O que são as máquinas de fluxo? Cite exemplos de máquinas motoras, e de máquinas geradoras.

Passo 1

O enunciado pede três coisas: (1) explicar o que são as “máquinas de fluxo”; (2) citar exemplos de máquinas motoras; (3) citar exemplos de máquinas geradoras.
Informações dadas pelo enunciado: apenas as três perguntas acima — não há dados numéricos nem figura. Vou responder cada parte passo a passo e ensinar os conceitos necessários.

Passo 2

O que é uma “máquina de fluxo” (definição simples e intuitiva).
Uma máquina de fluxo é um dispositivo que realiza troca de energia entre um fluido em movimento e um eixo rotativo (um rotor). Em palavras mais simples: ou o fluido “empurra” o rotor e entrega potência mecânica ao eixo, ou o rotor “empurra” o fluido e entrega energia ao fluido. O termo “fluxo” vem porque o fluido atravessa a máquina de forma contínua (ao contrário das máquinas de deslocamento positivo, que movem por pulsos ou volumes discretos).

Passo 3

Como a energia é trocada — ideia física e equação fundamental (explicada devagar).
A troca de energia em turbomáquinas pode ser entendida pela variação do momento angular do fluido ao atravessar as pás. A expressão clássica (equação de Euler para turbomáquinas) relaciona a potência trocada com as velocidades tangenciais:
\dot{W}=\dot{m}\bigl(u_2\,c_{\theta2}-u_1\,c_{\theta1}\bigr).
Explicando cada símbolo:
  • \dot{W} é a potência trocada entre fluido e eixo (unidade: W).
  • \dot{m} é a vazão mássica do fluido que passa pela máquina (kg/s).
  • u_1 e u_2 são as velocidades periféricas (linear) das pás nos raios de entrada e saída (m/s); u = r\omega.
  • c_{\theta1} e c_{\theta2} são as componentes tangenciais da velocidade absoluta do fluido na entrada e na saída (m/s).
Interpretação prática da equação: se o termo \dot{m}(u_2 c_{\theta2}-u_1 c_{\theta1}) for positivo, o fluido fornece potência ao eixo (a máquina é motora — turbina). Se for negativo, o eixo fornece potência ao fluido (a máquina é geradora — bomba/compressor).

Passo 4

Critério simples e utilizável na prova para classificar:
  • Se o dispositivo retira energia do fluido (reduz a pressão/energia total do fluido) e essa energia aparece no eixo (gira algo), é uma máquina motora (turbina).
  • Se o dispositivo fornece energia ao fluido (aumenta a pressão/energia do fluido) usando potência do eixo, é uma máquina geradora (bomba, compressor, ventilador).
Dica prática: olhe se o fluido sai com menos energia (motor) ou com mais energia (gerador).

Passo 5

Tipos principais de máquinas de fluxo (para você identificar na prova) — visão geral curta:
  • Máquinas rotodinâmicas (turbomáquinas): trocam energia por aceleração do fluido em pás rotativas — exemplos: bombas centrífugas, turbinas, compressores axiais/centrífugos, ventiladores. Funcionamento é contínuo.
  • Máquinas de deslocamento positivo: transferem energia por deslocamento de volumes discretos (pistão, engrenagens, parafuso). Embora também sejam “máquinas que mudam energia do fluido”, tipicamente chamamos de bombas de deslocamento positivo.

Passo 6

Exemplos e uma frase explicativa para cada máquina motora (fluido → eixo):
  • Turbina Pelton — roda de pás tipo concha usada em usinas hidráulicas de grande queda; o jato de água dá impulso às pás e aciona o eixo.
  • Turbina Francis — turbina hidráulica de reação para quedas médias; converte energia hidráulica em rotação.
  • Turbina Kaplan — turbina axial de baixa queda e grande vazão (helice ajustável).
  • Turbina a vapor (steam turbine) — vapor em alta energia expande nas rodas e fornece potência ao eixo.
  • Turbina a gás — gases quentes passam por estágios de pás e entregam potência (usinas e aviões).
  • Turbina eólica — vento reduz sua energia e transmite energia mecânica ao eixo do gerador (no caso de aerogeradores o eixo depois aciona um gerador elétrico).
    Breve identificação: todas essas retiram energia do fluido, por isso são máquinas motoras.

Passo 7

Exemplos e explicações para máquinas geradoras (eixo → fluido):
  • Bomba centrífuga — eixo gira e impulsiona o líquido para fora, aumentando a carga (altura) do fluido; muito usada para água.
  • Bomba axial — semelhante a uma hélice, usada quando se precisa de grande vazão com pequena elevação.
  • Bombas de deslocamento positivo (pistão, diafragma, engrenagem, rosca) — aumentam pressão deslocando volumes; usadas quando precisa-se de alta pressão ou vazões precisas.
  • Ventiladores e sopradores (blowers) — aumentam a energia cinética/pressão de ar em aplicações de ventilação.
  • Compressores centrífugos e axiais — elevam a pressão de gases (ar em turbinas a gás, refrigeração, etc.).
    Breve identificação: nessas máquinas o eixo fornece trabalho ao fluido.

Passo 8

Como responder rápido numa prova (receita prática):
  1. Pergunte-se: o fluido sai com maior energia/pressão? Se sim → é uma máquina geradora (bomba/compressor).
  2. Ou o fluido chega com energia e o eixo recebe trabalho? Se sim → é uma máquina motora (turbina).
  3. Reconheça geometria: rotor com pás curvas e difusor costuma ser bomba/turbina; pistões/engrenagens indicam deslocamento positivo.
    Use esse check-list mental para classificar em 10–20 segundos.

Passo 9

Resumo final curto e encorajador (última revisão antes da prova):
  • Máquinas de fluxo = trocam energia entre fluido e eixo por meio de fluxo contínuo.
  • Motoras = fluido → eixo (turbinas: Pelton, Francis, Kaplan, vapor, gás, eólica).
  • Geradoras = eixo → fluido (bombas, compressores, ventiladores, bombas de deslocamento positivo).

Resposta

Máquinas de fluxo: dispositivos que efetuam troca de energia entre um fluido em escoamento e um eixo rotativo, transferindo potência do fluido para o eixo ou do eixo para o fluido.
Máquinas motoras (fluido → eixo): turbina Pelton, turbina Francis, turbina Kaplan, turbina a vapor, turbina a gás, turbina eólica (entre outras turbinas).
Máquinas geradoras (eixo → fluido): bomba centrífuga, bomba axial, bombas de deslocamento positivo (pistão, engrenagem, rosca), ventiladores/sopradores, compressores centrífugos e axiais.

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