Questão de Engenharia Mecânica — Sistemas Termomecânicos — FGV 2022

Cogeração: conceito e configuração típica

Gabarito: letra E — sequência V, F e F. A cogeração é a produção simultânea de energia elétrica (ou mecânica) e calor útil a partir de uma única fonte primária; a afirmativa I está correta, mas as afirmativas II e III invertem a lógica do processo, pois a configuração clássica começa com turbina a gás e o vapor é gerado em caldeira de recuperação a partir dos gases de exaustão da turbina.

A cogeração (ou "geração combinada de calor e eletricidade") é um sistema que aproveita o calor residual de um processo de geração de energia para atender a demandas térmicas, aumentando a eficiência global da planta. O arranjo mais comum é o ciclo combinado: o gás natural (ou outro combustível) é queimado numa turbina a gás, que aciona o gerador elétrico; os gases quentes de exaustão, em vez de serem descartados, passam por uma caldeira de recuperação, onde geram vapor que alimenta uma turbina a vapor — produzindo ainda mais eletricidade ou fornecendo vapor para processos industriais. A afirmativa I captura exatamente essa ideia: a energia elétrica é um subproduto (ou coproduto) da geração de calor, pois o calor é o objetivo primário e a eletricidade vem junto. Já as afirmativas II e III trocam a ordem dos equipamentos: não se começa com turbina a vapor para depois usar turbina a gás, e o gás não é obtido da caldeira de recuperação — o gás é o combustível que alimenta a turbina a gás, e a caldeira de recuperação aproveita os gases de exaustão.

Afirmativa I — ✅ Verdadeira

A afirmativa está correta: a cogeração permite a produção de energia elétrica como subproduto da geração de calor. Na prática, o calor é o objetivo primário (para processos industriais, aquecimento etc.) e a eletricidade é gerada simultaneamente a partir da mesma fonte de energia, aumentando a eficiência global do sistema.

Afirmativa II — ❌ Falsa

A afirmativa está incorreta: o processo de cogeração não se inicia com turbina a vapor e depois turbina a gás. A configuração típica é o inverso — a turbina a gás é o primeiro estágio, e a turbina a vapor é acionada pelo vapor gerado na caldeira de recuperação, que aproveita os gases de exaustão da turbina a gás.

Afirmativa III — ❌ Falsa

A afirmativa está incorreta: o gás utilizado no processo não é obtido através de uma caldeira de recuperação. O gás (como o gás natural) é o combustível que alimenta a turbina a gás; a caldeira de recuperação é o equipamento que aproveita o calor dos gases de exaustão para gerar vapor, que por sua vez aciona a turbina a vapor.

Conclusão: corretas apenas a afirmativa I → sequência V, F, F → letra E.

Gabarito: letra E