Transcript
1. OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é estudar os diversos tipos de bombas
hidráulicas e também motores hidráulicos; vamos estudar ainda os cuidados
que devemos ter no momento da instalação destes equipamentos.
Vamos estudar suas principais definições, como se dá seus
dimensionamentos e seleção e sua importância no desenvolvimento tecnológico
de todo o processo fabril.
2. INTRODUÇÃO
A primeira necessidade do ser humano em utilizar uma bomba foi em seu
envolvimento com a agricultura, embora esta esteja em pratica há mais de
10000 anos, onde os primeiros registros de irrigação são devidos aos
egípcios. Inicialmente transportavam a água em potes, mas cerca de 1500
a.C. apareceu a primeira máquina de elevação de água, a picota.
Posteriormente apareceu o sarilho, usado para elevar um balde, a nora e a
roda persa, todas estas movidas por trabalho humano ou animal.
Uma das bombas mais antigas foi o Parafuso de Arquimedes, empregado
por Senaquerib, Rei da Assíria, este chefe de estado utilizava seus
mecanismos para a irrigar os Jardins Suspensos da Babilônia e Nínive, no
século VII a.C. Nesta época já eram conhecidas as formas alternativas de
bombas pistão ou êmbolo por gregos e romanos.
Uma bomba é basicamente um dispositivo que é usado para mover os gases
ou líquidos, geralmente de um ponto mais baixo para um ponto superior.
Muitas das bombas existentes requerem uma fonte de energia externa para
funcionar, no entanto, distinguindo-se das bombas utilizadas na
antiguidade, através do trabalho humano ou animal, as bombas hidráulicas
que não necessitam de nenhuma fonte externa de energia, tendo a própria
água ou outro fluido à capacidade de fazer o mecanismo funcionar. Assim
sendo, a energia cinética da água é a fonte de energia que opera uma bomba
hidráulica.
O mundo moderno faz com que estudos científicos e inovações
tecnológicas evoluam cada vez mais facilitando assim o trabalho do ser
humano no meio ao qual ele esta inserido. Não muitos distintos e com uma
construção semelhante à construção das bombas hidráulicas, os motores
hidráulicos consistem basicamente de uma carcaça com conexões de entrada e
saída e de um conjunto rotativo ligado a um eixo.
As vantagens da aplicação dos motores hidráulicos em comparação a
outros tipos de motores são fatores importantes com relação a peso e
potência e a forma como eles podem ser empregados são incontáveis: esteiras
rolantes, serras, máquinas agrícolas, entre outras; além do diferencial de
poder trabalhar em ambientes desfavoráveis que seriam perigosos ou
impossíveis pra outros tipos de motores.
3. BOMBAS HIDRÁULICAS
Uma bomba é basicamente um dispositivo utilizado para mover os gases
ou líquidos, geralmente de um ponto mais baixo para um ponto superior tendo
como propósito ministrar um fluxo de líquido a um sistema hidráulico. A
bomba não cria a pressão do sistema, onde esta somente pode ser criada por
uma resistência ao fluxo. Partindo desde princípio, enquanto que a bomba
proporciona fluxo, transmite uma força ao líquido que encontra resistência,
esta força se volta transmitindo uma pressão, ou seja, quando em operação,
criam um vácuo parcial na linha de entrada e provocam a sucção do líquido
para dentro de seu corpo. Segundo sua ação mecânica, encaminha este mesmo
líquido à linha de saída (pressão) e força-o para dentro do sistema
hidráulico
A resistência ao fluxo é o resultado de uma restrição ou de uma
obstrução na trajetória do mesmo. Esta restrição é normalmente o trabalho
obtido pelo sistema hidráulico, mas pode ser também devido a restrições de
linhas, de guarnições e de válvulas dentro do sistema. Assim, a pressão é
controlada pela carga imposta sobre o sistema ou a ação de um dispositivo
regulador de pressão. Quanto maior for a resistência à vazão, maior será a
pressão fornecida pela bomba
Quando a pressão no porto de entrada da bomba é mais baixa que a
pressão atmosférica local, a pressão atmosférica que atua sobre o líquido
no depósito força o líquido para a entrada de bomba. Se a bomba está
situada em um nível mais baixo que o depósito, a força da gravidade
complementa a pressão atmosférica sobre o depósito. Os aviões e mísseis que
funcionam a altas altitudes se equipam com depósitos hidráulicos
pressurizados para compensar a baixa pressão atmosférica encontrada em
sortes altitudes.
Classificamos as bombas em dois principais grupos: bombas de
deslocamento positivo e bombas cinéticas. Seus nomes descrevem o método
para mover o fluido.
3.1 - Bombas de Deslocamento Positivo
Também conhecidas como bombas volumétricas as bombas de deslocamento
positivo possuem uma ou mais câmaras, em cujo interior o movimento de um
órgão propulsor comunica energia de pressão ao líquido, provocando o seu
escoamento, ou seja, a movimentação do fluído é causada diretamente pela
ação do órgão de impulsão da bomba que obriga o fluído a executar o mesmo
movimento a que está sujeito este impulsor (êmbolo, engrenagens, lóbulos,
palhetas). Dá-se o nome de volumétrica porque o fluído, de forma sucessiva,
ocupa e desocupa espaços no interior da bomba, com volumes conhecidos,
sendo que o movimento geral deste fluído dá-se na mesma direção das forças
a ele transmitidas, por isso a chamamos de deslocamento positivo. Sua
principal característica é que uma partícula líquida em contato com o órgão
que comunica a energia tem aproximadamente a mesma trajetória que a do
ponto do órgão com o qual está em contato.
As bombas de deslocamento positivo podem ser classificadas como
Alternativas, que utilizam um arranjo de diafragma, pistão ou êmbolo e
cilindro, com válvulas de sucção e descarga integradas na bomba, ou
Rotativas, que isolam um volume de fluido e o transportam de uma zona de
baixa pressão para uma zona de alta pressão.
3.2 - Bombas Alternativas
Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação das forças
diretamente de um pistão ou êmbolo ou de uma membrana flexível (diafragma).
São bombas de deslocamento positivo porque exercem forças na direção do
próprio movimento do líquido.
No curso da aspiração, o movimento do êmbolo tende a produzir o vácuo
no interior da bomba, provocando o escoamento do líquido. É a diferença de
pressões que provoca a abertura de uma válvula de aspiração e mantém
fechada a de recalque. No curso de descarga, o êmbolo exerce forças sobre o
líquido, impelindo-o para o tubo de recalque, provocando a abertura da
válvula de recalque e mantendo fechada a de aspiração. A descarga é
intermitente e as pressões variam periodicamente em cada ciclo. Estas
bombas são auto-escorvantes e podem funcionar como bombas de ar, fazendo
vácuo se não houver líquido a aspirar.
As bombas podem ser movidas diretamente a ar comprimido, a vapor ou
através de um mecanismo biela-manivela, este acionado por um motor
elétrico, de combustão interna através de polias e correias, engrenagens ou
mesmo com acionamento direto.
Nestas máquinas, o movimento do fluido é descontínuo e os processos de
carga e descarga se realizam por válvulas que abrem e fecham
alternadamente.
3.2.1 - Bombas Alternativas de Pistão
Figura 01 – Bombas alternativas de pistão
As bombas de pistão geram uma ação de bombeamento, fazendo com que os
pistões se alterem dentro de um tambor cilíndrico. Consiste de 7 ou 9
pistões em ângulo de 45o, cujo movimento do eixo acionador provoca o ir e
vir dos pistões, succionando o óleo na metade do ciclo da bomba e
pressionando no ciclo oposto. No curso de aspiração, o movimento do pistão
tende a produzir vácuo. A pressão do líquido no lado da aspiração faz com
que a válvula de admissão se abra e o cilindro se encha. No curso de
recalque, o pistão força o líquido, empurrando-o para fora do cilindro
através da válvula de recalque. O movimento do líquido é causado pelo
movimento do pistão, sendo da mesma grandeza e do tipo de movimento deste.
O tambor do cilindro é adaptado com muitos pistões. As sapatas dos
pistões são forçadas contra a superfície da placa de deslizamento pela
sapata e pela mola. Para separar o fluido que entra do fluido que sai, uma
placa de orifício é colocada na extremidade do bloco do cilindro, que fica
do lado oposto ao da placa de deslizamento.
3.2.2 - Bombas alternativas de êmbolo
Figura 02 – Bombas alternativas de êmbolo
Sua forma de funcionamento é igual ao das alternativas de pistão,
porém, a principal diferença entre elas está no aspecto construtivo do
órgão que atua no líquido. Por serem recomendadas para serviços de pressões
mais elevadas, exigem que o órgão de movimentação do líquido seja mais
resistente, adotando-se assim, o êmbolo, sem modificar o projeto da
máquina. Com isso, essas bombas podem ter dimensões pequenas. Um adequado
jogo de válvulas permite que o líquido seja aspirado e em seguida lançado à
turbina de impulsão.
3.2.3 - Bombas alternativas de diafragma
Figura 03 - Bombas alternativas de diafragma
A energia do líquido é fornecida através de uma membrana acionada por
uma haste com movimento alternativo. O movimento da membrana, em um
sentido, diminui a pressão da câmara fazendo com que seja admitido um
volume de líquido. Ao ser invertido o sentido do movimento da haste, esse
volume é descarregado na linha de recalque. São usadas para serviços de
dosagens de produtos já que, ao ser variado o curso da haste, varia-se o
volume admitido. Um exemplo de aplicação dessa bomba é a que retira
gasolina do tanque e manda para o carburador de um motor de combustão
interna.
3.3 - Bombas Rotativas
Nas bombas rotativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes
de uma ou mais peças dotadas de um movimento de rotação que, comunicando
energia de pressão provocando seu escoamento. Esse líquido é confinado em
um ou vários compartimentos que se desagradem da zona de entrada (de baixa
pressão) até a zona de saída (de alta pressão) da máquina. A ação das
forças se faz segundo a direção que é praticamente a do próprio movimento
de escoamento do líquido. A descarga e a pressão do líquido bombeado sofrem
pequenas variações quando a rotação é constante.
Desenhadas com separações muito pequenas entre as peças de rotação e
as peças imóveis, para reduzir ao mínimo o deslizamento do lado de descarga
para o lado de sucção, as bombas rotativas não são empregadas somente no
bombeamento convencional, mas principalmente nos sistema de lubrificação,
nos comandos, controles e transmissões hidráulicas e nos sistemas
automáticos com válvulas de seqüência.
3.3.1- Bombas Rotativas de Palhetas
Figura 04 – Bombas rotativas de palhetas
Estas bombas produzem uma ação de bombeamento fazendo com que as
palhetas acompanhem o contorno de um anel ou carcaça. O mecanismo de
bombeamento de uma bomba de palheta consiste de rotor, palhetas, anel e uma
placa de orifício com aberturas de entrada e saída. Este rotor, provido de
ranhuras, gira por um eixo de acionamento. Cada ranhura do rotor retém uma
palheta retangular chata, que pode mover-se radialmente na ranhura. Quando
o rotor gira, a força centrífuga aciona as palhetas para fora. Devido à
excentricidade do rotor em relação à carcaça da bomba, a entrada de óleo
está situada na parte onde as câmaras aumentam de tamanho e o movimento das
palhetas conduz o óleo para a saída da bomba, onde as câmaras diminuem de
tamanho, empurrando-o para o sistema hidráulico.
As bombas de palheta são muito usadas para alimentação de caldeiras e
para sistema óleodinâmicos de acionamento de média ou baixa pressão. São
auto-aspirantes e podem ser empregadas também como bombas de vácuo.
3.3.2 - Bombas Rotativas de Engrenagens
Figura 05 – Bombas rotativas de engrenagens
Esta bomba consiste basicamente de uma carcaça com orifícios de
entrada e de saída, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas
engrenagens, a engrenagem motora, é ligada a um eixo que é conectado a um
elemento acionador principal. A outra é a engrenagem movida.
Consiste um par de engrenagens gira dentro de uma carcaça com pequena
folga entre o externo da engrenagem e o interior da carcaça. Com o
movimento das engrenagens o fluido, que ocupa o espaço entre dois dentes, é
empurrado por estes e escapando pela tubulação de saída. O que impede o
fluido de retornar entre os dentes da engrenagem para a sucção é exatamente
o dente da outra engrenagem, que ocupa o espaço entre os dentes. Quando a
velocidade é constante, a vazão é constante.
Utilizadas no bombeamento de substâncias líquidas e viscosas,
lubrificantes ou não, as bombas rotativas podem ser de engrenagem interna,
quando uma engrenagem externa contém dentes que se engrenam na
circunferência interna de uma engrenagem maior, ou engrenagem externa,
devido a suas engrenagens conterem dentes em suas circunferências externas.
Estas, por vezes também chamadas de bombas de dentes-sobre-dentes e podem
ser de engrenagem helicoidal, de dentes retos ou em forma de espinha de
peixe.
3.3.3 - Bombas Rotativas de Lóbulos
Figura 06 – Bombas rotativas de lóbulos
Esta bomba funciona seguindo o princípio da bomba de engrenagens de
dentes externos, quer dizer, ambos os elementos giram em sentidos opostos,
com o que se consegue aumentar o volume e diminuir a pressão e por isso
conseguir a aspiração do fluido. Podem ter dois, três ou até quatro
lóbulos, conforme o tipo. Por ter um rendimento maior, as bombas de três
lóbulos são as mais comuns. Giram-se os dois elementos, um é impulsionado
diretamente pela fonte de energia, e a outras através de engrenagens de
sincronização. Enquanto que os elementos giram, o líquido fica apanhado
entre dois lóbulos de cada rotor e as paredes do compartimento da bomba, e
se transporta do compartimento de sucção para a descarga da bomba. À medida
que o líquido sai do compartimento de sucção, a pressão no compartimento
baixa, e mais líquido adicional é forçado a deslocar-se para o
compartimento do depósito.
Estas bombas são muito usadas no bombeamento de produtos químicos,
líquidos lubrificantes ou não-lubrificantes de todas as viscosidades.
3.3.4 - Bombas Rotativas de Parafuso
Figura 07 – Bombas rotativas de parafuso
Consiste de uma bomba contendo entre um a três parafusos de formato
helicoidal que realizam movimentos sincronizados através de engrenagens
dentro de uma caixa de óleo ou graxa para lubrificação, onde, por tal
motivo, são silenciosas e sem pulsação.
O fluido é admitido pelas extremidades e, devido ao movimento de
rotação e aos filetes dos parafusos, que não têm contato entre si, é
empurrado para a parte central onde é descarregado. Essas bombas são muito
utilizadas para o transporte de produtos de viscosidade elevada.
4. BOMBAS CINÉTICAS
Figura 08 – Rotor e conjunto bomba-motor
As bombas cinéticas fornecem energia continuamente a um fluido que
escoa pelo interior dos elementos da bomba. Esta transmissão de energia é
frequentemente realizada por um órgão rotatório dotado de pás (rotor), o
qual recebe o fluído pelo seu centro e o expulsa pela periferia, pela ação
da força centrífuga, daí o seu nome mais usual.
Essa aceleração não possui a mesma direção e o mesmo sentido do
movimento do líquido em contato com as pás. A descarga gerada depende das
características da bomba, do número de rotações e das características do
sistema de encanamentos.
As bombas cinéticas são também chamadas de bombas rotodinâmicas e de
turbobombas. Há diversas formas de bombas cinéticas. Entre elas, há as
bombas centrífugas radiais (a movimentação do fluído dá-se do centro para a
periferia do rotor, no sentido perpendicular ao eixo de rotação) bombas
centrífugas de fluxo misto (hélico-centrífugas - o movimento do fluído
ocorre na direção inclinada (diagonal) ao eixo de rotação) e as bombas
centrífugas de fluxo axial (helicoidais - o movimento do fluído ocorre
paralelo ao eixo de rotação. Todas elas transmitem energia ao fluido
empregando a conversão de energia mecânica em energia cinética, podendo ser
esta convertida em energia de pressão ou energia potencial.
4.1 - Bombas de Fluxo Radial
Neste tipo de bomba a movimentação do fluído dá-se do centro para a
periferia do rotor, no sentido perpendicular ao eixo de rotação. O líquido
penetra no rotor paralelamente ao eixo, sendo dirigido pelas pás para a
periferia, segundo trajetórias contidas em planos normais ao eixo. Quando a
pressão a ser gerada for muito elevada, as bombas centrífugas podem ter
dois ou mais rotores fechados; são as bombas de duplo ou múltiplo estágio.
A água que sai do primeiro rotor é conduzida para o segundo rotor, de onde
sai com a pressão aumentada.
Essas bombas são usadas no bombeamento de água limpa, água do mar,
condensados, óleos, lixívias, para pressões até 16 Kgf/cm³ e temperaturas
até 140 °C.
4.2 - Bombas de Fluxo Misto
Nesta de bomba são combinados os princípios das bombas radiais e
axiais e o caminhamento da água é helicoidal, o líquido penetra no rotor,
atingindo as pás cujo bordo de entrada é curvo e inclinado em relação ao
eixo; segue uma trajetória que é uma curva reversa, pois as pás são de
dupla curvatura, e atinge o bordo de saída que é paralelo ao eixo ou
ligeiramente inclinado em relação a ele. Sai do rotor segundo um plano
perpendicular ao eixo ou segundo uma trajetória ligeiramente inclinada em
relação ao plano perpendicular ao eixo. A pressão é comunicada pela força
centrífuga e pela ação de "sustentação" ou "propulsão" das pás.
As bombas de eixo prolongado para a extração de água de poços
profundos são geralmente do tipo de fluxo misto e quase sempre de vários
estágios.
4.3 - Bombas de Fluxo Axial:
Os movimentos dos líquidos seguem no sentido do eixo do rotor onde
suas trajetórias começam paralelamente ao eixo e se transformam em hélices
cilíndricas. Forma-se uma hélice de vórtice forçado, pois, ao escoamento
axial, superpõe-se um vórtice forçado pelo movimento das pás. O eixo, em
geral, é vertical, e por isso são conhecidas como bombas verticais de
coluna.
Esses tipos de bombas são muito utilizados em ao bombeamento de
grandes vazões e reduzidas alturas, como captações de água de mananciais de
superfície com pequena altura de elevação. Outra característica é que
possuem difusor de pás guias.
Segundo o número de rotores usados em bombas, podemos ter os seguintes
modelos:
4.4 - Bomba de simples estágio
Estas bombas possuem apenas um rotor e o fornecimento de energia ao
líquido é feito em um único estágio que é constituído por um rotor e um
difusor.
4.5 - Bombas de múltiplos estágios:
Com grande altura de elevação o liquido passa por dói ou mais rotores
fixados ao mesmo eixo e colocados em uma caixa que permite o escoamento.
Cada passagem do liquido em cada rotor é um estagio.
Já, de acordo com o número de entradas para aspiração, existem modelos
de bombas que são utilizados para aplicações diversas, como por exemplo.
4.6 - Bomba de aspiração simples ou entrada unilateral
Quando o sentido de entrada do líquido se faz de um lado e pela
abertura circular na abertura do rotor.
4.7 - Bomba de aspiração dupla ou entrada bilateral
Neste sistema, o rotor recebe o líquido por dois sentidos opostos,
paralelamente ao eixo de rotação. Equivale a dois rotores em paralelo que,
teoricamente, são capazes de elevar uma descarga dupla da que se obteria
com o rotor simples. O empuxo longitudinal do eixo é equilibrado nas bombas
de rotores bilaterais.
A definição ou escolha de uma bomba centrífuga é feita essencialmente
através de vazão de bombeamento e da altura manométrica total capaz de ser
produzida pela bomba a essa vazão. Outras grandezas também consideradas são
a altura manométrica de sucção, a potência absorvida e a eficiência.
5. MOTORES HIDRAULICOS
Motores Hidráulicos se diferenciam dos demais motores pela sua
construção, característica e aplicabilidade, características estas
encontradas no volume de absorção, na pressão máxima, nas faixas de
rotações e torques desejados.
São atuadores rotativos que convertem a energia da água fornecida ao
motor em energia mecânica em forma de torque e rotação. Possuem inúmeras
vantagens sendo classificados em motores hidráulicos de vazão fixa e
motores hidráulicos de vazão variável. Porém, o fator de importância para
um projeto é saber que torque e rotação um motor hidráulico poderá fornecer
e pela sua construção qual é o mais recomendado. Além do torque e rotação
caracterizam-se os pela velocidade, volume de absorção e limite de pressão
máxima.
Os motores hidráulicos são usados para variadas aplicações como
motores de rodas para veículos militares, tornos autopropulsados, propulsão
e misturadoras e agitadoras, laminadoras entre outros. Também, nos últimos
anos se usam em atrações para alcançar grandes velocidades em pouco tempo.
As principais grandesas observadas em um motor hidráulico são as
seguintes:
Velocidade (Rotação): A velocidade um motor costuma ser dada em
rotação por minuto depende da vazão fornecida ao motor. Referente a altas
ou baixas velocidades, são poucos os motores que podem ser utilizados.
A velocidade pela qual o eixo de um motor gira, é determinada pela
expressão:
Torque: O torque é um esforço rotativo indicando que há uma força
presente a uma dada distância do eixo motor. Pode-se considerar que a
velocidade de um motor hidráulico é inversamente proporcional ao seu
torque, os motores, mais lentos são projetados para fornecer alto torque
mesmo nas baixas rotações.
Volume de absorção: É a quantidade de fluido que o motor aceitará para
revolução ou então, a capacidade de uma câmara multiplicada pelo número de
câmaras que o mecanismo contém.
Os motores hidráulicos convertem energia hidráulica em mecânica. Como
ocorre nas bombas hidráulicas, nos motores hidráulicos existe uma
multiplicidade de princípios e tipos construtivos. Mas nenhum em especial
pode satisfazer de modo otimizado à todas especificações. É necessário
escolher o motor para cada caso, segundo a sua necessidade.
TIPOS DE MOTORES
Motores de engrenagem
Figura 09 – Motor de engrenagem
Os motores de engrenagem são de tamanho reduzido e podem girar nos
dois sentidos, porém, são ruidosos, podem trabalhar a altas velocidades,
mas de forma análoga aos motores de paleta, seu rendimento cai em baixas
velocidades.
Este motor desenvolve torque devido à pressão aplicada nas superfícies
dos dentes das rodas dentadas que giram ao mesmo tempo, sendo apenas uma
delas ligada ao eixo do motor.
A rotação do motor é invertida quando se inverte a direção do fluxo,
diferente do deslocamento que é fixo e é igual ao volume entre os dois
dentes multiplicado pelo número de dentes. As rodas não são balanceadas
hidraulicamente em relação à pressão que quando alta na entrada e baixa na
saída provocam altas cargas laterais no eixo, bem como nas rodas dentadas e
nos rolamentos que as suportam.
As vantagens principais de um motor de engrenagens são: sua
simplicidade e sua maior tolerância à sujeira; porém tem menor eficiência.
São muito utilizados na hidráulica móbil e na tecnologia agrícola, para
acionar correias transportadoras, disco dispersador, ventiladores, fusos
transportadores e ventoinhas.
Motores hidráulicos de palhetas
Figura 10 - Motor de palhetas
Os motores hidráulicos contem a mesma estrutura das bombas de
palhetas, mas o movimento radial dos motores de palhetas deve ser forçado,
enquanto que nas bombas se deve a força centrifuga. Neste motor energia de
trabalho hidráulico é transformada em energia mecânica rotativa, que é
aplicada ao objeto resistivo por meio de um eixo. O motor tipo palheta
consiste de um rotor e de palhetas que podem deslocar-se para dentro e para
fora nos alojamentos das palhetas.
O rotor do motor é montado em um centro que está deslocado do centro
da carcaça e seu eixo está ligado a um objeto que oferece resistência.
Conforme o fluido entra pela conexão de entrada, a energia de trabalho
hidráulica atua em qualquer parte da palheta exposta no lado de entrada.
Uma vez que a palheta superior tem maior área exposta à pressão, a força do
rotor fica desbalanceada e o rotor gira.
Conforme o líquido alcança a conexão de saída, onde está ocorrendo
diminuição de volume, o líquido é recolocado.
Antes que um motor deste tipo possa operar, as palhetas devem ser
estendidas previamente e uma vedação positiva deve existir entre as
palhetas e a carcaça. Essa extensão das palhetas pode ser feita por meio de
molas, de modo que elas permaneçam continuamente estendidas ou então
através do deslocamento da pressão hidráulica para o lado inferior das
palhetas.
Motores de pistões radiais com apoio interno dos pistões
Figura 11 - Motor de pistões radiais com apoio interno dos pistões
O princípio de funcionamento é semelhante ao dos axiais, mas nos
motores de pistões radiais o par se consegue devido à excentricidade, que
faz que o componente transversal da força que o pistão exerce sobre a
carcaça seja distinto em duas posições diametralmente opostas, dando lugar
a uma resultante não nula que origina o par de giros.
Os cilindros e pistões são montados em estrela em torno do eixo
excêntrico central. Conforme a posição do eixo excêntrico, dos 5 pistões, 2
ou 3 estão ligados com a entrada (lado da pressão), e o restante dos
pistões ligados com a saída (lado do reservatório).
As câmaras dos cilindros são alimentadas com fluido de pressão através
de um comando que consiste na placa de comando e da válvula distribuidora
sendo a placa de comando unida com a carcaça, e a válvula distribuidora
gira junto com o eixo excêntrico na mesma rotação. Esta válvula contém
furos que fazem a ligação para a placa de comando e para as câmaras dos
pistões.
A transmissão da força do pistão sobre o eixo excêntrico poderá
ocorrer de varias maneiras onde os pistões são guiados na carcaça e apóiam-
se no eixo excêntrico através de anéis de conformação especial.
Durante o movimento rotativo do eixo, ocorre um movimento relativo
entre o pistão e o anel e com uma superfície de apoio do pistão equilibrada
estaticamente há uma redução do atrito, ou seja, as superfícies de contato
no excêntrico e na carcaça são aliviadas hidrostaticamente, de modo que o
atrito é mínimo. Esta construção possibilita alto rendimento e um bom
comportamento em baixas rotações. Apoiados sobre uma superfície esférica,
os pistões e os cilindros seguem isentos de forças transversais, no eixo
excêntrico. Numa outra a execução a pressão de trabalho atua sobre o eixo
excêntrico.
Volume de absorção: 10 até 8500 cm³
Pressão máxima: até 300 bar
Faixa de rotações: 0,5 até 2000 minˉ¹ (conforme TN)
Torque máximo: até 32000 Nm
Motores de pistões radiais conforme o princípio de cursos múltiplos.
Figura 12 - Motor de pistões radiais de curso múltiplo com apoio
externo dos pistões
Os pistões apóiam-se sobre o cames através dos roletes dos pistões; no
acionamento a câmera do cilindro é alimentada com o fluido de pressão
através dos furos axiais, cada pistão recebe a escoa do fluido de pressão
quantas vezes forem os perfis da carcaça de curso do cames, assim o
transformando em movimento rotativo. O trabalho dos pistões contra o cames
é transmitido por um estriado ao eixo, transformando-o em movimento
rotativo mecânico. O que determinará a rotação em uma pressão contínua será
a forma do perfil da curva de curso.
Pressão – 450 bar
Volume de absorção – 200 até 8000
Motores de pistões axiais de disco inclinado
Figura 13 - Motor de pistões axiais de disco inclinado
Os pistões vão dispostos na direção do eixo do motor, sendo montados
axialmente ao eixo e o conjunto rotativo de disco inclinado é uma unidade
de deslocamento, apoiando-se sobre um disco inclinado. O líquido entra pela
base do pistão e o obriga deslocar-se para fora. Como a cabeça do pistão
tem forma cilíndrica e se apóia sobre uma superfície inclinada, a força que
exerce sobre ela se decompõe segundo a direção normal e segundo a direção
tangencial à superfície. Esta última componente a obrigará a girar, e com
ela o eixo sobre a que vai montada. Variando a inclinação da placa ou o
basculamento entre o eixo de entrada e saída se pode variar a cilindrada e
com ela o par e a potência.
O fluido de pressão é conduzido na entrada e os pistões realizam um
movimento planetário de curso e levam junto o cilindro, que gira em
conjunto com o eixo devido ao estriado no mesmo deslocando o fluido para o
lado da baixa pressão (saída), para o sistema.
Volume de absorção: 10 até 1000 cm³
Pressão máxima: até 350 bar
Faixa de rotações: 50 até 5000 minˉ¹ (conforme TN)
Torque máximo: até 41000 Nm
Motor hidráulico de eixo inclinado
Figura 14 - Motor de pistões axiais de eixo inclinado
Neste modelo de motor, temos um eixo inclinado, assim o pistão é
montado inclinado em relação ao eixo de acionamento, essa característica
favorece para a utilização como bomba ou motor hidráulico, de volume
deslocado constante ou variável tendo uma excelente utilidade como motor
hidráulico, mantendo uma continuidade de sucção mesmo em altas rotações
além da possibilidade de montagem em construção aberta e características
positivas de autocavitação.
O ângulo de inclinação da unidade de volume de deslocamento constante
é definido pela carcaça e com isso é fixo. Numa unidade variável este
ângulo é variável dentro de determinados limites. Através da alteração
deste ângulo temos como resultante um curso diferente do pistão e com isso
o volume de deslocamento é alterado.
Utilizamos o motor de vazão constante em circuito aberto e também
fechado com um ângulo de inclinação fixo e o sentido de rotação de saída
possível nos dois sentidos.
Agora, quando se faz necessário, podemos utilizar um motor de vazão
variável também em um circuito aberto e fechado, porem aqui utilizamos uma
inclinação unilateral ou ainda ângulo de inclinação variável sem escala e o
sentido de rotação de saída possível nos dois sentidos.
Durante a torção mecânica tem-se a transformação da pressão de
trabalho e o volume deslocado. A pressão é determinada pela resistência da
marca acoplada ao motor hidráulico. Esta carga corresponde ao momento de
torção exigido no eixo.
Motor de pistões axiais de curso múltiplo e caraça estacionária
Figura 15 - Motor de pistões axiais de curso múltiplo e carcaça
estacionária
Neste motor, a curva de curso é unida com a carcaça e é nesta carcaça
que estão o comando e as conexões podendo ainda, neste motor, ser instalada
uma segunda ponta de eixo ou a montagem de freios. O grupo rotor/pistões
está acoplado ao eixo, através do estriado. Cada pistão realiza vários
cursos por rotação do eixo.
Volume de absorção: 200 até 1500 cm³
Pressão máxima: até 250 bar
Faixa de rotações: 5 até 500 min-1
6. INSTALAÇÃO DOS MOTORES HIDRÁULICOS
Quando instalamos motores hidráulicos devemos ficar atentos a diversos
detalhes, por exemplo, atentar para a verificação quanto a aplicação e
custo considerando-se os limites de velocidade de operação, sendo a
velocidade mínima a de saturação, ou seja, a menor velocidade com a qual o
motor permite a aplicação do momento de torção máximo; a potência
desejada; o tamanho; os limites de pressão do sistema e a direção de
rotação.
Alem de todos estes cuidados iniciais, na instalação deve-se realizar
uma lavagem inicial e uma pré-lubrificação, observando-se a direção de
rotação e as posições de pressão e "sucção". O erro de uma ligação poderá
ocasionar a expulsão dos retentores e destruição dos elementos móveis.
Já se for deixar este motor algum tempo inoperante aconselha-se a
vedar os orifícios com tampas, que serão removidas no instante da
instalação deste. Estes cuidados contribuem para manter limpo todo sistema.
Deve-se ainda manter alinhados os eixos e acoplamentos e os dutos a fim de
evitar desgastes localizados.
7. CONCLUSÃO
A hidráulica é um recurso amplamente utilizado em praticamente todos
os setores da engenharia, ela está presente em nossas vidas e é um assunto
que devemos estudar a fundo. Esperamos que com este trabalho todos os
nossos objetivos tenham sido alcançados que tenhamos esclarecido as
principais dúvidas sobre bombas e motores hidráulicos e muito alem disso,
contribuído para uma melhor simplificação do tema proposto a fim de
garantir o entendimento de diversas pessoas que utilizarem deste artigo
para desenvolver ainda mais seus conhecimentos.
Os usos destes equipamentos são vitais para a indústria e
desenvolvimento do mundo atual se tornando indispensáveis para o progresso.
8. BIBLIOGRAFIA
Acessado em 05 de
Março de 2011 as 15h00
Acessado
em 05 de Março de 2011 as 16h30
Acessado em 06 de
Março de 2011 as 14h45
Acessado em 06 de
Março de 2011 as 16h35
Acessado
em 07 de março as 15h26
Acessado em 07 de março as
17h22
Acessado em 08 de março as
14h47
Acessado em 13 de março as 12h40
Acessado
em 13 de março as 16h10
Acessado
em 13 de março as 18h55
Acessado em 13 de
março as 20h34
Acessado em 13 de
março as 21h25
-----------------------
Velocidade do eixo do motor (RPM ) = Vazão (l/mm)x1000
Volume de
absorção ()
Torque = Força x distância ao Eixo
Volume de absorção = volume máximo da câmara x número de câmaras
