Tecnología de un acumulador hidráulico
Los acumuladores hidráulicos son dispositivos de almacenamiento de energía. De manera análoga a las baterías recargables en los sistemas eléctricos, almacenan y descargan energía en forma de fluido presurizado y, a menudo, se utilizan para mejorar la eficiencia del sistema hidráulico.
Un acumulador en sí es un recipiente a presión que contiene fluido hidráulico y un gas compresible, típicamente nitrógeno. La carcasa o carcasa está hecha de materiales como acero, acero inoxidable, aluminio, titanio, válvulas de cartucho y compuestos reforzados con fibra. En el interior, una barrera móvil o flexible, generalmente un pistón o una bolsa de goma, separa el aceite del gas.
En estas unidades hidroneumáticas, los fluidos hidráulicos solo se comprimen ligeramente bajo presión. Por el contrario, los gases se pueden comprimir en volúmenes más pequeños bajo altas presiones, y los ingenieros aprovechan esta propiedad en el diseño y la aplicación de acumuladores. En esencia, la energía potencial se almacena en el gas comprimido y se libera a demanda para forzar el aceite desde el acumulador hacia un circuito.
Para usar el dispositivo, primero se precarga el volumen de gas, generalmente entre el 80 y el 90% de la presión mínima de trabajo del sistema. Esto expande el volumen de gas para llenar la mayor parte del acumulador con solo una pequeña cantidad de aceite restante en el interior. En funcionamiento, la bomba hidráulica aumenta la presión del sistema y fuerza la entrada de líquido al acumulador. (Las válvulas controlan el flujo de aceite hacia adentro y hacia afuera). El pistón o vejiga se mueve y comprime el volumen de gas porque la presión del fluido excede la presión de precarga. Esta es la fuente de energía almacenada.
El movimiento se detiene cuando se equilibran las presiones del sistema y del gas. Cuando una acción aguas abajo, como el movimiento del actuador, crea una demanda del sistema, la presión del sistema hidráulico cae y el acumulador libera el fluido presurizado almacenado al circuito. Cuando el movimiento se detiene, el ciclo de carga comienza de nuevo.
Tres tipos comunes son los acumuladores hidráulicos de vejiga, pistón y diafragma. Los acumuladores de vejiga suelen tener grandes puertos que permiten una rápida descarga de líquido y ayudan a garantizar que el dispositivo sea relativamente insensible a la suciedad y la contaminación. Una regla general es montar los acumuladores de vejiga verticalmente, aunque también se pueden montar de lado en aplicaciones de ciclo bajo. Los acumuladores de vejiga generalmente están diseñados para tener una relación de presión de 4: 1 (presión máxima a presión cargada de gas) para proteger la vejiga de una distorsión excesiva y tensión del material.
Los expertos tienden a ver los acumuladores de vejiga como las mejores unidades de uso general. Vienen en una amplia gama de tamaños estándar y las buenas características de respuesta los hacen muy adecuados para aplicaciones de choque. Dependiendo del diseño, una vejiga se puede reemplazar fácilmente en caso de falla o daño.
Un acumulador de pistón es muy parecido a un cilindro hidráulico sin vástago. Al igual que otros acumuladores, un acumulador de pistón típico consta de una sección de fluido y una sección de gas, con el pistón móvil separando las dos. Menos comunes son los acumuladores de pistón que reemplazan el gas a alta presión con un resorte o un peso pesado para aplicar fuerza al pistón.
Los acumuladores de pistón generalmente se recomiendan para grandes volúmenes almacenados, hasta 100 galones o más, y pueden tener altos índices de flujo. La relación de presión está limitada solo por el diseño, pero generalmente no se recomiendan para aplicaciones de choque. A menudo se construyen para aplicaciones resistentes y de servicio pesado. Sin embargo, son más sensibles a la contaminación que puede dañar los sellos, aunque la mayoría de los acumuladores de pistón se reparan fácilmente reemplazando los sellos del pistón.
Los acumuladores de diafragma funcionan de forma muy similar a los acumuladores de vejiga. La diferencia es que en lugar de una vejiga de goma, esta versión usa un diafragma elástico para separar los volúmenes de aceite y gas. Los acumuladores de diafragma son dispositivos económicos, compactos y livianos que ofrecen un flujo y volumen relativamente pequeños, por lo general alrededor de un galón.
Un acumulador de diafragma puede soportar relaciones de compresión más altas de hasta 8 a 10: 1 porque la barrera de goma no se deforma en el mismo grado que una vejiga. También disfrutan de una mayor flexibilidad de montaje, son insensibles a la contaminación y responden rápidamente a los cambios de presión, lo que los hace adecuados para aplicaciones de impacto.
Los acumuladores almacenan energía que se puede utilizar para complementar el flujo de la bomba, mejorar la respuesta del sistema o servir como respaldo durante un corte de energía. También pueden compensar las fugas o la expansión térmica y reducir la vibración, las pulsaciones y los golpes.
