H2: Máquinas Volumétricas e Acumuladores em Hidráulica

Máquinas Volumétricas e Acumuladores em Hidráulica

Máquinas Volumétricas são dispositivos mecânicos projetados para realizar uma troca de energia entre um fluido e um eixo de rotação. Esta troca de energia ocorre de forma intermitente neste tipo de máquina. Podem ser classificadas em:

• Geração de Energia (Bombas): Aumentam a energia do fluido (ex: bombas de líquidos).
• Recepção de Energia (Motores): Extraem energia do fluido (ex: motores).

As curvas características de operação tanto de motores quanto de bombas volumétricas são essenciais para a análise de desempenho.

Perdas e Eficiência em Máquinas Volumétricas

Máquinas volumétricas são constituídas por partes fixas e móveis que estão em contato com o líquido e com outras partes fixas do circuito. Isso produz uma série de perdas que são:

1. Perdas Volumétricas: São causadas pela presença de folgas entre as partes fixas e móveis, além da falta de juntas de vedação. O rendimento volumétrico é expresso pela Expressão de Perda de Volume.
2. Perdas Hidráulicas: São causadas pelo contato direto com o fluido. A fórmula para o cálculo é semelhante às perdas nas tubulações. O rendimento hidráulico é expresso pela Expressão de Perdas Hidráulicas.
3. Perdas Mecânicas: São geradas pelo atrito entre as várias partes fixas e móveis das máquinas. O rendimento mecânico é expresso pela Expressão de Perdas Mecânicas.

Expressões Fundamentais

Dentro da análise de máquinas volumétricas, podemos definir as seguintes expressões:

• Expressões de Fluxo (Vazão): Podem ser definidos três tipos:
  • Em máquinas de geração (Bombas): Fluxo de entrada, fluxo de fuga e fluxo de saída.
  • Em máquinas de recepção (Motores): O mesmo.
• Expressões de Potência: Aplicáveis a máquinas de geração e de recepção.
• Expressões de Torque (Par): Aplicáveis a máquinas de recepção e de geração.

Acumuladores Hidráulicos: Funções e Tipos

Acumuladores são utilizados em circuitos óleo-hidráulicos como reservatórios de fluido extra, permitindo o armazenamento e a utilização dessa energia ao longo do ciclo de trabalho do circuito. Em um circuito óleo-hidráulico, eles executam as seguintes funções:

• Reserva de Pressão: Mantêm a pressão no circuito.
• Amortecimento: Suavizam mudanças bruscas de fluxo no circuito.
• Absorção de Picos de Pressão: Protegem o circuito contra danos.
• Flexibilidade Operacional: Aumentam a flexibilidade de operação de um circuito existente.
• Recuperação de Energia: São uma maneira econômica de recuperação de energia em circuitos de frenagem.
• Outras Funções: Fonte de energia auxiliar, compensador de expansão térmica, compensador de vazamentos, etc.

Tipos de Acumuladores

Existem três tipos principais de acumuladores:

1. Acumuladores de Peso: Utilizam uma massa para criar resistência ao enchimento do reservatório auxiliar. A pressão do fluido permanece constante à medida que o volume do reservatório aumenta.
2. Acumuladores de Mola (Spring): A mola opõe resistência ao enchimento do reservatório. A pressão do tanque aumenta linearmente com o aumento do volume de líquido.
3. Acumuladores de Gás: O esforço é realizado pela compressão de um gás fornecido. A pressão do fluido aumenta com o volume de óleo, mas também depende do tipo de gás.

Dentro dos acumuladores de gás, podemos separá-los em dois grupos:

• Não Separados por Gás: O gás está em contato direto com o fluido.
• Separados por Gás: O gás não está em contato direto com o fluido (geralmente por meio de um diafragma ou pistão).

Considerações de Cálculo

Para o cálculo e dimensionamento de um acumulador, deve-se notar que, se a compressão ocorrer em um período superior a três minutos, o processo é considerado isotérmico, pois há tempo suficiente para que o sistema atinja a temperatura ambiente.