Dimensione acumuladores hidráulicos con ley de Boyle o proceso adiabático.
Los acumuladores hidráulicos almacenan fluido a presión en una cámara cargada con gas para que el sistema pueda entregar caudales elevados de corta duración, absorber golpes de ariete o mantener la presión durante los intervalos de parada de la bomba. Esta calculadora dimensiona el volumen del acumulador a partir del ciclo de trabajo, la presión de trabajo, la precarga de gas y el volumen de descarga requerido, utilizando la ley de Boyle para el dimensionamiento isotérmico y una corrección politrópica para ciclos rápidos.
La ley de Boyle P₁V₁ = P₂V₂ define la relación isotérmica entre el volumen de gas cargado y la presión. El volumen de acumulador requerido es V₀ = ΔV / (P_pc/P₂ − P_pc/P₁), donde P_pc es la presión de precarga, P₁ la presión mínima de trabajo, P₂ la presión máxima de trabajo y ΔV el volumen de fluido descargado. Para ciclos rápidos (< 1 minuto) utilice la forma politrópica (P₁V₁^n = P₂V₂^n) con n = 1.4 para nitrógeno, que da un volumen efectivo menor por descarga. Regla general: ajuste la precarga al 90% de la presión mínima de trabajo para acumuladores de vejiga, y al 95% para acumuladores de pistón. El dimensionamiento también depende de la variación de temperatura; la precarga de gas varía ~1% por cada 3 °C, por lo que los sistemas en climas fríos deben reverificarse.
Un diseñador de prensa que necesita 5 litros descargados entre 200 bar y 150 bar carga un acumulador de vejiga de 10 litros con precarga de nitrógeno a 135 bar y verifica que el volumen descargado cumple el requisito de carrera en la fase de mantenimiento.
Un técnico hidráulico que suprime pulsaciones de una bomba de pistones añade un acumulador de 1 litro con precarga al 80% de la presión media del sistema, reduciendo la forma de onda de presión de ±15 bar a ±2 bar en el manómetro.
Un ingeniero de sistemas de vehículo dimensiona un acumulador de dirección de respaldo para 3 giros de bloqueo completo tras el fallo de la bomba, calculando el volumen de gas requerido para que el caudal residual al final de la descarga supere la presión de apertura de la válvula de dirección.
Cargue al 90% de su presión mínima de trabajo para acumuladores de vejiga (para que la vejiga no golpee el asiento de la válvula) y al 95% para acumuladores de pistón. Compruebe siempre la precarga tras cambios de temperatura o anualmente por seguridad.
Los acumuladores de vejiga (los más comunes) soportan bien los ciclos rápidos y el fluido contaminado. Los acumuladores de pistón ofrecen mayores volúmenes (≥10 L) y mayor vida útil. Los acumuladores de diafragma son compactos y adecuados para ciclos de menor volumen (≤1 L).
La precarga de nitrógeno se dilata con el calor: la presión aumenta ~1% por cada 3 °C. Un acumulador precargado a 25 °C y operado a 50 °C indica ~8% más de precarga, lo que reduce el volumen efectivo de descarga.