Diseño y Construccion de Un Acumulador Tipo Piston

5/20/2018 Dise o y Construccion de Un Acumulador Tipo Piston

DISEO Y CONSTRUCCION DE UN ACUMULADOR TIPO PISTON PARA EL

LABORATORIO DE POTENCIA FLUIDA.

JOSE AUGUSTO CASTAEDA CONTRERAS

DUVAN ALEJANDRO CASTELLANOS GONZALEZ

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERAS FSICO-MECNICAS

ESCUELA DE INGENIERA MECNICA

BUCARAMANGA

2011


2

DISEO Y CONSTRUCCION DE UN ACUMULADOR TIPO PISTON PARA EL

LABORATORIO DE POTENCIA FLUIDA.

JOSE AUGUSTO CASTAEDA CONTRERAS

DUVAN ALEJANDRO CASTELLANOS GONZALEZ

Trabajo de grado para optar al ttulo de Ingeniero Mecnico

Director

ABEL ANTONIO PARADA CORRALES

Ingeniero mecnico

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERAS FSICO-MECNICASESCUELA DE INGENIERA MECNICA

BUCARAMANGA

2011


3


4


5


6


7

DEDIC TORI

La experiencia solo es el nombre que le damos a nuestroserrores, en parte es cierto, pero la experiencia tambin se

debe a lo que se logra con paciencia, esmero y apoyo por

parte de las personas que nos quieren.

Agradezco a DIOS por permitirme alcanzar esta meta

con las dos personas que hicieron posible este logro, Carmen

Cecilia Contreras y Jose Pio Castaeda, mis padres, que con

tanto sacrificio y entendimiento me apoyaron,

brindndome los medios y su entera confianza para

alcanzar esta nueva etapa de mi vida.

A todos los compaeros con los que compart horas de

estudio, su compaa fue fundamental y a los cuales se les

puede llamar amigos, gracias por su amistad.

A mi compaero de grado que con su amistad, dedicaciny apoyo logramos cumplir con las metas propuestas.

JOSE UGUSTO C ST ED CONTRER


8

DEDIC TORI

A Dios

Por haber permitido que alcanzara este logro tan importante y

especial para mi vida, por la fortaleza que me dio a travs de todas

las personas que me rodearon durante este proceso.

A mis padres Martha Janet Gonzlez y Jos Cristbal Castellanos

por sus consejos, su comprensin, por su infinito apoyo en cada

momento de la vida, adems su ejemplo de constancia y lucha.

Gracias a ustedes soy quin soy.

A mis hermanos Adriana, Leonardo y Valentina porque siempre

estuvieron junto a m, con sus consejos y su apoyo siempre me

brindaron una voz de aliento y motivacin para ensearme que

lo imposible no existe cuando uno se lo propone.

A mi novia Andrea Gutirrez que con su paciencia, su

comprensin, su cario y su apoyo incondicional me dio la fuerza

para seguir en los momentos ms difciles, sin ti no hubiera sido

posible.

A todos mis amigos, en especial Jos Castaeda y AlejandroGutirrez que me ayudaron en la culminacin de este logro.

Duvan lejandro Castellanos Gonzlez


9

AGRADECIMIENTOS

Queremos expresar nuestros sinceros agradecimientos a:

Escuela de ingeniera mecnica de la universidad industrial de

Santander, por prepararnos profesionalmente para poder asumir los

retos que se presentan en el campo laboral, adems por permitirnos

llevar a cabo nuestro proyecto en sus instalaciones.

Trabajadores de DIMAN S.A.S por su colaboracin durante eldesarrollo de este proyecto.

Ingeniero Abel Antonio Parada Corrales, Director de proyecto, por su

colaboracin, recomendaciones y aportes para la elaboracin del

proyecto.

Autores


10

TABLA DE CONTENIDO

pg.

INTRODUCCIN ................................................................................................... 20

1. ACUMULADORES HIDRULICOS Y SU APLICACIN ................................... 21

1.1 GENERALIDADES .......................................................................................... 21

1.2 FUNCIONES .................................................................................................... 22

1.2.1 ACUMULACIN DE ENERGA .................................................................... 22

1.2.1.1 EJEMPLOS DE APLICACIN ................................................................... 24

1.2.2 RESERVA DE FLUIDO ................................................................................. 261.2.3 ACCIONAMIENTO DE EMERGENCIA ......................................................... 27

1.2.4 COMPENSACIN DE FUERZAS ................................................................. 30

1.2.5 COMPENSACIN DE FUGAS ..................................................................... 31

1.2.6 AMORTIGUACIN DE GOLPES Y VIBRACIONES .................................... 32

1.2.7 SEPARACIN DE MEDIOS ......................................................................... 39

1.2.7.1 SEPARACIN DE MEDIOS FLUIDOS Y GASEOSOS ............................. 39

1.2.7.2 SEPARACIN DE DOS MEDIOS LQUIDOS ............................................ 40

1.2.7.3 SEPARACIN DE DOS MEDIOS GASEOSOS ........................................ 411.2.7.4 MAYOR CAPACIDAD DEL ACUMULADOR (FIGURA 23) ....................... 42

1.2.8 OTRAS APLICACIONES ............................................................................. 42

1.3. TIPOS CONSTRUCTIVOS DE ACUMULADORES HIDRULICOS CONELEMENTO SEPARADOR. ................................................................................... 43

1.3.1 ACUMULADORES DE VEJIGA (FIGURA 24) .............................................. 43

1.3.2 ACUMULADORES DE MEMBRANA (FIGURA 25) ...................................... 44

1.3.3 ACUMULADORES DE PISTN ................................................................... 45

1.4. ACCESORIOS PARA ACUMULADORES HIDRONEUMTICOS .................. 47

1.4.1 BLOQUE DE SEGURIDAD Y DE CIERRE ................................................... 47

1.4.2 DISPOSITIVO DE PRUEBA Y LLENADO .................................................... 49

1.4.3 APARATO DE CARGA DE NITRGENO..................................................... 50

1.5. DIMENSIONAMIENTO DE ACUMULADORES HIDRONEUMTICOS CONELEMENTO SEPARADOR .................................................................................... 50


11

1.5.1 DEFINICIN DE LOS PARMETROS DE SERVICIO ................................. 50

1.5.2 CAMBIO DE ESTADO DEL GAS .................................................................. 51

1.5.2.1 CAMBIO DE ESTADO ISOCORICO .......................................................... 52

1.5.2.2 CAMBIO DE ESTADO ISOTRMICO........................................................ 521.5.2.3 CAMBIO DE ESTADO ADIABTICO......................................................... 52

1.5.2.4 CAMBIO DE ESTADO POLITRPICO ...................................................... 53

1.5.3 DETERMINACIN DEL TAMAO CONSTRUCTIVO DE UN ACUMULADORHIDRULICO 54

1.5.4 DESVIACIONES DE LA CONDUCTA IDEAL DE UN GAS ........................... 54

1.5.5 PROCEDIMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO ............................................ 57

1.5.6 SELECCIN DEL TIPO DE ACUMULADOR PARA CASOS COMUNES DEAPLICACIN.. 58

1.5.6.1 ACUMULADOR DE MEMBRANA .............................................................. 581.5.6.2 ACUMULADORES DE VEJIGA ................................................................. 58

1.5.6.3 ACUMULADORES DE PISTN ................................................................ 58

1.6 PRESCRIPCIONES DE SEGURIDA ............................................................... 58

2. SELLOS HIDRULICOS ................................................................................... 60

2.1 INTRODUCCIN ............................................................................................. 60

2.2 ANLISIS DE FALLA FRENTE A SOLUCIONES DE SELLADO .................... 60

2.2 SELECCIN DE SELLOS DE ALTO RENDIMIENTO .................................... 62

2.2.1 SELLOS DE REBORDE VS SELLOS DE COMPRESIN ........................... 632.2.2 PRESIN Y ABRASIN ............................................................................... 64

2.2.3 OTROS FACTORES ..................................................................................... 65

2.2.4 TEMPERATURA ........................................................................................... 67

2.2.5 COMPRESION Y RESILIENCIA. .................................................................. 68

2.2.6 SELLOS DE POLIURETANO ....................................................................... 69

2.3 RELACIN DE MATERIALES Y MEDIOS DE DIFERENTESPRODUCTORES ................................................................................................... 70

2.3.1 SEALS & PACKING NITRILO (BUNA-N) ...................................................... 702.3.2 VAKO SEALS ............................................................................................... 74

3. ANLISIS PARA DIMENSIONAR EL ACUMULADOR ................................... 82

3.1 VELOCIDAD DEL VSTAGO. .................................................................. 82

3.2 FUERZA EJERCIDA POR EL CILINDRO DURANTE LA EXTENSIN DELVSTAGO.............................................................................................................. 82


12

3.3 PREDICCIN DE LA FALLA PARA UN ESTADO MULTIAXIAL DEESFUERZO. .......................................................................................................... 84

3.3.1 TEORA DE LA ENERGA DE DISTORSIN. .............................................. 84

3.4 EFECTOS DE PRESURIZACIN .................................................................... 85

3.4.1 CILINDROS DE PARED DELGADA ............................................................. 86

3.4.2 CILINDROS DE PARED GRUESA ............................................................... 87

3.4.2.1 PRESURIZADOS INTERNAMENTE.......................................................... 89

3.5 UNIONES ROSCADAS ................................................................................... 91

3.5.1 MOMENTO DE GIRO Y CARGA AXIAL ....................................................... 92

3.5.2 ESFUERZOS DE LA ROSCA ....................................................................... 93

3.5.3 PRESIN DE CONTACTO ........................................................................... 94

3.5.4 LONGITUD REQUERIDA PARA EL ROSCADO ......................................... 94

4. DISEO DEL ACUMULADOR TIPO PISTN. .................................................. 95

4.1 PARMETROS DE DISEO ........................................................................... 95

4.2 DIMENSIONAMIENTO DE ACUMULADOR HIDRONEUMTICO. ................. 96

4.3 DISEO CILINDRO PARA ACUMULADOR .................................................. 102

4.4 DISEO DE TAPAS ...................................................................................... 112

4.5 DISEO DEL PISTN ................................................................................... 119

4.6DISEO DE LA ESTRUCTURA ..................................................................... 125

5.CONSTRUCCION, MONTAJE Y PRUEBAS. ................................................... 139

5.1 INCORPORACIN DE ACUMULADORES AL BANCO DE MALACATE ...... 139

5.1.1 Incorporacin acumulador tipo pistn ......................................................... 139

5.1.2 INCORPORACIN ACUMULADOR TIPO VEJIGA .................................... 149

5.2 CARACTERIZACIN ACUMULADORES ...................................................... 154

5.3 PROCESO DE MECANIZADO ...................................................................... 159

5.4 PRUEBA HIDROSTATICA............................................................................. 164

5.4 PRUEBAS DE LABORATORIO ..................................................................... 168

CONCLUSIONES ................................................................................................ 181

BIBLIOGRAFA .................................................................................................... 182

ANEXOS.............................................................................................................. 183


13

LISTA DE TABLAS

Pg.

Tabla 1 Causas De Fallas De Sellos ..................................................................... 61Tabla 2 Propiedades mecnicas acero AISI 1020 para el cilindro ....................... 103Tabla 3 Propiedades acero AISI 1020CILINDRO ............................................. 107Tabla 4 Informacin de malla -Simulacin cilindro ............................................... 108Tabla 5 Tensiones en el cilindro .......................................................................... 109Tabla 6 Desplazamientos en el cilindro ............................................................... 110Tabla 7 Deformaciones cilindro............................................................................ 111Tabla 8 Propiedades acero AISI 1040 tapas ....................................................... 114Tabla 9 Informacin malla tapas .......................................................................... 115Tabla 10 Anlisis por carga estticatapas ....................................................... 119Tabla 11 Propiedades acero AISI 1045 para el pistn ......................................... 121Tabla 12 Informacin de malla para el pistn ...................................................... 121Tabla 13 Anlisis por carga esttica para el pistn .............................................. 124Tabla 14 Propiedades acero ASTM A36 para la estructura soporte .................... 126Tabla 15 Anlisis por carga esttica para la estructura ...................................... 128Tabla 16 Caractersticas generales acumuladores tipo vejiga y pistn. ............... 158Tabla 17 Tiempos de operacin circuito - acumulador tipo pistn ....................... 171Tabla 18 Tiempo de carga acumulador tipo pistn .............................................. 172

Tabla 19 Velocidades y caudales reales .............................................................. 174Tabla 20 tiempos de operacin acumuladorvejiga ........................................... 177Tabla 21 velocidad y caudal real .......................................................................... 180


14

LISTA DE FIGURAS

Pg.

Figura 1 Diferencias caractersticas entre acumuladores ...................................... 21Figura 2 Diagrama de potencia de una mquina inyectora de plsticos ................ 23Figura 3 Acumuladores de energa en mquinas herramienta. ............................ 25Figura 4 Reduccin del tiempo de carrera ............................................................ 26Figura 5 Accionamientos de emergencia del cilindro hidrulico ............................ 27Figura 6 Avance del cilindro hidrulico en el caso de fallos ................................... 28Figura 7 Frenado de emergencia en telefricos .................................................... 29Figura 8 Lubricacin de emergencia de cojinetes ................................................. 29

Figura 9 Empleo de acumuladores hidrulicos para evitar interrupciones deservicio ................................................................................................................... 30Figura 10 Balanceo de rodillos en la fabricacin de chapas ................................. 31Figura 11 Compensacin de fugas ........................................................................ 32Figura 12 Acumulador hidrulico como elemento amortiguador ........................... 33Figura 13 Empleo de amortiguadores de pulsaciones en una bomba de expulsin............................................................................................................................... 34Figura 14 Aplicacin de amortiguadores de pulsaciones en instalacioneshidrulicas con servo vlvulas y vlvulas proporcionales ...................................... 35Figura 15 Amortiguador de pulsaciones detrs de la bomba hidrulica ................. 35

Figura 16 Aplicacin de amortiguadores de pulsaciones para amortiguar golpes depresin ................................................................................................................... 36Figura 17 Aplicacin de acumuladores hidrulicos para tensionar la cadena en unamquina ................................................................................................................. 37Figura 18 Aplicacin de acumuladores hidrulicos para tensionar cablesportadores .............................................................................................................. 38Figura 19 Aplicacin de acumuladores hidrulicos en la suspensin de vehculos............................................................................................................................... 39Figura 20 Aplicacin de acumuladores hidrulicos para la separacin de la parteneumtica de una instalacin la parte hidrulica accionada .................................. 40Figura 21 Acumulador hidrulico para la separacin de lquidos ........................... 41Figura 22 Acumulador de ventilacin del tanque ................................................... 41Figura 23 Mayor capacidad del acumulador .......................................................... 42Figura 24 Acumulador tipo vejiga ........................................................................... 44Figura 25 Acumulador de membrana; arriba: construccin soldada, abajo:construccin roscada ............................................................................................. 45


15

Figura 26 Acumulador de pistn ............................................................................ 46Figura 27 Acumulador de vejiga con bloque de seguridad y cierre ya montado .... 47Figura 28 Bloque de seguridad y cierre ................................................................. 48Figura 29 Dispositivo de llenado y prueba ............................................................. 49

Figura 30 Aparato porttil de carga de nitrgeno ................................................... 50Figura 31 Parmetros de servicio .......................................................................... 51Figura 32 Cambio de estado en el diagrama P-V .................................................. 51Figura 33 Exponente adiabtico de nitrgeno y helio en funcin de la presin de 0a 100c ................................................................................................................... 53Figura 34 Condiciones de aplicacin para acumuladores hidrulicos en versinestndar ................................................................................................................. 55Figura 35 Ecuaciones bsicas para el dimensionamiento de acumuladores ......... 56Figura 36 Sistemas de sellado .............................................................................. 63

Figura 37 Escala comparativa de sellos ............................................................... 63Figura 38 Cortes de diferentes sellos .................................................................... 64Figura 39 Mdulo de Materiales para Sellos .......................................................... 65Figura 40 Materiales de sello ................................................................................ 66Figura 41 Lmites de Temperatura F para algunos materiales de sello ................ 67Figura 42 Seccin Transversal sello SQB ............................................................ 71Figura 43 Estados de precarga, servicio mximo y servicio mnimo para unacumulador hidroneumtico ................................................................................... 83Figura 44 cilindro de pared delgada internamente presurizado ............................ 86Figura 45 Vista frontal de un cilindro de pared delgada internamente presurizado

............................................................................................................................... 87Figura 46 Vista frontal completa de un cilindro de pared gruesa, presurizadointerna y externamente .......................................................................................... 88Figura 47 Elemento cilndrico polar antes y despus de la deformacin .............. 89Figura 48 Cilindro de pared gruesa internamente presurizado, que muestra losesfuerzos circunferencial y radial para varios radios. ............................................ 90Figura 49 Terminologa de las roscas de los tornillos ........................................... 92Figura 50 Esfuerzo de cortante transversal medio. ................................................ 93Figura 51 Parmetros de estado en los acumuladores tipo pistn ....................... 98Figura 52 Cambio de estado adiabtico terico para el nitrgeno ....................... 100Figura 53 Dimensiones iniciales para el acumulador teniendo en cuentanicamente el volumen efectivo de gas ............................................................... 102Figura 54 Dimensiones cilindro- acumulador hidrulico ...................................... 107Figura 55 Anlisis de tensiones en el cilindro ..................................................... 109Figura 56 Anlisis de desplazamientos en el cilindro .......................................... 110Figura 57 Anlisis de deformaciones en el cilindro ............................................. 111


16

Figura 58 Factor de seguridad en el cilindro ........................................................ 112Figura 59 Rosca de gas Withworth ...................................................................... 113Figura 61 Dimensiones tapa superior ................................................................. 115Figura 62 Dimensiones tapa inferior .................................................................... 116

Figura 63 Anlisis de tensiones en las tapas ...................................................... 117Figura 64 Anlisis de desplazamientos en las tapas .......................................... 117Figura 65 Anlisis de deformaciones en las tapas .............................................. 118Figura 66 Factor de seguridad en las tapas ......................................................... 118Figura 67 Dimensiones para el pistn .................................................................. 120Figura 68 Anlisis de tensiones en el pistn ....................................................... 122Figura 69 Anlisis de desplazamientos en el pistn ............................................ 123Figura 70 Anlisis de deformaciones en el pistn ................................................ 123Figura 71 Factor de seguridad del pistn ............................................................. 124

Figura 72 Dimensiones estructura-soporte del acumulador ................................. 125Figura 73 Anlisis de tensiones en el pistn ........................................................ 127Figura 74 Anlisis de desplazamientos en el pistn ............................................ 127Figura 75 Factor de seguridad de la estructura ................................................... 128Figura 76 Sistema de sellado para las tapas. ..................................................... 129Figura 77 Sistema de sellado del pistn ............................................................. 130Figura 78 Descripcin piston U-cup ..................................................................... 131Figura 79 Descripcin bidireccional .................................................................... 131Figura 80 O-rings ................................................................................................ 132Figura 81 Seleccin del o-ring ............................................................................ 133

Figura 82 Back-up ................................................................................................ 133Figura 83 Seleccin Back-up ............................................................................... 134Figura 84 Piston U-cup ....................................................................................... 135Figura 85 Seleccin Piston U-cup ....................................................................... 136Figura 86 Assemblies Seal .................................................................................. 137Figura 87 Seleccin Assemblies Seal ................................................................. 138Figura 88 Circuito hidrulico acumulador tipo pistn ........................................... 139Figura 89 Circuito elctrico acumulador tipo pistn ............................................ 140Figura 90 Vista B ................................................................................................ 142Figura 91 Vista C ................................................................................................ 143Figura 92 Vista D ................................................................................................ 144Figura 93 Vista E ................................................................................................ 145Figura 94 Montaje acumulador y cilindro hidrulico ............................................ 146Figura 95 Bomba hidrulica y vlvula de seguridad ............................................ 147Figura 96 Presostato y el indicador de carga completa ..................................... 147Figura 97 Vlvula antirretorno y vlvula reguladora de caudal compensada ....... 148


17

Figura 98 Vlvula direccional PARKER y ATOS ................................................ 148Figura 99 Vista F. Sistema hidrulico acumulador tipo vejiga .............................. 149Figura 100 Vista G ............................................................................................. 151Figura 101 Bomba hidrulica y vlvula de seguridad ........................................... 152

Figura 102 Acumulador tipo vejiga y cilindro hidrulico ...................................... 152Figura 103 Vlvula antirretorno y vlvula direccional .......................................... 153Figura 104 Funcionamiento del acumulador tipo vejiga ...................................... 155Figura 105 Partes acumulador tipo vejiga ........................................................... 156Figura 106 Funcionamiento del acumulador tipo pistn ..................................... 157Figura 107 Partes acumulador tipo pistn ........................................................... 157Figura 108 Cilindro hidrulico .............................................................................. 169Figura 109 Manmetro vlvula de seguridad ...................................................... 170Figura 110 Manmetro acumulador tipo pistn ................................................... 170

Figura 111Cilindro hidrulico ............................................................................... 176Figura 112 Circuito hidrulico solo bomba ........................................................... 178Figura 113 Circuito hidrulico bomba y acumulador ............................................ 178Figura 114 Circuito hidrulico solo acumulador ................................................... 179


18

RESUMEN

TITULO: DISEO Y CONSTRUCCION DE UN ACUMULADOR TIPO PISTON PARA ELLABORATORIO DE POTENCIA FLUIDA1

AUTORES: JOSE AUGUSTO CASTAEDA CONTRERAS 2DUVAN ALEJANDRO CASTELLANOS GONZALEZ 2

PALABRAS CLAVES:

Acumulador hidroneumtico, Golpe de Ariete, Amortiguacin, Potencia Fluida, Ganancia develocidad, Reduccin de tamao bomba hidrulica.

El objetivo de este proyecto de grado es el diseo y construccin de un acumulador tipo pistnpara el laboratorio de potencia fluida de la escuela de Ingeniera Mecnica de la UniversidadIndustrial de Santander.

Este sistema se incorporara en un banco del laboratorio, dotando a ste de un elemento parapruebas de ganancia de velocidad y control de flujo sin necesidad de realizar cambios a lainstalacin.

El circuito hidrulico con la adaptacin del acumulador permitir aumentar la velocidad de salida yentrada del vstago de un cilindro hidrulico sin necesidad de aumentar el tamao de la bomba.Esta ganancia se logra aprovechando los tiempos muertos de operacin que se presentan en losdiferentes circuitos hidrulicos industriales para la carga del acumulador.

Una razn por la cual se desarroll este proyecto fue que no se contaba con un banco de pruebasque facilitara la interaccin del estudiante con lo aprendido en clase y su funcionamiento en losdiferentes campos de aplicacin.

En el trascurso del proceso de diseo se opt por un anlisis de elementos finitos que brindaranvalores ms reales que los obtenidos analticamente, esto mediante herramientas de simulacinCAD-CAE. Adems de la construccin del acumulador tipo pistn, se incorpor un acumulador tipovejiga el cual permitiera diferenciar las aplicaciones de cada uno en diferentes circuitos hidrulicos.Con el presente trabajo de grado se pretende aportar un medio didctico para los estudiantes y unapoyo para el docente, el cual contribuya a mejorar las condiciones de aprendizaje

1Proyecto de grado.

2Facultad de ingeniera fsico mecnicas. Escuela de ingeniera mecnica. Director: Abel Parada


19

ABSTRACT

TITLE: DESIGN AND CONSTRUCTION OF A PISTON ACCUMULATOR TYPE LABORATORYFLUID POWER

3

AUTHORS: JOSE AUGUSTO CASTAEDA CONTRERAS4

DUVAN ALEJANDRO CASTELLANOS GONZALEZ4

KEYWORDS:

Hydro pneumatic accumulators, Blow of Battering ram Subduing, Develops Flowing, Gain of speed,Reduction of size hydraulic bomb.

The main objective of this degree project is the design and construction of an accumulator typepiston for the Mechanical Engineering school flowing powers laboratory of Universidad Industrial deSantander.

This system will be incorporated in a bank of the laboratory, endowing this of an element for testing

gain of speed and to control the flow without the need of carrying out changes to the installation.The hydraulic circuit with the adaptation of the accumulator will increase the exit speed andentrance of the rod of a hydraulic cylinder without necessity of increasing the size of the bomb. Thisgain is achieved to the times out operation that show up in the industrial different hydraulic circuitsfor the load of the accumulator taking advantage.

The reason to develop this project was that students didn't have a bank of tests that facilitated themthe interaction with what they learnt in class and its operation in the different application fields.During the design process it was opted for an analysis of finite elements that offered more realvalues that those obtained analytically, this by means of simulation tools CAD-CAE. Also theconstruction of the accumulator type piston incorporated an accumulator type bladder whichdifferentiates the applications of each hydraulic different circuit.

With this degree project it is sought bring a didactic tool for the students and a support for theteachers, which contributes to improve the learning conditions

3Graduation Project.

4Physical-mechanical Engineers Faculty, Mechanical Engineer Program, Eng. Abel Parada


20

INTRODUCCIN

En la actualidad, la industria exige profesionales capacitados para solucionar

problemas de ingeniera, que tengan la experiencia y habilidad necesaria paraanalizar, comprender y aplicar los conocimientos cientficos y prcticos necesarios.

La formacin en estos aspectos le permite al profesional interactuar de una

manera exitosa en un determinado sector productivo; desempendose con

mayor efectividad frente a los diferentes problemas que se pueden encontrar en el

campo laboral.

Los acumuladores cargados son una fuente de energa hidrulica potencial,

misma que puede utilizarse para producir el flujo cuando la demanda en el sistema

excede la capacidad de la bomba .La implementacin de acumuladores est

enfocada a promover el desarrollo general continuo del estudiante, y a que el

aprendizaje sea para dar sentido al conocimiento adquirido conceptualmente, para

de esta manera pensar de una forma ms productiva y creativa frente a las

situaciones a las que se ve enfrentado.

El fin de esta herramienta es permitir al estudiante llevar un desarrollo simultneo,

con lo adquirido en clase, ofrecindole una percepcin del fenmeno fsico,

brindando al docente un apoyo didctico y enfatizando al estudiante su utilizacin

en el campo de la ingeniera.

La incorporacin de los acumuladores tipo vejiga y tipo pistn construido, en el

banco de malacate del laboratorio de potencia fluida, se realiz con el fin de poder

apreciar sus principales caractersticas, adems la ganancia en potencia y

velocidad que pueden proporcionar cuando son incorporados en un sistema

hidrulico.

Con este trabajo de grado se busc dar el aporte ingenieril al rea de laboratorios

de la Universidad Industrial de Santander, analizando y evaluando la operacin

que en el banco de pruebas se realice.


21

1. ACUMULADORES HIDRULICOS YSU APLICACIN

1.1 GENERALIDADES

Una de las tareas principales de los acumuladores hidrulicos es, por ejemplo,

alojar bajo presin un determinado volumen de fluido de una instalacin hidrulica

y de entregarlo nuevamente a la instalacin segn sea la demanda.

Dado que el fluido se encuentra bajo presin, los acumuladores hidrulicos se

tratan como recipientes de presin y deben estar dimensionados para la

sobrepresin mxima de servicio, considerando los estndares exigidos en el pas

de la aplicacin.Para la compensacin del volumen en el acumulador hidrulico y el consiguiente

almacenamiento de energa, el fluido hidrulico en el acumulador hidrulico se

carga con peso, con resorte o con gas(figura 1).

Figura 1 Diferencias caractersticas entre acumuladoresReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

Siempre existe un equilibrio entre la presin del fluido hidrulico y la contrapresin

producida por el peso, el resorte o el gas.


22

Los acumuladores de peso y de resorte slo se emplean para aplicaciones

industriales especiales y, por lo tanto, carecen de importancia acadmica.

Acumuladores cargados por gas sin miembro divisor se emplean rara vez enhidrulica, dado que el fluido absorbe gas.

En la mayor parte de las instalaciones hidrulicas se utilizan acumuladores

hidroneumticos (cargados por gas)con elemento separador.

De acuerdo con el elemento separador se distinguen acumuladores de vejiga, de

pistn o de membrana, quetrataremos en los prrafos siguientes.

1.2 FUNCIONES

En una instalacin hidrulica los acumuladores hidroneumticos deben cumplir

diversas funciones, a saber:

Acumulacin de energa.

Reserva de lquido.

Accionamiento de emergencia.

Equilibrio de fuerzas.

Amortiguacin de golpes

mecnicos.

Amortiguacin de golpes de

presin.

Compensacin de fugas.

Amortiguacin de golpes y

oscilaciones.

Amortiguacin de pulsaciones.

Suspensin de vehculos

Recuperacin de energa de

frenado.

Mantener constante la presin.

Compensar el caudal

(recipiente de expansin)

1.2.1 ACUMULACIN DE ENERGA

El trayecto de la demanda de energa de una mquina inyectora de plsticos

representado enla figura 2permite reconocer que la potencia mxima solamente


23

se requiere brevemente, a una elevada velocidad de inyeccin en la herramienta.

Sin embargo, la potencia de la bomba debe dimensionarse para dicha potencia

mxima brevemente requerida.

Mediante el empleo de acumuladores hidroneumticos se puede reducir lapotencia de la bomba a una demanda media. El menor caudal de la bomba

hidrulica llena el acumulador cuando, durante el ciclo de trabajo, el caudal

requerido para el sistema fuese inferior al caudal de la bomba, Si entonces se

necesita el caudal mximo, se extrae del acumulador la diferencia con respecto al

nivel de la bomba.

Figura 2 Diagrama de potencia de una mquina inyectora de plsticosReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

Como ventajas importantes cabe mencionar:

Empleo de bombas hidrulicas pequeas.

Menor potencia instalada.

Poca produccin de calor.

Mantenimiento e instalacin sencillos.


24

A ello se agrega, condicionada por la instalacin, una amortiguacin de golpes de

presin y de pulsaciones que aumentan notablemente la vida til de toda la

instalacin. Empleando acumuladores hidroneumticos se logra un ahorro deenerga. En instalaciones hidrulicas con gran demanda breve de aceite o tiempos

cortos de mecanizacin solamente se puede lograr una solucin econmica con

acumuladores hidroneumticos.

1.2.1.1 EJEMPLOS DE APLICACIN

a) AUMENTO DE LOS CICLOS DE TRABAJO (MQUINASHERRAMIENTA)

Disponiendo el acumulador hidroneumtico directamente delante del

consumidor la inercia de la columna de lquido se supera ms rpido que en el

caso en que todo el fluido tenga que moverse por la unidad de accionamiento.

Ello permite una elevada velocidad de arranque. Adems, los acumuladores

compensan la distinta demanda de caudal de los consumidores. (Figura 3).


25

Figura 3 Acumuladores de energa en mquinas herramienta.Referencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

b) REDUCCIN DEL TIEMPO DE CARRERA

Una produccin racional en las operaciones de prensado y troquelado requiere

grandes velocidades del vstago del cilindro en su carrera sin trabajo y

precisamente el proceso de trabajo propiamente dicho se realiza a poca velocidad

y elevada presin. En la carrera sin trabajo acta la bomba I (bomba de baja

presin), la bomba II (bomba de alta presin) y el acumulador, de modo que se

consigue la gran velocidad deseada. Al aumentar la presin hacia el final de la

carrera se cierra la vlvula de retencin A, y solamente la bomba II suministra un

pequeo caudal y una elevada presin, mientras la bomba I carga de nuevo el

acumulador.(figura 4)


26

Figura 4 Reduccin del tiempo de carreraReferencia Catlogo Acumuladores OLAER

1.2.2 RESERVA DE FLUIDO

Al emplear el acumulador como rgano de seguridad durante el servicio normal de

la instalacin el acumulador no trabaja como fuente de energa, pero est siempre

unido directamente a la bomba hidrulica. Empleando elementos adecuados de

separacin, la energa del acumulador se puede mantener casi ilimitadamente,

estando disponible en caso de demanda.En instalaciones hidrulicas se emplean

elementos de seguridad con acumulador como accionamientos de emergencia

para que realicen tareas determinadas en caso de fallos.

Estos podran ser:

Cierre de mamparos, clapetas, pasos.

Accionamiento de cierres de corredera.

Accionamiento de interruptores de alta potencia. Accionamiento de sistemas de desconexin rpida.


27

1.2.3 ACCIONAMIENTO DE EMERGENCIA

En casos de emergencia, por ejemplo corte de corriente, con la ayuda de la

energa del acumulador hidrulico se realiza una carrera de trabajo o de cierre. Enfigura 5 se muestra un esquema hidrulico para accionamiento de emergencia. Si

se corta la corriente, el resorte conmuta a la vlvula (1) a posicin inicial creando

una unin entre acumulador y lado de vstago del cilindro. De este modo el volu-

men de aceite que se encuentra bajo presin en el acumulador permite el

retroceso del pistn.

Otro caso de aplicacin para accionamiento de emergencia con ayuda del

acumulador es la finalizacin del ciclo de trabajo comenzado en caso de fallo de

una bomba o de una vlvula.

Figura 5 Accionamientos de emergencia del cilindro hidrulicoReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

El accionamiento de emergencia mediante acumulador se caracteriza por losiguiente:

Disponibilidad inmediata

Duracin ilimitada

No presenta fatiga


28

No presenta inercia yofrece mxima seguridad con poco mantenimiento.

Gran caudal disponible de aceite por poco tiempo en caso de fallos (Figura 6)

Figura 6 Avance del cilindro hidrulico en el caso de fallosReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

FRENADO DE EMERGENCIA

Acumuladores hidrulicos para el accionamiento de emergencia de frenos y

puertas en funiculares, telefricos, autocares, etc. El acumulador se carga en las

estaciones con una bomba a motor o con una bomba manual. En cualquier

momento dispone de la energa necesaria como para realizar frenados de

emergencia.

Frecuentemente el comando se realiza en forma inversa, es decir, el frenado se

produce mediante fuerza de resorte, los cilindros de frenado son mantenidosabiertos por el acumulador de presin contra dicha fuerza de resorte.


29

Figura 7 Frenado de emergencia en telefricosReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

LUBRIFICACIN DE EMERGENCIA

Para mantener la pelcula de aceite en los cojinetes, stos constantemente deben

ser alimentados con aceite lubrificante. Ello significa que los puntos de

lubrificacin siempre deben estar sujetos a presin. En caso de fallo de la bomba

de aceite lubrificante, con el acumulador se puede mantener constante la presin

hasta que la mquina se haya detenido o una bomba auxiliar instalada haya

alcanzado la presin necesaria. (Figura 8)

Figura 8 Lubricacin de emergencia de cojinetesReferencia Catlogo Acumuladores OLAER


30

SE EVITAN INTERRUPCIONES DE SERVICIO DURANTE EL CICLO DE

TRABAJO

Cortes de corriente durante el ciclo de trabajo de una mquina de produccin

pueden provocar tiempos de parada muy costosos. En estos casos tosacumuladores se ocupan de la conclusin del ciclo de trabajo iniciado.

Figura 9 Empleo de acumuladores hidrulicos para evitar interrupciones de servicioReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

1.2.4 COMPENSACIN DE FUERZAS

Por medio de los acumuladores hidrulicos se pueden compensar fuerzas o

carreras. Ello resulta necesario cuando en un proceso continuo de maquinacin,

por ejemplo al laminar, como consecuencia de cargas diversas se producenposiciones inclinadas. Con el balanceo de los rodillos se logra un espesor

constante de banda. En la figura10se puede observar el esquema hidrulico para

el balanceo de una herramienta con los acumuladores hidrulicos

correspondientes y el bloque de seguridad y de cierre directamente montado.


31

Como caractersticas cabe mencionar:

Compensacin suave de fuerzas y, con ello, poca carga de los fundamentos y del

bastidor y Ahorro en los contrapesos y, con ello, reduccin del peso y de losespacios de montaje.

Figura 10 Balanceo de rodillos en la fabricacin de chapasReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

1.2.5 COMPENSACIN DE FUGAS

La fuerza de pretensin en un cilindro hidrulico solamente se puede mantener si

se compensan las prdidas por fugas del sistema. Los acumuladores hidrulicos

son especialmente adecuados para ello. En la figura 11 se ha representado el

esquema hidrulico para una compensacin de fugas. All se puede observar que

el acumulador hidrulico compensa el volumen de fugas de la cmara del pistn.


32

Solamente cuando la presin es inferior a la ajustada, la bomba vuelve a

conectarse y carga al acumulador hidrulico.

Como caractersticas cabe mencionar:

Las bombas no realizan servicio continuo.

Poca produccin de calor y, por ende, bajos costos de servicio.

Elevada vida til de la instalacin.

Figura 11 Compensacin de fugasReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

1.2.6 AMORTIGUACIN DE GOLPES Y VIBRACIONES

En sistemas hidrulicos pueden producirse fluctuaciones de presin cuando vara

el flujo del fluido hidrulico, como consecuencia de distintos procesos

condicionados por la instalacin.

Los orgenes pueden ser:


33

Falta de uniformidad dentro de la bomba hidrulica.

Sistemas resorte-masa (compensador de presin en vlvulas); unin

repentina de espacios con distinto nivel de presin.

Accionamiento de grifos de bloqueo y regulacin con tiempos breves de

apertura y de cierre.

Procesos de conexin o de desconexin de bombas distribuidoras.

A ello se suman fluctuaciones de caudal y de presin condicionadas por el

funcionamiento, que influyen negativamente sobre la vida til de las piezas.

De acuerdo con su origen se distingue entre golpe de presin y pulsacin. Paraestar seguro de que no se vea afectado el funcionamiento resulta necesario, ya en

la fase de planificacin, captar la magnitud de las fluctuaciones de presin y elegir

las medidas de amortiguacin adecuadas. Las posibilidades de amortiguar

fluctuaciones de presin son numerosas, pero los amortiguadores hidrulicos han

demostrado ser sumamente adecuados para sistemas hidrulicos.

Figura 12 Acumulador hidrulico como elemento amortiguadorReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

Para poder cumplir con las exigencias impuestas a mquinas con respecto a

elevada potencia, breves ciclos detrabajo, unidos a buena amortiguacin sonora,


34

se recomienda emplear amortiguadores de pulsaciones. Este tipo de

amortiguadores reduce las fluctuaciones de caudal producidas durante el

transcurso del movimiento de lamquina y la transmisin de las mismas a cuerpos

de resonancia y, con ello, el nivel de ruido. Adems se prolonga la vida til de loscomponentes y de la mquina.

EN BOMBAS DE EXPULSIN (FIGURA 13)

Las bombas de expulsin producen pulsaciones en el caudal que se diferencian

segn su tipo constructivo.Estas pulsaciones producen ruido y vibraciones, lo que

puede ocasionar un deterioro de la instalacin hidrulica.

Figura 13 Empleo de amortiguadores de pulsaciones en una bomba de expulsinReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

EN VLVULAS DE INVERSIN DE CONMUTACIN RPIDA(FIGURA 14)

Para que las vlvulas (por ejemplo servo vlvulas y vlvulas proporcionales)

conmuten rpida y suavemente, es necesario instalar acumuladores hidrulicos

delante o detrs de dichas vlvulas. Adems se evitan picos negativos de presin,

que podran afectar, por ejemplo los filtros de presin de la instalacin hidrulica.


35

Figura 14 Aplicacin de amortiguadores de pulsaciones en instalaciones hidrulicas con

servo vlvulas y vlvulasproporcionales

Referencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

EN ONDAS DE PRESIN(FIGURA 15)

En la mayora de las instalaciones hidrulicas se producen ondas de presin,

ocasionadas por diversos componentes o por cargas distintas de la instalacin

hidrulica, por ejemplo. por el movimiento de la pala de una excavadora hidrulica.El montaje de acumuladores hidrulicos protege contra deterioros a componentes

sensibles a ondas de presin, por ejemplo a la bomba hidrulica.

Figura 15 Amortiguador de pulsaciones detrs de la bomba hidrulicaReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth


36

EN SITUACIONES DE APERTURA Y DE CIERRE(FIGURA 16)

Al conducir rpidamente grandes caudales hacia la tubera de retorno se producen

golpes de presin. Estos golpes de presin pueden afectar al refrigerador de

aceite y al filtro de retorno.

Como consecuencia de golpes de presin tambin se pueden producir deterioros

en vlvulas, tuberas y racores cuando la columna de lquido en movimiento se

detiene abruptamente, como sucede por ejemplo, en caso de desconexin deemergencia.

Figura 16 Aplicacin de amortiguadores de pulsaciones para amortiguar golpes de presinReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

EN RESORTES HIDRULICOS

Para amortiguar golpes y vibraciones se emplean acumuladores hidrulicos como

resorte hidrulico.

Aqu se utiliza el gas comprimible en el acumulador hidrulico como elemento

elstico.

Casos de aplicacin del resorte hidrulico son:

Tensin de cadena(figura 17)


37

Para evitar la transmisin de golpes de la cadena de accionamiento se emplean

acumuladores hidrulicos para tensionar cadenas de mquinas y accionamientos

do vehculos.

Tensionar cadenas de traslado y cables portadores (figura18)Para que por ejemplo, cable carriles a ascensores puedan funcionar sin problemas

se requieren tolerancias reducidas en las longitudes de cable.

Figura 17 Aplicacin de acumuladores hidrulicos para tensionar la cadena en una mquinaReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

Al emplear acumuladores hidrulicos se compensan las distintas longitudes decables que se producen durante el ascenso y descenso de cable carriles, en caso

de fluctuaciones de temperatura o cargas distintas de ascensores.

Se mantienen las tolerancias deseadas de la longitud de cable y de la tensin de

traccin.


38

Figura 18 Aplicacin de acumuladores hidrulicos para tensionar cables portadoresReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

SUSPENSIN DE VEHCULOS (FIGURA 19)

En el caso de desniveles en calles y caminos se producen golpes mecnicos que

deterioran los mecanismos de traslacin.

Empleando cilindros, en la suspensin hidroneumtica los golpes mecnicos seconvierten en golpes hidrulicos.

Dichos golpes hidrulicos son absorbidos por acumuladores hidrulicos.

La aplicacin de suspensin hidroneumtica en vehculos

- reduce el riesgo de accidentes,

- aumenta la vida til,

- permite mayores velocidades al tomar curvas,

- mantiene la carga en la posicin deseada,- reduce la carga sobre los materiales y

- disminuye los costes de servicio.


39

Figura 19 Aplicacin de acumuladores hidrulicos en la suspensin de vehculosReferencia Catlogo Acumuladores OLAER

1.2.7 SEPARACIN DE MEDIOSEn instalaciones que exigen una separacin al 100% entre dos medios se

aplican acumuladores hidrulicos. La separacin de medios propiamente dicha

la realiza una vejiga o membrana instalada dentro del acumulador.

1.2.7.1 SEPARACIN DE MEDIOS FLUIDOS Y GASEOSOS

En instalaciones de funcionamiento principalmente neumtico resulta

conveniente accionar hidrulicamente componentes que deban producir una

gran fuerza (por ejemplo, cilindros de sujecin).

Los acumuladores hidrulicos permiten una separacin entre las partes

neumticas hidrulicamente accionadas. Resulta innecesaria la instalacin de un

grupo hidrulico separado suplementario


40

Figura 20 Aplicacin de acumuladores hidrulicos para la separacin de la parte neumticade una instalacin la parte hidrulica accionada


1.2.7.2 SEPARACIN DE DOS MEDIOS LQUIDOS

Por ejemplo, en los compresores con junta de anillo flotante empleados en

petroqumica, por motivos de funcionamiento y de ensuciamiento del gas del

proceso comprimido por el compresor, ste no debe mezclarse con el fluido de

cierre.

Para este tipo de estancamiento se requiere un fluido de cierre, La presin de este

fluido de cierre debe encontrarse 0,5 a 1,0 bar por encima de la presin del gas.Por esta razn sobre el compresor se instala un recipiente elevado que asegura la

mayor presin sobre la junta.

El fluido de llenado, neutral con respecto al gas, se carga con la presin de gas del

compresor. Dado que en la mayora de los casos el fluido que se encuentra en el

recipiente elevado no posee propiedades lubrificantes, las juntas de anillo flotante

y los cojinetes del eje debern funcionar con un fluido de cierre con propiedades

lubrificantes. La separacin necesaria de ambos fluidos se realiza medianteacumuladores hidrulicos.


41

Figura 21 Acumulador hidrulico para la separacin de lquidosReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

1.2.7.3 SEPARACIN DE DOS MEDIOS GASEOSOS

El acumulador hidrulico se emplea para compensar la presin con la

presin atmosfrica en Instalaciones con riesgo de entrada de agua a travs

del filtro de ventilacin del tanque o, en el caso de tanques de lquido Henosde nitrgeno para evitar la formacin de agua de condensacin como

consecuencia de grandes fluctuaciones de temperatura.

Figura 22 Acumulador de ventilacin del tanqueReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth


42

1.2.7.4 MAYOR CAPACIDAD DEL ACUMULADOR (FIGURA 23)En diversas instalaciones hidrulicas solamente se permiten muchas veces

pequeas presiones diferenciales (por ejemplo, prensas de fundicin a presin), o

deben acumularse grandes cantidades de aceite (por ejemplo, laminadoras).Ambos casos requieren un gran volumen de gas. Los costos de instalacin

pueden reducirse si se utilizan acumuladores Transfer con botellas de gas

acopladas.

Figura 23 Mayor capacidad del acumuladorReferencia Catlogo Acumuladores OLAER

1.2.8 OTRAS APLICACIONES

SEPARACIN ANTI-POLUCIN

La funcin de un cartucho hidroneumtico es la de asegurar a la presin

atmosfrica la separacin de dos medios gaseosos donde uno de ellos es

contaminante (atmsfera polucionada por ejemplo).La vejiga asegura esta funcin,

su elasticidad permite absorber cualquier variacin de nivel de lquido en el

depsito sin modificar la presin de gas en el interior del mismo.


43

1.3. TIPOS CONSTRUCTIVOS DE ACUMULADORES HIDRULICOS CONELEMENTO SEPARADOR.

Los acumuladores hidrulicos bsicamente se componen de una parte lquida y de

una parte gaseosa con un elemento separador que no permite el paso del gas. La

parte lquida se encuentra unida al circuito hidrulico. Al aumentar la presin el

gas se comprime y entra lquido al acumulador hidrulico, en instalaciones

hidrulicas se emplean los siguientes tipos de acumuladores hidrulicos con

elemento separador:

Acumulador de vejiga

Acumulador de membrana.

Acumulador de pistn.

1.3.1 ACUMULADORES DE VEJIGA (FIGURA 24)

Los acumuladores de vejiga se componen de una parte de lquido y de una parte

gaseosa con una vejiga impermeable al gas como elemento separador. La parte

de lquido que se encuentra alrededor de la vejiga est unida al circuito hidrulico,

de modo que al aumentar la presin el acumulador de vejiga se llena,

comprimiendo el gas. Al descender la presin el gas se expande, desplazando

hacia el circuito el lquido acumulado. Los acumuladores de vejiga se pueden

montar tanto en posicin vertical (preferencial) como horizontal y bajo

determinadas condiciones de servicio en posicin inclinada. En posicin de

montaje vertical e inclinada la vlvula de lquido siempre debe ubicarse en la parte

inferior.

Los acumuladores de vejiga se componen de un recipiente soldado o forjado (1),la vejiga (2) y las vlvulas para entrada de gas (3) y I a entrada del lado de aceite

(4). La separacin de gas y lquido est dada por la vejiga (2).


44

Figura 24 Acumulador tipo vejigaReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

1.3.2 ACUMULADORES DE MEMBRANA (FIGURA 25)

Los acumuladores de membrana se componen de un recipiente de acero a prueba

de presin, generalmente circular o cilndrico. Dentro del acumulador, como

miembro separador, se encuentra una membrana de material elstico

(elastmero).

Los acumuladores de membrana se suministran en 2 versiones: versin soldada.

versin roscada.

En la versin soldada, antes de realizar la soldadura circular, se comprime la

membrana dentro de la parte inferior. Mediante un procedimiento adecuado de


45

soldadura, p.ej. la soldadura por rayos electrnicos, y la ubicacin especial de la

membrana se evita que el elastmero sufra algn dao durante el proceso de

soldadura.

En la versin roscada la membrana se sostiene por medio del roscado de la partesuperior e inferior con la tuerca de racor.

Figura 25 Acumulador de membrana; arriba: construccin soldada, abajo: construccinroscada


1.3.3 ACUMULADORES DE PISTN

Los acumuladores de pistn se componen de una parte de lquido y otra gaseosacon un pistn impermeable al gas como elemento separador. Ei lado de gas est

prellenado de nitrgeno.

La parte de lquido est unida al circuito hidrulico, de modo que al aumentar la

presin el acumulador de pistn ingresa lquido, comprimindose el gas. Al


46

disminuir la presin el gas se expande, desplazando hacia el circuito el lquido

acumulado. Los acumuladores de pistn pueden trabajar en cualquier posicin,

siendo preferible la disposicin vertical con el lado de gas hacia arriba con el fin de

evitar que se depositen sobre las juntas del pistn partculas de suciedadprovenientes del fluido hidrulico.

El acumulador de pistn se ha representado en figura 26. Los componentes

principales son el tubo exterior del cilindro (1), el pistn (2) con el sistema de

juntas y las tapas de cierre (3,4) del lado frontal, que a su vez incluyen fas

conexiones de Lquido (5) y de gas (6). El tubo del cilindro cumple dos funciones.

Por un lado absorbe la presin interna y, por el otro, conduce al pistn, que es el

elemento separador entre gas y lquido.

Figura 26 Acumulador de pistn


Para que entre ambas cmaras de presin el nivel efe presin est

aproximadamente compensado, existe la exigencia de una friccin muy reducida

entrejunta del pistn y pared interior durante el movimiento del pistn. Por este


47

motivo la superficie del lado interno del tubo del cilindro debe estar finamente

maquinada. A causa de la friccin existente entrejunta del pistn y pared interior

resulta inevitable una diferencia de presin entre la cmara de gas y la de fluido.

Eligiendo un juego de juntas adecuado la diferencia de presin se puede reducir aaprox. 1 bar.

En los acumuladores de pistn se puede controlar la posicin del pistn. En el

vstago se encuentra una leva de conmutacin con la cual se pueden accionar

interruptores de fin de curso. Con dicha leva se puede controlar la posicin del

pistn en cualquier punto. Normalmente a travs de estos posicionamientos se

comanda una conexin o desconexin de la bomba hidrulica.

1.4. ACCESORIOS PARA ACUMULADORES HIDRONEUMTICOS

1.4.1 BLOQUE DE SEGURIDAD Y DE CIERRE

Figura 27 Acumulador de vejiga con bloque de seguridad y cierre ya montadoReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth


48

El bloque de seguridad y de cierre es un accesorio para seguro, cierre y descarga

de acumuladores hidrulicos o consumidores hidrulicos. Cumple con las

prescripciones en cuanto a seguridad y con las condiciones de recepcin,

especialmente con las prescripciones relacionadas con el equipamiento derecipientes de presin de acuerdo con las reglamentaciones tcnicas indicadas en

los puntos referidos a recipientes de presin

El bloque de seguridad y de cierre se compone del bloque de vlvulas (1), de la

vlvula limitadora de presin insertada (2), del grifo principal de cierre (3) y de la

vlvula de descarga (4) de accionamiento manual y posee adems de la conexindel sistema (5) las conexiones para manmetro prescriptas, como se puede

observar en la figura 28.

Figura 28 Bloque de seguridad y cierreReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth


49

1.4.2 DISPOSITIVO DE PRUEBA Y LLENADO

Normalmente en los acumuladores hidroneumticos las prdidas de nitrgeno son

muy reducidas. Sin embargo, para evitar que en el caso de una eventual reduccinde la presin de pretensin p0, el pistn golpee contra la tapa, o bien la vejiga o la

membrana se deformen demasiado, resulta recomendable un control peridico de

la pretensin de gas.

Mediante el dispositivo de llenado y prueba los acumuladores de presin se

cargan con nitrgeno o se vara la presin de pretensin del nitrgeno. Para ello

se rosca el dispositivo de llenado y prueba sobre la vlvula de gas del acumulador

hidrulico, unindolo a travs de un flexible con un recipiente comn de nitrgeno.

Si la presin de pretensin del nitrgeno slo debiera ser controlada o reducida, se

podra obviar la conexin de la manguera de llenado. La presin de pretensinp0

indicada en el acumulador hidrulico deber ser ajustada antes de cualquier

montaje o despus de una reparacin y luego deber ser controlada por lo menos

una vez durante la semana siguiente. Si no se comprobase prdida de nitrgeno

deber realizarse un nuevo control despus de aprox. 4 meses. Si tampoco se

comprobara un cambio de presin, entonces ser suficiente un control anual.

Figura 29 Dispositivo de llenado y pruebaCatalogo Acumuladores hidrulicos HYDAC


50

1.4.3 APARATO DE CARGA DE NITRGENO

Los aparatos de carga de nitrgeno permiten un llenado o rellenado rpido y

econmico de nitrgeno en los acumuladores hidrulicos. Garantizan unaprovechamiento ptimo de los recipientes comunes de nitrgeno hasta una

presin residual de 20 bares y una presin mxima decarga del acumulador de

350 bares.

Figura 30 Aparato porttil de carga de nitrgenoCatalogo Acumuladores hidrulicos HYDAC

1.5. DIMENSIONAMIENTO DE ACUMULADORES HIDRONEUMTICOS CON

ELEMENTO SEPARADOR

1.5.1 DEFINICIN DE LOS PARMETROS DE SERVICIO

Los parmetros necesarios para el dimensionamiento de un acumuladorhidroneumtico han sido representados esquemticamente enfigura 31.

Los parmetros para la definicin del estado del gas, tambin llamados

parmetros de estado, son presin, temperatura y volumen.


51

Figura 31 Parmetros de servicioReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth

1.5.2 CAMBIO DE ESTADO DEL GAS

Se diferencia entre cambios de estado:

Isocorico.

Isotrmicos. Adiabticos.

Politrpico.

Figura 32 Cambio de estado en el diagrama P-V


52


1.5.2.1 CAMBIO DE ESTADO ISOCORICO

En este cambio de estado no se realiza un trabajo de variacin de volumen, es

decir no se produce una variacin de volumen. Este cambio de estado se

produce al llenar la cmara del gas a baja temperatura y luego se vara la

presin de prellenado mediante intercambio de calor con el medio ambiente.

Ecuacin de estado: 1.5.2.2 CAMBIO DE ESTADO ISOTRMICO

En este cambio de estado se realiza un intercambio completo de calor con el

medio ambiente. No se produce un cambio de temperatura.

Este estado se encuentra en acumuladores hidrulicos cuando el ciclo de carga

o descarga del fluido hidrulico es muy prolongado. Dados los lentos ciclos de

trabajo se puede producir un intercambio completo de calor entre el gas y el

medio ambiente.

Ecuacin de estado 1.5.2.3 CAMBIO DE ESTADO ADIABTICO

En este cambio de estado el ciclo de carga y descarga se- produce tan

rpidamente que un intercambio de calor con el medio ambiente resulta

imposible.

Ecuacin de estado: La relacin entre la temperatura y el volumen y entre la temperatura y la presin

tambin se obtiene a partir de la ecuacin trmica de estado.


53

En estas ecuaciones K es el exponente adiabtico, que se puede elegir como 1,4

para un gas biatmico, como p.ej. nitrgeno, bajo condiciones normales.

Figura 33 Exponente adiabtico de nitrgeno y helio en funcin de la presin de 0 a 100c


1.5.2.4 CAMBIO DE ESTADO POLITRPICO

Dado que el modo de servicio de un acumulador hidrulico nunca tiene lugar de

acuerdo con los principios tericos sin intercambio de calor, se producir un

cambio de estado, que se encuentra entre el isotrmico y el adiabtico. Este tipo

de cambio de estado se denomina politrpico. Las relaciones matemticas son

anlogas a las del cambio de estado adiabtico, pero se sustituir el exponente

adiabtico por el exponente politrpicoN.


54

1.5.3 DETERMINACIN DEL TAMAO CONSTRUCTIVO DE UN

ACUMULADOR HIDRULICO

De acuerdo con estas explicaciones, las ecuaciones a emplear para eldimensionamiento de un acumulador hidrulico dependen de la influencia del

tiempo de carga y descarga. Como regla emprica para la aplicacin de las

ecuaciones correspondientes puede servir la siguiente limitacin:

Tiempo del ciclo < 1 minuto

cambio de estado adiabtico, Tiempo del ciclo > 3 minutos

cambio de estado isotrmico Tiempo del ciclo entre 1 y 3 minutos

cambio de estado politrpico.

Las ecuaciones importantes para el dimensionamiento se indican en la figura 35.

Adems, para el dimensionamiento del acumulador hidrulico debern

mantenerse ciertos valores empricos con los cuales, por un lado, quede

asegurado un aprovechamiento ptimo del volumen del acumulador hidrulico y,

por el otro, no se afecte la vida til.

En la figura 34 se han indicado los valores empricos para los diversos tipos

constructivos de acumuladores hidrulicos.

1.5.4 DESVIACIONES DE LA CONDUCTA IDEAL DE UN GAS

Las ecuaciones de estado indicadas solamente son vlidas bajo la condicin de

que exista una conducta ideal del gas. Diversos gases, por ejemplo . el nitrgeno,

en especial a elevadas presiones, se desva de las leyes ideales de conducta.

Dicha conducta se denomina conducta real o no ideal. Para la conducta real del

gas la relacin matemtica entre las dimensiones de estadop,T yVsolamente sepuede representar mediante una ecuacin de aproximacin. En la prctica, el

manejo de dichas ecuaciones exige mucho tiempo, pudiendo slo realizarse

empleando ordenadores. Por este motivo resulta recomendable introducir factores

de correccin que consideren la conducta real del gas.


55

Figura 34 Condiciones de aplicacin para acumuladores hidrulicos en versin estndarReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth


56

Figura 35 Ecuaciones bsicas para el dimensionamiento de acumuladoresReferencia Fundamentos y componentes de la oleo-hidrulica, Rexroth


57

1.5.5 PROCEDIMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO

Para el clculo y la determinacin del tamao adecuado del acumulador hidrulico

se puede partir de que el volumen de lquido necesario V o la energa necesaria

E para cubrir la demanda est indicado. Considerando distintas condiciones

secundarias, como por ejemplo

sobrepresin mxima de servicio,

temperatura mx. y mn. de servicio, diferencia de presin de trabajo

Se comienza con el dimensionamiento de modo tal de suponer que el cambio de

estado entre las presiones de trabajo p1 y p2 es adiabtico. Esta suposicinlimitante resulta admisible porque con ella en cualquier caso se cumplen los

dems posibles cambios de estado.

Mediante la siguiente prueba de clculo con respecto a la conducta temporal y el

consiguiente desviamiento del cambio de estado adiabtico supuesto, se puede

corregir el dimensionamiento (los factores de correccin cay cideben extraerse de

la documentacin del fabricante).

La presin de prellenado {pretensin del gas) del acumulador hidrulico debera

encontrarse entre 0,7 y 0,9 de la presin mn. de trabajo (a temperatura mx. de

servicio). Con ello se pretende evitar que los elementos separadores de los acumuladores

hidrulicos trabajen siempre prximos a la vlvula de lquido y se deterioren.


58

1.5.6 SELECCIN DEL TIPO DE ACUMULADOR PARA CASOS COMUNES

DE APLICACIN

1.5.6.1 ACUMULADOR DE MEMBRANASe emplean para pequeos volmenes tiles y de gas Los acumuladores de

membrana se caracterizan por buena estanqueidad y elevada vida til. La

posicin de montaje es opcional, trabajan sin inercia.

1.5.6.2 ACUMULADORES DE VEJIGA

Los acumuladores de vejiga se emplean con volmenes tiles medianos y en

caso de rpida reaccin del acumulador hidrulico. Gracias al mejoramiento de lacalidad de la vejiga, se ha alcanzado en los ltimos aos una buena estanqueidad

y una elevada vida til de la vejiga

Los acumuladores de vejiga se montan en forma vertical hasta horizontal con la

vlvula de descarga de lquido hacia abajo o en forma horizontal.

1.5.6.3 ACUMULADORES DE PISTN

Los acumuladores de pistn se aplican en caso de volmenes tiles grandes y

resultan especialmente adecuados para la postconexin de botellas de gas.

Una desventaja es la masa del pistn separador y, por consiguiente, la reaccin

ms lenta del acumulador, al igual que la friccin de las juntas en el pistn, La

consecuencia es una reduccin de hasta un 10% de la presin til. Al cargar y

descargar no deber superarse una velocidad del pistn de 2 m/s. La posicin de

montaje de los acumuladores de pistn es opcional.

1.6 PRESCRIPCIONES DE SEGURIDA

Las reparaciones en acumuladores hidrulicas slo deben ser llevadas a cabo por

el fabricante de los mismos.

En ningn caso se deber soldar o taladrar en el acumulador hidrulico.


59

Dado que el gas altamente comprimido resulta peligroso por la energa

acumulada, para el montaje y el mantenimiento de acumuladores hidrulicos

debern observarse cuidadosamente las prescripciones del fabricante.

El trabajo de mantenimiento ms importante es el control peridico de la presinde prellenadopo.

Los acumuladores hidrulicos debern montarse en lugares bien accesibles y

fijarse con soportes estables, capaces de soportar la reaccin en caso de eventual

rotura de tubo.

Para que no puedan actuar fuerzas de masa sobre los tubos en la tubera entre la

bomba y el acumulador hidrulico deber instalarse una vlvula antirretorno.

Cada recipiente de presin debe tener un manmetro adecuado que indique lasobrepresin de servicio. La sobrepresin de servicio mxima admisible debe

estar indicada visiblemente. Para cada recipiente de presin debe existir una

vlvula de seguridad adecuada. El ajuste de la misma debe estar asegurado

contra cambios no autorizados, las vlvulas de seguridad no deben ser

bloqueables hacia el acumulador hidrulico. En las tuberas de alimentacin de

presin, en lo posible cerca del recipiente de presin, debe haber dispositivos de

bloqueo de fcil acceso.


60

2. SELLOS HIDRULICOS5

2.1 INTRODUCCIN

Ahora la tecnologa de cero prdidas est en crecimiento y se convertir en un

nuevo estndar de uso general.

Los sistemas hidrulicos tienen un problema de imagen. Los especialistas han

tratado de lograr un convencimiento general de que estos sistemas no llevan

inherente un alto grado de fugas. Ahora con los avances en tcnicas de sellado,

diseos de acoples y construccin de tuberas, la construccin de un sistemahidrulico libre de fugas es una realidad definitiva.

Los fabricantes de componentes hidrulicos estn tomando la responsabilidad en

la concepcin de sistemas y componentes sin fugas, de hecho, muchos

fabricantes ofrecen ya productos libres de prdidas garantizados.

2.2 ANLISIS DE FALLA FRENTE A SOLUCIONES DE SELLADO

El control de prdidas depende ms del sistema de sellado que de cualquier otro

componente de un sistema hidrulico. Esto indica por qu el anlisis de sellos y

sistemas de sellado en la etapa inicial de diseo es crtica. Igualmente importante

para un nuevo diseo es la evaluacin de cualquier mecanismo o sistema de

sellado antes de que este haya completado su ciclo de vida o fallado

prematuramente por fugas permitidas.

Desde 1991, se han conducido ms de 1000 proyectos de anlisis de falla de

sellos. Estos representan mecanismos de sellado donado por una variedad de

clientes sobre un rango de industrias que incluyen 23 fabricantes adems de HPS,

5DISENO Y FABRICACION DE UN CILINDRO HIDRAULICO : SEGUNDA GENERACION / Yesid Leonardo Camacho

Padilla ; director Abel Parada C


61

Inc. Un resumen de datos recopilados de esos proyectos revela la ms frecuente

causa de fugas por falla del sello.

La tabla siguiente muestra las causas y su frecuencia

Tabla 1 Causas De Fallas De Sellos

CAUSAS DE FALLA DE SELLOS

Contaminacin 21.4 %

Instalacin inadecuada 14.3 %

Extrusin 10.8 %

Desgaste y abrasin 9.6 %

Encendido en fro 6.8 %

Endurecimiento por compresin 5.3 %

Calor excesivo 4.7 %

Incompatibilidad con el fluido 4.3 %

Maquinado de la superficie 3.9 %Envejecimiento y desgaste 3.2 %

Vibracin 2.9 %

Fluido excesivo 2.4 %

Otras 10.4 %

Otras causas incluyen bajas temperaturas,

Todos estos tipos de falla se pueden prevenir, los pasos para prevenir estas fugas

deben tomarse durante el diseo inicial, por supuesto, durante la fabricacin y

ensamble de la mquina.

En la fase de diseo, el ingeniero debe tener en cuenta que dos aplicaciones no

son exactamente iguales. Adems todo diseo y aplicacin de parmetros deben

ser identificados y evaluados para cada sello en un sistema de sellado. Tambin

frecuentemente los diseadores estn tentados a ahorrar tiempo y esfuerzos en

este proceso vital, cosa que no se debe hacer. En cambio, se debe colocar total

atencin a los requerimientos de la operacin, ambiente de operacin y

expectativas de operacin. Cada una de estas categoras es desdoblada adems

en pasos que se deben considerar en detalle para llegar a una apropiada

seleccin de sellos. En fabricacin y ensamble, la limpieza y el cuidado son los


62

dos factores ms importantes. Como se pudo ver en la tabla, los daos por

contaminacin y mala instalacin representan alrededor de la tercera parte de las

fallas evaluadas. El diseo apropiado, la limpieza de los componentes fabricados y

un ensamble cuidadoso, con el uso de herramientas adecuadas, son losingredientes que producen una mquina hidrulica sin fugas.

2.2 SELECCIN DE SELLOS DE ALTO RENDIMIENTO

Sellar un fluido bajo presin puede ser uno de los problemas ms frustrantes al

que el diseador de equipos debe enfrentarse cuando desarrolla una nueva pieza

de maquinaria. l finaliza el resto del diseo y luego se pone a pensar acerca de

cmo sellarlo.Los fluidos, ya sean lquidos o gases, toman la forma del recipiente que los

contiene y migran al punto de menos resistencia. En una pieza de un equipo, esto

significa que el fluido migrar a la libertad, la cual es usualmente la atmsfera.

El desafo es a contener el fluido, lo cual har que este no pueda escapar de la

cmara presurizada al ambiente. Si usted incrementa la presin aplicada al fluido,

cambia su viscosidad debido al calor y adiciona movimiento, el sellado empieza a

ser ms difcil.

Cuando se selecciona un sello se deben manejar entre otros los siguientes

aspectos:

Presin del fluido.

Friccin.

Resistencia a la abrasin.

Tipo de fluido.

Temperatura (durante la operacin y cuando se apaga).

Caractersticas fsicas del equipo adyacente.

Costo.


63

Figura 36 Sistemas de selladoReferencia A.W Chesterton Company

2.2.1 SELLOS DE REBORDE VS SELLOS DE COMPRESINCuando se selecciona un sello basndose en presin y friccin (las cuales

frecuentemente estn nter relacionadas) se consideran dos tipos de sellos de

fines opuestos de una escala.

En un extremo est el sello de puro reborde, el cual tiene bordes delgados que

deben mantener el contacto sobre ambas superficies, tanto la interna como la

externa al sello. Estos sellos tienen muy baja friccin a baja presin, pero son

menos sus probabilidades de xito en el sellado a baja presin. Los sellos que se

desempean bien a baja presin son los sellos de compresin, los cuales

aparecen en el otro extremo de la escala. Para funcionar, estos sellos deben sercomprimidos entre dos superficies. A mayor compresin, ms agresivamente

sellan, pero mayor es la friccin. Alta friccin no solo reduce la eficiencia

mecnica sino que tiende a acelerar el desgaste del sello.

Figura 37 Escala comparativa de sellosReferencia tesis de grado diseo y fabricacin de un cilindro hidrulico segunda

generacin


64

Figura 38 Cortes de diferentes sellosReferencia A.W Chesterton Company1

Un compromiso debe ser hecho entre presin y friccin de sellado. Se desea baja

friccin y menor agresividad de sellado, o incrementar el sellado y tratar con mayor

friccin? Como se muestra en la figura anterior, muchos sellos pueden ser

seleccionados entre los extremos.

2.2.2 PRESIN Y ABRASINLa presin ayuda al sellado. Muchos sellos estn diseados tal que la presin del

sistema energiza el sello y causa un contacto ms agresivo con las superficies.

Esto es especialmente cierto con los sellos tipo compresin conforme a la forma

de la glndula limitante (incrementa su sistema de sellado) a mayores presiones.

A altas presiones, el reto es mantener el sello en su lugar y no permitir que este sesalga. La extrusin ocurre cuando fuerzas de corte que resultan de la presin

diferencial entre los lados presurizado y no presurizado del sello tratando de

empujar a este contra el espacio entre las superficies metlicas adyacentes.


65

Para prevenir la extrusin del sello, varios factores son importantes. Primero, se

debe mantener el espacio extrusor, espacio entre el pistn y su camisa, en el

mnimo posible.

Figura 39 Mdulo de Materiales para SellosReferencia tesis de grado diseo y fabricacin de un cilindro hidrulico segunda

generacin

Con presiones cercanas a los 2000 psi, y cuando la banda de desgaste est

usada, el espacio extrusor es incrementado. La siguiente consideracin es el

material del sello. Un material de alto mdulo como plstico, ofrecer mejorresistencia a la extrusin que un caucho. Los materiales de sello han sido

formulados para resistir la extrusin tolerando altas presiones del fluido sin sufrir

deformacin severa.

Debido a la amplia variacin en los componentes, se podra asegurar con

suplementos que den mayor propiedad al material en uso. Anillos de reserva

pueden ser instalados detrs del sello para extender el rango de presin.

2.2.3 OTROS FACTORESLos sellos pueden ser daados por varias causas, pero la vida de servicio

usualmente concierne a la resistencia al desgaste o abrasin. Los diseadores

deben conocer cuntos ciclos especificar para el sello. Muchos factores aparte del

0

2000

4000

6000

8000

10000

70 A DURORUBBER

80 A DURORUBBER

90 A DURORUBBER

90 A DUROURETHANE

60 D DUROELASTALOY

65 D DUROELASTALOY

Series1 800 1250 2000 5000 7000 10000

PresinPSI

Mdulo de Materiales para Sellos


66

sello afectan el desgaste: valor de lubricacin del fluido, temperatura, variacin del

ciclo, velocidad de la carrera, material y maquinado de la mquina y presin.

Otro factor importante, como se haba mencionado, es el material del cual esthecho el sello. La figura siguiente muestra algunas comparaciones de abrasin de

materiales comunes de propsito general.

Figura 40 Materiales de selloReferencia tesis de grado diseo y fabricacin de un cilindro hidrulico segunda

generacin

Nuevamente, la composicin del material del sello puede ser manipulada para

variar muchas de sus propiedades. El fluorocarbono se toma como cero y el

poliuretano como 10, siendo estos mnimo y mximo respectivamente, y siendo

tan solo una comparacin con valores apropiados. El esfuerzo de tensin fue

usado como factor determinante.

El material que sella un fluido particular debe ser compatible con ese fluido y

adems con los fluidos usados para el lavado o limpieza del sistema. Algunos

02468

10

Abrasin

Fluorocarbon E.P.R Nitrile carboxylatednitrile

Elastaloy Polyureth

Series1 0 0,7 1,2 3,2 6,9 10

Materiales de sello


67

qumicos aparentemente benignos, como el agua, pueden causar daos severos a

cauchos o plsticos.

2.2.4 TEMPERATURA

Figura 41 Lmites de Temperatura F para algunos materiales de selloReferencia tesis de grado diseo y fabricacin de un cilindro hidrulico segunda

generacin

Cuando se trata con cambios de temperatura, ntese que cambios extremos de

temperatura se toman respecto del borde dinmico del sello. Esta temperatura esuna acumulacin de varios factores. Primero, est la temperatura ambiente del

sello, no es la temperatura del fluido en el tanque hidrulico. Ahora considrese la

aplicacin. El calor ser generado por la friccin del sello rozando sobre la

superficie. Adems, la velocidad de carrera y su duracin son importantes. Cada

vez que el pistn cambia de direccin se produce una flexin en el sello, lo cual

causa un calentamiento interno. El movimiento reciprocante puede rpidamente

causar un incremento de temperatura y alta friccin.


68

2.2.5 COMPRESION Y RESILIENCIA.

Dos de las propiedades fsicas ms importantes de los materiales de sello son el

endurecimiento por compresin y la resiliencia. Otras propiedades sonimportantes, pero estas dos son crticas en control de fugas.

El endurecimiento por compresin es la cada de la fuerza de restauracin a largo

plazo en el elastmero. Con el tiempo, el endurecimiento por compresin se

incrementa a un punto donde el elastmero no presiona sobre la superficie de

sellado en el metal. El resultado es menos material ajustando al metal, por eso se

incrementa la filtracin potencial de fluido. El camino ms comn para ilustrar esta

propiedad es ver un viejo o-ring que ha sido instalado en un sistema por largo

tiempo. El o-ring tendr partes planas sobre la seccin transversal. Estas partes

planas son el resultado del endurecimiento por compresin. Todos los

elastmeros, incluido el poliuretano sufrirn de endurecimiento por compresin el

cual ocurre ms rpidamente a mayor temperatura.

La resiliencia es la otra propiedad fsica importante que tiene efecto sobre la

habilidad de un elastmero sellante para prevenir la filtracin de fluido. La

recuperacin es medida por una prueba simple donde un peso es soltado sobre un

punto o disco pequeo de un compuesto. La distancia que el peso rebota es

medida sobre una escala. Esta recuperacin, o rebote, da una indicacin de cmo

un elastmero adherir a

Diseño y Construccion de Un Acumulador Tipo Piston

Documents

Transcript of Diseño y Construccion de Un Acumulador Tipo Piston