Cuando dos funciones hidráulicas se ejecutan simultáneamente, la máquina puede ralentizarse. El motor hidráulico puede perder par motor o el sello del eje de la bomba puede empezar a tener fugas. Estos problemas pueden deberse a la contrapresión hidráulica, pero la causa no siempre reside en la manguera de retorno. Antes de cambiar cualquier pieza, identifique qué componente, puerto, circuito de aceite y condición de funcionamiento está provocando el problema.
¿Qué es la contrapresión hidráulica?
La contrapresión es la presión en la salida de la pieza que se está revisando. Esta salida puede estar conectada al depósito de aceite, a otro actuador, a un conducto de válvula o a un circuito presurizado. Por lo tanto, la contrapresión no solo se encuentra en la línea de retorno principal.
La contrapresión también es diferente de la caída de presión. La caída de presión es la diferencia entre dos puntos de medición. La contrapresión es la presión aguas abajo contra la que debe descargar un componente específico.
¿Dónde afecta la contrapresión a los componentes hidráulicos?
Drenaje de la bomba hidráulica y la carcasa
Muchas bombas de pistón y algunas bombas de paletas envían el aceite que se filtra internamente de vuelta al depósito a través de una línea de drenaje de la carcasa. Una manguera de drenaje obstruida o de diámetro reducido, una mala conexión, una conexión del depósito bloqueada o una línea de drenaje compartida aumentarán la presión dentro de la carcasa de la bomba.
Una presión excesiva en la carcasa puede dañar el sello del eje y provocar fugas. La presión normal de salida de la bomba no descarta esta falla, ya que la presión de salida y la presión de la carcasa se miden en puertos diferentes. Verifique los valores máximos de presión continua y de pico en la carcasa de la bomba y, a continuación, tome lecturas en el punto de prueba de drenaje correcto.
Motor hidráulico
Un motor genera par motor a partir de la diferencia de presión entre su entrada y su salida. Si la presión de entrada se mantiene constante pero la de salida aumenta, la diferencia de presión disminuye y el par motor se reduce.
En un circuito en serie, el primer motor descarga en el segundo. La presión requerida por el segundo motor se convierte en contrapresión sobre el primero. Antes de utilizar esta configuración, verifique el límite de presión de salida del motor anterior, los límites de presión de la carcasa de ambos motores y si alguno de ellos requiere un drenaje externo de la carcasa.
Cilindro hidráulico
La presión en la cámara de escape se opone al movimiento del cilindro. La fuerza de oposición depende de la presión y del área efectiva en ese lado del pistón. Por lo tanto, un manómetro de suministro por sí solo no puede mostrar la fuerza hidráulica neta del cilindro.
El caudal máximo de retorno también es importante. Cuando un cilindro de doble efecto estándar se retrae, el aceite entra por el pequeño espacio del vástago, mientras que un gran volumen de aceite sale por el lado de diámetro completo. Este caudal de retorno puede ser superior al caudal de salida de la bomba y sobrecargar los filtros de retorno, los enfriadores, las aberturas de las válvulas o las líneas de depósito compartidas.
Válvulas direccionales y proporcionales
El aceite procedente de un actuador fluye a través del puerto de trabajo de la válvula, la abertura del carrete y el puerto del depósito. Los conductos de válvula estrechos o la alta presión en la línea del depósito aumentan la presión de salida del actuador y disipan energía en forma de calor.
Tomemos como ejemplo la electroválvula Hydraflu SVC0828; su caudal máximo de catálogo es de 20 L/min. Según la curva presión-caudal, la caída de presión a través de la válvula alcanza aproximadamente 14 bar a 20 L/min.
Cuando se conectan en serie varias válvulas de tamaño insuficiente, las pérdidas de presión individuales se acumulan y generan una alta contrapresión general en el circuito. Una contrapresión excesiva reduce el empuje del cilindro, genera calor y altera el funcionamiento de las válvulas de contrapeso.
La presión en el puerto del tanque también afecta a las válvulas piloto y proporcionales. Las válvulas con drenaje piloto interno utilizan el puerto del tanque como referencia de presión. Un cambio en la presión del puerto del tanque puede provocar un funcionamiento incorrecto de la válvula. Antes de modificar el trazado de las mangueras, compruebe la presión nominal del puerto del tanque de la válvula y verifique si el drenaje piloto es interno o externo.
Filtro de retorno y enfriador de aceite
Elija filtros de retorno para el caudal máximo de retorno, no solo para el caudal normal de la bomba. Los elementos filtrantes sucios, el aceite frío y espeso o las carcasas de filtro de tamaño insuficiente generan una mayor diferencia de presión. Compruebe el indicador de obstrucción y verifique si la válvula de derivación se ha abierto. No se fíe de un filtro solo porque parezca limpio.
Los enfriadores añaden resistencia al flujo. Compruebe sus datos de caída de presión para conocer el caudal real y la viscosidad del aceite, especialmente durante el arranque en frío. Si los filtros y los enfriadores comparten una línea utilizada por varias funciones, calcule el caudal total combinado.
Mangueras, racores y acoplamientos rápidos
La contrapresión puede acumularse en mangueras largas, racores pequeños, codos, adaptadores y acoplamientos rápidos.
Los acoplamientos rápidos parcialmente conectados, dañados o incompatibles pueden provocar obstrucciones locales graves.
No reemplace la manguera basándose únicamente en su diámetro nominal. Compare la presión inmediatamente antes y después de cada componente sospechoso bajo las mismas condiciones de flujo y temperatura del aceite.
Múltiples pasajes internos
Los puertos externos pueden ser lo suficientemente grandes, pero los conductos internos perforados del colector pueden restringir el flujo. Los conductos compartidos son fundamentales cuando varios actuadores drenan aceite simultáneamente. Si dos ramales envían 20 L/min cada uno, el conducto compartido debe manejar un total de 40 L/min.
Para un bloque colector hidráulico, Revise el diámetro de perforación, la longitud del paso, las intersecciones, las cavidades del cartucho y las vías de flujo simultáneas en lugar de verificar únicamente el tamaño de las roscas del puerto.
Válvula de contrapeso
A válvula de contrapeso hidráulica Crea resistencia intencionadamente para controlar una carga excesiva. Eliminarla o reducir su ajuste sin revisar el circuito puede comprometer el control de la carga.
La contrapresión de salida no deseada también puede alterar el comportamiento de la válvula. Para los diseños sin ventilación cubiertos por Sun Hydraulics:
Aumento en el ajuste efectivo = contrapresión de salida × (1 + relación piloto)
Con una relación piloto de 3:1 y una contrapresión de salida de 100 psi, el incremento calculado es de 400 psi. Este ejemplo es específico del diseño y no constituye una regla de ajuste universal. Confirme la relación piloto, la configuración de la ventilación, la referencia del drenaje y los datos del fabricante.
¿Cómo se debe diagnosticar la contrapresión?
- Marque los puertos de entrada, salida, tanque (T), drenaje de la carcasa y drenaje piloto en su dibujo hidráulico.
- Reproduzca la falla con la misma carga, temperatura del aceite y funciones de funcionamiento.
- Mida la presión antes y después de las piezas sospechosas. Registre la presión constante y los picos de presión breves.
- Compare los valores medidos con los límites de presión del fabricante para ese componente en concreto.
- Calcular el caudal máximo para cada ramal y líneas compartidas, incluyendo los cambios de caudal causados por las diferencias en el área del vástago del pistón del cilindro.
- Siga el recorrido del flujo de aceite: compruebe los indicadores del filtro, los datos del enfriador, los acoplamientos, las válvulas, las mangueras y los conductos del colector.
Utilice puntos de prueba correctos y manómetros con la capacidad adecuada. Sostenga cargas pesadas y libere la energía almacenada antes de realizar trabajos de mantenimiento. Nunca afloje mangueras presurizadas ni cortocircuite válvulas de retención de carga para realizar pruebas.
Preguntas frecuentes
¿Qué límite de contrapresión debo usar?
Utilice el límite publicado por el fabricante para cada puerto y componente específico. Compruebe si se aplica a condiciones continuas, intermitentes o de pico. Utilizar un porcentaje de la presión del sistema no es fiable.
¿Puede un manómetro principal detectar un problema de drenaje de la carcasa?
No. El manómetro principal muestra la presión de salida de la bomba, no la presión dentro de la carcasa. Utilice el punto de prueba de drenaje oficial y el equipo adecuado para detectar picos de presión.
¿Una manguera de retorno más grande solucionará el problema de la contrapresión?
Solo si la propia manguera es la causante de la mayor parte de la pérdida de presión. Las mangueras de mayor diámetro no solucionan problemas como la presión de carga aguas abajo, los conductos estrechos de las válvulas, los acoplamientos bloqueados o los conductos compartidos del colector de tamaño insuficiente.
¿Es normal que haya algo de contrapresión, o debería intentar eliminarla por completo?
Cierto grado de cavitación es normal, y en algunos circuitos está presente a propósito para controlar la carga o proteger contra la cavitación. Solo considérelo un problema cuando supere la capacidad nominal de sus componentes.
¿Qué me indica que mi línea de retorno podría ser demasiado pequeña?
La acumulación de calor cerca de la manguera de retorno es una señal. Otra es que el sistema funcione correctamente con un actuador, pero se ralentice en cuanto dos funcionan simultáneamente; esto suele indicar que comparten la línea de retorno, no solo que la tubería sea de mayor diámetro.
¿Puede la contrapresión dañar mi bomba o motor?
Normalmente no ocurre por sí solo, pero obliga a los motores a trabajar más para mover el mismo aceite, lo que genera calor adicional y aumenta el desgaste con el tiempo. Es un factor que contribuye a la falla, más que una causa directa de la misma.
¿Una línea de retorno más grande siempre solucionará la alta contrapresión?
No necesariamente. Si la causa real es un filtro obstruido, aceite frío o una válvula desgastada, aumentar el diámetro de la tubería por sí solo no lo solucionará. Conviene revisar todo esto antes de modificar el diámetro de cualquier componente.
¿Una válvula de contrapeso ventilada elimina por completo la contrapresión?
No. Modifica la forma en que la referencia del resorte de la válvula responde a la presión de retorno, pero la presión en la línea de drenaje aún puede afectar el ajuste, y el resto del circuito de retorno aún necesita un dimensionamiento correcto.
Reflexiones finales
La solución de problemas de contrapresión debe apuntar a una pieza y un puerto específicos, en lugar de simplemente culpar a la línea de retorno. Al consultar con HYDRAFLU, proporcione el esquema, los códigos de modelo, los caudales máximos, la temperatura del aceite, la secuencia de operación y las lecturas de presión para el sistema afectado. grupo hidráulico o circuito.
