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ATIVIDADE 2 - EELE - GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - 54_2025

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ATIVIDADE 2 - EELE - GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - 54_2025

ATIVIDADE 2 - EELE - GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - 54_2025

Questão 1

As turbinas hidrelétricas são classificadas em três tipos principais: Pelton, Francis e Kaplan. Cada uma delas é projetada para operar em diferentes condições de altura de queda d’água e vazão, otimizando a eficiência de geração de energia. Enquanto a turbina Pelton é mais adequada para grandes quedas d’água, as turbinas Francis e Kaplan são frequentemente usadas em quedas menores e possuem características distintas quanto ao seu desempenho em diferentes vazões.

Elaborado pelo professor, 2024.

Com base nesse contexto analise o gráfico a seguir:

Figura: Ábaco das turbinas hidraulicas.

Fonte: Sandoval Erazo, Washington. (2018). Capítulo 6: Conceptos Básicos de Centrales Hidroeléctricas.)

Considerando o contexto apresentado e os dados observados no gráfico, assinale a alternativa que descreve corretamente a aplicação da turbina Kaplan.

Alternativas
Alternativa 1:

A turbina Kaplan é recomendada para quedas superiores a 100 metros e tem eficiência baixa em quedas menores.

Alternativa 2:

A turbina Kaplan é projetada para operar com quedas d'água extremamente altas, com velocidade do jato de água atingindo até 180 m/s.

Alternativa 3:

A turbina Kaplan tem pás perfiladas em formato espiral e é mais indicada para usinas com grande variação de vazão e quedas de até 150 metros.

Alternativa 4:

A turbina Kaplan é mais eficiente em quedas d'água superiores a 200 metros e é utilizada principalmente em microcentrais hidrelétricas.

Alternativa 5:

A turbina Kaplan utiliza um rotor similar a uma hélice, sendo adequada para quedas d'água inferiores a 60 metros e possui uma curva de rendimento plana.

Questão 2

As fontes de energia despacháveis referem-se àquelas que têm a capacidade de fornecer eletricidade de forma controlada e ajustável, conforme a demanda. Isso significa que é possível aumentar ou diminuir a produção de eletricidade conforme necessário. Essas fontes desempenham um papel fundamental na gestão da estabilidade da rede elétrica, permitindo atender às flutuações na demanda de eletricidade. Por outro lado, as fontes de energia não despacháveis são aquelas cuja geração de eletricidade não pode ser facilmente controlada ou ajustada de acordo com a demanda. Isso ocorre porque essas fontes dependem das condições naturais. Como resultado, a produção de eletricidade a partir dessas fontes é intermitente e está sujeita à disponibilidade dessas condições naturais. No que diz respeito à classificação em fontes de energia primárias e não primárias, as fontes de energia primárias são aquelas que convertem diretamente uma fonte primária de energia em eletricidade, sem a necessidade de processos intermediários. Em contrapartida, as fontes de energia não primárias envolvem a conversão de uma fonte primária de energia em eletricidade por meio de processos intermediários. Isso significa que há um estágio adicional de transformação da fonte primária antes de produzir eletricidade.

Elaborado pelo professor, 2023.

Sabendo dessas informações assinale a alternativa correta que contêm a classificação de uma usina hidrelétrica:

Alternativas
Alternativa 1:

Despachável e primária.

Alternativa 2:

Despachável e secundária.

Alternativa 3:

Não despachável e primária.

Alternativa 4:

Despachável e não renovável.

Alternativa 5:

Não despachável e secundária.

Questão 3
Na imagem a seguir temos uma central geradora a gás, sobre este ciclo é correto afirmar que:

Alternativas
Alternativa 1:

É um ciclo Rankine com combustão externa

Alternativa 2:

O ciclo é fechado com combustão interna

Alternativa 3:

O ciclo é aberto com combustão interna

Alternativa 4:

O ciclo é aberto com combustão externa

Alternativa 5:

O ciclo real respeita o ciclo de Carnot, com vapor como fluido de trabalho

Questão 4
Em um aproveitamento hidrelétrico, o nível de montante encontra-se na cota de 720 m e o da jusante na cota de 610 m. Sabendo que a vazão é de 25 m3/s, e os rendimentos são, 98% para o sistema hidráulico, 93% da turbina e 96% para o alternador. Assinale a alternativa que contenha respectivamente o rendimento total do sistema e a potência elétrica gerada (considere g=9,8 m/s):
Alternativas
Alternativa 1:

87,5 % e 23581,25 kW

Alternativa 2:

95,6 % e 23581,25 kW

Alternativa 3:

87,5 % e 154350 kW

Alternativa 4:

83 % e 130768,75 kW

Alternativa 5:

95,6 % e 154350 kW

Questão 5

Os sistemas de energia solar termoelétrica utilizam a radiação solar para gerar eletricidade, funcionando de maneira semelhante às usinas termelétricas convencionais. Nesses sistemas, a radiação solar é concentrada para aquecer um fluido que, em seguida, gera energia mecânica por meio de turbinas a vapor. Existem quatro tipos principais de tecnologia em usinas solares termoelétricas, cada uma com suas características específicas.

Elaborado pelo professor, 2024.

Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que representa um sistema projetado para concentrar os raios solares em um receptor central, localizado no topo de uma torre, podendo utilizar sal derretido como fluido de transferência de calor e armazenamento de energia.

Alternativas
Alternativa 1:

Disco parabólico.

Alternativa 2:

Sistemas de torres solares.

Alternativa 3:

Sistema de aquecimento solar.

Alternativa 4:

Sistema de calhas parabólicas.

Alternativa 5:

Sistemas de refletores Fresnel lineares.

Questão 6

A escolha da turbina em uma usina hidrelétrica desempenha um papel crucial na eficiência e no desempenho global da instalação. A seleção adequada do tipo de turbina, como a turbina Francis, Kaplan ou Pelton, depende das características do fluxo de água e da queda de altura disponível no local. Uma escolha bem fundamentada pode otimizar a conversão de energia hidráulica em energia elétrica, maximizando a produção de eletricidade de maneira econômica e sustentável. Além disso, a escolha da turbina também afeta a capacidade de responder às flutuações na demanda de eletricidade e contribui para a estabilidade e confiabilidade do sistema elétrico, tornando-a uma consideração fundamental na concepção e operação de usinas hidrelétricas.

Para ajudar na escolha da turbina, é usado o esquemático da figura a seguir:

Figura 1 - Ábaco para escolha de turbina
Fonte: https://www.researchgate.net/publication/326560960_Capitulo_6_Conceptos_Basicos_de_Centrales_Hidroelectricas. Acesso: 25 out. 2023.

Sobre o tipo indicado para uma usina com 20 MW e uma queda de 50 m, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1:

Francis, apenas.

Alternativa 2:

Kaplan, apenas.

Alternativa 3:

Pelton, apenas.

Alternativa 4:

Francis e Pelton.

Alternativa 5:

Kaplan e Francis.

Questão 7

A curva de produção (ou despacho) de uma usina geradora de eletricidade nos mostra como a potência é gerada ao longo do tempo, indicando a produção média e a produção de pico, esta última limitada pela capacidade instalada da usina. O fator de capacidade é outro parâmetro importante para entender produção de energia elétrica, sendo mais relevante em usinas como hidrelétricas, termelétricas e fontes renováveis, como eólica e solar.

Elaborado pelo professor, 2024.

Assinale a alternativa correta que melhor descreve o fator de capacidade de uma usina geradora de energia.

Alternativas
Alternativa 1:

Relação entre a energia armazenada no reservatório e a produção de ponta.

Alternativa 2:

Percentual de tempo em que uma usina opera acima de sua capacidade instalada.

Alternativa 3:

Diferença entre a produção de eletricidade de fontes renováveis e não renováveis.

Alternativa 4:

Relação entre a quantidade de combustível disponível e a capacidade instalada da usina.

Alternativa 5:

Proporção entre a produção média e a produção máxima de eletricidade ao longo do tempo.

Questão 8

O rendimento hidráulico é um indicador-chave na geração de energia hidrelétrica, representando a eficiência da conversão da energia cinética da água em eletricidade. Em usinas hidrelétricas, as perdas ocorrem em vários pontos do sistema. Uma das principais fontes de perda é a fricção da água nos condutos e tubulações, bem como a dissipação de energia térmica. Além disso, as perdas também podem ocorrer devido a vazamentos, atrito nos componentes mecânicos, e ineficiências nas turbinas e geradores. Portanto, otimizar o rendimento hidráulico é fundamental para maximizar a eficiência na geração de eletricidade e reduzir perdas ao longo do processo.

Elaborado pelo professor, 2023.

Sabendo disto, assinale a alternativa correta que contenha respectivamente o rendimento total do sistema e a potência elétrica gerada, considerando um aproveitamento hidrelétrico em uma altura de 50m e uma vazão de 25 m3/s e os rendimentos são de 98% pro sistema hidráulico, 93% para a turbina e 96% para o alternador.

Alternativas
Alternativa 1:

87,5% e 11331 kW.

Alternativa 2:

92,5% e 10718 kW.

Alternativa 3:

87,5% e 10718 kW.

Alternativa 4:

92,5% e 11331 kW.

Alternativa 5:

89,5% e 10963 kW.

Questão 9

Centrais termelétricas e nucleares são instalações usadas para a geração de energia elétrica, mas com diferentes fontes de combustível e processos de geração. Ambos os tipos de usinas desempenham papéis importantes na matriz energética mundial, mas suas desvantagens incentivam a busca por alternativas mais limpas e sustentáveis, como as energias solar e eólica.

Elaborado pelo professor, 2024.

Com base nesse contexto, assinale a alternativa que descreve corretamente uma das principais diferenças entre uma usina termelétrica convencional e uma usina nuclear.

Alternativas
Alternativa 1:

Tanto nas usinas termelétricas convencionais quanto nas nucleares, o calor provém do mesmo tipo de fonte: biomassa.

Alternativa 2:

Em uma usina nuclear, o calor é gerado pela queima de combustíveis fósseis, enquanto em uma usina termelétrica o calor vem da energia solar.

Alternativa 3:

Em uma usina nuclear, o calor é gerado por uma reação química simples, enquanto em uma usina termelétrica o calor é obtido pela fusão de átomos.

Alternativa 4:

Nas usinas termelétricas convencionais, o calor é gerado pela queima de combustíveis fósseis, enquanto nas nucleares o calor provém da fissão nuclear.

Alternativa 5:

A principal diferença é que, nas usinas termelétricas, o calor provém de uma reação de fissão nuclear, enquanto nas nucleares o calor é gerado pela combustão de combustíveis fósseis.

Questão 10

Os reatores nucleares podem ser classificados em vários tipos de acordo com a tecnologia empregada para a geração de energia. Os reatores à água leve, como os modelos PWR (reator à água pressurizada) e BWR (reator à água fervente), são amplamente utilizados no mundo. O PWR, por exemplo, é o tipo de reator utilizado nas usinas nucleares de Angra dos Reis, no Brasil. Cada tipo de reator possui características distintas em termos de eficiência, segurança e custo.

Elaborado pelo professor, 2024.

Com base nesse contexto, analise as alternativas e identifique qual afirmação descreve corretamente uma característica do reator PWR.

Alternativas
Alternativa 1:

O reator PWR utiliza grafite como elemento moderador, semelhante ao reator RBMK, desenvolvido pelos soviéticos.

Alternativa 2:

O reator PWR não necessita de um sistema de contenção, pois utiliza combustível que não produz resíduos radioativos.

Alternativa 3:

O reator PWR possui um único sistema de circulação de água, o que torna seu custo de construção mais baixo que o do BWR.

Alternativa 4:

O reator PWR é utilizado principalmente em pequenos geradores com capacidade inferior a 200 MW, devido à sua baixa eficiência.

Alternativa 5:

No reator PWR, a água no circuito primário é mantida em alta pressão para evitar que se vaporize, mesmo em temperaturas elevadas.

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