Questão nº 45
Questão de Planejamento da Geração de Energia · FGV EPE 2024 (nº 45)
A turbina hidráulica é um sistema majoritariamente mecânico que converte a energia potencial contida em um corpo de água (um rio ou reservatório) em energia mecânica rotacional.
A respeito dos princípios de funcionamento e operação de turbinas hidráulicas, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.
( ) A turbina Francis é classificada como uma turbina de reação de fluxo misto (entrada tangencial e saída axial). Quanto à velocidade do rotor, são classificadas em lentas, normais, rápidas e extrarrápidas.
( ) A turbina Pelton é indicada para quedas elevadas, em locais em que a vazão de água é normalmente reduzida. O número de jatos depende, entre outros fatores, da potência gerada e da altura de queda.
( ) A turbina Kaplan é usualmente indicada para grandes vazões e baixas quedas. Está normalmente associada a maiores velocidades específicas (acima de 250rpm), faixa de operação que reduz o rendimento da turbina Francis.
As afirmativas são, respectivamente,
- AF – V – V.
- BV – F – V.
- CV – V – F.
- DF – F – V.
- EV – V – V. (alternativa correta)
Resposta comentada
Gabarito Alternativa E
Turbinas hidráulicas são máquinas que transformam a força da água em movimento de rotação, que depois pode ser usado para gerar eletricidade. Elas aproveitam a energia da água (seja pela altura da queda ou pela velocidade do fluxo) para girar um rotor.
(A) Incorreta: Esta não é a alternativa correta, pois o gabarito oficial indica que todas as afirmativas são verdadeiras.
(B) Incorreta: Esta não é a alternativa correta, pois o gabarito oficial indica que todas as afirmativas são verdadeiras.
(C) Incorreta: Esta não é a alternativa correta, pois o gabarito oficial indica que todas as afirmativas são verdadeiras.
(D) Incorreta: Esta não é a alternativa correta, pois o gabarito oficial indica que todas as afirmativas são verdadeiras.
(E) Correta: Todas as afirmativas são verdadeiras.
- Afirmativa 1 (V): A turbina Francis é, de fato, uma turbina de reação (a pressão da água muda à medida que ela passa pelo rotor) e de fluxo misto (a água entra radialmente e sai axialmente). A classificação em lentas, normais, rápidas e extrarrápidas é uma forma comum de categorizar as turbinas Francis com base em sua velocidade específica (), que relaciona a velocidade de rotação, potência e altura de queda. Essa classificação indica a faixa de aplicação da turbina em termos de altura de queda e vazão.
- Afirmativa 2 (V): A turbina Pelton é uma turbina de ação (a pressão da água é constante no rotor) e é ideal para altas quedas (grandes alturas) e baixas vazões (pouca quantidade de água). O número de jatos (bicos que direcionam a água para as conchas do rotor) é ajustado para otimizar a potência gerada e a eficiência, dependendo da altura de queda disponível e da vazão.
- Afirmativa 3 (V): A turbina Kaplan é uma turbina de reação de fluxo axial (a água flui paralelamente ao eixo do rotor) e é a mais indicada para baixas quedas (pequenas alturas) e grandes vazões (muita quantidade de água). Ela possui uma velocidade específica muito alta (valores acima de 250 rpm, considerando unidades métricas comuns para ), o que significa que ela é eficiente em condições onde a turbina Francis (que tem uma faixa de velocidade específica mais baixa) teria um rendimento significativamente reduzido. A "pegadinha" aqui poderia ser o valor numérico da velocidade específica (250rpm), que é um valor de referência comum para o início da faixa de Kaplan, mas é importante entender que a Kaplan opera em uma faixa de onde a Francis não é eficiente.
Fonte: FGV EPE 2024 Analista de Pesquisa Energética - Planejamento da Geração de Energia (Caderno Tipo 1). Reproduzida para fins de estudo.