Bombas hidrostáticas

Também chamadas de bombas de deslocamento positivo, fornecem uma quantidade de fluido constante a cada rotação ou ciclo. Normalmente, proporcionam fluxo pulsante. Nesse tipo de bomba, o deslizamento da vazão é desprezível. No entanto, o fechamento total da saída de fluido pode ser desastroso, porque proporciona o aumento da pressão, sem limite, até a ruptura de partes internas ou mesmo da carcaça da própria bomba.

Os tipos mais comuns de bombas de deslocamento positivo são as de pistão e as de engrenagem. Como são os tipos mais utilizados em sistemas hidráulicos de potência, por trabalhar em regimes de média e alta pressão, seu funcionamento também será detalhado a seguir.

a) Bombas de engrenagem

• Externa

Esse tipo de bomba é constituído por um sistema de duas engrenagens que giram dentro de uma caixa com folgas bem apertadas entre si e com a parede da caixa. As engrenagens giram em direções opostas e encaminham o óleo lateralmente, no espaço entre os dentes e a parede da caixa, empurrando-o para o sistema hidráulico. A eficiência da bomba é medida pela folga entre a engrenagem e a carcaça da bomba.

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

2. O óleo é transportado através da

4. A pressão de saída, atuando contra os dentes, cauda uma carga não-balanceada nos eixos, como indicam as setas.

1. O vácuo é criado aqui quando Saída

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Alta Competência

• Interna

Consiste em um sistema de duas engrenagens, uma interna e outra externa. A engrenagem interna tem um dente a menos que a externa. Enquanto as engrenagens giram, de um lado forma-se uma câmara de volume crescente, enquanto do outro, uma de volume decrescente. Quando o fluido é impelido da entrada para a saída, uma vedação positiva é mantida pela característica construtiva das engrenagens em que a crista dos dentes da interna seguem os contornos da externa. Volume crescente Volume decrescente Orifício de entrada

Bomba tipo gerotor

Orifício de saída Placa de

orifício

Esquema de funcionamento da bomba de engrenagem interna

Capítulo 2. Hidráulica

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b) Bombas de palheta

• Desbalanceada

Nesse tipo de bomba, um eixo de acionamento faz girar um rotor provido de ranhuras. Em cada ranhura há uma palheta retangular chata que se move radialmente. Quando o rotor gira, a força centrífuga aciona as palhetas para fora e elas tocam a parede interna do rotor com suas extremidades, criando uma vedação positiva entre o topo e a parede. Devido à excentricidade do rotor em relação à carcaça da bomba, as câmaras de entrada de óleo se ampliam e o movimento das palhetas conduz o óleo à saída da bomba. Nesse ponto, as câmaras diminuem de tamanho e empurram o óleo para o sistema hidráulico.

• Balanceada

Na ilustração, vê-se que as diferenças de pressão agindo sobre as áreas laterais do rotor geram, no eixo do rotor, esforços que podem ser muito sérios quando em aplicações de alta pressão. Para compensar essa condição, a forma da cavidade interna da bomba onde gira o rotor é alterada de circular para elíptica e a bomba passa a ter duas câmaras de entrada e duas câmaras de saída opostas entre si, de forma que os esforços proporcionados por cada uma se anulam mutuamente. As bombas de palheta usadas em sistemas industriais são geralmente de projeto balanceado.

Entrada

Aberturas de pressão opostas cancelam cargas laterais no eixo

Entrada Entrada Rotação Rotação Eixo motriz Rotor Anel elíptico Saída Saída Saída Palheta Saída Volume crescente Câmaras de bombeamento Carcaça Palhetas Eixo Rotor Volume decrescente Entrada

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Alta Competência

• De volume variável e pressão compensada

Em uma bomba do tipo palheta, uma forma de variar a vazão está na variação da excentricidade do eixo. Isso é possível se a câmara (anel) for dissociada da carcaça externa e um parafuso de ajuste da excentricidade for acrescentado, conforme ilustração a seguir.

Bomba de palheta com volume variável e pressão compensada

Na ilustração anterior, se for acrescentada uma mola com tensão ajustável que permita o deslocamento automático do anel quando a pressão interna for suficientemente alta, o anel se moverá automaticamente para uma posição central onde a vazão diminui até chegar a zero.

Regulagem da mola

Capítulo 2. Hidráulica

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As bombas de pressão compensada e volume variável devem ser providas de dreno de carcaça. Qualquer acúmulo de fluido dentro da carcaça pode impedir o seu movimento. Normalmente, os acúmulos de fluido dentro da carcaça são direcionados à câmara de entrada da bomba. Como esse tipo de bomba fica muito tempo operando na posição central, em que não há vazão principal, uma pequena vazão de controle e lubrificação é mantida e direcionada para um dreno externo.

c) Bombas de pistão

No mercado estão disponíveis três tipos de bombas de pistão: a axial, a radial e a em linha.

• Axial

As bombas axiais são assim conhecidas porque os pistões estão dispostos no eixo ou paralelamente ao eixo de rotação da bomba. Pelas características de seus componentes, subdividem-se ainda em:

Axial simples

• : o mecanismo de uma bomba de pistões axiais

consiste basicamente de cilindros, pistões com sapatas, uma placa de deslizamento, além de molas e outros dispositivos. Quando o tambor de cilindros gira, a sapata desliza sobre a placa de deslizamento, que não gira. Como ela está colocada em ângulo com o eixo de giro, os pistões são forçados a alternar dentro dos cilindros. Em metade do ciclo, eles são retirados de dentro dos cilindros, provocando a sucção do fluido. Na metade seguinte do ciclo eles são introduzidos no cilindro expulsando o fluido.

Placa de deslizamento Sapato do pistão Tambor do cilindro Pistão

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Alta Competência

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Em geral, para melhor desempenho, vários cilindros são adaptados na mesma placa de deslizamento, como mostrado na ilustração anterior.

Axial com compensação de pressão

• : nesse caso, a placa de

deslizamento é conectada a um pistão que varia o seu ângulo em função da pressão de saída, diminuindo sua vazão, pela redução do ângulo, à medida que a pressão aumenta.

Fluxo pleno A pressão do sistema é transmitida aqui Sem fluxo Pistão compensador Dreno Mola

Bomba de pistão axial com compensação de pressão

Axial com eixo inclinado

• : esse é um tipo de bomba usado

para vazão constante ou até, o que é mais comum, como motor hidráulico. Nessa variante não existe placa de deslizamento; os pistões são fixados por articulações a uma placa que gira solidária a eles. Um pivot central absorve os esforços radiais do tambor.

Capítulo 2. Hidráulica

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• Radial

São assim conhecidas porque o movimento dos pistões acontece perpendicularmente ao eixo de rotação da bomba. Pelas características de seus componentes, subdividem-se ainda em:

Radial com anel excêntrico

• : nesse tipo de bomba, o conjunto

gira em torno de um pivot estacionário por dentro de um anel ou rotor. Conforme o conjunto gira, a força centrífuga faz com que os pistões sigam o contorno do anel externo excêntrico com relação ao bloco dos cilindros. Assim como nas bombas axiais, em metade do ciclo as câmaras dos pistões expandem e succionam o fluido e em metade do ciclo elas contraem e expulsam o fluido. Nesse tipo de bomba é possível, também, fazer a compensação de pressão pela alteração da excentricidade.

Pinos Saída

Pistões

Entrada Anel de reação Blocos dos cilindros

Carcaça

Linha de centro Linha de centro do bloco do cilindro

Detalhe de bomba com anel excêntrico

Radial em estrela

• : nesse tipo de bomba, os cilindros estão

fixos na carcaça e os pistões se movem por ação de um came central. Como em cada ciclo de giro o pistão precisa succionar para depois expelir o fluido, um conjunto de válvulas do tipo

check é colocado para coletar o fluido da entrada e garantir

que seja direcionado para a saída. Normalmente, essas bombas não possuem variação de vazão ou compensação por pressão, entretanto são úteis em circuitos de alta pressão, com altas vazões.

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Alta Competência

56 _{Detalhe de bomba de pistões em estrela}

Em linha

• : as bombas de pistões em linha têm funcionamento

idêntico ao das de pistão em estrela e são muito utilizadas em circuitos de altas vazões, com altas pressões. São bombas alternativas nas quais, ao invés dos pistões ficarem dispostos em estrela, são dispostos em linha, necessitando cada um de seu próprio excêntrico de acionamento. Nesse caso, cada

came está defasado um do outro por ângulo igual a 360o

divididopelo número de cilindros, mais ou menos ao estilo

de um eixo de comando de válvulas num motor a combustão. Esse tipo de procedimento, em geral, reduz as dimensões da carcaça da bomba.