguir. O 
aerogerador A possui um rotor com 110 m de diâmetro e a velocidade média 
do vento no local de instalação é de 10 m/s. Já o aerogerador B possui um 
rotor maior, com 125 m de diâmetro, mas a velocidade média do vento no 
local é menor, 9 m/s. Observe a figura a seguir: 
 
 
Figura - Aerogeradores 
Fonte: Elaborada pelo autor. 
 
Considerando o cenário descrito e o conteúdo estudado, assinale a 
alternativa que descreve o comportamento de ambos os aerogeradores: 
 
Resposta 
Selecionada: 
 
A potência produzida pelo aerogerador A é maior que a 
potência produzida pelo aerogerador B. 
Resposta Correta: 
A potência produzida pelo aerogerador A é maior que a 
potência produzida pelo aerogerador B. 
Comentário 
da resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, em ambos 
os casos, a potência entregue vai ser proporcional ao 
produto , uma vez que os demais termos da equação de 
potência são constantes. O produto do aerogerador A é 
maior que o produto do aerogerador B, portanto, o 
aerogerador A entregará uma potência maior. 
 
 Pergunta 4 
1 em 1 pontos 
 A principal fonte de incerteza em um projeto eólico é justamente a 
disponibilidade do vento. A partir da equação , que descreve a potência 
disponível no vento, fica claro que a quantidade de energia gerada está 
diretamente relacionada ao cubo da velocidade, logo, qualquer variação 
nesse parâmetro implica alterações significativas na potência entregue pelo 
aerogerador. Lembre-se de que massa específica; área; 
 velocidade. 
 
No tocante à potência gerada por um aerogerador, analise as afirmativas a 
seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) Existe uma relação linear entre a potência e a massa específica do 
vento. 
II. ( ) A temperatura do vento guarda uma relação cúbica com a potência. 
III. ( ) Qualquer variação na área do aerogerador impacta a potência 
linearmente. 
IV. ( ) A melhor forma de otimizar a potência é aumentar o diâmetro do rotor. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
Resposta Selecionada: 
V, F, V, F. 
Resposta Correta: 
V, F, V, F. 
Comentário 
da resposta: 
Resposta correta. A sequência está correta, pois, conforme a 
equação de potência , existe uma relação linear com a 
potência, tanto da área quanto da massa específica. A 
temperatura guarda relação com a massa específica, que, por 
 
sua vez, guarda uma relação linear com a potência. O 
aumento do diâmetro acaba impactando a área, que guarda 
relação linear com a potência. A melhor forma de otimizar a 
potência é aproveitar ventos com velocidades elevadas (por 
conta da relação cúbica), logo, recomenda-se escolher locais 
com regimes de vento mais favoráveis ou, então, aumentar a 
altura da torre (diminuindo-se os efeitos da camada limite). 
 
 Pergunta 5 
1 em 1 pontos 
 A curva de duração da potência, conforme a figura a seguir, é um gráfico que 
descreve a potência que um aerogerador pode entregar em função do 
número de horas acumuladas a partir dos registros de velocidade do vento. 
Para cada velocidade, é somado o número de horas durante as quais será 
entregue uma potência maior ou igual à declarada pelo fabricante no 
correspondente ponto de operação. Observe a figura a seguir. 
 
Figura - Gráfico curva de duração 
Fonte: Elaborada pelo autor. 
 
Considerando a informação apresentada e o conteúdo estudado, analise as 
afirmativas a seguir: 
 
I. A partir da curva apresentada, é possível concluir que, durante 2628 horas, 
o sistema irá gerar uma potência igual ou maior que 300 kW. 
II. Para estimar a produção de energia durante o período descrito pela curva 
de duração, basta integrá-la em função do tempo. 
III. Assim como a densidade de probabilidade das velocidades, a distribuição 
de probabilidade das potências segue uma distribuição normal. 
IV. A máxima potência apresentada na curva de duração anual é calculada 
por meio da equação no instante zero. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
Resposta Selecionada: 
I e II, apenas. 
Resposta Correta: 
I e II, apenas. 
Comentário 
da resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, no gráfico 
apresentado, todas as potências correspondentes ao domínio 
de 0 a 2628 h é maior ou igual que 300 kW, logo, a potência 
entregue neste período é de pelo menos 300 kW. Para 
determinar a energia produzida, basta fazer a somatória da 
energia gerada em cada um dos instantes mapeados, isto é, 
integrar a curva. A velocidade do vento segue uma 
 
distribuição de Weibull não normal. A máxima potência 
registrada na curva de duração anual corresponde à máxima 
potência que a máquina entrega e não à potência “bruta” do 
vento ( ). 
 
 Pergunta 6 
0 em 1 pontos 
 Leia o excerto a seguir: 
“Embora muitos caminhos diferentes tenham sidotomados em direção ao 
design ideal de uma turbina, ocorreu uma significativa consolidação, e a 
vasta maioria das turbinas comerciais que operam são as de eixo horizontal 
com três pás uniformemente espaçadas. Elas são ligadas a um rotor cuja 
potência é transferida por uma caixa de engrenagem ao gerador.” 
Pinto, M. O. Fundamentos de energia eólica. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
p. 79. 
 
A partir do apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta 
entre elas. 
 
I. A configuração de três pás consegue conciliar os aspectos técnicos e 
econômicos do aerogerador de eixo horizontal. 
Pois: 
II. Graças ao uso de rotores de três pás, é possível atingir a eficiência teórica 
de Betz em termos de geração de energia. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
 
Resposta 
Selecionada: 
 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II 
não é uma justificativa correta da I. 
Resposta Correta: 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é 
uma proposição falsa. 
Comentário 
da resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois o 
uso dos rotores de três pás garante a geração de uma 
quantidade razoável de energia (que poderia ser maior, se o 
aerogerador tivesse mais pás, ou menor, se tivesse menos) a 
um custo moderado (uma única pá pode chegar a custar até 
US$ 150.000, o que aumentaria o preço da energia gerada), 
mas, por outro lado, o limite de rendimento teórico de um 
aerogerador (ou limite de Betz, 59,3%) é impossível de se 
alcançar com as tecnologias atualmente disponíveis, 
independentemente do número de pás. 
 
 
 Pergunta 7 
1 em 1 pontos 
 As estações meteorológicas monitoram permanentemente as condições 
atmosféricas em um local específico por meio de uma série de instrumentos. 
No Brasil, a maioria das estações meteorológicas fornece dados do vento a 
uma altura de 10 m, no entanto, as torres utilizadas para se elevar o 
aerogerador costuma ultrapassar os 100 m. 
 
Considerando essa informação e o conteúdo estudado, assinale a alternativa 
que justifica o uso de torres para se elevar o aerogerador: 
 
Resposta 
Selecionada: 
 
À medida que aumenta-se a altura, aumenta a velocidade 
do vento. 
Resposta Correta: 
À medida que aumenta-se a altura, aumenta a velocidade 
do vento. 
Comentário 
da resposta: 
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o perfil de 
velocidade do vento (não uniforme) indica um claro aumento 
da velocidade em função da altura da torre. 
O vento é um fluido (ar) em escoamento, e à medida que as 
camadas de fluido (ar) se afastam da superfície de 
escoamento (solo), dá-se uma diminuição significativa na 
tensão de cisalhamento, isto é, o atrito entre as camadas de 
ar fica cada vez menor e a velocidade do vento, portanto, 
aumenta. 
 
 
 Pergunta 8 
0 em 1 pontos 
 As primeiras máquinas a usaram o vento para produzir energia mecânica de 
eixo provavelmente foram egípcias: moinhos que datam do ano 1000 a.C. Os 
registros oficiais mais antigos de moinhos de vento datam do ano 200 a.C, na 
Pérsia, mas também há registros de moinhos de vento na China, sem data 
de origem estimada. 
 
Considerando a informação apresentada e o conteúdo estudado sobre a 
origem dos aerogeradores, analise as afirmativas a seguir: 
 
I. Os primeiros moinhos de vento foram utilizados para se produzir 
eletricidade em pequenas aldeias, na Pérsia. 
II. O moinho de eixo horizontal foi inventado no século IX, mas foi 
rapidamente substituído por motores à gasolina. 
III. O registro do primeiro moinho de eixo vertical, usado para moagem e 
bombeamento de água, data de 200 a.C. 
IV. O limite máximo de desempenho de um aerogerador é de 59,3% e foi 
estabelecido por Albert Betz, em 1920. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
Resposta Selecionada: 
II e III, apenas. 
Resposta Correta: 
III e IV, apenas. 
Comentário 
da resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois 
os moinhos de vento foram inicialmente utilizados para 
moagem de grãos e bombeamento de água na antiga Pérsia. 
O moinho de eixo horizontal foi inventado no século XII, na 
Normandia, e o primeiro registro oficial de moinhos de vento 
data de 200 a.C. Depois de vários séculos de evolução, o físico 
alemão Albert Betz determinou o limite máximo de 
desempenho dessa tecnologia em 1920. 
 
 Pergunta 9 
0 em 1 pontos 
 Os aerogeradores atualmente disponíveis podem ser classificados em dois 
grandes grupos: aerogeradores de eixo horizontal ( horizontal axis wind 
turbine HAWT ) e aerogeradores de eixo vertical ( vertical axis wind turbine 
VAWT ). A escolha do tipo de aerogerador depende do uso final e das 
condições locais da instalação. 
 
Sobre os tipos de aerogeradores, de eixo vertical ou horizontal, analise as 
afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) 
Falsa(s). 
 
I. ( ) O aerogerador Darrieus-H, de eixo horizontal, destaca-se pelo seu baixo 
custo de fabricação. 
II. ( ) O maior aerogerador de eixo vertical, atualmente em construção, terá 
uma capacidade nominal de 14 MW. 
III. ( ) O aerogerador Savonius consegue operar com o eixo disposto de 
forma horizontal e vertical. 
IV. ( ) Os cataventos são turbinas eólicas de eixo horizontal cujo rotor 
costuma ter mais do que quatro pás. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
Resposta Selecionada: 
F, V, F, V. 
Resposta Correta: 
F, F, V, V. 
Comentário 
da resposta: 
Sua resposta está incorreta. A sequência está incorreta, pois o 
aerogerador Darrieus-H é uma turbina de eixo vertical, não 
horizontal. O maior aerogerador do mundo (o SG 14-222 DD), 
atualmente em construção, é da Siemens e possui eixo 
horizontal, não vertical. O aerogerador Savonius destaca-se 
pela sua flexibilidade e consegue aproveitar o vento disposto 
 
de forma horizontal ou vertical. Na classificação de 
aerogeradores de eixo horizontal, aqueles com mais de 
quatro pás são denominados cataventos. 
 
 Pergunta 10 
0 em 1 pontos 
 A energia eólica é abundante no Brasil. Em regiões como o litoral do 
nordeste, o norte de Minas Gerais e o oeste de Pernambuco, a velocidade 
média anual do vento pode ultrapassar os 7 m/s. Para aproveitar a energia 
do vento são utilizados equipamentos conhecidos como aerogeradores ou 
turbinas eólicas. 
 
Considerando essa informação e o conteúdo estudado, marque a alternativa 
correta, que descreve a função de um aerogerador de eixo horizontal de 
grande porte: 
 
Resposta 
Selecionada: 
 
Transformar a energia potencial do vento em energia 
mecânica. 
Resposta Correta: 
Transformar a energia cinética do vento em energia 
elétrica. 
Comentário 
da resposta: 
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a 
função de um aerogerador de grande porte é justamente 
transformar a energia cinética do vento em energia elétrica; 
em alguns casos (aerogeradores menores), também é possível 
produzir trabalho mecânico para acionar equipamentos como 
bombas, mas, de qualquer forma, a função do aerogerador é 
aproveitar a energia cinética do vento. 
 
 
Quarta-feira, 29 de Setembro de 2021 18h26min58s BRT