A bomba hidráulica

Todos os sistemas hidráulicos em uma escavadeira obtêm sua pressão hidráulica de uma bomba hidráulica. Há dois tipos de bombas de uso comum:
  • Bombas de engrenagem
  • Bombas de deslocamento variável
Em uma bomba de engrenagem, um par de engrenagens intercambiáveis pressuriza o óleo hidráulico. A desvantagem das bombas de engrenagem é que a pressão se eleva e cai de acordo com a velocidade do motor, e o único modo de manter a alta pressão é utilizar o motor em plena potência.

Uma bomba de deslocamento variável é mais sofisticada. Ela tem uma série de cilindros de pistão fixados em um anel dentro de um barril. O motor gira o barril de modo que os cilindros giram. Os pistões do cilindro se estendem para a parte de trás do barril, onde são fixados a um platô fixo em ângulo. Conforme gira o barril, o ângulo do platô fixo empurra os pistões e então os puxa para fora. Você pode ver no diagrama que conforme o platô fixo puxa o pistão para fora, o cilindro suga o óleo do tanque. Conforme o platô empurra o pistão para dentro, o cilindro bombeia o óleo para fora do sistema hidráulico. Bem antes de um cilindro girar a partir do lado de admissão para o lado de descarga, ele está confinando a quantidade máxima de óleo. À medida que gira do lado do sistema hidráulico para o lado de admissão, está confinando a quantidade mínima de óleo. Isso pressuriza o óleo de modo que ele é bombeado para fora com grande força.


O coração do sistema hidráulico sensível à carga é a bomba de deslocamento variável

Esta bomba é especialmente interessante pois você pode facilmente ajustar quanto óleo ela bombeia. Tudo o que você tem a fazer é alterar o ângulo do platô fixo. Quando o platô fixo é pressionado para mais perto do barril, não há muita diferença entre o tamanho de um compartimento de fluido do cilindro no lado esquerdo e o tamanho do compartimento no lado direito. Consequentemente, a bomba não bombeia muito óleo. Quando o platô fixo é pressionado em todo seu curso contra o tambor - de modo que não esteja em ângulo - o sistema não bombeia óleo nenhum.

O ângulo do platô fixo é determinado pelas necessidades do sistema hidráulico. Circuitos especiais monitoram a pressão nos vários aríetes hidráulicos e ajustam a taxa de fluxo ao nível necessário. Este sistema hidráulico sensível à carga tem um par de vantagens significativas sobre um sistema que utiliza a bomba de deslocamento fixo.

Antes de tudo, a bomba de deslocamento variável é mais eficiente pois bombeia apenas a quantidade de óleo que o sistema hidráulico necessita. Quando nenhum dos aríetes hidráulicos está operando, a bomba simplesmente para de bombear óleo. Isso reduz o consumo de combustível da escavadeira em grande medida.

Em segundo lugar, este tipo de sistema faz o melhor uso da potência disponível no motor. A maioria das escavadeiras tem várias opções diferentes de velocidade do motor. Quando o motor está na velocidade máxima, a escavadeira tem maior potência para trabalhar. Mas quando o motor está em velocidade reduzida, a escavadeira tem menos potência disponível.

Se a bomba tentar extrair mais potência que o motor pode produzir (em uma velocidade em particular), o motor afogará. Então, para fornecer a máxima pressão para a hidráulica todo o tempo, o sistema tem de fazer uso inteligente da potência disponível.

Em uma escavadeira, a potência é apenas a taxa de fluxo multiplicada pela pressão hidráulica. A pressão é determinada pela operação que está sendo realizada - elevação de objetos pesados ou quebrar pisos rígidos requer maior pressão que movimentar uma caçamba vazia. As válvulas de alívio determinam uma pressão máxima no sistema hidráulico.


Imagem cedida pela Caterpillar
A bomba hidráulica de uma escavadeira Caterpillar

Em escavadeiras com bombas de deslocamento fixo, a taxa de fluxo é constante em qualquer velocidade de motor. Como a taxa de fluxo multiplicada pela pressão máxima não pode exceder a potência disponível do motor, o sistema sempre bombeia a quantidade de óleo necessária para a máxima pressão. Algum óleo é usado pela hidráulica e o resto vai para o tanque. Isso significa que se não estiver precisando de pressão total, você está gastando a energia disponível do motor e desgastando o sistema sem motivo.

As escavadeiras com bombas de deslocamento variável não tem esse problema. O sistema monitora a pressão de todos os aríetes hidráulicos e controla o ângulo da placa oscilante para satisfazer as exigências do aríete que tem o nível de pressão mais alto. Se você não estiver exigindo pressão total, a bomba aumentará seu deslocamento (que aumenta a taxa de fluxo), fazendo as ferramentas se movimentarem mais rápido. Quando o sistema exige pressão total, a bomba diminui seu deslocamento de modo que possa fornecer a pressão sem exceder a potência disponível do motor.