A finalidade de uma bomba hidráulica é a de transformar energia mecânica em energia hidráulica, utilizando para isso uma energia primária, que normalmente é elétrica (Motor elétrico) ou térmica, através do uso de motores de combustão interna nos casos onde seja necessária maior mobilidade do sistema como um todo.
Em aplicações industriais é mais comumente acionada por motores elétricos, devido à fácil instalação e substituição, manutenção simples e baixo custo.
Fig. 1. Visão interna de uma bomba de pistões axiais Rexroth
Existem diversos tipos de bombas hidráulicas, cada uma com uma variedade de formas construtivas e funções adicionais de forma a atender melhor cada tipo de aplicação. As bombas de pistões axiais podem ser encontradas em 3 formas construtivas, e podem ter fluxo fixo, ajustável ou até mesmo autoajustável, caso em que podem ser ajustadas durante o trabalho.
Princípio de Funcionamento Teoria de funcionamento das bombas de pistões axiais
As bombas de pistões axiais funcionam com base no movimento retilíneo al- ternativo dos pistões nos cilindros do tambor, movimento este que consiste no pistão ser empurrado para fora do cilindro por uma mola, enchendo o cilindro de fluído, que posteriormente é pressurizado quando o movimento rotativo da bomba empurra o pistão novamente para dentro do cilindro.
Fig. 2. Movimento de pressurização dos pistões no tambor
Fig. 3. Ciclo do pistão Hidráulica
Formas Construtivas:
Prato Fixo - Nas bombas de prato fixo, o tambor é quem recebe o movimento rotativo transferido pelo eixo. Nestas bombas, o contato entre os pistões e o prato in- clinado é feito com o uso de uma placa de desgaste, que é uma coroa com rasgos circunferenciais que servem de sede para o encaixe do ponto de con- tato do pistão com o prato inclinado. Deste modo o custo de manutenção da bomba é reduzido, pois os pistões apresentam menor desgaste durante o trabalho.
Fig. 4. Seção de uma bomba de prato fixo
Durante o funcionamento, cada pistão ao recuar cria um vácuo no cilindro, puxando o fluído através da placa de válvulas, assim que o pistão alcança sua abertura máxima chega ao segundo rasgo da placa de válvulas, onde se inicia o processo de pressurização e descarga, em que o fluído é forçado para fora do cilindro conforme exemplificado na figura 3.
Neste tipo de bomba o controle de entrada e saída do fluído nos cilindros é feita com a placa de válvulas, que é um anel fixo com dois rasgos, cada um ocupando metade da placa, sendo um para entrada e outro para a saída do fluído, conforme detalhado na figura 5.
Fig. 5. Funcionamento da placa de válvulas
Como principal desvantagem, este tipo de bomba apresenta forças laterais variáveis entre os pistões e os cilindros, causando um desgaste irregular e até mesmo travamentos. A pressão de trabalho e o ângulo do prato influem diretamente nestas forças laterais, e para minimizá-las utiliza-se no máximo um ângulo de 18º no prato, o que faz com que este tipo de bomba possua cilindradas menores que outros modelos.
Prato Rotativo tões axiais. Neste tipo de bomba, o tambor é fixado à carcaça da bomba, e o prato inclinado é fixado ao eixo, recebendo sua energia de rotação, e transmi- tindo-a aos pistões, que através do movimento retilíneo oscilatório puxam em empurram o fluído.
A maior diferença entre as formas construtivas de prato fixo e de prato rotativo é que com o uso do tambor fixo nas bombas de prato rotativo, se faz necessário o uso de válvulas indivíduais para controle de entrada e saída de fluído para cada um dos cilindros no tambor, e todas estas válvulas devem trabalhar de forma sincronizada, permitindo que a bomba trabalhe de forma suave e sem travamentos.
O uso obrigatório de válvulas individuais e a necessidade de sincronismo entre estas faz com que este tipo de bomba seja de custo maior, sendo esta a desvantagem que levou este modelo a praticamente nem ser utilizado para bombas, e sim para motores.
Neste tipo de bomba, o prato não possui inclinação e é mais conhecido por flange de acionamento, já que faz transmissão direta aos pistões. Os pistões são acionados com o uso de articulações esféricas pelo flange de acionamento.
Fig. 6. Seção de uma bomba de eixo inclinado
Assim como as bombas de prato fixo, as bombas de eixo inclinado também utilizam uma simples placa de válvulas fixa para controle de entrada e saída do fluído.
Uma grande vantagem deste tipo de bomba sobre as de prato inclinado é o fato de não haver forças laterais nas guias dos pistões, evitando o desgaste prematuro da bomba e permitindo o trabalho com pressões mais altas e ângulos de inclinação maiores, chegando a até 45º, obtendo consequentemente cilindradas muito maiores.
Hidráulica
Além das bombas de fluxo e pressão fixos como as detalhadas acima, existem também diversas variações construtivas que permitem o ajuste de fluxo e pressão.
Basicamente, para se variar o fluxo de uma bomba de pistões axiais basta alterar o seu ângulo de acionamento dos pistões, ou seja, nas bombas de placa inclinada, altera-se a inclinação da placa, e nas de eixo inclinado deve-se mo- dificar a inclinação do eixo, deste modo será alterado o curso dos pistões que consequentemente pressionarão mais ou menos fluído em cada ciclo.
Bombas Ajustáveis
Nas bombas ajustáveis há um pistão em contato com o prato inclinado, este pistão é acionado por um parafuso, que ao ser apertado reduz o fluxo da bomba, e ao ser afrouxado aumenta-o.
Neste tipo de bomba o ajuste é feito manualmente, é utilizada para se obter ajuste fino em aplicações específicas.
Fig. 7. Bomba ajustável manual Hidráulica
As bombas auto-ajustáveis seguem o mesmo princípio das bombas ajustáveis, mas ao invés de permitirem o ajuste manual para pequenas correções, permitem o ajuste contínuo através de sistemas de controle automatizado, envolvendo sensores, CLPs e etc.
Com este tipo de bomba é possível manter níveis de pressão constantes mesmo com variações de fluxo.
Fig. 8. Bomba servo-acionada
Características Gerais Detalhes característicos das bombas de pistões axiais:
As bombas hidráulicas de pistões axiais apresentam:
• Alto rendimento volumétrico, por volta dos 95%; gando até a 700 bar, ou seja, algo em torno de 715 Kgf/cm2;
Veja abaixo um vídeo ilustrativo:
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