Em projetos e operações de turbinas a vapor a eficiência isentrópica é um parâmetro que influencia diretamente no desempenho delas. Essa eficiência é calculada pela razão entre o trabalho produzido pela turbina em condições reais e o trabalho que seria produzido em um processo isentrópico (sem incremento na entropia). Um sistema de geração de energia elétrica que utiliza uma turbina a vapor está considerando diferentes métodos a fim de otimizar essa eficiência, incluindo retrofit de equipamentos e a adoção de práticas operacionais ainda mais eficientes. Com base nas informações apresentadas, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. A eficiência isentrópica de uma turbina a vapor pode ser expressa pela fórmula $\eta_{isentrópica}=\dfrac{h_1-h_2}{h_1-h_{2,\text{isentrópico}}}$, onde $h_1$ e $h_2$ são entalpias no estágio de entrada e saída da turbina, respectivamente, e $h_{2,\text{isentrópico}}$ é a entalpia na saída para um processo isentrópico. PORQUE Otimizar a eficiência isentrópica permite que mais energia seja convertida em trabalho utilizável, diminuindo a quantidade de energia desperdiçada em calor residual. Acerca dessas asserções e da relação proposta entre elas, assinale a alternativa correta.

Análise da 1ª asserção A eficiência isentrópica de uma turbina (dispositivo produtor de trabalho) é definida como a razão entre o trabalho específico real e o trabalho específico no processo isentrópico (ideal), para as mesmas condições de entrada e mesma pressão de saída.

Como, para turbinas em regime permanente e desprezando variações de energia cinética/potencial, o trabalho específico produzido é aproximadamente a queda de entalpia, temos:

• Trabalho real: $w_{real} \approx h_1 - h_2$
• Trabalho isentrópico: $w_s \approx h_1 - h_{2s}$

Logo: [ \eta_{is} = \frac{w_{real}}{w_s} = \frac{h_1-h_2}{h_1-h_{2s}} ] que corresponde à fórmula dada (com $h_{2,\text{isentrópico}} = h_{2s}$). Portanto, a primeira asserção é verdadeira.

Análise da 2ª asserção Afirmar que otimizar (aumentar) a eficiência isentrópica permite converter mais energia em trabalho utilizável e reduzir perdas (associadas a irreversibilidades, que se manifestam como maior rejeição de energia/"calor residual" ou menor aproveitamento para trabalho) está conceitualmente correto no contexto de turbinas. Assim, a segunda asserção é verdadeira.

Relação entre elas (PORQUE) A segunda asserção explica uma consequência/benefício de aumentar a eficiência isentrópica (melhor aproveitamento energético), mas não justifica a forma da expressão matemática da primeira asserção. A fórmula da 1ª asserção decorre diretamente da definição de eficiência isentrópica (razão entre trabalho real e trabalho isentrópico) e da relação $w \approx \Delta h$ em turbinas, não do argumento de “reduzir energia desperdiçada”.

Portanto, as duas são verdadeiras, mas a segunda não justifica corretamente a primeira.

Alternativa correta: (A).