Bomba de pistão ou bomba de engrenagens – qual escolher?

A escolha entre uma bomba de pistão e uma bomba de engrenagens deve ser determinada pelos requisitos específicos da aplicação. As bombas de pistão, apesar do preço mais elevado e da maior complexidade, oferecem pressões mais elevadas, melhor eficiência e a possibilidade de regular o caudal, o que as torna ideais para aplicações que exigem precisão e parâmetros de funcionamento elevados. Por sua vez, as bombas de engrenagens, graças à sua construção simples, fiabilidade e custos mais baixos, revelam-se perfeitas em aplicações com requisitos médios de pressão e caudal.

A análise dos parâmetros técnicos, vantagens e desvantagens de ambos os tipos de bombas apresentados neste artigo deverá facilitar a tomada de uma decisão ideal, adaptada às necessidades específicas do sistema hidráulico em questão. É importante ter em conta que a escolha adequada da bomba hidráulica é fundamental para a eficiência, fiabilidade e economia de todo o sistema.

Na hidráulica de potência, tal como em qualquer área da engenharia, não existem soluções universais — cada escolha deve ser o resultado de uma análise cuidadosa dos requisitos e das limitações de uma aplicação específica.

Características técnicas das bombas de pistão

Construção e parâmetros de funcionamento

As bombas de pistão caracterizam-se por uma construção complexa, composta por pistões, cilindros, válvulas e mecanismos de acionamento. Podem ser fabricadas como bombas de ação simples ou dupla. Distinguem-se pelos seguintes parâmetros:

• Alta pressão de trabalho — as bombas de pistão podem gerar pressões muito elevadas, o que as torna ideais para aplicações que exigem grande potência
• Rendimento estável, independente da pressão e da viscosidade do fluido transportado
• Elevada eficiência energética - as bombas de pistão atingem uma eficiência de 80 a 95%
• Capacidade de funcionamento com caudal variável - muitos modelos de bombas de pistão oferecem a possibilidade de regular o caudal

Vantagens das bombas de pistão

1. O rendimento da bomba não varia com as alterações na pressão e na viscosidade do fluido transportado
2. Capacidade de transportar praticamente qualquer fluido, independentemente das suas propriedades físicas ou químicas
3. Capacidade de atingir uma pressão de saída elevada, mantendo um caudal estável
4. Alta eficiência energética na faixa de 80 a 95%
5. Controlo preciso do caudal e da pressão

Desvantagens das bombas de pistão

1. Uma construção complexa que exige uma execução precisa
2. Custo elevado de aquisição e manutenção
3. Velocidade de rotação mais baixa em comparação com outros tipos de bombas
4. A natureza pulsante do fluxo, que exige frequentemente a utilização de amortecedores de pulsação
5. Sensibilidade à contaminação no meio de trabalho
6. Manutenção mais complexa devido à complexidade da construção

Características técnicas das bombas de engrenagens

Construção e parâmetros de funcionamento

As bombas de engrenagens caracterizam-se por uma construção simples, composta por um corpo e um par de engrenagens. Distinguem-se as bombas de engrenagens com dentadura externa e interna. Os seus principais parâmetros são:

• Pressões nominais de serviço - as bombas de engrenagens funcionam normalmente numa gama de pressões entre 175 e 275 bar, dependendo do tamanho e da construção
• Rendimento proporcional à velocidade de rotação - o caudal está diretamente relacionado com a velocidade de rotação do eixo de transmissão
• Velocidades de rotação - dependendo do tamanho da bomba, de 3000 a 10 000 rpm
• Volume geométrico de trabalho - de alguns a várias dezenas de cm³/rev

Vantagens das bombas de engrenagens

1. Construção simples com um número mínimo de peças móveis, o que reduz o risco de avarias
2. Fiabilidade e facilidade de manutenção
3. Custo de aquisição e de exploração relativamente baixo
4. Capacidade de trabalhar com fluidos de alta viscosidade, tais como óleos, tintas ou resinas
5. Bom desempenho em aplicações de média pressão
6. Baixo nível de ruído, se a instalação for feita corretamente

Desvantagens das bombas de engrenagens

1. Menor rendimento a pressões mais elevadas, em comparação com as bombas de pistão
2. Capacidade limitada de regulação do caudal - as bombas de engrenagens têm, normalmente, um caudal fixo
3. Menor rendimento energético — normalmente 93-98 % a baixas pressões, diminuindo a pressões mais elevadas
4. Precisão limitada no controlo do fluxo
5. Menor resistência à contaminação em comparação com alguns outros tipos de bombas

Comparação entre rendimento e eficiência

Parâmetros de fluxo

As bombas de pistão oferecem um caudal estável, independente da pressão, o que constitui uma vantagem significativa em aplicações que exigem uma dosagem precisa. Por sua vez, as bombas de engrenagens garantem um caudal proporcional à velocidade de rotação, o que facilita a regulação através da alteração da rotação.

O rendimento unitário da bomba está relacionado com o seu conceito de construção. No caso de uma bomba de engrenagens com dentadura externa, pode ser calculado, a título indicativo, através da fórmula:
qp = π m z b h
, em que:

• m - módulo
• z - número de dentes da roda dentada
• b - largura da roda dentada
• h - altura do dente

Eficiência energética

As bombas de pistão apresentam a maior eficiência energética entre as bombas hidráulicas, atingindo valores entre 80 % e 95 %. As bombas de engrenagens caracterizam-se por uma eficiência ligeiramente inferior, que diminui ainda mais a pressões mais elevadas. Durante o funcionamento da bomba de engrenagens, verifica-se uma pequena perda de fluido, uma vez que este é utilizado para lubrificar os rolamentos e ambos os lados das engrenagens. Por este motivo, a bomba de engrenagens perde constantemente 2 a 7% da sua eficiência.

Intervalo de pressões de funcionamento

As bombas de pistão podem funcionar a pressões significativamente mais elevadas do que as bombas de engrenagens. Enquanto as bombas de engrenagens funcionam normalmente na faixa de 175 a 275 bar, as bombas de pistão podem gerar pressões superiores a esses valores, o que as torna ideais para aplicações de alta pressão.

Aplicações das bombas de pistão e de engrenagens

Bombas de pistão - principais áreas de aplicação

As bombas de pistão são utilizadas em setores que exigem alta pressão e um fluxo preciso de líquidos:

1. Indústria hidráulica - sistemas hidráulicos que requerem altas pressões
2. Indústria automóvel - sistemas de travagem, sistemas de direção assistida
3. Setor energético - sistemas de lubrificação de turbinas
4. Máquinas-ferramentas CNC - controlo preciso dos movimentos das ferramentas
5. Indústria aeronáutica - sistemas de controlo
6. Aplicações médicas e alimentares - dosagem precisa de líquidos
7. Plataformas de perfuração e sistemas hidrostáticos na indústria naval

Bombas de engrenagens - principais áreas de aplicação

As bombas de engrenagens são utilizadas em condições menos exigentes, onde basta uma pressão baixa ou média e um caudal constante:

1. Sistemas de lubrificação de máquinas e equipamentos
2. Bombas de óleo em motores de combustão
3. Máquinas agrícolas e de construção
4. Indústria alimentar - transporte de líquidos de baixa viscosidade
5. Sistemas de refrigeração
6. Transporte de fluidos de alta viscosidade, tais como óleos, tintas e resinas
7. Sistemas hidráulicos móveis de potência média