Questão 4.7 Quando água escoa na tubulação a uma vazão de 0,57 m³ s-1, a turbina esboçada na figura abaixo gera 60 kW de potência elétrica e possui...

A questão 4.7 trata de um problema relacionado à geração de energia elétrica por meio de uma turbina hidráulica. Para resolvê-la, é necessário utilizar os dados fornecidos e aplicar os conceitos de vazão, potência, eficiência e diferença de pressão. a) Para determinar a cota h da superfície livre da água, é necessário utilizar a fórmula da potência hidráulica: Potência hidráulica = γ * Q * h Onde: γ = peso específico da água (10.000 N/m³) Q = vazão (0,57 m³/s) h = cota da superfície livre da água (a ser determinada) Substituindo os valores na fórmula, temos: 60.000 = 10.000 * 0,57 * h Simplificando a equação, encontramos: h = 60.000 / (10.000 * 0,57) Calculando o valor, obtemos: h ≈ 10,53 metros Portanto, a cota h da superfície livre da água é aproximadamente 10,53 metros. b) Para determinar a diferença de pressão (p3 - p4), é necessário utilizar a fórmula da potência elétrica: Potência elétrica = ΔP * Q Onde: ΔP = diferença de pressão (a ser determinada) Q = vazão (0,57 m³/s) Potência elétrica = 60.000 W Substituindo os valores na fórmula, temos: 60.000 = ΔP * 0,57 Isolando ΔP, encontramos: ΔP = 60.000 / 0,57 Calculando o valor, obtemos: ΔP ≈ 105.263 Pa Portanto, a diferença de pressão (p3 - p4) é aproximadamente 105.263 Pa. c) Para determinar a vazão na tubulação horizontal sem a turbina, basta utilizar o valor fornecido: Vazão = 0,57 m³/s Portanto, a vazão na tubulação horizontal sem a turbina é de 0,57 m³/s. d) A diferença observada ao longo do tempo, em relação à cota h, pode ser justificada por fatores como sedimentação, desgaste da turbina ou alterações nas condições do fluxo de água. Esses fatores podem afetar a eficiência da turbina e, consequentemente, a cota da superfície livre da água necessária para manter a geração de eletricidade. É importante realizar avaliações periódicas e manutenções adequadas para garantir o bom funcionamento do sistema ao longo do tempo.