Cómo evitar la caída de presión en Sistemas Hidráulicos

Una restricción en prácticamente todos los sistemas hidráulicos son los accesorios para conectar mangueras, mangueras de retorno, líneas de succión, tuberías y tubos a depósitos, acumuladores, válvulas de alivio, bombas de aceite, válvulas de retención, válvulas de control, cilindros hidráulicos, filtros de aceite hidráulico, pinzas, pistones, bombas de desplazamiento, filtros de aceite y actuadores.

Si las conexiones en el sistema hidráulico nunca tuvieran que ser removidas, los componentes podrían ser conectados a las líneas por medio de soldadura para un sellado de manguera / tubería fuerte y permanente. Dado que los sistemas hidráulicos inevitablemente requerirán la desconexión de estos accesorios hidráulicos para realizar tareas de mantenimiento y reparaciones, esto rara vez es una opción. Los acoples y boquillas de conexión rápida son los accesorios hidráulicos preferidos para los puntos de conexión que requieren desconexión frecuente. Las conexiones rápidas ayudan a facilitar la conexión y desconexión de mangueras y líneas hidráulicas sin la necesidad de herramientas, lo que hace que el servicio de campo y las reparaciones sean lo más fáciles posible. (sin la pérdida de fluido hidráulico o permitiendo la entrada de contaminantes o aire al sistema).

Las conexiones rápidas hidráulicas vienen en una variedad de tipos de cuerpo, como el popular diseño ISO 16028. Aunque muchos de estos accesorios hidráulicos pueden parecer muy similares, el funcionamiento interno de la conexión rápida es mucho más diferente de lo que es similar. El diseño de la conexión rápida se basa en las demandas de parámetros específicos del sistema hidráulico, como las presiones (que representan las posibles sobretensiones de presión), las temperaturas dentro del sistema hidráulico, la temperatura ambiente, los caudales, la viscosidad del aceite y el entorno operativo general. Dentro de las conexiones rápidas hay diferentes sellos, émbolos y juntas tóricas, cada uno trabajando en diferentes entornos / aplicaciones mejor que otro.

Los beneficios de la conexión rápida en un sistema hidráulico son numerosos, pero existen potenciales negativos cuando un accesorio no está dimensionado correctamente para que coincida con los caudales encontrados en las mangueras, tuberías y equipos que se encuentran en el resto del sistema hidráulico. Con mangueras y tuberías, existe una relación directa entre el diámetro del conducto (ID), la longitud de la línea, los caudales y la caída de presión. Al elegir una conexión rápida, simplemente haciendo coincidir el tamaño del accesorio con el diámetro de la manguera no le contará toda la historia y podría provocar una caída de presión en todo el sistema hidráulico. Esto se debe en parte a los diferentes componentes internos mencionados anteriormente. Como el diseño del funcionamiento interno de una conexión rápida puede diferir, también lo hará la forma en que el fluido hidráulico entre en contacto con las paredes, sellos y émbolos en ese accesorio.

El tamaño potencial y la ruta del fluido hidráulico a través de un accesorio de conexión rápida determina la cantidad de pérdida de energía / presión. Cuanto más apretado y más sinuoso o indirecto sea el camino del fluido, mayor será el potencial de pérdida de presión. Se recomienda tener en cuenta siempre las siguientes especificaciones al obtener la conexión rápida adecuada para su maquinaria o sistema hidráulico: caudales, presión estática de funcionamiento, presión de rotura, velocidad de flujo de entrada, viscosidad del fluido cinemático y la gravedad específica del fluido hidráulico. Para algunos sistemas hidráulicos, el fabricante de conexión rápida puede necesitar proporcionar información adicional para ayudar a calcular / tener en cuenta los flujos laminares, los flujos turbulentos, las pérdidas por fricción, tanto para fluidos ideales como para cálculos de fluidos reales.

Los cálculos para la pérdida de presión total o la pérdida de carga de un sistema hidráulico se dividen en dos categorías principales:

Pérdida de carga principal: pérdida de presión causada por fricción en tuberías rectas
Pérdida menor de la cabeza: pérdida de presión debido a fricción y restricciones causadas por accesorios hidráulicos, válvulas, 90, codos, tes y conexiones rápidas.
A pesar de ser llamada "pérdida de carga menor", la pérdida de presión debido a los caudales restringidos a través de conexiones rápidas hidráulicas y accesorios hidráulicos puede exceder los causados ​​por pérdidas por fricción en mangueras y tuberías. Estas pérdidas de presión menores generalmente son causadas por flujos secundarios dentro de los accesorios y válvulas que son causados ​​por la curvatura o la recirculación del fluido. Similar a la fricción de la tubería que conduce a la pérdida de presión en tuberías rectas, las pérdidas menores de carga son aproximadamente proporcionales a los caudales del sistema hidráulico.

Para cálculos menores de pérdida de carga, la definición correcta del coeficiente de pérdida permite que los valores de pérdida de carga menores se integren fácilmente en la ecuación de Darcy-Weisback. Otros factores que pueden afectar la pérdida de presión causada por las conexiones y conexiones rápidas incluyen el tamaño del componente, el número de Reynolds de flujo y la proximidad y cantidad de conexiones, curvas y radios en relación con las tuberías y mangueras rectas aguas arriba y aguas abajo. Se pueden preferir otros métodos de cálculo dependiendo del tipo de fluido y la viscosidad. Estos métodos de cálculo de pérdida de presión incluyen la ecuación de Hazen-Williams, las fórmulas de Swamee-Jain, la ecuación de Bernoulli y el método de Blevins.

Las conexiones hidráulicas de tamaño reducido o que limitan el flujo / presión pueden provocar pérdidas de presión y sobrecalentamiento del sistema. El accesorio de conexión rápida que elija puede ser de menor prioridad, pero sus efectos en todo el sistema hidráulico pueden ser significativos.

Haga coincidir las especificaciones de las conexiones rápidas que se instalan con las demandas del sistema para ayudar a maximizar el flujo, optimizar el rendimiento y reforzar una vida útil más larga para el sistema hidráulico y los componentes.