1a Prova de Avaliação Solução SHT - 1_2014.pdf
4
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA Curso de Engenharia Elétrica AL0056: Sistemas Hidráulicos e Térmicos Campus Alegrete 1/3 1 a . Avaliação Sistemas Hidráulicos e Térmicos – 2014 NOME:_______________________________________________________________ 1. (1,0) Três tipos de turbinas predominam no contexto da exploração hidroelétrica: Ação, Reação e Gravidade. O que as caracterizam e diferenciam. Exemplifique. Ação – São aquelas em que o trabalho mecânico é obtido pela transformação da energia cinética da água em escoamento, através do elemento do sistema rotativo hidromecânico (rotor). Essas turbinas são operadas sobre pressão atmosférica por um jato livre. A altura encontrada é convertida em velocidade de queda; Reação – O trabalho mecânico é obtido pela transformação das energias cinética e de pressão da água em escoamento, através do elemento do sistema rotati vo hidromecânico (rotor). Nas turbinas de gravidade a água aciona a turbina pelo seu peso.Elas podem ser subdivididas em: Rodas d’água, Espirais 2. (1,5) O Teorema de Bernoulli é sumarizado pela equação abaixo. Do ponto de vista energético (cinético, potencial e mássico) como esta equação se apresenta. O que provoca o desequilíbrio na igualdade? Fisicamente, como isto se apresenta: te tan Cons Z w p g * 2 V Z w p g * 2 V 2 2 2 2 1 1 2 1 O que desequilibra o equacionamento são as perdas hidráulicas. Estas são representadas na Equação de Bernoulli como alturas adicionais que dependem fundamentalmente dos diâmetros das tubulações, conexões e artefatos de controle. 4 3 2 1 3 q Y Q * n * 10 n a } kg / J _[ H * 81 , 9 Y ] s / m [ Q ] rps [ n 3 Polos _ Número ] Hz _[ Frequencia * 120 ] RPM _[ Velocidade Q * H * g * P 852 , 1 87 , 4 P C Q * D L * 643 , 10 H b b h sa H H P P e el e g P P h e t P P t g sa b el ag * * P P
Transcript of 1a Prova de Avaliação Solução SHT - 1_2014.pdf
-
PR-REITORIA ACADMICA Curso de Engenharia Eltrica AL0056: Sistemas Hidrulicos e Trmicos Campus Alegrete
1/3
1a. Avaliao Sistemas Hidrulicos e Trmicos 2014
NOME:_______________________________________________________________
1. (1,0) Trs tipos de turbinas predominam no contexto da explorao hidroeltrica:
Ao, Reao e Gravidade. O que as caracterizam e diferenciam. Exemplifique. Ao So aquelas em que o trabalho mecnico obtido pela transformao da energia cintica da
gua em escoamento, atravs do elemento do sistema rotativo hidromecnico (rotor). Essas
turbinas so operadas sobre presso atmosfrica por um jato livre. A altura encontrada convertida
em velocidade de queda;
Reao O trabalho mecnico obtido pela transformao das energias cintica e de presso da
gua em escoamento, atravs do elemento do sistema rotati vo hidromecnico (rotor).
Nas turbinas de gravidade a gua aciona a turbina pelo seu peso.Elas podem ser subdivididas em:
Rodas dgua, Espirais
2. (1,5) O Teorema de Bernoulli sumarizado pela equao abaixo. Do ponto de
vista energtico (cintico, potencial e mssico) como esta equao se
apresenta. O que provoca o desequilbrio na igualdade? Fisicamente, como isto
se apresenta:
tetanConsZw
p
g*2
VZ
w
p
g*2
V2
2
2
21
1
2
1
O que desequilibra o equacionamento so as perdas hidrulicas.
Estas so representadas na Equao de Bernoulli como alturas adicionais que dependem
fundamentalmente dos dimetros das tubulaes, conexes e artefatos de controle.
4
3
2
1
3
q
Y
Q*n*10n
a
}kg/J_[H*81,9Y
]s/m[Q
]rps[n
3
Polos_Nmero
]Hz_[Frequencia*120]RPM_[Velocidade
Q*H*g*P 852,1
87,4P C
Q*
D
L*643,10H
bb
hsa
H
H
P
P
e
eleg
P
P
h
et
P
P
tgsa
b
elag **
P
P
-
PR-REITORIA ACADMICA Curso de Engenharia Eltrica AL0056: Sistemas Hidrulicos e Trmicos Campus Alegrete
2/3
3. (1,5) Bombas podem ser associadas para atender diferentes condies
operacionais, tais como vazes e alturas de atendimento. Defina estas
condies de operao, identificando para cada modalidade as vantagens que
decorrem da mesma?
4. (2,0) Uma queda hidrulica apresenta uma altura de 50 metros, com uma vazo
mdia de 30 m3/s, o comprimento da tubulao de ao de 300 metros com
dimetro interno de 1,0 m, o rendimento total da turbina 0,88 e do gerador
0,95, determinar para um coeficiente de Rugosidade de 100:
Os saltos bruto e disponvel, bem como a perda de carga;
As potncias bruta, disponvel, no eixo e a eltrica;
O rendimento do sistema de aduo e o total do aproveitamento.
Cota Montante
Cota Jusante
Vazo 1,5 m3/s
Comprimento 300 m
Dimetro 1 m
Rendimento da Turbina 88%
Rendimento do Gerador 95%
Densidade da gua 1000 kg/m3
Altura Bruta 50 m
C 100
Perda de Carga 1,34 m
Potncia Bruta 735,75 kW
Perda de Carga na Tubulao 19,68 kW
Potncia Hidrulica na Entrada da Turbina 716,07 kW
Perdas na Turbina 85,93 kW
Potncia Mecnica na Sada da Turbina 630,14 kW
Perdas no Gerador 31,51 kW
Potncia Eltrica na Sada do Gerador 598,63 kW
Rendimento Global do Sistema Hidreltrico 81,4%
DA
DO
SS
OLU
O
852,1
87,4P C
Q*
D
L*643,10H
Q*H*g*P
-
PR-REITORIA ACADMICA Curso de Engenharia Eltrica AL0056: Sistemas Hidrulicos e Trmicos Campus Alegrete
3/3
5. (2,0) Um aproveitamento hidroeltrico tem disposio uma vazo mdia de 8
metros cbicos por segundo para um desnvel de 10 metros de altura. Partindo
de uma premissa de acoplamento direto com um gerador 8 pares de polos em
60 Hz, quais sero as melhores opes de turbinas que podero ser
consideradas no projeto?
6. (2,0) Uma estao de saneamento utiliza uma bomba Kerber Gerao 2000 para
assegurar uma vazo mxima de 2.450 m3/h, para uma altura geomtrica mdia
de 16 metros e altura dinmica de 22 metros para uma Fator de Perda
Hidrulica k = 1,29758.10-5
. Determine a potncia mxima a ser solicitada do
Motor Eltrico, assim como o limite de altura de suco admissvel pelo sistema.
Para esta condio, qual o rendimento da unidade de bombeamento? Mantida
Q 8 m3/s
H 10 m
N 450 RPM
n 7,5 rps
Y= 98,1
nqa 680,5413
-
PR-REITORIA ACADMICA Curso de Engenharia Eltrica AL0056: Sistemas Hidrulicos e Trmicos Campus Alegrete
4/3
constante a velocidade do motor, se for necessrio reduzir a vazo para 1.800
m3/h, qual ser a elevao de presso que dever ser controlada pelas vlvulas
de monitoramento? Qual ser o rendimento da bomba no novo ponto de
operao? Exponha todos os seus clculos na planilha da curva de performance
da bomba.
