Bombas hidráulicas. Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura

Transcrição

1 Bombas hidráulicas Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura

2 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. 2

3 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. 3

4 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 4

5 Classificação de bombas hidráulicas Hidrodinâmica: deslocamento não-positivo (fluxo contínuo). Hidrostática: deslocamento positivo (fluxo pulsante); 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. Em bombas de deslocamento positivo, a vazão é pouco influenciada pela resistência ao escoamento a jusante. 5

6 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. 6

7 Bombas hidráulicas hidrostáticas Deslocamento Fixo - Engrenagens; - Palhetas; - Pistões; - Parafusos. Deslocamento Variável: - Palhetas; - Pistões. 7

8 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. 8

9 Bomba de Engrenagem - esquemática 9

10 Bomba de Engrenagem - construção 10

11 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; 11

12 Princípio de deslocamento por Engrenagens Bomba e motor de engrenagens internas Engrenages Gerotor Onde: z = número de dentes b = largura dos dentes 12

13 Princípio de deslocamento por Engrenagens Compensação de forças e vazamentos Distribuição de pressões 13

14 Princípio de deslocamento por Parafusos 14

15 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 15

16 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; 16

17 Princípio de deslocamento por Palhetas Bomba de Palhetas de deslocamento fixo 17

18 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. 18

19 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; 19

20 Princípio de deslocamento por Palhetas Bomba Celular de Palhetas com deslocamento variável Com -e < x < +e 20

21 Princípio de deslocamento por Palhetas Compensação de pressão em bomba variável Forças de Reação na bomba 21

22 Bomba de pistão 22

23 Bomba de pistão 23

24 Bomba de pistão Máquinas de Pistões Axiais Máquinas de prato inclinado Máquinas de eixo inclinado -Prato rotativo -Tambor rotativo 24

25 Bomba de pistão Máquinas de Pistões Radiais Bomba de pistões radiais com compensação de pressão, acesso interno de fluido e articulação externa dos pistões 25

26 Bomba de pistão Máquinas de Pistões Radiais Motor de pistões radiais em estrela, com acesso externo e articulação interna (sistema Düsterloch) 26

27 Irregularidades em Máquinas Hidrostáticas 27

28 Irregularidades em Máquinas Hidrostáticas 3 Pistões 4 Pistões 6 Pistões 7 Pistões 28

29 Irregularidades em Máquinas Hidrostáticas Comportamento qualitativo do deslocamento volumétrico em uma bomba de pistões de prato inclinado. 29

30 Curvas de Operação Curva de Operação do sistema bomba/válvula de alívio 30

31 Curvas de Operação Curva de Operação de bomba de deslocamento variável com compensação de pressão 31