Explica el funcionamiento de un acumulador oleohidráulico

1. Acumuladores
Acumulador de gas, de vejiga.
0
0
V
P
2
2
V
P
1
1
V
P

2. Acumuladores
Descargado totalmente de
fluido oleohidráulico, fuera
del funcionamiento general
del sistema oleohidráulico
0
0
V
P
2
2
V
P
1
1
V
P
Las tres fases principales

3. Acumuladores
Inicio de la carga de fluido
oleohidráulico (o final de la
descarga) dentro del
funcionamiento general del
sistema oleohidráulico
0
0
V
P
2
2
V
P
1
1
V
P
Las tres fases principales

4. Acumuladores
Carga máxima de fluido
oleohidráulico, dentro del
funcionamiento general del
sistema oleohidráulico
0
0
V
P
2
2
V
P
1
1
V
P
Las tres fases principales

5. Acumuladores
Partes más importantes de un acumulador de vejiga.
Cuerpo del
Acumulador.
Bloque de
desmontaje.
Seta de
seguridad.
Vejiga del
Acumulador.
Válvula de
hinchado del
gas.
1
1
V
P
Gas de
Nitrógeno,
Argón, o un
gas noble.

6. Acumuladores
Cuerpo del
Acumulador.
Bloque de
desmontaje.
Seta de
seguridad.
Vejiga del
Acumulador.
Gas de
Nitrógeno,
Argón, o un
gas noble.
Válvula de
hinchado del
gas.
El acumulador almacena energía oleohidráulica
acumulando un volumen de fluido a presión entre una
presión inicial y una presión final.
Es por tanto, como tal almacén de energía a presión,
el elemento más peligroso de la tecnología
oleohidráulica.
Algo que convierte, no sólo al propio acumulador, sino
a cualquier circuito que lo contenga, en algo digno de
tener en cuenta a la hora de las seguridades.
Los acumuladores son muy útiles y tienen muchas
aplicaciones, pero, precisamente por todo lo dicho
anteriormente, deben evitarse en lo posible.
Sin embargo, dadas las seguridades y la seriedad con
que se fabrican, así como las normas para su uso, lo
convierten en un elemento fiable y seguro; y, por
tanto, de usos muy frecuentes.
[Una de las aplicaciones más recientes (aunque ya de
hace años) es un circuito oleohidráulico para
almacenar la energía en las frenadas de autobuses
urbanos y camiones de recogida de basuras, u otros
similares, para después utilizarla en la arrancada,
ahorrándose así un buen porcentaje en combustible.]
1
1
V
P
Descripción general de un acumulador.

7. Acumuladores
Acumulador de gas, de vejiga descargado.
0
0
V
P
Descargado totalmente de
fluido oleohidráulico, fuera
del funcionamiento general
del sistema oleohidráulico
La seta de seguridad protege la vejiga del
acumulador dejando siempre encerrada una
pequeña cantidad de fluido a modo de colchón
protector, que evita se dañe la vejiga.

8. Acumuladores
En este caso el volumen V0 coincide con el tamaño nominal del acumulador, y P0
con su presión de hinchado.
Ambos valores determinan la constante propia del acumulador, tanto la
adiabática, como la isotérmica, de sus transformaciones a nivel del volumen del
gas.
0
0
V
P
Descargado totalmente de
fluido oleohidráulico, fuera
del funcionamiento general
del sistema oleohidráulico
Acumulador de gas, de vejiga descargado.
La seta de seguridad protege la vejiga del
acumulador dejando siempre encerrada una
pequeña cantidad de fluido a modo de colchón
protector, que evita se dañe la vejiga.
Acumulador de gas, de vejiga descargado.

9. Acumuladores
Constantes del acumulador y tipo de transformaciones.
En este caso el volumen V0 coincide con el tamaño nominal del acumulador, y P0
con su presión de hinchado.
Ambos valores determinan la constante propia del acumulador, tanto la
adiabática, como la isotérmica, de sus transformaciones a nivel del volumen del
gas.
0
0
V
P
te(a)00
te(i)00
KVP
KVP
1,41
=⋅
=⋅
Transformación isotérmica: aquella que permite, al expandirse el gas y
realizar su trabajo, la transmisión de calor desde el exterior al gas interior,
logrando así conservar su energía interna y temperatura.
Transformación adiabática: aquella que no permite, al expandirse el gas y
realizar su trabajo, la transmisión de calor desde el exterior al gas interior,
provocando una disminución de su energía interna y temperatura.

10. Acumuladores
Acumulador de gas, de vejiga y la acumulación de fluido.
∆Vol=Volumen
acumulado
1
1
V
P
2
2
V
P
Inicio de la carga de fluido
oleohidráulico, dentro del
funcionamiento general del
sistema oleohidráulico
Carga máxima de fluido
oleohidráulico, dentro del
funcionamiento general del
sistema oleohidráulico

11. Acumuladores
El acumulador al recibir fluido a presión
comprime la vejiga de gas desde la
presión P1 a la P2 originando una
contracción del volumen del gas desde
el volumen V1 al volumen V2 de tal
forma que el acumulador ha
almacenado a presión el volumen:
∆Vol=Volumen
acumulado
21ol V-VV =∆1
1
V
P
2
2
V
P
Estas dos situaciones son las de trabajo
del acumulador, entre la presión inicial P1
de carga inicial y la final P2 que son:
P2 inicio de la descarga y
P1 el final de la misma y del trabajo.
Inicio de la carga de fluido
oleohidráulico, dentro del
funcionamiento general del
sistema oleohidráulico
Carga máxima de fluido
oleohidráulico, dentro del
funcionamiento general del
sistema oleohidráulico
Acumulador de gas, de vejiga y la acumulación de fluido.

12. Acumuladores
Funcionamiento general del acumulador de gas de vejiga.
Considerando ya todas las fases
tendremos:
0
0
V
P
1
1
V
P
2
2
V
P
ADIABÁTICACIÓNTRANSFORMAte(a)2211
ISOTÉRMICACIÓNTRANSFORMAte(i)2211
KVPVP
KVPVP
1,411,4
=⋅=⋅
=⋅=⋅
1
1
V
P

13. Acumuladores
Considerando ya todas las fases
tendremos:
0
0
V
P
1
1
V
P
2
2
V
P
02
te(a)00
te(i)00
P4P
0,9
P1
P0
KVP
KVP
1,41
⋅≤
≤
=
=⋅
=⋅
α
α
La presión P0 es inferior en un factor α a
P1 y frecuentemente suele ser α = 0,9
La presión P2 nunca puede superar a
cuatro veces la presión P0
Pero también
ADIABÁTICACIÓNTRANSFORMAte(a)2211
ISOTÉRMICACIÓNTRANSFORMAte(i)2211
KVPVP
KVPVP
1,411,4
=⋅=⋅
=⋅=⋅
Funcionamiento general del acumulador de gas de vejiga.

14. Acumuladores
Esto trae como consecuencia que el
volumen acumulado sea en el caso de:
∆Vol=Volumen
acumulado
te(i)
21
12
ol
2
te(i)
1
te(i)
ol
21ol
K
PP
P-P
V
P
K
-
P
K
V
V-VV
⋅
⋅
=∆
=∆
=∆
1
1
V
P
2
2
V
P
Isotérmicas:
)
P
K
(-)
P
K
(V
V-VV
1,41
1
2
te(a)1,41
1
1
te(a)
ol
21ol
=∆
=∆
Adiabáticas:
Funcionamiento general del acumulador de gas de vejiga.

15. Acumuladores
Libro de excel
ACUMULADORES
Usando «el libro de excel» que podrán
descargar en este enlace:
Yendo a su Hoja de Cálculo:
ACUMULADORES
Se introducen en ella las condiciones
de nuestras necesidades y
componentes, y nos dará los
resultados de los volúmenes
acumulados.
0
0
V
P
1
1
V
P
2
2
V
P

16. Acumuladores
Aplicación de un acumulador de gas de vejiga.
Tras haber realizado una revisión
al acumulador, de un tamaño V0,
se le vuelve a montar en el
sistema.
Con la llave 1 abierta y la llave 2
cerrada montamos el acumulador
al sistema y le inyectamos gas
paulatinamente hasta alcanzar la
presión de hinchado P0 por medio
del manoreductor correspondiente.
Al cabo de media hora volvemos a
rellenar hasta la presión de
hinchado de gas (pues habrá
bajado) y a los 15 minutos
comprobaremos y reajustamos la
presión.
El acumulador ya está listo e
invertimos el proceso de las llaves
cerramos la llave 1 y abrimos la
llave 2, ya podemos arrancar el
motor y poner en marcha la
bomba.
LL2
LL1
0
0
V
P

17. Acumuladores
Montaje inicial del acumulador
Tras haber puesto en marcha la
bomba, como ni el presostato Ps1
ni el Ps2 están excitados, se excita
la bobina Y0 y puesto que la
bomba no está en descarga al no
estar pilotado el antirretorno
pilotado Ap al estar totalmente
descargado el acumulador por
provenir de su montaje tras una
revisión, la bomba puede dar
potencia a través del antirretorno
A1 al servopiloto de Y0 para
accionar la corredera del
distribuidor que la conecta con el
acumulador, garantizando así el
suministro de potencia al
servopiloto y el inicio, por tanto, de
la carga del acumulador que
mantiene los pilotajes.
Puesto que las bobinas Y1 y Y2
del distribuidor principal de mando
nunca se excitarán sin estar
previamente excitada Y0, la
electroválvula distribuidora puede
ser de pilotaje y drenaje internos.
1
1
V
P
Ps1
Ps2
A1
Ap
Y0

18. Acumuladores
Puesta en marcha de la bomba y del sistema.
2
2
V
P
Ps1
Ps2
De esa forma, al estar excitados
tanto el presostato Ps1 como el
Ps2, al excitarse éste último como
se estaba pretendiendo excitar la
la bobina Y1 al estar la orden de
marcha, ésta se excita y da paso
al inicio del ciclo del sistema.
O bien, si no hay orden de marcha,
dará paso a la desexcitación de la
bobina Y0 y a la puesta en
descarga de la bomba, pues, en
este caso, el antirretorno pilotado
Ap estará de sobra pilotado.
La orden de marcha por tanto,
excitará Y0 y, cuando esté Ps2,
excitará Y1.
Y0
Y1
Ap
Y2
A1

19. Acumuladores
Inicio del ciclo del sistema y movimiento inicial del actuador.
Ps1
Ps2
Y0
Y1
Se inicia así el ciclo del sistema y
el acumulador suministrará un
gran caudal que se unirá al de la
bomba originando una rápida
aproximación a la zona de trabajo.
Ap
Y2
A1

20. Acumuladores
Funcionamiento del movimiento de aproximación rápida
Al descargarse el acumulador
dejará de accionarse el presostato
Ps2 inicialmente, y luego el Ps1...
Ps1
Ps2
Y0
Y1 Y2
Ap
A1

21. Acumuladores
Zona de trabajo y término del movimiento inicial
Pero al llegar a la zona de trabajo
vuelve a cargarse el acumulador al
subir la presión y al activarse el
presostato Ps1 de nuevo, cuando
ocurra esto después de haberse
desexcitado en la descarga de la
aproximación, entonces se
excitará Y2.
Es decir, la presión máxima de
trabajo en este proceso es Ps1
Ps1
Ps2
Y0
Y1 Y2
Ap
A1

22. Acumuladores
Movimiento de retorno del actuador
Ps1
Ps2
Y0
Y1 Y2
Al excitarse Y2 el sistema busca la
posición inicial.
Ap
A1

23. Acumuladores
Llegada a la posición inicial.
Y el acumulador se descarga pero
sin acabar de descargarse por
completo, llegando a la calculada y
pretendida presión inicial P1 y el
volumen V1
Ps1
Ps2
Y0
Y1 Y2
Ap
A1

24. Acumuladores
Al llegar a la posición inicial un
captador de posición la detectará
desexcitando todas las bobinas de
los distribuidores.
Como el acumulador viene ahora
de un funcionamiento del sistema,
mantiene la precarga inicial P1,
suficiente para tener pilotado y
abierto el antirretorno Ap y dejar
en descarga la bomba. De no ser
así se iniciaría una alimentación a
través de A1 que pilotaría Ap y
pondría en descarga la bomba.
Es el propio acumulador el que
alimenta el servopiloto del
distribuidor Y0 y del antirretorno
Ap, mientras el antirretorno A1
impide su descarga.
Ps1
Ps2
Y0
Y1 Y2
Ap
A1
Llegada a la posición inicial.

25. Acumuladores
Válvulas de seguridad
La válvula de seguridad Vs es la
válvula de seguridad del sistema
que estará tarada a una presión
ligeramente mayor que Ps2.
La válvula de seguridad del
acumulador Va estará tarada a
una presión inferior a cuatro veces
P0
Personalmente las tararía de la
siguiente forma:
0va
S2
vs
P3,6P
0,9
P
P
⋅=
=
Va Vs

26. Acumuladores
Sistema en reposo

27. Acumuladores
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