1. ¿Qué es un acumulador?
Un acumulador hidráulico es un dispositivo para almacenar energía. En el acumulador, la energía almacenada se guarda en forma de gas comprimido, resorte comprimido o carga elevada, y aplica fuerza a un fluido relativamente incompresible.
Los acumuladores son muy útiles en sistemas hidráulicos. Se utilizan para almacenar energía y eliminar pulsaciones. En sistemas hidráulicos, pueden reducir el tamaño de la bomba de fluido al complementar el suministro de fluido. Esto se logra almacenando energía en la bomba durante la fase de baja demanda. Actúan como amortiguadores de fluctuaciones y pulsaciones. Amortiguan el impacto y reducen la vibración causada por el arranque o la parada repentina del cilindro de potencia en el circuito hidráulico. Cuando el líquido se ve afectado por cambios de temperatura, el acumulador puede utilizarse para estabilizar las variaciones de presión en el sistema hidráulico. También pueden dispensar fluidos a presión, como grasa y aceite.

Actualmente, los acumuladores más utilizados son los neumáticos-hidráulicos. Su funcionamiento es similar al de un amortiguador de gas, ya que trabaja con un fluido; el gas se separa mediante un pistón, un diafragma delgado o una bolsa de aire.

2. Principio de funcionamiento del acumulador

Bajo la acción de la presión, el cambio de volumen del líquido (a temperatura constante) es muy pequeño, por lo que si no hay una fuente de energía (es decir, el suministro de líquido a alta presión), la presión del líquido caerá rápidamente.

La elasticidad del gas es mucho mayor, ya que es compresible. Ante un cambio de volumen considerable, el gas puede mantener una presión relativamente alta. Por lo tanto, cuando el acumulador alimenta el aceite hidráulico del sistema, el gas a alta presión puede mantener la presión del aceite hidráulico incluso cuando el volumen del líquido disminuye, lo que provoca una rápida pérdida de presión en el aceite hidráulico.

En cuanto al nitrógeno, la razón principal es que es estable por naturaleza y no posee propiedades oxidantes ni reductoras. Esto es muy beneficioso para mantener el rendimiento del aceite hidráulico y evitar su desnaturalización por oxidación/reducción.

El nitrógeno actúa como presión de precarga y se encuentra en la bolsa de aire del acumulador, separada del aceite hidráulico. Al llenar el acumulador con aceite hidráulico, la presión de la bolsa de aire de nitrógeno se iguala a la del aceite hidráulico. A medida que el aceite hidráulico fluye, la bolsa de aire de nitrógeno se comprime y la presión del nitrógeno aumenta. La presión del aceite hidráulico aumenta hasta alcanzar la presión preestablecida.

La función del acumulador es proporcionar una determinada presión de aceite hidráulico, que se produce por la fuerza del nitrógeno.

3. La función principal del acumulador

1. Para alimentación auxiliar
Los actuadores de algunos sistemas hidráulicos funcionan de forma intermitente y su tiempo total de funcionamiento es muy corto. Si bien los actuadores de otros sistemas hidráulicos no funcionan de forma intermitente, sus velocidades varían considerablemente dentro de un ciclo de trabajo (o carrera). Tras la instalación del acumulador en este sistema, se puede utilizar una bomba de menor potencia para reducir la potencia del accionamiento principal, de modo que todo el sistema hidráulico sea compacto, ligero y económico.

2. Como fuente de energía de emergencia
En algunos sistemas, cuando falla la bomba o se interrumpe el suministro eléctrico (el suministro de aceite al actuador se interrumpe repentinamente), el actuador debe continuar realizando las acciones necesarias. Por ejemplo, por seguridad, el vástago del pistón de un cilindro hidráulico debe retraerse dentro del cilindro. En este caso, se requiere un acumulador con la capacidad adecuada como fuente de alimentación de emergencia.

3. Reponer las fugas y mantener una presión constante.
En sistemas donde el actuador no funciona durante mucho tiempo, pero para mantener una presión constante, se puede utilizar un acumulador para compensar las fugas, de modo que la presión sea constante.

4. Absorber el impacto hidráulico
Debido al cambio repentino de dirección de la válvula inversora, la parada brusca de la bomba hidráulica, la detención repentina del actuador o incluso la necesidad de frenado de emergencia del actuador, etc., el flujo de líquido en la tubería cambia bruscamente, lo que provoca una sobrepresión (golpe de aceite). Aunque el sistema cuente con una válvula de seguridad, es inevitable que se produzca una sobrepresión transitoria. Esta sobrepresión suele causar fallos o incluso daños en los instrumentos, componentes y dispositivos de sellado del sistema, o la rotura de la tubería, además de generar vibraciones notables. Si se instala un acumulador antes de la fuente de la sobrepresión (válvula de control o cilindro hidráulico), esta puede absorberse y mitigarse.

5. Absorbe las pulsaciones y reduce el ruido.
El flujo pulsante de la bomba provoca pulsaciones de presión, lo que genera una velocidad de movimiento irregular del actuador, vibraciones y ruido. Conecte un acumulador de inercia pequeño y sensible en paralelo a la salida de la bomba para absorber las pulsaciones de flujo y presión y reducir el ruido.