Un intensificador hidráulico es una máquina hidráulica para transformar la potencia hidráulica a baja presión en un volumen reducido a mayor presión. [1] [2]
Operación
Una máquina de este tipo puede construirse conectando mecánicamente dos pistones , cada uno trabajando en un cilindro separado de un diámetro diferente. Como los pistones están vinculados mecánicamente, su fuerza y longitud de carrera son las mismas. Si los diámetros son diferentes, la presión hidráulica en cada cilindro variará en la misma proporción que sus áreas: el pistón más pequeño da lugar a una presión más alta. Como la presión es inversamente proporcional al área, será inversamente proporcional al cuadrado del diámetro.
El volumen de trabajo del intensificador está limitado por la carrera del pistón. Esto, a su vez, limita la cantidad de trabajo que se puede realizar con un golpe del intensificador. No se trata de máquinas recíprocas (es decir, máquinas de carrera múltiple que funcionan continuamente), por lo que todo su trabajo debe realizarse con una sola carrera. Esto limita un poco su utilidad para las máquinas que pueden realizar su tarea con un solo golpe. A menudo se utilizan cuando se requiere un potente gato hidráulico , pero no hay espacio suficiente para adaptarse al tamaño de cilindro que normalmente se requeriría, para la fuerza de elevación necesaria y con la presión disponible del sistema. El uso de un intensificador, montado fuera del gato, permite obtener una presión más alta y, por lo tanto, utilizar un cilindro más pequeño para la misma fuerza de elevación. Los intensificadores también se utilizan como parte de máquinas como prensas hidráulicas , donde se requiere una presión más alta y ya se dispone de un suministro adecuado. [2]
Algunos intensificadores pequeños se han construido con un pistón escalonado. Este es un pistón de dos extremos, de dos diámetros diferentes, cada extremo trabajando en un cilindro diferente. Esta construcción es simple y compacta, requiriendo una longitud total de poco más del doble de la carrera. También es necesario proporcionar dos sellos, uno para cada pistón, y ventilar el área entre ellos. Una fuga de presión en el volumen entre los pistones transformaría la máquina en un solo pistón efectivo con igual área en cada lado, derrotando así el efecto intensificador.
Una forma popular y mecánicamente compacta de intensificador es la forma de cilindro concéntrico, como se ilustra. [1] En este diseño, un pistón y un cilindro están invertidos: en lugar de que el pistón de gran diámetro impulse un pistón más pequeño, en su lugar impulsa un cilindro móvil más pequeño que encaja sobre un pistón fijo. Este diseño es compacto y, nuevamente, se puede hacer en poco más del doble de carrera. Sin embargo, tiene la gran ventaja de que no hay "vástago de pistón" y la distancia efectiva entre los dos pistones es corta, lo que permite una construcción mucho más ligera sin riesgo de doblarse o atascarse.
En el ejemplo ilustrado, los dos pistones tienen una relación de diámetro de aproximadamente 1: 2, lo que da un aumento de presión de 1: 4. Tenga en cuenta que lo que importa es el diámetro del pistón efectivo, es decir, el diámetro del sello. Los cilindros aquí se alivian más allá del sello y son de mayor diámetro, para facilitar el funcionamiento. Aunque el diámetro interior del cilindro móvil es alrededor de ¾ del diámetro exterior, no ½, lo que importa es el diámetro del sello, no su hueco interno.
El ingeniero mecánico célebre Harry Ricardo comenzó su carrera trabajando en su abuelo, Alexander Rendel s', je práctica. [2] En ese momento estaban involucrados en la construcción de puentes en la India, lo que requería equipos hidráulicos de elevación, elevación y remachado . Como la infraestructura de transporte existente era deficiente, todas las plantas utilizadas en el sitio debían ser livianas y fáciles de transportar. Las máquinas también debían estar conectadas a su fuente de energía hidráulica mediante tubos flexibles, que limitaban su presión de trabajo a alrededor de 500 psi. En ese momento, los equipos modernos de los astilleros utilizaban presiones de hasta 2000 psi. Este equipo de alta presión era más pequeño y liviano que la variedad de baja presión más voluminosa, una característica deseable para este trabajo de construcción. La innovación de Ricardo fue especificar el uso de intensificadores hidráulicos portátiles para estas herramientas, permitiendo el uso de la forma mejorada de alta presión, incluso cuando su suministro era a baja presión, a través de una manguera flexible. Estos intensificadores tuvieron tanto éxito que finalmente se suministraron y utilizaron varios cientos. [2]
Intensificadores en línea vs.en paralelo
Hay dos tipos especializados de intensificador hidráulico que se utilizan para el corte por chorro de agua . El primero y más común es el intensificador hidráulico en línea. Los pistones hidráulicos oscilantes se utilizan para comprimir el agua a los niveles de presión requeridos. El cabezal de corte del sistema de chorro de agua restringe el flujo de agua para generar presión y dirigirla hacia la pieza de trabajo. Se utiliza un tanque de retención, llamado acumulador hidráulico , para reducir las vibraciones de presión en el extremo de salida.
El intensificador hidráulico paralelo desarrollado más recientemente también utiliza pistones oscilantes para comprimir el agua. Sin embargo, estos sistemas utilizan varios cilindros que funcionan en paralelo, lo que garantiza que un cilindro esté siempre en modo de compresión. Esta característica minimiza las fluctuaciones de presión que son comunes con los diseños en línea y elimina la necesidad de un acumulador. También se mejoran la eficiencia y la fiabilidad. [3]
Referencias
- ↑ a b c Kennedy, Rankin (1905). Intensificador Hidráulico . El libro de motores y generadores de energía modernos. VI (1912 ed.). Londres: Caxton. página 127, figura 140.
- ^ a b c d Ricardo, Harry (1968). Memorias y Máquinas . págs. 121-122.
- ^ "Diferencias en la tecnología de bombas de chorro de agua" http://www.cmsna.com/blog/2014/03/differences-in-waterjet-pump-technology/