Wenzhou Prance Hydraulic Equipment Co., Ltd
Pressão vs Caudal de uma Bomba Hidráulica: O que Controla a Velocidade e a Força?
Pressão vs caudal da bomba hidráulica é mais fácil de compreender separando as funções que desempenham: o caudal é o volume de óleo que se desloca através do circuito, enquanto a pressão é a força por unidade de área produzida quando esse caudal encontra resistência. A cilindrada e a velocidade da bomba determinam, em grande parte, o caudal disponível; a carga, as restrições, a afinação das válvulas e as perdas determinam a pressão necessária num dado momento. Mais caudal faz, habitualmente, com que um atuador se desloque mais depressa. Mais pressão permite-lhe vencer uma carga de resistência maior. Um manómetro não consegue provar que chega caudal suficiente ao atuador, e uma leitura de caudal sem pressão não mostra se o circuito consegue suportar a carga. O diagnóstico correto mede, por conseguinte, ambos em condições controladas.
A pressão e o caudal estão relacionados, mas não são permutáveis
A potência hidráulica transfere energia através de líquido em movimento. O caudal volumétrico é habitualmente expresso em litros por minuto ou galões americanos por minuto. A pressão é habitualmente expressa em bar, pascais ou libras por polegada quadrada. Uma bomba hidráulica de deslocamento positivo retém e transfere um volume de óleo a cada rotação do eixo. O caudal ideal acompanha, portanto, o deslocamento e a velocidade de rotação. O caudal real é inferior porque a fuga interna aumenta com a folga, a viscosidade, o desgaste e o diferencial de pressão.
O circuito apenas desenvolve pressão à medida que resiste ao caudal. Com uma válvula direcional aberta para o depósito e pouca restrição, uma bomba de caudal fixo consegue movimentar um volume substancial de óleo a baixa pressão. Quando um cilindro encontra uma carga, a resistência aumenta e a pressão eleva-se até que a carga se desloque, uma válvula de segurança abra, um compensador reduza o curso da bomba, ou outro limite seja atingido. A Universidade da Flórida explica o princípio básico de deslocamento positivo e refere que uma pressão de descarga excessiva pode danificar uma bomba ou linha; é por isso que um caminho seguro de controlo de pressão é essencial. Veja a discussão da universidade sobre bombas de deslocamento positivo.
O que controla o caudal da bomba hidráulica?
Para uma bomba de cilindrada fixa, o caudal teórico é a cilindrada por rotação multiplicada pela velocidade do eixo. Se a cilindrada for indicada em centímetros cúbicos por rotação e a velocidade em rotações por minuto, a divisão do produto por 1000 fornece o caudal teórico em litros por minuto:
Caudal teórico (L/min) = cilindrada (cm³/rev) × velocidade (rev/min) ÷ 1.000
O caudal real é o caudal teórico multiplicado pela eficiência volumétrica. Como a eficiência não é constante em função da velocidade, temperatura, viscosidade, pressão e desgaste, um valor calculado constitui um ponto de partida e não um substituto para os dados de desempenho do fabricante. O nosso guia autónomo mostra como realizar um cálculo do caudal da bomba hidráulica e interpretar o resultado.
Uma bomba de cilindrada variável adiciona outro controlo de entrada: o grupo rotativo pode alterar a cilindrada efetiva. Uma bomba compensada por pressão pode reduzir a cilindrada após a pressão do sistema atingir o respetivo valor de regulação. Uma bomba com deteção de carga altera a cilindrada para manter a margem necessária na válvula doseadora. Em ambos os casos, uma leitura de caudal baixo pode ser um comportamento de controlo normal e não uma avaria da bomba. Registe o sinal de comando, a regulação do compensador ou da deteção de carga, a posição da válvula e a pressão de ensaio antes de tirar uma conclusão.
O que controla a pressão hidráulica?
A bomba fornece a energia e o caudal que tornam a pressão possível, mas a pressão de funcionamento é definida pela procura do circuito. Num cilindro, a pressão necessária depende da força da carga e da área efetiva do êmbolo, além da fricção e das perdas. Num motor hidráulico, o diferencial de pressão está associado ao binário de saída, enquanto o caudal está associado à velocidade de rotação. Restrições na linha, filtros, arrefecedores, mangueiras, conexões e arestas de medição de válvulas também consomem pressão sem produzir força útil no atuador.
Uma válvula de alívio limita a pressão máxima ao desviar o caudal quando o seu valor de definição é atingido. Não faz com que a bomba produza uma pressão fixa durante todas as condições de funcionamento. Da mesma forma, instalar uma bomba de maior pressão não aumenta automaticamente a pressão se a carga e as definições de controlo permanecerem inalteradas. Qualquer alteração à capacidade de pressão deve ter em conta todos os componentes no invólucro de pressão. A OSHA documenta um incidente fatal após um sistema ter sido modificado de 3.000 para 5.000 psi sem substituir as mangueiras com classificação inferior, ilustrando o porquê de as modificações no sistema hidráulico exigem uma revisão de segurança completa.
Sintoma de pressão ou sintoma de fluxo?
| Sintoma observado | Primeira quantidade a verificar | Possíveis causas no circuito | O que não se deve assumir |
|---|---|---|---|
| O cilindro está lento em ambas as direções | Caudal à pressão de carga requerida | Baixa velocidade da bomba, descurso, fuga, controlo de caudal, admissão restrita | Não assuma que a regulação do relevo está demasiado baixa |
| O cilindro move-se à velocidade normal mas não consegue levantar a carga | Pressão nas portas da bomba e do atuador | Abertura precoce da válvula de descarga, carga demasiado elevada, fuga interna, área do cilindro incorreta | Não assuma que um caudal de bomba maior irá adicionar força |
| O motor tem binário mas roda lentamente | Caudal através do motor | Baixo caudal comandado, fuga no desvio, deslocamento incorreto, limite de alimentação | Não aumente a pressão sem verificar o requisito de velocidade |
| O sistema aquece enquanto o atuador bloqueia | Pressão e caudal de retorno em conjunto | Caudal de alívio, estrangulamento excessivo, fuga, caminho fechado | Não continue a manter a condição de perda de sustentação |
| A pressão flutua e o movimento é errático | Pressão, caudal, nível de óleo e condição de entrada | Aireação, cavitação, controlo instável, restrição intermitente | Não condene a bomba apenas pelo ruído |
Porque um manómetro isolado pode induzir em erro
Um manómetro pode indicar uma pressão normal de reserva ou de alívio, mesmo quando o débito útil é inadequado. Por exemplo, uma bomba gasta pode gerar pressão contra um percurso de teste quase fechado, fornecendo simultaneamente um caudal demasiado baixo à pressão de funcionamento para mover o atuador à velocidade necessária. Inversamente, uma bomba em bom estado pode indicar baixa pressão quando a respetiva descarga está aberta para o depósito. A leitura da pressão só tem significado quando associada ao estado do circuito, local de teste, temperatura do óleo, velocidade da bomba e carga prevista.
Um medidor de caudal acrescenta a informação de volume em falta, mas tem de ser adequado para o fluido, intervalo de caudal, pressão, temperatura e direção. Os medidores de caudal de deslocamento positivo medem diretamente o caudal volumétrico através do enchimento e esvaziamento repetidos de uma câmara de volume conhecido, tal como descrito pela Universidade do Michigan Enciclopédia Visual de Equipamento de Engenharia Química. O contador e a válvula de carregamento escolhidos devem ser instalados de acordo com a respetiva documentação.
Uma sequência de testes de pressão e caudal mais segura
- Identificar o circuito e as caraterísticas nominais. Confirmar o tipo de bomba, cilindrada, rotação, velocidade de acionamento, disposição da válvula de alívio ou compensador, caudal esperado, classificações das mangueiras e tomadas de teste aprovadas.
- Inspecionar antes de energizar. Verifique o nível do óleo, fugas evidentes, o estado das mangueiras, conexões soltas, proteções e as calibrações dos instrumentos. Nunca procure uma fuga de alta pressão com a mão.
- Aquecer o sistema normalmente. Registe a temperatura do fluido porque a viscosidade altera a fuga e a perda de carga. Siga o procedimento de aquecimento do fabricante do equipamento.
- Medir primeiro em baixa carga. Verifique a rotação, a condição de entrada, o caudal básico e o ruído anormal antes de introduzir uma carga controlada.
- Aumente a carga gradualmente. Utilize equipamento de teste aprovado e mantenha-se dentro das especificações dos componentes. Registre o caudal em vários pontos de pressão em vez de depender de um único valor.
- Comparar locais. As diferenças de pressão entre filtros, válvulas, mangueiras ou radiadores identificam onde se está a perder energia. As medições de drenagem de caixa ou de retorno podem ajudar a localizar fugas internas quando o procedimento do fabricante o permite.
- Devolver os controlos ao estado documentado. Remover o equipamento de teste em segurança, restaurar as definições, inspecionar quanto a fugas e registar a configuração final.
A exposição ao fluido hidráulico também merece atenção. A Agência para o Registo de Substâncias Tóxicas e Doenças dos EUA observa que os fluidos hidráulicos variam na composição e que alguns podem irritar a pele ou os olhos; consulte a ficha de dados de segurança do fluido e a da agência declaração de saúde pública sobre fluidos hidráulicos.
Como o tipo de bomba altera a interpretação
Uma bomba de cilindrada fixa, de palhetas ou de pistões continua a tentar deslocar óleo enquanto o respetivo eixo roda, pelo que um caudal bloqueado deve dispor de um caminho de alívio aprovado. Uma bomba de pistões variável com compensação de pressão pode reduzir a cilindrada perto da sua regulação de controlo, mas continua a necessitar de uma comunicação de serviço correta e de controlos de proteção. As transmissões hidrostáticas de circuito fechado adicionam pressão de carga, lavagem do circuito, alívio entre pórticos e comportamento de controlo que não podem ser interpretados a partir de um único manómetro de saída. Utilize sempre o esquema de circuitos exato e os dados da bomba em vez de aplicar um único teste genérico.
Se estiver a comparar famílias de bombas, consulte as da Prance Hydraulic visão geral da bomba hidráulica e o disponível famílias de produtos hidráulicos. Os guias sobre bombas de caudal fixo versus caudal variável, condições de entrada da bomba hidráulica, e eficiência da bomba hidráulica fornecer verificações complementares sem substituir os limites do fabricante.
Vídeo educativo: as bombas criam pressão ou caudal?
Ver no YouTube se o leitor com privacidade melhorada estiver indisponível. A demonstração é educacional e não substitui instruções de engenharia específicas para a máquina.
FAQ
Uma bomba hidráulica cria caudal ou pressão?
Uma bomba hidráulica de deslocamento positivo transfere um volume de fluido à medida que roda e fornece energia ao fluido. A resistência do circuito cria a pressão necessária para mover a carga. O resultado prático depende da bomba, dos controlos, da via de descarga e do circuito conectado.
Uma bomba hidráulica maior aumentará a pressão?
Uma bomba de maior cilindrada aumenta habitualmente o caudal disponível à mesma velocidade. Não aumenta automaticamente a pressão de funcionamento. A pressão depende da procura de carga e das definições de controlo de pressão, estando sujeita aos limites nominais dos componentes e às perdas.
Porque é que uma bomba pode apresentar pressão mas nenhum movimento útil?
O sistema pode atingir pressão com caudal insuficiente devido a fuga na bomba, um trajeto de desvio, um problema numa válvula, fuga no atuador, baixa velocidade de acionamento ou uma bomba variável cujo curso foi reduzido. Meça o caudal à pressão de funcionamento e compare os locais de teste.
Um caudal mais elevado torna um cilindro hidráulico mais forte?
Um caudal mais elevado aumenta principalmente a velocidade do cilindro. A força do cilindro depende principalmente da pressão que atua sobre a área efetiva do êmbolo, menos a atrição e outras perdas.
Que informação deve ser incluída numa consulta de bomba?
Fornecer o tipo de bomba, cilindrada, rotação, detalhes do veio e da montagem, velocidade de acionamento, fluido e gama de temperaturas, caudal pretendido, pressão contínua e de pico, tipo de circuito, método de controlo, ciclo de trabalho, objetivo de filtração e código do modelo atual. lista de verificação de pedido de cotação de bombas hidráulicas organiza essas entradas.
