Acumulador de diafragma para grúas de construcción | Dimensionamiento, beneficios y mantenimiento

Cuando una grúa móvil de 180 toneladas baja una pluma completamente cargada, la inercia puede empujar la presión hidráulica por encima de 400 bar en el cilindro abatible en menos de un segundo. Sin un dispositivo que absorba ese pico, los sellos fallan prematuramente, las mangueras estallan y la carga puede rebotar. Un acumulador de diafragma para sistemas de grúas de construcción está diseñado para prevenir exactamente estos eventos: almacena energía hidráulica, absorbe picos de presión y proporciona flujo de emergencia si falla el motor primario. En este artículo explicamos cómo funciona un acumulador de membrana en un circuito de grúa, cómo dimensionarlo y precargarlo correctamente y qué mantenimiento necesita en obra.

¿Qué es un acumulador de diafragma y por qué lo necesita una grúa?

Un acumulador de diafragma es un recipiente a presión cargado de gas que utiliza un diafragma de caucho sintético para separar el gas nitrógeno del fluido hidráulico. El gas se comprime a medida que se bombea el fluido; Cuando la presión del sistema cae, la expansión del gas empuja el fluido hacia afuera. En las grúas de construcción, este sencillo principio garantiza el almacenamiento de energía, la absorción de impactos y el descenso de la carga relacionado con la seguridad.

En comparación con los acumuladores de vejiga o de pistón, el tipo de diafragma ofrece una respuesta más rápida, un factor de forma compacto y sin sellos deslizantes. Eso la convierte en un fuerte candidato en una grúa donde el espacio de montaje es reducido y el circuito debe reaccionar rápidamente durante la elevación, el giro y el frenado. Muchos fabricantes de equipos originales ahora instalan acumuladores de diafragma en pequeñas plumas articuladas, grúas montadas en camiones y circuitos auxiliares como controles de estabilizadores.

Para un circuito auxiliar de grúa típico, es suficiente un acumulador de membrana con un volumen de 0,25 a 1,0 litro; La clasificación de presión depende de la presión máxima de trabajo del sistema. Debido a que el diafragma separa completamente el gas y el aceite, el riesgo de aireación es mucho menor que en un tipo de pistón. Esto reduce el daño por cavitación y mantiene estable el sistema de control de la grúa.

Acumulador de diafragma para circuitos auxiliares de grúas Este acumulador de diafragma de 0,25 a 1,0 litros almacena y libera energía mediante la compresión de gas, con un diafragma de goma que separa completamente el gas y el aceite para reducir la aireación y la cavitación en los sistemas de control de grúas. Ver producto →

Funciones clave de los acumuladores de diafragma en la hidráulica de grúas

En una grúa de construcción, un acumulador de membrana se utiliza de cuatro formas principales:

La compensación de fugas es el uso más frecuente. Durante la elevación, la bomba carga el acumulador; Cuando la válvula de carrete está cerrada, el acumulador mantiene la presión contra fugas internas en el cilindro, evitando que la pluma se desvíe. La amortiguación de las sobretensiones es igualmente importante: cuando el operador aplica el freno del polipasto, la energía cinética se convierte en una onda de presión. Un acumulador de membrana con suficiente volumen de gas absorbe esa onda y limita la presión máxima.

En escenarios de emergencia, el mismo acumulador puede actuar como fuente de energía a corto plazo. Si la bomba principal falla o el motor se cala, el aceite almacenado se devuelve al lado de descenso del cilindro, lo que permite un descenso controlado. Esta función es parte de la filosofía de seguridad de los diseños de grúas modernas y es una razón común para agregar un acumulador al circuito de la pluma. Se encuentran aplicaciones similares en otros equipos industriales donde ocurren cambios repentinos de carga.

Cómo dimensionar y precargar un acumulador de diafragma para una grúa

El dimensionamiento correcto comienza con tres números: la presión de trabajo mínima (P1), la presión de trabajo máxima (P2) y el volumen adicional de aceite requerido (ΔV) durante la descarga. Para un acumulador de membrana, la presión de precarga de gas (P0) normalmente se ajusta entre 0,6 y 0,9 veces P1, dependiendo de si el acumulador se utiliza para almacenamiento de energía o para amortiguación de impulsos.

Para la amortiguación de impulsos, la precarga debe ser aproximadamente el 80% de la presión de trabajo promedio. Para el almacenamiento de energía y el descenso de emergencia, la precarga generalmente se establece cerca de la presión mínima del circuito, pero aún lo suficientemente alta como para evitar que el diafragma toque fondo. Si la precarga es demasiado alta, el acumulador no puede almacenar suficiente líquido; si es demasiado bajo, el diafragma puede golpear la válvula de gas y fallar prematuramente.

El cuadro anterior ilustra un evento de frenado de polipasto simulado. Sin acumulador, la presión máxima en el lado del vástago es de aproximadamente 450 bar. Un acumulador de vejiga lo reduce a aproximadamente 380 bar, mientras que un acumulador de membrana del mismo volumen precargado a 60 bar lo reduce a aproximadamente 320 bar. El efecto depende del volumen del acumulador, la precarga y la rigidez del sistema, pero la tendencia es constante: un acumulador de diafragma del tamaño adecuado hace que el circuito de una grúa sea más seguro y predecible.

En la práctica, utilice la ley de los gases P0V0 = P1V1 = P2V2 para estimar el volumen de gas requerido. Si se tiene una demanda de caudal de 0,5 L en 0,1 s y la presión varía entre 120 y 200 bar, el volumen de gas del acumulador debería ser aproximadamente 1,2 veces el volumen de aceite a entregar. Recomendamos contactar al fabricante con el rango de temperatura real y el grado del aceite, porque la viscosidad y el módulo volumétrico también afectan la respuesta dinámica.

Instalación, carga y mantenimiento en un sitio de construcción

Las condiciones del sitio son duras para cualquier componente hidráulico. La arena, la lluvia y las vibraciones pueden afectar un acumulador si no se instala correctamente. Monte el acumulador de diafragma con la válvula de gas hacia arriba y use un soporte que soporte el cuerpo, no solo las roscas de conexión. La línea entre el acumulador y el bloque de válvulas debe ser lo más corta posible para evitar golpes de ariete y fatiga.

Las comprobaciones periódicas de la precarga de nitrógeno son la acción de mantenimiento más importante. Un acumulador de diafragma típico puede perder el 5% de su precarga por año a través del diafragma, y ​​más rápido si la válvula de gas está contaminada. Una revisión mensual con un kit de carga adecuado detectará una fuga lenta antes de que el acumulador pierda su función de almacenamiento de energía. Utilice únicamente nitrógeno seco; El oxígeno o el aire comprimido pueden degradar el elastómero y crear riesgo de incendio.

Modos de falla comunes y cómo aparecen

Según nuestra experiencia de servicio, las fallas más comunes son la ruptura del diafragma, la pérdida de nitrógeno y la contaminación interna. El siguiente gráfico de anillos muestra una distribución típica de una pequeña muestra de acumuladores de grúa devueltos para reparación.

La rotura del diafragma suele ser causada por una presión excesiva del gas, una presión de fluido muy baja o una superficie interna dañada. La pérdida de nitrógeno a menudo se detecta como un movimiento lento de la pluma o una baja energía almacenada. Para mantener el acumulador en buen estado, mantenga limpia la válvula de gas y utilice una tapa protegida cuando no esté en uso. Cuando sea necesario ajustar la precarga, utilice un kit de carga calibrado. Nuestro kit de carga CQJ es fácil de usar e incluye un manómetro y una manguera para conexiones 5/8UNF.

Kit de carga CQJ para ajuste de precarga del acumulador El kit de carga CQJ proporciona una herramienta compacta con un manómetro y una manguera para conexiones 5/8UNF, lo que permite una carga segura, verificación de presión y corrección de la precarga de nitrógeno del acumulador. Ver producto →

Por qué son importantes la certificación del fabricante y la capacidad de producción

Un acumulador es un recipiente a presión, por lo que las calificaciones del fabricante afectan la seguridad. En China, los recipientes a presión están regulados por la Ley de seguridad de equipos especiales. Tener la licencia de fabricación de recipientes a presión de grado A2 significa que cada acumulador de diafragma para uso en grúas de construcción está diseñado, soldado y probado bajo un sistema de calidad certificado. La marca CE proporciona la misma confianza a las máquinas exportadas a Europa.

La capacidad de producción también es una preocupación práctica para los fabricantes de equipos originales de grúas. Producimos más de 100.000 acumuladores de membrana al año y mantenemos un taller de 5.000 metros cuadrados. Esa escala respalda una entrega estable y una calidad constante. Cuando compare proveedores, solicite ver sus licencias de recipientes a presión, certificados de materiales y registros de pruebas. Luego visite la línea de montaje si está planeando un modelo de grúa de larga duración.

Para cerrar, hable con nuestro equipo de ingeniería sobre su circuito de grúa específico. Podemos proporcionar un cálculo de tamaño, recomendar un material de diafragma adecuado y suministrar el kit de carga y el soporte correctos para el servicio de campo. Contáctenos con la presión, el flujo y el ciclo de trabajo de su sistema.

Preguntas frecuentes

¿Qué presión de precarga debe utilizar un acumulador de diafragma en una grúa?

Establezca la precarga de nitrógeno entre el 60% y el 90% de la presión mínima de trabajo para el almacenamiento de energía, o el 80% de la presión promedio para la amortiguación del pulso. Verifique siempre el valor con los valores de presión y rango de temperatura del circuito.

¿Con qué frecuencia debo comprobar la precarga de nitrógeno?

Verifique cada 3 a 6 meses en grúas que funcionan a diario. Si la pluma se desplaza o el acumulador parece no tener efecto, compruébelo inmediatamente.

¿Puede un acumulador de membrana sustituir a un acumulador de pistón en una grúa?

Sí, para la mayoría de circuitos auxiliares inferiores a 4 litros y presiones inferiores a 200 bar. Para un flujo muy alto o un gran volumen de aceite, un acumulador de pistón puede resultar más económico; Para una respuesta rápida y una separación sin fugas, el tipo de diafragma es superior.

¿Cuál es la vida útil típica de un diafragma?

Con una precarga correcta y aceite limpio, un diafragma puede durar de 3 a 5 años en el servicio diario de la grúa. Las fallas prematuras generalmente están relacionadas con aditivos de aceite excesivos, de alta temperatura o incompatibles.

¿Cómo elijo entre un acumulador de vejiga y un acumulador de diafragma?

El tipo de diafragma se prefiere para volúmenes pequeños y ciclos rápidos. El tipo de vejiga es mejor para grandes volúmenes superiores a 4 litros. En una grúa, ambos pueden compartir el mismo principio de carga de gas; la elección depende de la demanda de espacio y flujo.