6 hidráulica básica bombas hidráulicas[1]

Hidráulica Básica – Bombas hidráulicas

Bombas hidráulicas Nesta seção...

Funções Classificação Simbologia gráfica para bombas hidráulicas Cuidados na instalação de bombas

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Hidráulica Básica – Bombas hidráulicas

Funções A bomba hidráulica é um equipamento instalado na parte inicial de um sistema óleo-hidráulico, com a função de abastecer todo o circuito com óleo.

A energia mecânica transferida à bomba é transformada em energia hidráulica, sob a forma de vazão.

Basicamente, as bombas hidráulicas devem converter energia mecânica (torque, rotação) em energia hidráulica (vazão, pressão).

Na prática, porém, as exigências são mais diferenciadas. Na escolha das bombas hidráulicas precisam ser observados os seguintes pontos: • Tipo de óleo hidráulico.

• Faixa de pressão especificada.

• Faixa de rotação operacional.

• Temperatura máxima e mínima de operação.

• Compatibilidade com a maior e a menor viscosidade.

• Situação de montagem (tubulação, mangueira ou flange).

• Tipo de acionamento (acoplamento).

• Vida útil esperada.

• Máximo nível de ruído.

• Qualidade e atendimento da assistência técnica.

• Preço máximo eventualmente especificado.

Essa enumeração poderia prosseguir. A multiplicidade das exigências mostra que nem todas as bombas cumprem todos os critérios de modo otimizado. Por essa razão, existe uma série de princípios construtivos.

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Classificação As bombas são geralmente classificadas pela capacidade de pressão máxima de operação e do deslocamento em litros por minuto, a uma velocidade medida em rotações por minuto.

As bombas hidráulicas são fabricadas em várias dimensões, com diferentes mecanismos de bombeamento de fluido, e classificam-se em duas categorias básicas: • Hidrodinâmicas.

• Hidrostáticas.

Bombas hidrodinâmicas São utilizadas para transferência de fluido, nos lugares em que as resistências são o peso da coluna e o atrito.

São bombas que não apresentam boa vedação entre as câmaras de entrada e as de saída (deslocamento não-positivo).

Embora forneçam um fluxo suave e contínuo, sua vazão diminui quando a resistência aumenta. É possível bloquear totalmente sua saída, mesmo quando ela está em pleno funcionamento, sem qualquer dano inicial. Por essas razões, raramente são utilizadas em sistemas óleo-hidráulicos.

Seu regime de trabalho é considerado de baixa pressão, se comparado ao das bombas hidrostáticas.

As bombas centrífugas instaladas em cisternas para a alimentação de caixas d’água elevadas são um exemplo de sua aplicação.

Saída de fluido

Pás da centrífuga Entrada de fluido

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Bombas hidrostáticas São bombas que possuem boa vedação entre as câmaras de entrada e as de saída (deslocamento positivo). Assim, o volume de fluido succionado é transferido para o lado da saída, ou seja, é fornecida ao sistema uma quantidade de fluido para cada rotação (deslocamento) ou ciclo.

A sucessão de pequenos volumes de fluido transferidos dessa forma proporciona uma vazão bem uniforme e independente do aumento de pressão no sistema, tornando essas bombas adequadas para transmitir força.

Sua vazão aumenta ou diminui em relação direta com a rotação fornecida, e elas podem ser de deslocamento fixo ou variável, sendo que a vazão dessa última pode variar de um valor máximo até zero, em sentido único ou com reversão de sentido.

Seu regime de trabalho é considerado de alta pressão, se comparado ao das bombas hidrodinâmicas.

Em função dessas características, essas bombas são ideais para o uso em sistemas óleo-hidráulicos.

Principais bombas hidrostáticas A seguir, são apresentados os tipos construtivos mais importantes das principais bombas hidrostáticas aplicadas em óleo-hidráulico, conforme o princípio do deslocamento.

Princ. deslocamento

Tipo construtivo

Bomba de engrenagem Engrenagem Bomba de parafuso

Palheta

Modo de execução

Volume de deslocamento

Engrenamento externo

Constante

Engrenamento interno

Constante

Bomba de parafuso

Constante

Parafuso

Constante

Curso simples

Constante/variável

Curso duplo

Constante

Apoio externo dos pistões

Constante/variável

Apoio interno dos pistões

Constante/variável

Disco inclinado

Constante/variável

Eixo inclinado

Constante/variável

Bomba de palheta

Bomba de pistões radiais Pistão Bomba de pistões axiais

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Bomba de engrenagem Características Desenvolve o fluxo entre os dentes de duas engrenagens acopladas, sendo uma motriz acionada pelo eixo que gira a outra. São montadas numa carcaça com placas laterais (chamadas placas de desgaste ou pressão).

As engrenagens giram em sentidos opostos, criando um vácuo parcial na entrada da bomba. O óleo hidráulico é introduzido nos vãos dos dentes e é transportado junto à carcaça até a câmara de saída. Ao se engrenarem novamente, os dentes forçam o óleo hidráulico para a abertura de saída. A alta pressão na abertura de saída impõe uma carga radial desequilibrada nas engrenagens e nos rolamentos que as apóiam.

A maioria das bombas de engrenagem é de deslocamento fixo. Elas existem numa faixa de pequenas a grandes vazões. Devido ao fato de serem do tipo não-balanceado, são geralmente unidades de baixa pressão, porém existem bombas de engrenagens que atingem até 200bar.

Com o desgaste, o vazamento interno aumenta. Entretanto, as unidades são razoavelmente duráveis e toleram a sujeira mais do que outros tipos. Uma bomba de engrenagem com muitas câmaras de bombeamento gera freqüências altas e, portanto, tende a fazer mais barulho, porém foram realizadas muitas melhoras nos últimos anos.

Os principais tipos de bombas de engrenagem são:

Bomba de engrenamento externo

Bomba de engrenamento interno

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Bomba de anel dentado (gerotor)

Amáx.

A mín.

Bomba de parafuso (fuso rosqueado)

D

d’

s

Vejamos, a seguir, suas características e funcionamento.

Bomba com engrenamento externo Características A grande vantagem apresentada por esse tipo de bomba é sua robustez, já que ela possui poucas peças móveis.

Em contrapartida, suas desvantagens são: ruído significativo no funcionamento e vazão fixa na maioria dos casos, o que exige o uso de uma válvula de alívio. Quanto ao ruído, este pode ser atenuado com a utilização de engrenagens do tipo helicoidal, ou espinha de peixe. Isso acarreta, porém, uma grande elevação no custo, que é baixo em bombas de dentes retos.

Outra desvantagem desse tipo de bomba é sua vida limitada, causada em grande parte pelo rápido desgaste que ela sofre em função de seu esforço radial constante contra os mancais.

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Princípio de funcionamento Na figura a seguir, podemos ver, esquematicamente, como funciona esse tipo de bomba.

4. A pressão de saída, atuando contra os dentes, causa uma carga radial nos eixos, como indicado pelas setas

2. O óleo é transportado pela carcaça em câmaras formadas entre os dentes, a carcaça e as placas laterais

3. O óleo é forçado para a abertura de saída quando os dentes se engrenam novamente Saída

Entrada

1. A depressão é produzida aqui, quando os dentes se desengrenam e o óleo é succionado do reservatório

Nesse tipo de bomba, as engrenagens giram em sentidos opostos, criando um vácuo parcial na câmara de entrada, fazendo com que o óleo hidráulico seja succionado do reservatório.

O óleo é introduzido nos vãos dos dentes e, a partir daí, conduzido perifericamente junto à carcaça e às vedações laterais até a câmara de saída. Neste ponto haverá um novo engrenamento dos dentes, que forçam o óleo para a abertura de saída.

Bomba com engrenamento interno Características A grande vantagem das bombas de engrenamento interno é o baixo nível de ruído. Por isso elas são utilizadas sobretudo na hidráulica estacionária (prensas, máquinas injetoras de plástico, máquinas operatrizes etc.) e em veículos que trabalham em locais fechados (empilhadeiras elétricas, por exemplo).

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Princípio de funcionamento 1. O óleo entra por este pórtico,...

6. ...através desta abertura.

2. ... pelo afastamento constante desta engrenagem...,

5. ...para este ponto, onde o constante engrenamento das duas engrenagens força o óleo...

Vedação em forma de meia-lua crescente

Engrenagem interna

3. ... nos espaços formados entre os dentes desta engrenagem interna.

4. É então transportado por estes espaços...

O mecanismo de transmissão de rotação entre duas engrenagens acopladas por empuxo direto e montadas em uma carcaça estabelece o sistema de bombeamento pela formação de câmaras de admissão e recalque do óleo hidráulico.

As engrenagens são identificadas pelos nomes “condutora” e “conduzida”. A condutora (engrenagem interna) recebe diretamente o movimento (RPM) do motor acionador por acoplamento mecânico com a árvore de entrada da bomba, e a conduzida (engrenagem externa) recebe por empuxo direto o movimento (RPM) da engrenagem condutora.

Ambas as engrenagens giram no mesmo sentido. O desengrenamento no lado direito aumenta o volume da câmara entre os dentes e estabelece a formação do vácuo parcial. Por sua vez, o óleo é introduzido e preenche o espaço entre os dentes sob esse vácuo. A câmara hermética formada entre dois dentes e as tampas laterais retém óleo, que é transportado para a região de engrenamento no lado esquerdo. Finalmente, o engrenamento dos dentes força a descarga do óleo hidráulico.

Observação As folgas entre as cristas dos dentes, o anel crescente e as tampas laterais são muitíssimo pequenas (medem milésimos de milímetros), o que as permite estabelecer uma boa vedação entre a região de entrada e saída do óleo hidráulico.

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Bomba de anel dentado (gerotor) Características Apresenta um nível de ruído baixíssimo, mas devido à sua construção ser complexa, seu custo torna-se elevado.

Princípio de funcionamento Na figura a seguir, podemos ver esquematicamente como essa bomba funciona.

Elemento gerotor

Carcaça Rotor externo (engrenagem fêmea)

Saída (recalque)

Entrada (sucção)

O elemento interno tem sempre um número de dentes menor do que o externo. A bomba de anel dentado, mais conhecida como gerotor, é semelhante à bomba de engrenamento interno, diferenciando-se por não possuir o “crescente” de separação. Ambos os elementos giram na mesma direção.

Quando o espaço entre eles aumenta, no momento da passagem sobre a entrada, o óleo hidráulico é aspirado para o interior da bomba. Na seqüência do movimento, o espaço vai diminuindo e o fluxo é expelido para a saída. Deve-se observar que, durante o giro do elemento interno, este deve estar sempre em contato com o externo, evitando assim qualquer tipo de vazamento interno da bomba.

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Bomba de parafuso (fuso rosqueado) Características Nesse tipo de bomba, as engrenagens são substituídas por parafusos, que agem como dois pares engrenados.

A bomba de parafuso ou de fuso rosqueado é utilizada em circuitos que exigem uma vazão uniforme, sem qualquer tipo de pulsação. Permite um número elevado de rotações, podendo chegar a até 5.000rpm, fornecendo tanto pequenas como grandes vazões.

A pressão que pode ser suportada pela bomba aumenta em relação direta com o comprimento do parafuso e indireta em relação ao passo, isto é, em duas bombas iguais, porém com passos diferentes, obteremos maior resistência à pressão naquela em que o passo for menor.

Devido à construção desse tipo de bomba ser muito trabalhosa, seu custo também é elevado.

Princípio de funcionamento Entrada

Saída Carcaça

Parafuso conduzido

Parafuso condutor

Em uma carcaça são dispostos dois parafusos. O condutor, com rosca à direita, é acionado por meio de um eixo e transmite o movimento de rotação ao outro parafuso, com rosca à esquerda. Dessa forma, formam-se câmaras fechadas entre os parafusos e a carcaça da bomba, cujo volume não se altera, mas se desloca continuamente com a rotação dos parafusos da conexão de sucção, até a conexão de pressão. Assim se obtém um fluxo constante contínuo, sem pulsações do óleo hidráulico.

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Observação Em uma das extremidades do parafuso condutor e do parafuso conduzido existem duas engrenagens responsáveis pelos movimentos sincronizados entre eles, e seu funcionamento assemelha-se ao de uma máquina de moer carne.

Bomba de palheta Características O princípio de funcionamento de uma bomba de palheta consiste de um rotor provido de ranhuras engrenado ao eixo e girando dentro de um anel excêntrico. Nas ranhuras do rotor são colocadas as palhetas, que entram em contato com a face interna do anel quando o rotor gira. A força centrífuga e a pressão sob as palhetas as mantêm contra o anel. Formam-se então câmaras de bombeamento entre as palhetas, o rotor, o anel e as placas laterais.

Na abertura de entrada, um vácuo parcial é criado quando o espaço entre o rotor e o anel aumenta. O óleo que entra nesse espaço fica preso nas câmaras, sendo empurrado para a abertura de saída quando o espaço diminui.

A vazão da bomba depende da espessura do anel e do rotor, bem como do contorno do anel.

As bombas de palheta são largamente utilizadas em circuitos óleo-hidráulicos, devido a seu elevado rendimento em função do pouco atrito entre suas peças móveis, à baixa pulsação de bombeamento, ao baixo nível de ruído emitido e ao preço acessível.

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Os principais tipos de bomba de palheta são:

De curso simples (desbalanceada)

De curso simples com regulagem de vazão

De curso duplo (balanceada)

A seguir, vejamos suas características e funcionamento.

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Bomba de palheta de curso simples (desbalanceada) Características A construção dessa bomba é do tipo não-balanceado, pois o rotor gira dentro de um anel excêntrico, formando câmaras de alta pressão em apenas um lado da bomba. O eixo e o rotor, portanto, sofrem uma carga radial unidirecional, quando se forma a pressão no sistema.

Princípio de funcionamento Superfície do anel excêntrico 2. ...é transportado através do anel em câmaras de bombeamento...

Rotor Uma carga radial age nos rolamentos porque a pressão não é equilibrada

Câmaras de bombeamento Excentricidade Eixo

Entrada

Saída

1. O óleo entra na bomba à medida que o espaço entre o anel e o rotor aumenta...

3. ... e é recalcado quando o espaço diminui

Carcaça Palhetas

O rotor com palhetas deslizantes nos rasgos, montado excentricamente no anel estator, gira no sentido horário. A força centrífuga atua radialmente nas palhetas contra a superfície interna do anel. Câmaras herméticas de bombeamento são formadas entre as duas palhetas, o rotor, a superfície interna do anel estator e as tampas laterais. O movimento de rotação estabelece condições de expansão e redução do volume das câmaras de bombeamento.

Nos setores I e II, as câmaras expandem-se (têm o volume aumentado). A câmara 1 tem volume mínimo e aumenta até a câmara 4 com volume máximo.

Nos setores III e IV, as câmaras reduzem-se (têm o volume diminuído). A câmara 5 tem volume máximo e diminui até a câmara 8 com volume mínimo.

O aumento do volume das câmaras estabelece a formação do vácuo parcial; o óleo hidráulico é introduzido e preenche o volume das câmaras sob esse vácuo (aumentando de volume nos setores I e II). A redução do volume das câmaras nos setores III e IV força a descarga do óleo hidráulico.

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O óleo hidráulico recalcado é direcionado por canais da placa de vedação lateral para o rotor, atuando na base das palhetas para aumentar a força de vedação contra a superfície interna do anel estator. Os mancais de desligamento sofrem esforços radiais em sentido único, por ação desbalanceada. O óleo hidráulico recalcado é direcionado por canais da placa de vedação lateral para o rotor, desenvolvendo uma pressão sobre parte dele. A superfície interna de contato do anel estator limita o curso de avanço das palhetas (onde a câmara aumenta de volume) e força a retração (onde a câmara diminui de volume).

Bomba de palheta de curso simples, com regulagens de vazão e pressão

Características Possui as características básicas da bomba de palhetas simples e a particularidade da mobilidade do anel estator, que estabelece a regulagem de vazão e pressão máxima.

Princípio de funcionamento 1

2

3

E

S

O giro do rotor interno, excêntrico em relação ao anel estator, estabelece a introdução de óleo pela conexão hidráulica E e o recalque pela conexão hidráulica S, como no funcionamento da bomba de palhetas simples. O parafuso 2 (regulador de vazão) desloca o anel estator contra a mola regulável 1, alterando a excentricidade do conjunto e o volume das câmaras de bombeamento formadas entre duas palhetas.

1. Quando a excentricidade do conjunto for máxima, a variação do volume das câmaras de bombeamento e a vazão recalcada também o serão.

2. Quanto menor for a excentricidade do conjunto, menores serão a variação do volume das câmaras de bombeamento e a vazão recalcada.

3. Quando a excentricidade do conjunto for nula (concentricidade) e sem variação do volume das câmaras de bombeamento (ou seja, quando não houver introdução nem recalque do óleo hidráulico), a vazão também será nula.

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O parafuso 3 comprime a mola 1 contra o anel estator, regulando no óleo hidráulico recalcado uma pressão determinada que proporciona o deslocamento para a concentricidade.

O esquema a seguir e as explicações posteriores ilustram o princípio de funcionamento da bomba de palheta de curso simples, com regulagem de vazão e pressão.

1

2

3

Explicações 1. A pressão do óleo hidráulico nas câmaras de recalque estabelece a força Fp, que atua sobre o anel estator para deslocá-lo.

2. A força Fp é decomposta em dois componentes: • Fpy , que atua sobre o parafuso de guia do anel estator.

• Fpx , que atua contra a mola ajustável reguladora de pressão.

Fpy

Fpx

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Fp

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3. O componente Fpx vence a força da mola, deslocando o anel estator para a centralização; a pressão é estabilizada e a vazão é reduzida ao mínimo (apenas o fluxo de dreno).

volume máx.

pressão máx.

4. A pressão é menor que o valor ajustado, a excentricidade é máxima por ação da mola de regulagem e a vazão também é máxima. volume Parafuso de ajuste da pressão

máx.

pressão máx.

Controle da vazão

5. A pressão atinge o valor ajustado, a excentricidade é mínima por ação da força hidráulica e a vazão também é mínima, para suprir os vazamentos e drenos.

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Importante !

O sistema de regulagem de pressão (chamado compensador de pressão) dispensa a instalação da válvula limitadora de pressão, e só é ativado no valor da regulagem.

A bomba reduz a vazão a um valor mínimo e mantém a pressão estabilizada pela regulagem.

Bomba de palheta de curso duplo (balanceada) Características Nesse tipo de bomba, o anel é elíptico, e não redondo, o que permite dois conjuntos de câmaras de sucção e dois conjuntos de câmaras de descarga. As duas aberturas de saída e as duas de entrada são separadas por 180°. Assim, as forças de pressão e de sucção sobre o rotor se cancelam, evitando a carga radial no eixo e nos rolamentos. O deslocamento de óleo hidráulico nesse tipo de bomba não pode ser variado. Hoje, a maioria das bombas de palhetas de deslocamento fixo utiliza o conjunto de tipo curso duplo.

Princípio de funcionamento

Rotação Entrada Anel elíptico

Saída Rotação

A-I

Palheta

R-I

Entrada

Saída R-II

Saída

A-II Rotor

Entrada

Eixo motor

Pórticos de pressão opostos anulam as cargas radiais no eixo

O anel estator com excentricidade dupla é dividido em quatro setores: A I, R I, A II e R II. O óleo hidráulico é distribuído nos setores diametralmente opostos por canais internos.

O rotor com palhetas deslizantes nos rasgos, montado concentricamente no anel estator, 98 SENAI-RJ

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gira no sentido anti-horário. Nos setores A-I e A-II, as câmaras aumentam de volume, estabelecendo a formação do vácuo parcial. Assim, o óleo hidráulico é introduzido pelos canais internos de alimentação.

A redução do volume das câmaras nos setores R-I e R-II força a descarga do óleo hidráulico por canais internos.

Na figura apresentada na página anterior, podemos ver esquematicamente o funcionamento descrito.

Observação A excentricidade dupla do anel estator e as câmaras diametralmente opostas neutralizam as cargas nos mancais de deslizamento e estabelecem o bombeamento duplo de óleo hidráulico nas câmaras.

• 1a admissão de óleo no setor A-I • 1o recalque de óleo no setor R-I • 2a admissão de óleo no setor A-II

• 2o recalque de óleo no setor R-II

Bombas de pistão Características Todas as bombas de pistão funcionam com base no seguinte princípio:

Se um pistão produz um movimento alternativo dentro de um tubo, succionará o óleo hidráulico num sentido e o expelirá no sentido contrário.

Os dois tipos básicos são: radial e axial, sendo que ambos apresentam modelos com deslocamento fixo ou variável. Uma bomba hidráulica do tipo radial tem seus pistões dispostos radialmente num conjunto, ao passo que nas bombas hidráulicas do tipo axial, os pistões estão dispostos em paralelo entre si, bem como ao eixo do conjunto rotativo.

Existem três versões para esse último tipo: em linha (com placa inclinada ou oscilante) e angular (com eixo inclinado).

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Os principais tipos de bombas de pistões são:

Bomba de pistões radiais com apoio interno dos pistões

Bomba de pistões axiais com disco inclinado

Bomba de pistões axiais com eixo inclinado

Vejamos, a seguir, suas características e seu princípio de funcionamento.

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Bomba de pistões radiais com apoio interno dos pistões Características A rotação interna do mecanismo é transformada em movimentos alternados dos pistões (avanço e retorno), dispostos (em forma de estrela) radialmente à árvore motora. A referida rotação estabelece, assim, o sistema de bombeamento pela formação de câmara de admissão e recalque do óleo hidráulico.

Princípio de funcionamento 3.3

6 6.1

4 5

2

1

5.1 3.1

3.2

A bomba de pistões radiais é composta de: • Carcaça – 1 • Árvore motora (excêntrico) – 2 • Conjunto de cabeçotes de bombeamento – 3 • Três unidades (3-1, 3-2, 3-3) compostas de: pistões (4), mola de retração dos pistões, válvula de admissão (5), mola de admissão (5.1), válvula de recalque (6) e mola da válvula de recalque (6.1).

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O excêntrico gira no sentido anti-horário, movimentando os pistões e estabelecendo o bombeamento: No cabeçote 3-1 • A mola de retração dos pistões retrai o pistão (4), aumentando o volume da câmara e estabe lecendo o vácuo parcial.

• A válvula de admissão (5) é aberta sob efeito do vácuo parcial.

• A válvula de recalque VR-1 é fechada pela mola da válvula de recalque.

• O óleo hidráulico é introduzido, ocupando o espaço sob o vácuo parcial.

No cabeçote 3-2 • O pistão (4) inicia o avanço, recalcando o óleo hidráulico.

• A mola de admissão fecha a válvula de admissão (5).

• A válvula (6) é aberta para a saída do óleo hidráulico recalcado.

No cabeçote 3-3 • O pistão (4) finaliza o avanço, recalcando o óleo hidráulico.

• A válvula de admissão (5) é fechada pela mola de admissão.

• A válvula (6) é aberta para a saída do óleo hidráulico recalcado.

Bomba de pistões axiais com disco inclinado Características Seu funcionamento é semelhante ao das bombas de pistões radiais. Difere basicamente na posição de trabalho dos pistões. Como o próprio nome indica, ela trabalha com os pistões funcionando paralelamente ao eixo.

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Princípio de funcionamento

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1

3

5

2

9

7

4

6

Todos os componentes giram do lado de dentro da carcaça, menos o prato-guia (6). O giro do eixo (2) provoca a rotação do bloco (4) que, por sua vez, arrasta os pistões (3) consigo. A partir desse movimento, é transmitido o movimento retilíneo recíproco aos pistões (3), através do prato-guia (6), que succiona o óleo hidráulico na abertura do prato ascendente e o descarrega no fechamento.

Podemos observar que é possível a variação de vazão nesse tipo de bomba apenas controlandose a inclinação do prato-guia, variando assim o curso dos pistões.

As bombas de pistões (radiais ou axiais) apresentam como grande vantagem a pressão elevada que podem resistir (consegue-se alcançar até 700bar). Possuem, também, um alto rendimento volumétrico.

Bomba de pistões axiais com disco inclinado e regulagem de vazão Características Possuem as características básicas de uma bomba de pistões axiais, e a particularidade de o conjunto das sapatas deslizar sobre uma placa articulada, que estabelece a regulagem da vazão.

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Princípio de funcionamento

Curso nulo

Amplitude do curso

S

S

E

E

Ângulo máximo (deslocamento máximo)

Ângulo intermediário (deslocamento parcial)

Ângulo da placa zero (deslocamento nulo)

O giro do bloco rotativo com pistões estabelece a admissão de óleo hidráulico pela conexão E e o recalque pela conexão S, como no funcionamento de uma bomba de pistões axiais simples.

O êmbolo de inclinação da placa articulada estabelece o curso do pistão e, conseqüentemente, o volume da câmara de bombeamento.

A regulagem e o travamento da inclinação da placa articulada são executados pelo conjunto das hastes.

Bomba de pistões axiais com disco inclinado e regulagem de pressão Características Possui as características básicas de uma bomba de pistões axiais, e a particularidade de o conjunto das sapatas deslizar sobre uma placa articulada, que se movimenta sob o efeito da pressão regulada no óleo hidráulico.

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Princípio de funcionamento 2. O êmbolo do compensador direciona o óleo para o pistão quando a pressão ajustada é alcançada

4. O ajuste da mola fixa a pressão de compensação Balancim

1

2

3

4 1. A mola de retorno do balancim mantém normalmente a bomba em seu deslocamento máximo

Dreno

Pressão do sistema

3. O balancim acionado pelo pistão responde ao controle do compensador, reduzindo o deslocamento

A mola de retorno estabelece a inclinação máxima da placa articulada; sob giro do bloco rotativo com pistões, o óleo hidráulico é introduzido e recalcado, como acontece com a bomba de pistões axiais simples.

A pressão no óleo hidráulico recalcado atinge o valor regulado no parafuso 1 e na mola 2, atuando sobre o êmbolo distribuidor 3.

No deslocamento do êmbolo distribuidor, o fluxo de pilotagem é direcionado no pistão de controle 4, que avança contra a placa articulada, anulando a inclinação.

A pressão é estabilizada no valor regulado e a inclinação e a vazão da placa articulada são mínimas, para suprir os vazamentos e drenos.

Bomba de pistões axiais de eixo inclinado Características Nesse tipo de bomba, o conjunto de cilindros gira com o eixo, num deslocamento angular.

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Princípio de funcionamento Junta universal Haste do pistão Bloco de cilindros A rotação do eixo causa ao pistão um movimento alternativo

Pistão

O óleo é forçado para a saída quando o pistão retorna ao cilindro

Da entrada

O pistão recua em direção à entrada

Para saída

As hastes dos pistões são fixadas ao flange do eixo rotativo por juntas esféricas. A partir daí, são forçadas para dentro e para fora de seus furos, com a variação da distância entre o flange do eixo de acionamento e o bloco de cilindros.

Uma junta universal liga o bloco de cilindros ao eixo do motor, para manter o alinhamento e assegurar que as duas unidades girem simultaneamente. Essa junta não transmite força, apenas acelera e desacelera a rotação do bloco de cilindros e supera a resistência do conjunto, que gira numa carcaça cheia de óleo hidráulico.

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Bomba de pistões axiais de eixo inclinado e com controle de pressão Características Possui as características básicas de uma bomba de pistões axiais de eixo inclinado, e a particularidade de um sistema de balancim, que desloca os pistões para uma posição mais horizontal, que proporciona uma diminuição de vazão.

Princípio de funcionamento

Bloco de cilindros

Pistão

Flange do eixo de acionamento

Cilindro de fixação do compensador

Placa

Eixo

Bloco de válvula

Junta universal

Cilindro de movimentação do compensador

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Curso máximo do pistão

Ângulo máximo

Curso reduzido

Ângulo menor

Curso nulo

Ângulo nulo

Um sistema de balancins, acionado por dois cilindros hidráulicos, e uma bomba de compensação montados na bomba de eixo inclinado efetuam o controle de vazão da bomba em função da pressão gerada.

A pressão do sistema atua tanto no cilindro de movimentação como no de fixação, porém, como a área do primeiro é maior, a força nele desenvolvida tende a superar a força tanto do cilindro de fixação como da mola de regulagem, deslocando o conjunto e dando ensejo a um posicionamento superior do balancim, que propicia uma diminuição de vazão. Quando a pressão do sistema cai, a força gerada no cilindro hidráulico de movimentação também cai, sendo então superada pela força da mola que atua junto com o cilindro de fixação. A partir daí, o balancim assume uma posição inferior e a vazão aumenta.

A pressão gerada pela bomba é controlada pela tensão exercida na mola de regulagem.

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Simbologia gráfica para bombas hidráulicas O quadro abaixo apresenta-se de acordo com a norma DIN-ISO 1219.

Denominação/ elucidação

Símbolos

Bomba de vazão constante unidirecional geral

Bomba de vazão constante unidirecional (um sentido de vazão e um sentido de rotação)

Bomba de vazão variável bidirecional (dois sentidos de vazão e um sentido de rotação) com conexão de dreno externa

Bomba de vazão variável com compensador de pressão unidirecional (um sentido de vazão e um sentido de rotação) com conexão de dreno externa

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Hidráulica Básica – Bombas hidráulicas

Cuidados na instalação de bombas Assim como qualquer equipamento elétrico ou mecânico, o equipamento hidráulico requer uma série de cuidados para ser instalado ou mantido, a fim de que sua vida útil não seja abreviada. Esses cuidados devem ser tomados principalmente com as bombas, que, por serem um dos equipamentos mais solicitados em sistemas óleo-hidráulicos, estão mais sujeitas à falência prematura.

Alinhamento das bombas A primeira precaução que deve ser tomada na instalação de uma bomba refere-se a seu alinhamento no acoplamento com o motor de acionamento.

Duas são as possibilidades de desalinhamento: axial e angular.

Motor

Motor

Desalinhamento angular

Desalinhamento axial

Quando a bomba estiver inclinada ou em desnível com o motor, haverá um esforço sobre o eixo, que será transmitido às partes girantes internas da bomba, ocasionando seu desgaste prematuro ou até sua quebra instantânea, logo no início do funcionamento.

Devemos admitir que, por mais perfeitos que sejam os processos de medição, sempre podemos incorrer em um dos dois tipos de erro expostos acima. Porém, podemos minimizar essas irregularidades utilizando acoplamentos flexíveis que permitam uma pequena faixa de erro.

Acoplamento flexível

Motor

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Geralmente, os próprios fabricantes de bombas recomendam que o acoplamento deve ser utilizado para cada tipo de serviço.

Sentido de rotação Eventualmente, uma bomba pode girar em sentido horário (rotação à direita) quando estiver instalada para girar no outro sentido. Como resultado, ela não succionará fluido e girará a seco. Isso fará com que o atrito entre as partes móveis e as fixas da bomba, que iriam sofrer uma lubrificação automática através do óleo hidráulico succionado, origine uma geração de calor excessiva, que poderá ocasionar, inclusive, o travamento entre as partes móveis, rompendo o eixo da bomba. É fácil perceber quando a bomba gira sem óleo (mesmo que esteja girando no sentido correto): o nível de ruído durante seu funcionamento será bem mais elevado do que quando em trabalho normal.

Os fabricantes sempre informam o sentido de rotação de trabalho da bomba. Essa informação pode estar indicada tanto no perfil como na tampa da carcaça.

Perfil Sentido de rotação

Sobrepressão A elevação repentina de pressão pode ser causada por vários fatores. O choque hidráulico por compressão também pode ser considerado um tipo de sobrepressão. Quando o sistema hidráulico propicia a geração de sobrepressão, devemos introduzir válvulas de segurança, tais como a de alívio de ação direta, a supressora de choque, acumuladores hidráulicos etc.

Cavitação Quando a instalação da bomba for feita corretamente e mesmo assim ela começar a emitir ruídos, como “pipocas estourando na panela”, podemos dizer que ela está cavitando, ou seja, que está ocorrendo a formação de bolhas de ar que implodem e “cavam’’ o material interno da bomba.

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A causa do aparecimento da cavitação normalmente é a geração de bolhas de gás quando se atinge a pressão de vaporização do óleo hidráulico. Mas pode também ser causada pela entrada de ar em alguma parte das conexões ou tubulações de sucção.

Quando ocorrer a cavitação da bomba, cinco medidas devem ser adotadas: 1. Verificar se o filtro de sucção está totalmente imerso no fluido e se o respiro do reservatório não se encontra obstruído.

2. Certificar-se de que a viscosidade do fluido é a recomendada pelo fabricante.

3. Escorvar a bomba assim que ela começar a funcionar.

4. Observar se as uniões do duto de sucção estão bem vedadas.

5. Verificar se o fluido utilizado é o recomendado pelo fabricante.

6. Observar se as condições da linha de sucção estão corretas.

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