Para que Serve o Load Sense nas Bombas de Pistão Axiais Variáveis?

Para que Serve o Load Sense nas Bombas de Pistão Axiais Variáveis?

Podemos afirmar que o Load-Sense, serve para : 1) manter a velocidade dos atuadores com velocidade constante e também para: 2)  economizar energia, a qual era desperdiçada com a utilização de bomba de pistão axial variável, apenas com o compensador de pressão. Queremos ajudar a entender o porque isso acontece entendendo os conceitos desse sistema chamado de Load-Sense

Vamos abordar primeiramente a questão da Velocidade dos  atuadores

O Conceito que está por trás do Load-Sense ( chamaremos doravante LS ) na verdade vem do conceito da Compensação de Vazão nos sistemas hidráulicos.

Conceito da Vazão Compensada:

Sabemos que para controlarmos a velocidade dos atuadores necessitamos ter válvulas controladoras de fluxo, as quais podem determinar a vazão de óleo que é dirigida aos atuadores , através da abertura da passagem interna da válvula mantendo sempre o mesmo fluxo e por conseguinte a mesma velocidade dos atuadores. Porém esta velocidade só se mantêm constante se a carga também se mantiver constante.

Observe isso pela expressão matemática abaixo:

Q  = K . (Pe – PL)½      

Pe – Pressão de entrada da válvula

Pl – Pressão de saída da válvula

K – Uma constante ( depende da área do orifício )

Isto significa dizer que a diferença das pressões (Pe-PL),ou o ΔP, determina a vazão. Se por exemplo a pressão PL aumentar por um aumento da carga do sistema, isso diminuirá a vazão.

Para resolver este problema teríamos que aumentar a pressão de entrada Pe ,para compensar o aumento de PL . Esse artifício chama-se de vazão compensada.

Pois é exatamente este conceito que está por trás do LS, mas por hora vamos nos aprofundar mais sobre o controle de vazão.

Vamos entender como funciona o Controle de Vazão Compensada:

Há 2 tipos de Controle de Vazão Compensada: O Primeiro chama-se controle Restritivo

E outro chama-se controle por By-Pass

No Restritivo – A vazão da bomba passa ( 100%) pela válvula de controle de fluxo através de  válvula de 2 vias, até o atuador. Veja a imagem abaixo. 

Não é este tipo de controle que se usa nas bombas de Pistões axiais variáveis, mas vamos explicar o funcionamento a frente.

No By-Pass: A vazão da bomba é desviada para o tanque para controlar a vazão de óleo ao atuador.Veja imagem abaixo:

Vamos comparar os 2 tipos:

No Restritivo  – Vamos analisar o sistema operando quando a carga tende a aumentar., isto é, o sinal de PL aumenta e  esse sinal vai até a câmara onde está a mola .   Sem precisar muita explicação e apenas observando a imagem da válvula restritiva concluímos que a carga irá abrira passagem interna de óleo e assim compensará o aumento de carga, enviando mais vazão de forma proporcional ao aumento da carga.Este tipo de válvula é também chamada de Hidrostato,muito usada na entrada de  válvulas proporcionais afim de compensador cargas variáveis.

By-Pass  – Analisando agora a válvula By-Pass, observamos que quando a carga aumenta (PL aumenta ) , a câmara da mola recebe o sinal do aumento da carga e com isso Fecha  a passagem interna de óleo ao tanque e assim, compensará o aumento da carga, aumentando mais a vazão  na entrada do controle de fluxo. Resumindo, este tipo de controle,  faz “Vazar “ mais ou menos óleo para o Tanque.

Conclusão sobre as Válvulas Compensadas:
Quem movimenta o embolo de controle (Poppet), não é nem a pressão de entrada nem a de saída, mas a diferença de pressão, isto é, o ΔP e sabemos pela definição dada pela expressão matemática anterior ,que a raiz quadrada do ΔP multiplicado pela constante “K” resulta em Vazão. Em outras palavras,o ΔP, tem um significado físico de vazão. Observe também que o controle de vazão compensada sempre manterá um ΔP constante pelo orifício que regulamos.

Isso é fantástico, pois independentemente do tamanho do orifício da regulagem da válvula controle de fluxo ( ou válvula direcional ) manter-se-á constante o ΔP, entre a entrada e a saída do orifício de controle , que pode ser uma válvula de controle de vazão ou uma válvula direcional.

Se observarmos este tipo de válvula, vemos que ela  é uma válvula de 3 vias. Mas o que isso tem a ver com o LS das Bombas de Pistões Axiais Variáveis? Pois foi exatamente isso que os engenheiros dos fabricantes de bomba de pistões axiais desenvolveram na década de 1960.

O Conceito explicado acima é utilizado no controle Load-Sense das bombas de pistões axiais.

Você se cansou de tanta informação ? Vamos parar por aqui e no próximo blog, mostraremos como a válvula de Load Sense é implementada dentro da bomba de pistões axiais, para manter constante a velocidade dos atuadores bem como darei um exemplo  prático de uma bomba de Pistões Axiais variáveis, alimentando 3 consumidores, com vazões e pressões diferentes e você aprenderá qual a vantagem do controle Load-Sense.

Também vou explicar a segunda vantagem das bombas de pistões axiais variáveis na economia de energia e que isso foi também o outro motivo da criação do LS .

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Por: Lucas Almir Pessoa

Incont – Automação Hidráulica e Pneumática Ltda
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