Precarga del acumulador hidráulico: cómo comprobarla y ajustarla

Puntos clave

• Un acumulador hidráulico solo funciona si su precarga de nitrógeno es la correcta. Una precarga incorrecta es la razón más común por la que un acumulador deja de hacer su trabajo sin dar señales.
• La regla habitual de partida para un acumulador de vejiga en función de acumulación de energía es una precarga de alrededor del 80 a 90 por ciento de la presión mínima de trabajo del sistema; las funciones de amortiguación de golpes se configuran más bajas. La hoja de datos de la unidad prevalece sobre cualquier regla empírica.
• La precarga se comprueba con el lado hidráulico despresurizado, usando un kit de carga y medición en la válvula de gas, y debe corregirse por temperatura.
• Sólo nitrógeno, nunca aire ni oxígeno: comprimir oxígeno contra aceite provoca una explosión, no es un atajo de mantenimiento.
• Las fugas de precarga son lentas e invisibles, por eso la comprobación debe estar en un programa con un valor registrado "tal como se encontró", no en la pila de "cuando nos acordemos".

Qué hace realmente la precarga

Un acumulador de vejiga o de pistón es un recipiente a presión dividido en dos: nitrógeno en un lado y aceite hidráulico en el otro. El gas hace de muelle. Cuando la presión del sistema supera la precarga, el aceite empuja y comprime el gas; cuando el sistema necesita caudal, el gas empuja el aceite de vuelta.

Si la precarga es demasiado baja, la vejiga queda casi aplastada a la presión de trabajo, almacena casi nada de aceite utilizable y la vejiga se pliega contra el obturador hasta rasgarse. Si la precarga es demasiado alta, la vejiga ocupa la mayor parte de la carcasa, el acumulador entrega sólo una porción diminuta de aceite antes de que el obturador se cierre de golpe, y cada ciclo castiga la válvula. Ambos modos de fallo se ven igual desde fuera: el acumulador "no hace nada" y el síntoma aparece en otra parte, como caídas de presión, ciclos cortos de la bomba o golpes de ariete que el acumulador se instaló para evitar.

Fijando el objetivo: las reglas de trabajo

• Acumulación de energía y compensación de volumen: precarga alrededor del 80 al 90 por ciento de la presión mínima de trabajo del sistema que el acumulador debe soportar.
• Amortiguación de pulsaciones y golpes: comúnmente alrededor del 60 al 80 por ciento de la presión media de trabajo, ajustada al tipo de perturbación.
• Nunca por encima de la relación que permita el fabricante. Las unidades de vejiga típicamente operan dentro de una relación máxima de presión de trabajo a precarga de aproximadamente 4 a 1; más allá de eso la vejiga trabaja en exceso y falla prematuramente.

Estos son puntos de partida. La hoja de datos de la unidad específica y el esquema hidráulico del OEM de la máquina anulan todos ellos.

Cómo comprobarla: paso a paso

• 1. Aislar y despresurizar el lado de aceite. Desconectar y bloquear la bomba, ventilar el lado hidráulico del acumulador al tanque a través de su bloque de seguridad. El manómetro del lado de aceite debe marcar cero. Este paso no es opcional: un acumulador cargado es energía almacenada.
• 2. Retirar la protección y la tapa de la válvula de gas, y acoplar el conjunto de carga y medición al racor de gas.
• 3. Leer la precarga. Con cero presión de aceite, el manómetro de gas muestra la precarga real. Regístrela tal como se encontró.
• 4. Corregir por temperatura. La presión del gas varía con la temperatura absoluta. Una precarga fijada a 20 °C marcará un ≈10 por ciento más a 50 °C. Compare lo comparable o convierta antes de juzgar la deriva.
• 5. Rellenar con nitrógeno o ventear hasta el objetivo, dejar que la temperatura se estabilice, volver a leer, luego cerrar la válvula, comprobar el núcleo de la válvula por fugas con agua jabonosa y volver a colocar la tapa y la protección.
• 6. Anotar los valores "tal como se encontró" y "tal como quedó", con la temperatura, en el historial de la máquina.

Un ejemplo con números reales

Un circuito de prensa funciona entre 160 bar mínimo y 210 bar máximo, con un acumulador de vejiga de 10 litros para acumulación de energía:

• Precarga objetivo: 0,9 × 160 = 144 bar a 20 °C.
• Comprobación anual, máquina caliente, lado de gas a 45 °C. Lectura esperada en caliente: 144 × (318 / 293) = unos 156 bar.
• Medido: 121 bar a 45 °C, lo que equivale a unos 111 bar a 20 °C. La unidad ha perdido aproximadamente una cuarta parte de su precarga.
• Consecuencia antes de la comprobación: volumen útil almacenado muy reducido, la prensa ya mostraba carreras de aproximación más lentas en el segundo turno, y la vejiga ha estado sobrecomprimida en cada ciclo.
• Acción: rellenar hasta 156 bar en caliente, volver a comprobar en un mes para ver si es una fuga lenta del núcleo de la válvula o una tasa de permeación aceptable.

Errores comunes

• Comprobar con presión de aceite en el sistema. El manómetro de gas mostrará entonces la presión del sistema, no la precarga, y todo parece bien hasta la falla.
• Usar aire comprimido. El oxígeno más la niebla de aceite dentro de un recipiente a presión es un efecto diésel a la espera de un ciclo. Sólo nitrógeno seco.
• Ignorar la temperatura. Una lectura "baja" en invierno puede ser la misma carga que fijó en julio.
• No registrar el valor inicial. Sin el valor hallado no puede distinguirse un núcleo de válvula que gotea de la permeación normal, por lo que no puede fijar un intervalo sensato. La misma disciplina de registros que rige los límites de análisis de aceite se aplica aquí.
• Tratarlo sólo como una tarea por condición. Las vejigas permean unos pocos por ciento al año incluso sanas; la comprobación debe estar en el plan de mantenimiento preventivo al menos una vez al año, y cada seis meses en sistemas calientes o de alto ciclo.

El patrón es el mismo que rige las pruebas de válvulas de seguridad y cualquier otro dispositivo con muelle o estatutario: medir tal como se encontró, corregir, registrar y dejar que la historia de la deriva fije el intervalo. Mantenga esos registros por activo en el CMMS y el siguiente misterio hidráulico se resolverá por historia en lugar de conjeturas; el MTBF de la máquina mostrará la diferencia. Para ver cómo Fabrico guarda lecturas de medidores y valores de prueba por activo, reserve una breve demo.

Preguntas frecuentes

¿Cuál debe ser la presión de precarga?

Para funciones de acumulación de energía, una regla de partida común es del 80 al 90 por ciento de la presión mínima de trabajo del sistema; las funciones de amortiguación se sitúan más bajas. La hoja de datos del acumulador y la especificación del OEM de la máquina tienen prioridad.

¿Con qué frecuencia debe comprobarse la precarga del acumulador?

Una unidad nueva o recientemente reparada se comprueba típicamente en las primeras semanas, luego anualmente una vez estable. Entornos calientes y altas tasas de ciclo justifican intervalos de seis meses. Pérdidas rápidas entre comprobaciones indican un núcleo de válvula que gotea o una vejiga dañada.

¿Por qué nitrógeno y no aire comprimido?

El aire contiene oxígeno. Comprimir oxígeno en un recipiente que contiene películas de aceite crea un riesgo real de ignición, y la humedad del aire corroe la carcasa desde dentro. El nitrógeno seco es inerte y estándar.

¿Se puede comprobar la precarga sin un kit de manómetro?

Aproximadamente, sí: con la bomba parada, purgue lentamente el lado de aceite y observe el manómetro del sistema. La presión cae de forma continua y luego cae bruscamente a cero en el momento en que el acumulador se vacía; la presión justo antes de ese acantilado se aproxima a la precarga. Es un truco diagnóstico, no un sustituto de un kit adecuado.

¿Cuáles son los signos de una precarga incorrecta?

Demasiado baja: ciclos cortos de la bomba, caídas de presión en picos de demanda, respuesta lenta del acumulador y fallo prematuro de la vejiga. Demasiado alta: vibración violenta del obturador, golpes en demandas pequeñas y casi ningún aceite utilizable entregado.