Explicación del almacenamiento de energía hidráulica: cómo los acumuladores almacenan y liberan energía fluida

Cómo un acumulador almacena y libera energía hidráulica

Dentro de un acumulador, un gas como el nitrógeno se separa del fluido hidráulico mediante una vejiga, un diafragma o un pistón. A medida que aumenta la presión hidráulica, el fluido ingresa al recipiente y comprime el gas. Cuando la presión cae, el gas se expande y empuja el fluido de regreso al circuito. La relación clásica es la ley de Boyle, P1V1 = P2V2, lo que significa que la energía utilizable depende de la presión de precarga y del rango de presión de trabajo.

La precarga es la presión del gas cuando el acumulador no contiene líquido. Una regla común es establecer la precarga entre el 70 y el 80 por ciento de la presión mínima del sistema. Si la precarga es demasiado baja, el acumulador no puede suministrar suficiente líquido. Si la precarga es demasiado alta, nunca se llena por completo. El tamaño correcto y la precarga son los dos factores más importantes en el rendimiento del almacenamiento de energía hidráulica.

Para una estimación más precisa, el volumen de fluido efectivo requerido se puede relacionar con el volumen de gas y los niveles de presión. Una fórmula simplificada para un proceso isotérmico es V_acc = V0 multiplicado por la diferencia entre (P0/P1) y (P0/P2), donde P0 es la precarga, P1 es la presión mínima de trabajo y P2 es la presión máxima de trabajo. En aplicaciones reales, se agrega un factor de seguridad de ingeniería debido a los ciclos rápidos y las variaciones de temperatura.

Los acumuladores también estabilizan la presión. Las unidades cargadas absorben los golpes y las ondulaciones de las bombas y válvulas, protegiendo sensores y sellos. Durante una falla de la bomba, el fluido almacenado puede llevar un cilindro o válvula a una posición segura, razón por la cual los acumuladores son componentes centrales en los sistemas de parada de emergencia.