agosto 2019

Continuando con el artículo anterior, analizamos otros factores que influyen en la decisión sobre el tipo de acumulador que se adapta mejor a la aplicación industrial que lo requiere:

La viscosidad

Los acumuladores de vejiga y de membrana pueden trabajar prácticamente con cualquier tipo de fluido, incluyendo aquellos con poca capacidad de lubrificación.
Las juntas interiores del acumulador de pistón requieren siempre estar bien lubricadas. Trabajar con un fluido de poca capacidad de lubricación puede ocasionar desgaste en las  juntas en poco tiempo, dando origen a fugas en los acumuladores de pistón.

Temperatura de trabajo

Para cumplir condiciones extremas de temperatura, desde el punto de vista de diseño, los acumuladores de pistón suelen ser más versátiles. Un acumulador de pistón se puede fabricar de una variedad de materiales, algunos de los cuales tienen muy buenas características a temperaturas extremas.

También puede ser más fácil y económico cambiar un kit de juntas a un tipo especial, que utilizar y fabricar una vejiga especial.

En acumuladores a vejiga, para trabajar en temperaturas fuera del rango «normal» -20 ° C a + 80 ° C, se debe considerar tanto el recipiente a presión como los elastómeros.

El material de la vejiga se puede cambiar para que el acumulador trabaje en temperaturas extremadamente bajas y altas, pero las carcasas del acumulador se fabrican de acuerdo a regulaciones específicas. Para alcanzar temperaturas fuera de este rango se puede requerir una recertificación o, al menos, nuevos cálculos para la presión nominal de la carcasa.

Instalación

Cualquiera de los 3 tipos de acumuladores pueden ser instalados tanto horizontal como verticalmente. En algunas aplicaciones, solo los acumuladores a vejiga, al ser instalados horizontalmente pueden reducir su eficiencia volumétrica.

Seguridad

Teóricamente es posible desarmar un acumulador a pistón con carga; pero, aunque sea a baja presión, esta acción es extremadamente peligrosa. Los acumuladores de membrana no pueden desarmarse ya que son soldados y los de vejiga son de acero forjado. Sin embargo se debe tener especial cuidado en la extracción de válvula de hinchado en estos 2 últimos.

Coste

Generalmente el coste de cualquier parte mecánica es función directa de su peso y de la cantidad de trabajo manual o automatizado invertido en su manufactura. También de la cantidad de unidades fabricadas por lote. Tomando en cuenta estas premisas, los acumuladores de membrana y vejiga en comparación a los de pistón suelen ser más económicos.

Después de analizar los tres tipos más habituales de acumuladores, podemos concluir que no existe un tipo que predomine en diseño, funcionalidad y accesibilidad sobre los demás. La decisión, por tanto, se debe tomar analizando el entorno en términos de funcionamiento, presupuesto y diseño integral del sistema, así como las características de aplicación específica que se requiere diseñar.

La existencia de tres tipos de acumuladores hidráulicos nos indica que no todas las ventajas se concentran en un solo tipo de acumulador, sino que, factores como la aplicación, el tipo de fluido y la ubicación del mismo, nos llevan a decantarnos por un tipo u otro.

A continuación, hacemos un análisis de los factores que influyen en una correcta decisión a la hora de instalar un tipo específico de acumulador.

Tipo de aplicación

El primer factor a considerar, es para qué necesitamos el acumulador. Si  la aplicación es para golpes de ariete del circuito hidráulico, cualquiera de los 3 tipos es adecuado. Para cada caso habría que calcular para decidir en función de la magnitud, frecuencia y velocidad de la pulsación.

Por otro lado, si la pulsación es de frecuencia constante y no muy elevada en magnitud, los acumuladores a vejiga o membrana con baja presión de hinchado trabajan mejor. El acumulador de pistón se desaconseja.

Si lo que se busca en compensar la expansión térmica en un circuito hidráulico, los acumuladores a vejiga y membrana, al no tener ninguna fricción entre materiales internos, son mucho más aconsejables que el acumulador de pistón.

Para la utilización de acumulador como reserva de energía, cualquiera de los 3 tipos funcionaría. Sin embrago, en este caso es más aconsejable un acumulador de pistón, ya que se podría incorporar un sensor de nivel y obtener información de su desempeño.

Desempeño

El tiempo de reacción en la maniobra hidráulica, suele ser más dilatado en los acumuladores de pistón por el hecho físico de que el separador entre la presión de gas y el fluido es un pistón. Aunque dicho pistón suele fabricarse en aluminio ligero, siempre existirá una masa, mientras que en los acumuladores de vejiga o membrana el separador es  un simple elastómero haciendo que la respuesta sea más inmediata.

El factor de compresión (FC): en los acumuladores de vejiga no puede ser mayor de 4:1 ya que más allá de este valor, la vejiga colapsaría hasta dañarse. En el caso de los acumuladores de membrana, por su tipo de construcción el FC puede elevarse hasta 8:1 permitiendo otro tipo de aplicaciones.

Los acumuladores a pistón, en teoría, y a diferencia de los otros tipos anteriores pueden operar a cualquier ratio, sin embargo no es práctico operar a un FC mayor de 10:1. El FC máximo sucede también cuando se pierde la carga del acumulador, en este caso el pistón se puede recargar sin estar dañado. No es el caso de los otros tipos de acumulador.

El caudal máximo de restitución: El tamaño de la boca de conexión hidráulica obviamente influye en el caudal máximo de restitución, pero no es el único factor. Para obtener restituciones rápidas en los acumuladores de vejiga, es necesario seleccionar bocas de hasta 4” rebajando la presión máxima de trabajo o válvulas de seta (high flow) con su respectivo coste, si se requiere obtener caudales de hasta 2000 lts/min.

El acumulador de pistón permite construcciones de mayor diámetro y utilización de juntas de alta velocidad, aparte de conexiones mayores para lograr restituciones de caudal aún más elevadas en construcciones estándar.

La tolerancia a la contaminación: Los acumuladores de vejiga o membrana tiene una relativa buena tolerancia a la contaminación. Aun cuando partículas indeseables pueden dañar los elastómeros, generalmente resisten en cierto grado a estos problemas. Por el contrario, los acumuladores de pistón son extremadamente vulnerables a partículas que ingresen al interior, ya que podrían dañar las juntas y rayar las paredes del acumulador, causando daños irreparables o costosos de reparar.

Fiabilidad

En el caso de una fuga de gas, el acumulador de pistón puede ser recargado sin que sufra ningún daño. Sin embargo, al acumulador de vejiga se le debe sustituir la misma ya que, con toda probabilidad, estará dañada en caso de una fuga de gas. Así mismo, el acumulador de membrana es irreparable en caso de que su membrana se dañe.

El acumulador de pistón bajará su eficiencia en caso de fallo, ya sea porque las juntas se dañen o la pared interior esté rayada. Aunque con menor eficiencia, el acumulador seguirá trabajando, permitiendo una parada programada para su reparación. Los otros dos tipos de acumulador cambian de 100% a 0% en caso de fallo. Por ello se suelen colocar acumuladores de pistón en sistemas donde se busca una mayor seguridad en el desempeño.

En nuestro próximo artículo, analizaremos otros factores que influyen en la selección de los acumuladores hidráulicos, tales como: la viscosidad, la temperatura de trabajo, la instalación, la seguridad y el coste.

En el próximo artículo, analizaremos más factores que influyen a la hora de decidir el aumulador adecuado para nuestro proyecto industrial.