acumulador

Un acumulador es un recipiente a presión que contiene fluido hidráulico presurizado, lo que permite que una bomba funcione a flujo constante en lugar de pulsante para igualar las demandas de carga instantáneas. El fluido en el interior se encuentra bajo presión de gas nitrógeno (típicamente 0.9 veces la presión de operación del sistema) y puede descargarse rápidamente cuando el sistema necesita un aumento rápido de flujo o presión. Esta separación del almacenamiento de energía de la entrega de energía es lo que hace que los acumuladores sean esenciales en los circuitos hidráulicos modernos.

El diseño más común es el acumulador de vejiga, que contiene una vejiga de caucho sintético o PTFE que divide el recipiente en dos cámaras. El fluido hidráulico ocupa un lado; el gas nitrógeno inerte el otro. A medida que aumenta la presión, la vejiga se comprime, almacenando energía en el gas. Cuando la presión del sistema disminuye, el nitrógeno se expande y empuja el fluido de regreso al circuito. Los acumuladores de pistón y los acumuladores de diafragma funcionan con principios similares pero con diferentes geometrías internas, elegidos en función del ciclo de trabajo, la velocidad de respuesta y las limitaciones de costo.

Los acumuladores desempeñan tres funciones críticas: absorben los picos de presión por el cierre repentino de válvulas o la caída de carga, evitando daños por choque a bombas y tuberías; suavizan el ruido y la ondulación de la bomba al proporcionar una fuente de fluido secundaria durante la demanda transitoria; y permiten que bombas más pequeñas sirvan a sistemas que periódicamente demandan más flujo del que la bomba puede mantener, porque el acumulador suministra la demanda máxima mientras la bomba se recarga entre pulsos. En equipos móviles como excavadoras y cargadoras, los acumuladores permiten una respuesta rápida del actuador sin sobredimensionar el motor.

Consideraciones de dimensionamiento y mantenimiento

El volumen del acumulador se dimensiona calculando el cambio de presión entre el estado cargado y la presión mínima utilizable, y el volumen de fluido que debe suministrarse durante la demanda máxima. Demasiado pequeño, y se agota antes de que la bomba pueda recuperarse; demasiado grande, y añade peso y costo innecesarios. La presión de precarga (la presión inicial de nitrógeno cuando el sistema está en reposo) es crítica: demasiado alta y la vejiga nunca se relaja por completo, acelerando la fatiga; demasiado baja y la vejiga sobresale en el puerto de descarga. La precarga se establece típicamente entre un 10 y un 20 por ciento por debajo de la presión mínima de trabajo del sistema.

Los acumuladores de vejiga sufren fallas en la vejiga, generalmente por degradación del material debido a la exposición a la química del fluido, los ciclos de temperatura o la flexión repetida. Cuando una vejiga se rompe, el nitrógeno escapa y el acumulador se vuelve inútil; peor aún, si el nitrógeno llega a la entrada de la bomba, se producen cavitación y daños graves. La inspección regular de hinchazón, fugas y pruebas de integridad (verificación de la presión de precarga) prolonga la vida útil. Los acumuladores también requieren aislamiento del circuito durante el mantenimiento y descarga de emergencia a una presión segura, ya que la energía almacenada puede liberarse violentamente.