Universidade Federal do Pampa Centro de tecnologia de Alegrete Curso de Engenharia Mecnica

BOMBAS HIDRULICAS

Rafael Brito Solane

ALEGRETE 2011

Universidade Federal do Pampa Centro de tecnologia de Alegrete Curso de Engenharia Mecnica

BOMBAS HIDRULICAS

Trabalho apresentado na Universidade Federal do Pampa como requisito parcial para concluso da disciplina Sistemas hidrulicos e pneumicos.

Prof. Dr. Daniel F. T. Gamarra

ALEGRETE 2011

3

1.

DEFINIO DE BOMBAS HIDRULICA

So mquinas hidrulicas operatrizes, ou seja, equipamentos que recebem energia potncia e transformam parte em energia cintica e energia de presso, cedendo estas duas energias transformadas ao fluido utilizado no sistema. As bombas so classificadas, basicamente, em dois tipos: deslocamento positivo (hidrosttica) e deslocamento no positivo (hidrodinmica). So geralmente especificadas pela capacidade de presso mxima de operao e pelo seu deslocamento, em litros por minuto.

1.1. Bombas hidrodinmicasChamadas tambm de bombas deslocamentos no-positivos, esse tipo de mquina no so muito utilizados devido o seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando se h um aumento de resistncia, outro motivo a possibilidade de impedir completamente a sada do fluido em pleno regime de funcionamento da bomba.

1.2. Bombas hidrostticasEsse tipo de bomba produz um fluxo de forma pulsativa e sem variao de presso no sistema, por isso so muito empregadas em equipamentos industriais, avio e maquinrio de construo. Tambm conhecidas como bombas de deslocamento positivo.

2. ESPECIFICAES TCNICASNo geral a maioria das bombas acoplada na parte superior dos reservatrios, podem assim conectar o duto do reservatrio direto na bomba, diminuindo as perdas de cargas. No entanto a energia para deslocar o fluido no reservatrio exercida pela atmosfera. Toda bombas possuem uma dada faixa de presso , que no deve ser ultrapassada para no colocar a vida til do equipamento em risco, um fator que influncia na presso o deslocamento que o equipamento possui, ou seja, o volume de liquido transferido durante a rotao esse fator expresso em centmetros cbicos por rotao. A capacidade de fluxo pode ser expressa pelo deslocamento, em litros por minuto. Como na maioria dos equipamentos mecnicos a eficincia um fator muito importante, nas bombas no diferente. Para se calcular a eficincia volumtrica deste equipamento, basta fazer a relao entre o deslocamento real e o deslocamento terico do equipamento.

(1)

3. Princpios de Funcionamento

4

O funcionamento baseia-se na criao de uma zona de baixa presso e uma zona de alta presso. Devido rotao do rotor, comunicada por uma fonte externa (motor eltrico, combusto interna ou manual) o sistema recebe o suprimento de liquido gerando uma presso menor do que a presso atmosfrica com isso o sistema fica desbalanceado e o fluxo ocorre, a presso atmosfrica muito importante para encher a carcaa da bomba enquanto o rotor gira em alta velocidade. Com o rotor em alta velocidade as ps geram um fenmeno chamado cavitao, processo que interfere no desempenho do equipamento provocando a desintegrao da superfcie do material submetido a esse fenmeno. O processo de cavitao consiste na gerao de bolhas nas pontas das ps devido baixa presso, essas bolhas implodem na carcaa da bomba causando o desprendimento de material do equipamento e tornando a vida til do mesmo menor do que o esperado, a cavitao pode ser identificada atravs dos rudos ou at mesmo por componentes danificados na bomba. Outro fator muito prejudicial ao sistema a aerao , que consiste no succionamento de ar junto com o liquido, esse processo recebe o nome de pseudocavitao, pois os resultados desse processo so idnticos ao da cavitao. Os fabricante s de bombas determinam o nvel de cavitao em termos de escala de presso de vcuo que dada em ou seja na escala de presso absoluta.

4. TIPOS DE BOMBAS4.1 Bombas de Engrenagem ExternaEste tipo de bomba consiste basicamente em uma carcaa com dois orifcios (entrada e sada) onde o mecanismo de bombeamento so as engrenagens que esto acopladas eixos ligados a um elemento acionador direto. O fluido entra na bomba pelo lado onde os dentes esto desengrenados, sendo conduzido pelos espaos vazios entre os dentes forando a sada do fluido pelo outro lado. Os tipos de engrenagens usados nesses tipos de bombas so: engrenagens helicoidais, retas e em forma de espinho de peixe.

Fig 1. Tipos de engrenagens.

5

4.2 Bombas de Engrenagem Interna (Gerotor) um bomba de engrenagem interna com uma engrenagem interna sendo a motora e uma engrenagem externa sendo a movida. Para que os funcionamento desse tipo de bomba seja perfeito a engrenagem interna possui um dente a menos e movimentada por um elemento acionado, fazendo assim com que a engrenagem externa gire. Devido a diferena entre as engrenagens forma-se um volume crescente no enquanto os dentes desengrenam e do outro lado da bomba formado um volume decrescente. O fluido que entra no mecanismo separado do fluido que sai por meio de um divisria de abertura. A vedao mantida enquanto o liquido impelido da entrada para a sada. O volume que expelido por uma bomba de engrenagem determinado pelo volume do fluido que cada dente desloca sendo multiplicado pela . As bombas de engrenagem seja do tipo interna ou externa, no podem ser submetidas a variao de volume enquanto esto operando. Um modo utilizado fazendo a variao no sistema que aciona as engrenagens, por exemplo um motor eltrico. As bombas do tipo de engrenagem tm suas vantagens: - Eficiente projeto simples; - Excepcionalmente compacta e leve para sua capacidade; - Eficiente alta presso de operao; - Resistente aos efeitos de cavitao; - Alta tolerncia contaminao dos sistemas; - Resistente em operaes em baixas temperaturas; - Construda com mancal de apoio no eixo; - Compatibilidade com vrios fluidos (Fluidos base de petrleo, gua glicol, emulso, gualeo, fluido de transmisso, leo mineral).

5. BOMBAS DE PALHETA uma bomba de deslocamento positivo que consiste de palhetas montadas em um rotor que gira dentro de uma cavidade, fazendo com que as palhetas acompanhem o contorno de um anel ou carcaa. Os componentes de uma bomba de palheta consistem de: rotor, palhetas, anel e uma placa de orifcio com aberturas de suco e recalque. O bombeamento desse tipo de bomba geralmente por uma unidade integral que recebe o nome de montagem de conjunto da bomba. Esse conjunto consiste basicamente de palhetas, rotor, anel elptico colocado entre as duas placas de orifcio. A vantagem de se usar esse tipo de conjunto a praticidade na hora da manuteno do equipamento. Para o funcionamento correto deste tipo de bomba, um selo positivo deve existir entre a palheta e o anel, este selo de extrema importncia para garantir total vedao do sistema. O rotor suporta as palhetas e quanto acionado por um motor ( manual, combusto interna, eltrico) tende a expulsa-ls por inrcia, com as palhetas sendo pressionados contra a carcaa forma um sistema de vedao positiva. Um volume crescente na entrada e um volume decrescente formado na sada, tudo isso ocorre tambm dentro do anel. Todo o fludo entra e sai do mecanismo de bombeamento atravs da placa de orifcio (as aberturas de entrada e de sada na placa de orifcio so conectadas respectivamente s aberturas

6

de entrada e de sada na carcaa das bombas).

5.1 Bombas de Palheta de Volume VarivelCom o parafuso regulado, o anel mantido fora do centro com relao ao rotor. Quando o rotor girado, um volume de fluxo gerado, ocorrendo o bombeamento. Recuando-se o parafuso de regulagem h uma reduo da excentricidade do anel em relao ao rotor e, conseqentemente, reduo do volume de leo bombeado. Com o parafuso todo recuado o anel est centrado e o deslocamento da bomba nulo. Todas a bombas de presso compensada, de volume varivel, devem ter suas carcaas drenadas externamente.

6. BOMBAS DE PISTOAs bombas de pisto geram uma ao de bombeamento, fazendo com que os pistes se alterem dentro de um tambor cilndrico. O mecanismo de bombeamento de uma bomba de pisto consiste basicamente de um tambor de cilindro, pistes com sapatas, placa de deslizamento, sapata, mola de sapata e placa de orifcio. A placa de deslizamento posicionada a um certo ngulo. A sapata do pisto corre na superfcie da placa de deslizamento. Quando um tambor de cilindro gira, a sapata do pisto segue a superfcie da placa de deslizamento (a placa de deslizamento no gira). Uma vez que a placa de deslizamento est a um dado ngulo o pisto alterna dentro do cilindro. Em uma das metades do ciclo de rotao, o pisto sai do bloco do cilindro e gera um volume crescente. Na outra metade do ciclo de rotao, este pisto entra no bloco e gera um volume decrescente. A bomba de pisto que foi descrita acima conhecida como uma bomba de pisto em linha ou axial, isto , os pistes giram em torno do eixo, que coaxial com o eixo da bomba. As bombas de pisto axial so as bombas de pisto mais populares em aplicaes industriais. Outros tipos de bombas de pisto so as bombas de eixo inclinado e as de pisto radial.

6.1 Bombas de Pisto Axial de Volume VarivelO deslocamento da bomba de pisto axial determinado pela distncia que os pistes so puxados para dentro e empurrados para fora do tambor do cilindro. Visto que o ngulo da placa de deslizamento controla a distncia em uma bomba de pisto axial, ns devemos somente mudar o ngulo da placa de deslizamento para alterar o curso do pisto e o volume da bomba. Com a placa de deslizamento posicionada a um ngulo grande, os pistes executam um curso longo dentro do tambor do cilindro. Com a placa de deslizamento posicionada a um ngulo pequeno, os pistes executam um curso pequeno dentro do tambor do cilindro. Variando-se um ngulo da placa de deslizamento, o fluxo de sada da bomba pode ser alterado. Vrios meios para variar o ngulo da placa de deslizamento so oferecidos por diversos

7

fabricantes. Estes meios vo desde um instrumento de alavanca manual at uma sofisticada servo vlvula.

6.2 Bombas de Pistes RadiaisNeste tipo de bomba, o conjunto gira em um piv estacionrio por dentro de um anel ou rotor. Conforme vai girando, a fora centrfuga faz com que os pistes sigam o controle do anel, que excntrico em relao ao bloco de cilindros. Quando os pistes comeam o movimento alternado dentro de seus furos, os prticos localizados no piv permitem que os pistes puxem o fluido do prtico de entrada quando estes se movem para fora, e descarregam o fluido no prtico de sada quando os pistes so forados pelo contorno do anel, em direo ao piv. O deslocamento de fluido depende do tamanho e do nmero de pistes no conjunto, bem como do curso dos mesmos. Existem modelos em que o deslocamento de fluido pode variar, modificando-se o anel para aumentar ou diminuir o curso dos pistes. Existem, ainda, controles externos para esse fim.

6. CUIDADOS6.1 FiltragemO fluido hidrulico deve ser filtrado durante o enchimento e continuamente durante a operao, para garantir o nvel mnimo de contaminao. Recomenda-se o uso de filtro de suco de acordo com o fabricante da bomba. A substituio deve ocorrer aps as primeiras 487 horas e posteriormente a cada 500 horas de operao.

6.2 Montagem, Alinhamento e OperaoAs bombas podem ser montadas em qualquer posio, porm a preferencial com o eixo na horizontal. Os flanges SAE B, C com 2 furos so padres para ambos os tipos de eixos, chavetados ou estriados. Em acoplamentos diretos os eixos da bomba e do motor devem estar alinhados dentro de 0,1 mm LTI. Durante a operao levante a presso da vlvula de alvio at atingir o valor de ajuste para a operao normal, verifique se no a vazamento nas tubulaes e seus componentes.