¿Alguna vez te has preguntado para qué se utiliza un acumulador hidráulico? Si eres curioso acerca de esta poderosa herramienta que juega un papel fundamental en numerosos sectores industriales, estás en el lugar correcto. En este artículo, exploraremos a fondo las funciones y aplicaciones de los acumuladores hidráulicos, desvelando los motivos por los cuales su presencia es imprescindible en muchas máquinas y sistemas hidráulicos. ¡Prepárate para descubrir cómo estos dispositivos pueden optimizar el rendimiento y la eficiencia en diversas industrias!
El acumulador hidráulico es un dispositivo para almacenar la energía de un fluido en forma de energía de presión, que puede proporcionarse cuando sea necesario de forma repentina o intermitente. Con un ascensor hidráulico o una grúa hidráulica, se requiere mucha energía cuando el ascensor o la grúa se mueven hacia arriba. Esta energía la proporciona el acumulador hidráulico. Analicemos más detalles como el diseño, el principio de funcionamiento y la capacidad del acumulador hidráulico.
Sistemas de fluidos
Un sistema de fluidos se define como un dispositivo en el que se transfiere energía mediante un fluido, que puede ser un líquido (agua o aceite) o un gas presurizado (aire). La mayoría de estos dispositivos se basan en los principios de la estática y cinemática de fluidos. A continuación se muestran los diversos dispositivos que se incluyen en los sistemas de fluidos.
- La prensa hidraulica
- El acumulador hidráulico
- El amplificador hidráulico
- El ariete hidráulico
- El ascensor hidraulico
- La grúa hidráulica
- El acoplamiento fluido o hidráulico
- El convertidor de par hidráulico o fluido
- La bomba de elevación de aire
- la bomba de engranajes
En el artículo anterior ya hablamos de la prensa hidráulica. En este artículo discutiremos el acumulador hidráulico. Como se mencionó anteriormente, el acumulador hidráulico es un dispositivo para almacenar la energía de un fluido en forma de energía de presión, que puede proporcionarse cuando sea necesario de forma repentina o intermitente. Con un ascensor hidráulico o una grúa hidráulica, se requiere mucha energía cuando el ascensor o la grúa se mueven hacia arriba. Esta energía la proporciona el acumulador hidráulico. Sin embargo, cuando el ascensor se mueve hacia abajo, no se requiere gran energía externa y la energía de la bomba se almacena en el acumulador en este momento.
Estructura de un acumulador hidráulico.
El siguiente diagrama esquemático muestra un acumulador hidráulico que consta de un cilindro vertical fijo que contiene un émbolo deslizante. Se coloca un peso pesado sobre el mortero. La entrada del cilindro está conectada a la bomba, que suministra continuamente agua bajo presión al cilindro. La salida del cilindro está conectada a la máquina (puede ser un ascensor, una grúa, etc.).
Principio de funcionamiento
- El émbolo se encuentra inicialmente en la posición más baja.
- La bomba suministra continuamente agua bajo presión.
- Cuando la máquina (ascensor o grúa) no necesita agua a presión, el agua a presión se almacena en el cilindro.
- Esto eleva el ariete, que tiene un gran peso sobre él.
- Cuando el émbolo está en la posición superior, el cilindro se llena de agua y el acumulador ha almacenado la cantidad máxima de energía de presión.
- Si la máquina (ascensor o grúa) requiere mucha energía, el acumulador hidráulico proporciona esta energía y el ariete se mueve hacia abajo.
Capacidad del acumulador hidráulico
Se define como la cantidad máxima de energía hidráulica almacenada en el almacenamiento. La expresión para la capacidad del acumulador viene dada por:
Dejar,
A = Área del ariete deslizante
L = carrera o carrera del ariete
p = intensidad de la presión del agua entregada por la bomba
W = peso colocado sobre el ariete (incluido el peso del ariete)
W = intensidad de presión × área del émbolo = p × A
El trabajo realizado al levantar el ariete = W × Carrera del ariete = W × L = p × A × L
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El trabajo realizado al levantar el ariete es también la energía almacenada en el acumulador. Y la energía almacenada corresponde a la capacidad de la batería.
La capacidad del acumulador = trabajo realizado al levantar el ariete
C = p × A × L
C = p×V
donde V es el volumen del acumulador = A × L
Problemas de ejemplo con acumuladores hidráulicos
Planteamiento del problema: El agua se suministra a una presión de 14 N/cm.2 al acumulador, con un ariete de 1.5 m de diámetro, si la carrera total del ariete es de 8 m, determine la capacidad del acumulador y el peso total cargado en el ariete (incluido el peso del ariete).
Respuesta:
datos dados
Presión de alimentación p = 14 N/cm2 = 14 × 104 Nuevo Méjico2
Diámetro del ariete, D = 1,5 m
Carrera del ariete, L = 8m
área de carnero,
La capacidad del acumulador hidráulico viene dada por la ecuación
C = p × A × L
C = 14 × 104 × 1.767 × 8
C = 1979,04 × 103 Nuevo Méjico
C = 1979,04 kNm
La capacidad del acumulador hidráulico es de 1979,04 kNm.
El peso total (W) que actúa sobre el ariete viene dado por:
W = p × A
Ancho = 14 × 104 × 1,767
ancho = 247380 norte
El peso total del ariete (incluido el peso del ariete) es 247380 N o 25217 kg.
Acumulador hidráulico diferencial
Se trata de un dispositivo en el que el líquido se almacena a alta presión colocando una carga comparativamente baja sobre el émbolo. Consiste en un cilindro vertical sólido de pequeño diámetro, como se muestra en la siguiente figura. El cilindro vertical fijo está rodeado por un casquillo de latón ajustado rodeado por un cilindro móvil invertido que tiene un collar saliente circular en la base sobre el cual se colocan las pesas.
El líquido de la bomba se suministra al cilindro vertical fijo. El líquido sube a través del pequeño diámetro del cilindro vertical sólido y luego ingresa al cilindro invertido. El agua ejerce una fuerza de compresión hacia arriba sobre la porción del anillo interior del cilindro inversor, que está cargado en la base.
La superficie del anillo interior del cilindro de movimiento inverso corresponde al área de la sección transversal del casquillo de latón. Cuando el cilindro de marcha atrás sube, la energía hidráulica se almacena en el acumulador.
Dejar
p = intensidad de presión del líquido entregado por una bomba
a = área del casquillo de latón
L = Carrera vertical del cilindro móvil
W = peso total sobre el cilindro móvil, incluido el peso del cilindro = p × a
P = W/a
A partir de la ecuación anterior, la intensidad de la presión se puede aumentar con una carga pequeña W haciendo que el área «a» sea pequeña.
Ahora la energía total almacenada en el acumulador = peso total × carrera vertical = W × L Nm.
La capacidad del acumulador = trabajo realizado al levantar el ariete
C = ancho × largo
C = p × a × L
A partir de esta relación también se puede calcular la capacidad del acumulador hidráulico diferencial. (en Newton metros).
Se trata del acumulador hidráulico y del acumulador hidráulico diferencial. Háganos saber lo que piensa sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.
Sistema de fluidos
Un sistema de fluidos se define como un dispositivo en el cual se transmite energía con la ayuda de un fluido, ya sea líquido (agua o aceite) o gas (aire), bajo presión. La mayoría de estos dispositivos se basan en los principios de la estática y la cinemática de los fluidos. A continuación, se presentan algunos dispositivos que forman parte de los sistemas de fluidos:
- La prensa hidráulica
- El acumulador hidráulico
- El intensificador hidráulico
- El ariete hidráulico
- El elevador hidráulico
- La grúa hidráulica
- El acoplador hidráulico
- El convertidor de par hidráulico
- La bomba de aire comprimido
- La bomba de rueda dentada
En el artículo anterior, ya discutimos la prensa hidráulica. En este artículo, hablaremos sobre el acumulador hidráulico. Como mencionamos anteriormente, el acumulador hidráulico es un dispositivo utilizado para almacenar la energía de un líquido en forma de energía de presión, la cual puede ser suministrada para cualquier requerimiento repentino o intermitente. En el caso de un elevador hidráulico o una grúa hidráulica, se requiere una gran cantidad de energía cuando el elevador o la grúa se mueven hacia arriba. Esta energía es suministrada por el acumulador hidráulico. Sin embargo, cuando el elevador se mueve hacia abajo, no se requiere una gran cantidad de energía externa y en ese momento, la energía de la bomba se almacena en el acumulador.
Construcción del acumulador hidráulico
El siguiente diagrama esquemático muestra un acumulador hidráulico que consta de un cilindro vertical fijo que contiene un pistón deslizante. Se coloca un peso pesado sobre el pistón. La entrada del cilindro está conectada a la bomba, que suministra agua continuamente a presión al cilindro. La salida del cilindro está conectada a la máquina (que puede ser el elevador o la grúa, por ejemplo).
Principio de funcionamiento
El pistón se encuentra en la posición más baja al principio. La bomba suministra agua continuamente a presión. Si el agua a presión no es necesaria para la máquina (elevador o grúa), el agua a presión se almacenará en el cilindro. Esto elevará el pistón sobre el cual se coloca un peso pesado. Cuando el pistón está en la posición más alta, el cilindro está lleno de agua y el acumulador ha almacenado la cantidad máxima de energía de presión. Cuando la máquina (elevador o grúa) requiere una gran cantidad de energía, el acumulador hidráulico suministrará esta energía y el pistón se moverá hacia abajo.
Capacidad del acumulador hidráulico
Se define como la cantidad máxima de energía hidráulica almacenada en el acumulador. La expresión para la capacidad del acumulador se obtiene de la siguiente manera:
Sea A el área del pistón deslizante, L el recorrido del pistón y p la intensidad de presión del agua suministrada por la bomba. El trabajo realizado al levantar el pistón será igual a p × A × L. Este trabajo realizado es también la energía almacenada en el acumulador.
La capacidad del acumulador = Trabajo realizado al levantar el pistón
C = p × A × L
Donde p es la intensidad de presión, A es el área del pistón y L es el recorrido del pistón.
Problemas de ejemplo con el acumulador hidráulico
Planteamiento del problema: Se suministra agua a una presión de 14 N/cm2 al acumulador, que tiene un pistón con un diámetro de 1.5 m. Si el recorrido total del pistón es de 8 m, determina la capacidad del acumulador y el peso total colocado en el pistón (incluyendo el peso del pistón).
Respuesta:
Datos:
Presión de suministro p = 14 N/cm2 = 14 × 104 N/m2
Diámetro del pistón D = 1.5 m
Recorrido del pistón L = 8 m
Área del pistón A = π × (D/2)2 = 1.767 m2
La capacidad del acumulador se obtiene aplicando la fórmula:
C = p × A × L = 14 × 104 × 1.767 × 8
C = 1979.04 × 103 Nm
La capacidad del acumulador hidráulico es de 1979.04 kNm.
El peso total (W) colocado en el pistón se obtiene aplicando la fórmula:
W = p × A = 14 × 104 × 1.767
W = 247380 N
El peso total colocado en el pistón (incluyendo el peso del pistón) es de 247380 N o 25217 kg.
Acumulador hidráulico diferencial
Es un dispositivo en el cual se almacena líquido a alta presión mediante una carga comparativamente pequeña en el pistón. Consiste en un cilindro vertical fijo de diámetro pequeño, como se muestra en la figura. El cilindro vertical fijo está rodeado por una buza de bronce que encaja perfectamente, la cual a su vez está rodeada por un cilindro móvil invertido, que tiene un collar circular en la base sobre el cual se colocan pesos.
El líquido de la bomba se suministra al cilindro vertical fijo. El líquido asciende a través del diámetro pequeño del cilindro vertical fijo y luego entra en el cilindro móvil invertido. El agua ejerce una fuerza de presión ascendente sobre la superficie anular interna del cilindro móvil invertido, que está cargado en la base.
El área anular interna del cilindro móvil invertido es igual al área transversal de la buza de bronce. Cuando el cilindro se mueve hacia arriba, se almacena energía hidráulica en el acumulador.
Sea p la intensidad de presión del líquido suministrada por la bomba, a el área de la buza de bronce, L el recorrido vertical del cilindro móvil e W el peso total colocado en el cilindro móvil (incluyendo el peso del cilindro). Podemos obtener la capacidad del acumulador y el trabajo realizado al levantar el cilindro aplicando las siguientes fórmulas:
Capacidad del acumulador = Trabajo realizado al levantar el pistón
C = W × L = p × a × L
Donde C es la capacidad del acumulador, W es el peso total y L es el recorrido vertical del cilindro.
Esto es todo acerca del acumulador hidráulico y el acumulador hidráulico diferencial. Déjanos saber tu opinión sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.