Picos de presión en los sistemas hidráulicos: un riesgo para los sensores y otros equipos

Picos de presión en los sistemas hidráulicos: un riesgo para los sensores y otros equipos

Los picos de presión ocurren en prácticamente todas las tuberías llenas de gas y líquido. Las presiones que surgen en unos pocos milisegundos pueden superar la presión de sobrecarga de los transductores de presión empleados y también destruirlos.

Los picos de presión, o presiones muy altas que existen en un período de tiempo corto, generalmente se notan solo cuando el daño ya está hecho. Son el resultado de picos de presión y también otros fenómenos físicos (cavitación, efecto micro-diesel) que ocurren dondequiera que se transporten líquidos o gases a través de tuberías. Sin embargo, los picos de presión son menos importantes entre los gases debido a su alta compresibilidad y, por lo tanto, rara vez representan un peligro. En el contexto de las tuberías de agua, a menudo se utiliza el término “golpe de ariete”. Con estos términos, se implica en última instancia un cambio dinámico de presión del líquido. Cuando, por ejemplo, una válvula se cierra rápidamente, el flujo de agua se detendrá instantáneamente. Esto desencadena una onda de presión, que fluye a través del medio en contra de la dirección del flujo a la velocidad del sonido y luego se refleja nuevamente. En milisegundos, hay un fuerte aumento de presión que puede causar daños a los sensores de presión y otros equipos (daños a los accesorios de tubería y abrazaderas de tubería, así como a las bombas y sus bases, etc.). En la primera línea, sin embargo, son los dispositivos de medición los que se ven afectados, en los que nos concentraremos a continuación. Estos daños pueden aparecer como una pequeña “ruptura” o una deformación (ver Figuras 1 y 2).

Figura 1: “Rotura” como resultado de un pico de presión

Figura 2: Deformaciones debidas a picos de presión

Si la presión que actúa sobre el transductor de presión supera la presión de sobrecarga , esto provocará daños permanentes. Hay dos escenarios posibles aquí: Por paradójico que pueda parecer, la destrucción completa del instrumento de medición debido al pico de presión es la consecuencia más leve. Los usuarios, después de todo, notan el daño inmediatamente aquí. Sin embargo, si el sensor simplemente se deforma como resultado de un pico de presión, continuará funcionando, pero solo proporcionará mediciones inexactas. Las consecuencias financieras aquí son desproporcionadamente más altas que con un sensor totalmente destruido.

Cómo prevenir daños causados ​​por picos de presión

El camino dorado para prevenir daños causados ​​por picos de presión radica en la integración de amortiguadores de pulsaciones o estranguladores de presión. Otros medios, como el uso de válvulas, no conducirían a resultados satisfactorios, porque son demasiado lentos para reaccionar a los picos de presión que realmente surgen en meros milisegundos.

El propósito de un estrangulador es amortiguar los picos de presión para que ya no excedan la presión de sobrecarga de los transductores de presión y luego los dañen. Para este propósito, el estrangulador se coloca en el canal de presión frente a la celda del sensor. Como resultado, los picos de presión ya no llegarán a la membrana directamente y sin control, ya que primero deben pasar a través del estrangulador:

Figura 3: Canal de presión con estrangulador de presión

Debido a su muy buena protección contra picos de presión, el uso de estranguladores de presión sigue siendo la mejor opción. Esta variante, sin embargo, tiene sus inconvenientes. Puede provocar un bloqueo del canal de presión debido a calcificaciones y depósitos, especialmente en medios con partículas sólidas y en suspensión. Esto da como resultado una ralentización de la señal de medición. Si se utilizan estranguladores en aplicaciones relevantes, aquí se debe realizar un mantenimiento regular.

Se puede lograr una protección adicional contra picos de presión con una mayor resistencia a la sobrepresión, en comparación con la estándar. Si esto es aconsejable depende de la aplicación particular: si se requieren lecturas de alta precisión, estas ya no se pueden lograr en ciertas circunstancias de muy alta resistencia a la sobrepresión en relación con el rango de medición.

El efecto diesel en los sistemas hidráulicos: el daño material es el resultado

El efecto diesel en los sistemas hidráulicos: el daño material es el resultado

Como sugiere el nombre, el término efecto diesel se refiere al proceso de combustión en un motor diesel. Pero también se puede observar en sistemas hidráulicos. Además de los picos de presión, los resultados son el envejecimiento del aceite, los residuos y la destrucción de los sellos.

El efecto diesel se produce como consecuencia de las cavitaciones. Por lo tanto, primero consideraremos las condiciones de formación de las cavidades en los sistemas hidráulicos antes de pasar al efecto diesel en sí.

Cavitación en sistemas hidráulicos

Según el gas, la temperatura, el líquido y la presión, los aceites hidráulicos contienen aire disuelto. La cavitación es, en última instancia, una expulsión de aire del aceite hidráulico. Esto ocurre cuando el aceite se somete a cierta presión o movimiento de cizallamiento. En la práctica, esto ocurre en líneas de succión, espacios interiores de bombas, estrechamientos transversales y, en sistemas hidráulicos, donde aparecen pulsaciones. Cuando la masa de aceite en movimiento se corta, se forman huecos en los que se liberan las burbujas de aire más finas.

El efecto diesel

Si las burbujas de aire resultantes de la cavitación, que también contienen partículas de aceite, se someten a una alta presión, se produce un aumento drástico de temperatura en esas burbujas. Este importante aumento de temperatura conduce al efecto diesel, es decir, combustiones dentro del sistema hidráulico, y este proceso de combustión tiene lugar en milisegundos.

Las consecuencias de la cavitación y el efecto diesel

La cavitación puede tener una variedad de consecuencias negativas, que incluyen daños materiales en las carcasas de la bomba y las válvulas de alivio de presión, la succión de elementos de sellado como juntas tóricas, características de flujo alteradas, función reducida de bombas y engranajes debido a pérdidas de llenado, ruido, presión oleadas con picos de presión que superan la presión del sistema, y ​​el efecto diesel, en forma de envejecimiento del aceite, residuos de combustión y sellos destruidos.

Las consecuencias de la cavitación y el efecto diesel no siempre son evidentes de inmediato. A menudo, solo se notan cuando ya es demasiado tarde y es necesario reparar el sistema hidráulico. Los picos de presión como resultado de la cavitación y el efecto diesel también pueden dañar los transmisores de presión instalados en el sistema por sobreimpulso. El aumento repentino de presión en el sistema hace que la membrana del transmisor de presión se “atraviese” ( lea más sobre esto aquí ).

Dadas las graves consecuencias de la cavitación y el efecto diesel, se deben tomar las medidas adecuadas para evitar estos fenómenos. Esto incluye un llenado suficiente en las cámaras de succión y velocidades de flujo bajas, además de evitar bordes afilados, deflexiones y presiones pulsantes.

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