Guia de tipos de bombas hidráulicas Princípios e selecção

Imagine braços robóticos enormes levantando toneladas de aço com precisão, ou escavadeiras navegando em terrenos acidentados sem esforço. Por trás dessas operações aparentemente sem esforço, reside o formidável suporte dos sistemas hidráulicos. No coração desses sistemas está a bomba hidráulica — o componente vital que fornece energia continuamente para acionar vários atuadores e realizar tarefas complexas. Mas como exatamente as bombas hidráulicas funcionam? E como se deve selecionar a bomba apropriada para diferentes aplicações? Este artigo explora os princípios, classificações, características e critérios de seleção de bombas hidráulicas.

Uma bomba hidráulica é um dispositivo que converte energia mecânica em energia hidráulica. Ela retira fluido hidráulico de um reservatório, o pressuriza e o entrega aos atuadores (como cilindros e motores hidráulicos), fornecendo a força (pressão) e a velocidade (vazão) necessárias para o movimento. Essencialmente, a bomba hidráulica atua como a "estação de energia" de todo o sistema hidráulico.

As bombas hidráulicas podem ser divididas em duas categorias principais com base em suas características de deslocamento: bombas de deslocamento fixo e bombas de deslocamento variável.

• Bombas de Deslocamento Fixo: Essas bombas têm um deslocamento constante, o que significa que sua vazão de saída permanece estável em uma determinada velocidade de rotação. Elas apresentam estruturas simples e custos mais baixos, tornando-as adequadas para aplicações com requisitos de vazão estáveis.
• Bombas de Deslocamento Variável: Essas bombas permitem o ajuste de seu deslocamento conforme necessário. Mesmo em uma velocidade constante, sua vazão de saída pode ser modificada alterando os componentes internos. Essa adaptabilidade permite a eficiência energética e o controle preciso, tornando-as ideais para aplicações com demandas de vazão flutuantes.

Com base em seus mecanismos internos, as bombas hidráulicas se enquadram em três tipos principais: bombas de engrenagem, bombas de palhetas e bombas de pistão. Cada tipo possui características estruturais, de desempenho e de aplicação distintas.

As bombas de engrenagem estão entre as mais amplamente utilizadas em sistemas hidráulicos. Elas operam usando duas engrenagens que se encaixam para transportar o fluido. À medida que as engrenagens giram, os espaços entre seus dentes mudam continuamente, criando câmaras de sucção e pressão. O fluido hidráulico é aspirado para a câmara de sucção e, em seguida, transportado para a câmara de pressão, onde é forçado para fora.

As bombas de engrenagem são categorizadas principalmente em bombas de engrenagem externas e bombas de engrenagem internas.

• Bombas de Engrenagem Externas: Elas apresentam duas engrenagens que se encaixam externamente. São simples de fabricar e econômicas, mas produzem mais ruído e têm menor eficiência, tornando-as adequadas para aplicações menos exigentes.
• Bombas de Engrenagem Internas: Elas têm uma engrenagem posicionada dentro de outra. Operam de forma mais silenciosa e eficiente, mas são mais complexas e caras, tornando-as mais adequadas para aplicações sensíveis ao desempenho.

• Construção simples e baixo custo de fabricação
• Fácil manutenção e longa vida útil
• Tolerantes a menor limpeza do fluido

• Níveis de ruído mais altos
• Menor eficiência volumétrica
• Limitadas a pressões de trabalho mais baixas

As bombas de palhetas usam um rotor com palhetas deslizantes que se movem dentro de um estator para variar os volumes das câmaras e transportar o fluido. O rotor contém ranhuras radiais onde as palhetas deslizam para fora devido à força centrífuga e à pressão do fluido, criando câmaras separadas. À medida que o rotor gira, essas câmaras se expandem e contraem, permitindo a sucção e a descarga.

As bombas de palhetas são classificadas como balanceadas ou desbalanceadas:

• Bombas de Palhetas Balanceadas: Elas apresentam um estator com duas curvas simétricas, permitindo que cada palheta complete dois ciclos de sucção e dois de descarga por revolução. Este projeto equilibra as forças radiais, reduzindo a carga nos rolamentos e prolongando a vida útil da bomba.
• Bombas de Palhetas Desbalanceadas: Elas têm um estator com uma única curva, resultando em um ciclo de sucção e um de descarga por palheta por revolução. Embora mais simples, elas experimentam forças radiais desbalanceadas, aumentando o estresse nos rolamentos.

• Operação suave com baixo ruído
• Maior eficiência volumétrica

• Construção mais complexa
• Requerem fluido hidráulico mais limpo
• Limitadas a pressões moderadas

As bombas de pistão usam pistões alternativos dentro de cilindros para variar os volumes das câmaras e mover o fluido. Vários pistões são acionados por uma placa oscilante ou came, criando sucção à medida que se retraem e pressão à medida que se estendem. Essas bombas se destacam em aplicações de alta pressão e oferecem deslocamento ajustável.

As bombas de pistão são divididas em tipos axiais e radiais:

• Bombas de Pistão Axiais (Design de Placa Oscilante): Os pistões se alinham paralelamente ao eixo do cilindro e são acionados por uma placa oscilante angulada. O ajuste do ângulo da placa oscilante varia o deslocamento.
• Bombas de Pistão Radiais: Os pistões são dispostos perpendicularmente ao eixo do cilindro e acionados por um came excêntrico. A alteração do deslocamento do came ajusta o deslocamento.

• Capazes de pressões muito altas
• Alta eficiência volumétrica
• Deslocamento ajustável

• Construção complexa com tolerâncias apertadas
• Custo mais alto
• Exigem fluido hidráulico muito limpo

Escolher a bomba hidráulica apropriada é crucial para o desempenho e a confiabilidade do sistema. Os principais fatores a serem considerados incluem:

• Requisitos de Vazão: Combine a capacidade de vazão da bomba com as necessidades do sistema. Bombas de deslocamento variável são adequadas para aplicações com demandas flutuantes.
• Requisitos de Pressão: As bombas de pistão lidam com altas pressões, enquanto as bombas de engrenagem e palhetas são melhores para aplicações de baixa a média pressão.
• Ambiente Operacional: Considere a temperatura, umidade e níveis de contaminação. Condições adversas exigem bombas mais duráveis.
• Restrições de Ruído: Bombas de palhetas ou bombas de engrenagem internas são opções mais silenciosas para ambientes sensíveis ao ruído.
• Custo: Equilibre desempenho, confiabilidade e orçamento para encontrar a solução ideal.

As bombas hidráulicas servem como o componente central dos sistemas hidráulicos, influenciando diretamente o desempenho geral. A compreensão de seus princípios de operação, classificações e critérios de seleção permite decisões informadas que melhoram a eficiência e a confiabilidade do sistema. Seja para máquinas industriais, equipamentos de construção ou outras aplicações pesadas, a seleção da bomba hidráulica certa garante a operação e a longevidade ideais.