Acumuladores Hidráulicos

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Acumuladores hidrulicos Funciones:Acumulacin de energa. Permiten reducir la potencia de la bomba a la correspondiente a una demanda media del sistema. El menor caudal de la bomba llena el acumulador cuando el caudal demandado por el sistema es inferior al que entrega la bomba. Cuando el sistema demanda un caudal mximo, mayor que el entregado por la bomba, el acumulador proporciona la diferencia. Con ello se logra ahorrar energa (menos potencia instalada, bombas ms pequeas, menor produccin de calor,...). Reserva de fluido. En caso de interrupcin del funcionamiento de la bomba, la energa almacenada en el acumulador permite asegurar la continuidad del ciclo de trabajo durante un cierto tiempo. Compensacin de fuerzas.Autor: Pere Rufes Sistemes Oleohidrulics i Pneumtics Edici: 24.11.05

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Los acumuladores hidrulicos permiten compensar las fuerzas que se generan cuando se realizan determinados procesos, por ejemplo los de laminacin. Compensacin de fugas. Mantienen la presin en el sistema sin necesidad de utilizar una bomba compensando el volumen de fugas. Amortiguacin de pulsaciones. Las bombas hidrulicas (volumtricas) tienen, en mayor o menor medida, un carcter pulsante. El uso de acumuladores permite disminuir o limitar estas variaciones de presin, consiguiendo una presin ms constante. Amortiguacin de golpes de presin (antiariete). Las variaciones de caudal producen ondas de presin-depresin que se propagan y reflejan dentro del circuito. Si las variaciones de caudal son bruscas se producen puntas de presin muy altas que pueden arruinar la instalacin. Los acumuladores limitan o suavizan estas puntas de presin en beneficio de la instalacin.Autor: Pere Rufes Sistemes Oleohidrulics i Pneumtics Edici: 24.11.05

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Amortiguacin de golpes mecnicos. Los acumuladores hidrulicos permiten absorber las ondas de presin ocasionadas durante el funcionamiento por fuerzas externas al sistema (por ejemplo en una trituradora o en una excavadora). La utilizacin de acumuladores protege a los componentes ms sensibles. En este apartado estaran incluidas las suspensiones de vehculos. Funcionamiento insonoro. En ciertas aplicaciones, principalmente militares, este requerimiento es muy importante. En estos casos, la bomba est parada y el acumulador es la nica fuente de energa. Separacin de medios. Los acumuladores permiten separar la parte neumtica de una instalacin de la parte hidrulicamente accionada. La separacin de medios propiamente dicha la lleva a cabo una vejiga o membrana instalada dentro del acumulador.

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Tipos de acumuladores hidrulicos. A. de peso A. de resorte No se utilizan en instalaciones hidrulicas

A. de gas (hidroneumticos) A. de pistn A. de vejiga A. de membrana

Muy difundidos en instalaciones hidrulicasAutor: Pere Rufes Sistemes Oleohidrulics i Pneumtics Edici: 24.11.05

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Acumulador de pistn

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Pared exterior Pistn Tapa superior Tapa inferior

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Conexin a circuito Conexin a gas

El elemento separador entre lquido y gas es un pistn. Entre la cmara del gas y la del fluido existir inevitablemente una diferencia de presin debida al rozamiento entre las juntas del pistn y la camisa interior del cilindro. Esta diferencia de presin deber ser lo ms pequea posible (1 bar aprox.). La posicin del pistn es controlable. Es conveniente instalarlos en vertical, aunque pueden funcionar en cualquier otra posicin.

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Acumulador de vejiga

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Recipiente (soldado o forjado) Vejiga separadora Vlvula de entrada del gas Conexin con circuito hidrulico la parte inferior y el gas en la aumenta el acumulador se llena, descender la presin el gas se el lquido acumulado hacia el

El lquido se encuentra en superior. Cuando la presin comprimindose el gas. Al expande y desplaza todo circuito.

Debe instalarse preferentemente en posicin vertical; no obstante, en algunos casos se puede instalar en posicin horizontal o inclinada.

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Acumulador de membrana

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Tornillo de llenado Recipiente (soldado o roscado) Membrana elstica Vlvula de plato Conexin con circuito hidrulico

Existen dos tipos de construccin : soldada (dibujo superior) y roscada (dibujo inferior). Generalmente se instalan en vertical, aunque pueden funcionar en cualquier otra posicin.

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p1= Presin de llenado de gas p2= Presin mxima de servicio p3= Presin mnima de servicio

V1= Volumen efectivo de gas V2= Volumen de gas a p2 V3= Volumen de gas a p3 V= V3-V2= Volumen til

p2 V2 p1 V1 V p3 V3

PRECARGA

PRESIN MXIMASistemes Oleohidrulics i Pneumtics

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Ejemplo: supngase un cilindro que opera con los siguientes tiempos de ciclo: - extensin en 5 s a 25 bar, caudal de 12 l/min; - permanece extendido durante 25 s a 200 bar, no existe caudal; - retroceso en 4 s a 35 bar, caudal de 12 l/min; - permanece retrado durante 26 s a 200 bar, no existe caudal.

Potencia til o terica necesaria:

12 10 & N = p Q = 200 10 5 60

3

= 4000 W = 4 kW

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p (bar) 200 35 25 0& Q (l/min)

5

30

34

60

t (s)

12

Volumen demandado:

Por lo tanto, una bomba de 1,8 l/min sera suficiente si se instalara un acumulador.

4 5 V = 12 + = 1,8 l/ciclo 60 60

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30

34

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t (s)Edici: 24.11.05

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En tal caso, la potencia til o terica necesaria disminuye de forma notable:5

1,8 10 3 & N = p Q = 200 10 = 600 W = 0,6 kW < 4 kW 60Sistemes Oleohidrulics i Pneumtics Edici: 24.11.05

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Criterio de dimensionado Cambio de estado adiabtico: pV = cte Cambio de estado politrpico (real): pV n = cte Cambio de estado isotrmico: pV = cte V Presin mnima: p 3 = 200 bar Presin de precarga: p1 0,9 p 3 = 0,9 200 = 180 bar Presin mxima: p 2 1,25 p 3 = 1,25 200 = 250 barAutor: Pere Rufes Sistemes Oleohidrulics i Pneumtics Edici: 24.11.05

p

2 x

2 x

x1

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Orientativamente, segn la aplicacin, Acumulacin de energa: carga y descarga adiabtica. Compensacin de fugas o volumen: carga y descarga isotrmicas. Funcionamiento de emergencia: carga isotrmica, descarga adiabtica. Generalmente el proceso de carga del acumulador es lento (compresin isotrmica) mientras que el de descarga es rpido (expansin adiabtica).

Determinar el volumen mnimo de acumulador (V1).Tenemos una demanda de 1,8 litros/ciclo. Por seguridad se considerar un 10% mayor, es decir el volumen demandado se fijar en 2 litros/ciclo.Autor: Pere Rufes Sistemes Oleohidrulics i Pneumtics Edici: 24.11.05

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Volumen que deber proporcionar el acumulador durante 9 segundos = V = V3 V2 = Volumen demandado - Volumen 9 entregado por la bomba = 2 2 = 1,7 l 60 Expansin del gas (nitrgeno): p 2 V2 = p 3 V3 , donde = 1,4 V3 V2 1,4

=

p 2 250 + 1 = = 1,249 p 3 200 + 1

V3 = 1,2491/1,4 = 1,172 V2V3 V2 = 1,7

V2 = 10 l

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Compresin del gas: p1 V1 = p 2 V2(180 + 1) V1 = (250 + 1) 10

V1 = 14 l

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