Bombas Hidráulicas
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Bombas hidráulicas Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura Definição de bomba hidráulica • Definição: – Máquina responsável por transformar energia mecânica ou elétrica em energia hidráulica. – a bomba não gera pressão e sim fluxo. O que gera a pressão é a obstrução à passagem do fluido. • Funcionamento: – A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção, a penetrar na bomba. – A bomba passará o fluido para a abertura de descarga, forçando-o através do sistema hidráulico. Bombas Hidráulicas 2 Especificação de bombas hidráulicas • Pressão máxima: a faixa de pressão de uma bomba é determinada pelo fabricante, baseada na vida útil da bomba; • Deslocamento: volume de líquido transferido durante uma rotação e é equivalente ao volume de uma câmara multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba, durante uma rotação da mesma. É expresso em centímetros cúbicos por rotação e a bomba é caracterizada pela sua capacidade nominal, em litros por minuto: • Capacidade de fluxo: expressa pelo deslocamento ou pela saída, em litros por minuto: • Eficiência volumétrica: Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento em cada ciclo ou revolução. Na prática, o deslocamento é menor, devido a vazamentos internos. Quanto maior a pressão, maior será o vazamento da saída para a entrada da bomba ou para o dreno, o que reduzirá a eficiência volumétrica. Bombas Hidráulicas 3 Conversão de Energia A Conversão de Energia em Sistemas Hidráulicos é feita através de motores hidráulicos e bombas Bombas hidrodinâmicas (não-positivas) e hidrostáticas (positivas). Conversão de Energia Bombas Hidráulicas 4 Classificação de bombas hidráulicas • Hidrodinâmica: deslocamento não-positivo (fluxo contínuo). Em bombas de deslocamento não-positivo, não existe contato direto entre rotor e carcaça, resultando em vedação inadequada e portanto grandes variações na vazão com a diferença de pressão. – Hidrostática: deslocamento positivo (fluxo pulsante); Em bombas de deslocamento positivo, a vazão é pouco influenciada pela resistência ao escoamento a jusante. Bombas Hidráulicas 5 Bombas hidráulicas hidrostáticas • São bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo; • Produzem fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão no sistema. • A saída do fluido independe da pressão, com exceção de perdas e vazamentos; • Praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em equipamento industrial, em maquinaria de construção e em aviação são do tipo hidrostático. Bombas Hidráulicas 6 Bombas hidráulicas hidrostáticas Deslocamento Fixo - Engrenagens; - Palhetas; - Pistões; - Parafusos. Deslocamento Variável: - Palhetas; - Pistões. Bombas Hidráulicas 7 Bomba de Engrenagem • Consiste basicamente de uma carcaça com orifícios de entrada e de saída, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a engrenagem motora, é ligada a um eixo que é conectado a um elemento acionador principal. A outra engrenagem é a engrenagem movida. • No lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o fluido entra na bomba, sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a carcaça, para o lado da saída onde os dentes das engrenagens se engrenam e forçam o fluido para fora do sistema. Bombas Hidráulicas 8 Bomba de Engrenagem - esquemática Bombas Hidráulicas 9 Bomba de Engrenagem - construção Bombas Hidráulicas 10 Princípio de deslocamento por Engrenagens Bomba e motor de engrenagens externas Utilizada em sistemas hidráulicos em geral. São: • Robustas - pressões elevadas; • Pequena pulsação - baixo nível de ruído; • Rendimento total elevado; • Adaptáveis a grandes variações de viscosidade; • Insensíveis a eventuais partículas sólidas presentes no fluido; • Fáceis de montar; • Resistente aos efeitos de cavitação; Bombas Hidráulicas 11 Princípio de deslocamento por Engrenagens Bomba e motor de engrenagens internas Gerotor Engrenages Onde: z = número de dentes b = largura dos dentes Bombas Hidráulicas 12 Princípio de deslocamento por Engrenagens Compensação de forças e vazamentos Distribuição de pressões Bombas Hidráulicas 13 Princípio de deslocamento por Parafusos Bombas Hidráulicas 14 Princípio de deslocamento por Parafusos Bomba de Parafusos Onde: D = Diâmetro externo do fuso d = Diâmetro interno do fuso s = passo da rosca do fuso Bombas Hidráulicas 15 Princípio de deslocamento por Palhetas Bomba de Palhetas • Rotor com ranhuras no qual estão as palhetas; • Rotor gira e as palhetas são projetadas conta superfície do estator por força centrifuga ou de mola; • Volume variável para célula entre duas palhetas; • Separação entre entrada e saída é equivalente ao distância entre duas palhetas consecutivas; • Deslocamento fixo ou variável; Bombas Hidráulicas 16 Princípio de deslocamento por Palhetas Bomba de Palhetas de deslocamento fixo Bombas Hidráulicas 17 Princípio de deslocamento por Palhetas Bomba de Palhetas de deslocamento fixo compensada Bomba celular de palhetas consiste em duas câmaras de sucção e duas de descarga diametralmente opostas. Bombas Hidráulicas 18 Princípio de deslocamento por Palhetas Estanqueidade, atrito e desgaste Bomba de palhetas duplas • Para ter boa estanqueidade, a força de pressão entre palheta e estator deve ser alta, gerando desgaste excessivo; • São alojadas duas palhetas em cada ranhura do rotor, com pontas em chanfro; Bombas Hidráulicas 19 Princípio de deslocamento por Palhetas Bomba Celular de Palhetas com deslocamento variável Com -e < x < +e Bombas Hidráulicas 20 Princípio de deslocamento por Palhetas Compensação de pressão em bomba variável Forças de Reação na bomba Bombas Hidráulicas 21 Bomba de pistão Bombas Hidráulicas 22 Bomba de pistão Bombas Hidráulicas 23 Bomba de pistão Máquinas de Pistões Axiais Máquinas de prato inclinado Máquinas de eixo inclinado -Prato rotativo -Tambor rotativo Bombas Hidráulicas 24 Bomba de pistão Máquinas de Pistões Radiais Bomba de pistões radiais com compensação de pressão, acesso interno de fluido e articulação externa dos pistões Bombas Hidráulicas 25 Bomba de pistão Máquinas de Pistões Radiais Motor de pistões radiais em estrela, com acesso externo e articulação interna (sistema Düsterloch) Bombas Hidráulicas 26 Irregularidades em Máquinas Hidrostáticas Bombas Hidráulicas 27 Irregularidades em Máquinas Hidrostáticas 3 Pistões 4 Pistões 6 Pistões 7 Pistões Bombas Hidráulicas 28 Irregularidades em Máquinas Hidrostáticas Comportamento qualitativo do deslocamento volumétrico em uma bomba de pistões de prato inclinado. Bombas Hidráulicas 29 Curvas de Operação Curva de Operação do sistema bomba/válvula de alívio Bombas Hidráulicas 30 Curvas de Operação Curva de Operação de bomba de deslocamento variável com compensação de pressão Bombas Hidráulicas 31
