Wenzhou Prance Hydraulic Equipment Co., Ltd.
Presión frente a caudal en bombas hidráulicas: ¿qué controla la velocidad y la fuerza?
Presión frente a caudal de la bomba hidráulica se entiende más fácilmente separando las funciones que realizan: el caudal es el volumen de aceite que se desplaza por el circuito, mientras que la presión es la fuerza por unidad de área que se produce cuando dicho caudal encuentra resistencia. La cilindrada y la velocidad de la bomba determinan en gran medida el caudal disponible; la carga, las restricciones, los ajustes de las válvulas y las pérdidas determinan la presión requerida en un momento dado. Un mayor caudal suele hacer que un actuador se mueva más rápido. Una mayor presión le permite superar una carga de resistencia mayor. Un manómetro no puede demostrar que llegue suficiente caudal al actuador, y una lectura de caudal sin presión no muestra si el circuito puede soportar la carga. Por lo tanto, un diagnóstico correcto mide ambos bajo condiciones controladas.
La presión y el caudal están relacionados, pero no son intercambiables
La energía hidráulica transfiere energía a través de líquido en movimiento. El caudal volumétrico se expresa comúnmente en litros por minuto o galones estadounidenses por minuto. La presión se expresa comúnmente en bares, pascales o libras por pulgada cuadrada. Una bomba hidráulica de desplazamiento positivo atrapa y transfiere un volumen de aceite en cada revolución del eje. Por lo tanto, el caudal ideal depende del desplazamiento y de la velocidad de rotación. El caudal real es menor porque la fuga interna aumenta con la holgura, la viscosidad, el desgaste y el diferencial de presión.
El circuito desarrolla presión solo cuando se opone al flujo. Con una válvula direccional abierta hacia el tanque y poca restricción, una bomba de desplazamiento fijo puede mover un volumen sustancial de aceite a baja presión. Cuando un cilindro encuentra una carga, la resistencia aumenta y la presión se eleva hasta que la carga se mueve, se abre una válvula de alivio, un compensador reduce el desplazamiento de la bomba o se alcanza otro límite. La Universidad de Florida explica el principio básico de desplazamiento positivo y señala que una presión de descarga excesiva puede dañar una bomba o una tubería; es por esto que resulta esencial una ruta segura de control de presión. Véase el debate de la universidad sobre bombas de desplazamiento positivo.
¿Qué controla el flujo de la bomba hidráulica?
Para una bomba de desplazamiento fijo, el caudal teórico es el desplazamiento por revolución multiplicado por la velocidad del eje. Si el desplazamiento se indica en centímetros cúbicos por revolución y la velocidad en revoluciones por minuto, al dividir el producto entre 1.000 se obtienen los litros por minuto teóricos:
Caudal teórico (L/min) = cilindrada (cm³/rev) × velocidad (rev/min) ÷ 1.000
El caudal real es el caudal teórico multiplicado por la eficiencia volumétrica. Debido a que la eficiencia no es constante en función de la velocidad, la temperatura, la viscosidad, la presión y el desgaste, un valor calculado es un punto de partida más que un sustituto de los datos de rendimiento del fabricante. Nuestra guía independiente muestra cómo realizar una cálculo del caudal de la bomba hidráulica e interpretar el resultado.
Una bomba de desplazamiento variable añade otra entrada de control: el grupo giratorio puede cambiar el desplazamiento efectivo. Una bomba con compensación de presión puede reducir el desplazamiento después de que la presión del sistema alcance su ajuste de control. Una bomba con sensor de carga cambia el desplazamiento para mantener el margen requerido a través de la válvula de dosificación. En ambos casos, una lectura de caudal bajo puede ser un comportamiento de control normal en lugar de un daño en la bomba. Registre la señal de comando, el ajuste del compensador o del sensor de carga, la posición de la válvula y la presión de prueba antes de sacar una conclusión.
¿Qué controla la presión hidráulica?
La bomba proporciona la energía y el caudal que hacen posible la presión, pero la presión de funcionamiento la establece la demanda del circuito. En un cilindro, la presión requerida depende de la fuerza de la carga y del área efectiva del pistón, además de la fricción y las pérdidas. En un motor hidráulico, el diferencial de presión está asociado al par de salida, mientras que el caudal está asociado a la velocidad de rotación. Las restricciones en las tuberías, los filtros, los enfriadores, las mangueras, los accesorios y los bordes de dosificación de las válvulas también consumen presión sin producir fuerza útil en el actuador.
Una válvula de alivio limita la presión máxima desviando el caudal cuando se alcanza su valor de ajuste. No hace que la bomba genere una presión fija en todas las condiciones de funcionamiento. Del mismo modo, instalar una bomba de mayor presión no aumenta automáticamente la presión si la carga y los ajustes de control permanecen sin cambios. Cualquier cambio en la capacidad de presión debe tener en cuenta todos los componentes del sistema de presión. La OSHA ha documentado un accidente mortal tras la modificación de un sistema de 3.000 a 5.000 psi sin sustituir las mangueras de menor resistencia, lo que ilustra por qué Las modificaciones del sistema hidráulico requieren una revisión de seguridad completa..
¿Síntoma de presión o síntoma de flujo?
| Síntoma observado | Primera cantidad a verificar | Posibles causas del circuito | Lo que no se debe asumir |
|---|---|---|---|
| El cilindro va lento en ambas direcciones | Caudal a la presión de carga requerida | Baja velocidad de la bomba, reducción de carrera, fugas, control de flujo, entrada restringida | No asuma que el ajuste de alivio es demasiado bajo |
| El cilindro se mueve a velocidad normal pero no puede levantar la carga | Presión en los puertos de la bomba y del actuador | La válvula de alivio se abre demasiado pronto, la carga es excesiva, hay una fuga interna, el área del cilindro es incorrecta | No des por sentado que un mayor caudal de la bomba aumentará la fuerza |
| El motor tiene par, pero funciona lentamente | Flujo a través del motor | Bajo caudal ordenado, fuga en el paso de derivación, cilindrada incorrecta, límite de suministro | No aumente la presión sin verificar el requisito de velocidad |
| El sistema se calienta mientras el actuador se atasca | Presión y caudal de retorno juntos | Flujo de alivio, estrangulamiento excesivo, fugas, trayectoria cerrada | No siga manteniendo la condición de pérdida |
| La presión fluctúa y el movimiento es errático | Presión, caudal, nivel de aceite y condición de entrada | Aireación, cavitación, control inestable, restricción intermitente | No condene la bomba basándose únicamente en el ruido |
Por qué un manómetro por sí solo puede engañar
Un manómetro puede mostrar una presión normal en espera o de alivio incluso cuando el caudal útil es inadecuado. Por ejemplo, una bomba desgastada puede generar presión contra una trayectoria de prueba casi cerrada mientras proporciona un caudal demasiado bajo a la presión de funcionamiento para mover el actuador a la velocidad requerida. A la inversa, una bomba en buen estado puede mostrar una presión baja cuando su salida está descargada hacia el depósito. Una lectura de presión solo es significativa cuando se combina con el estado del circuito, la ubicación de la prueba, la temperatura del aceite, la velocidad de la bomba y la carga esperada.
Un medidor de caudal añade la información de volumen faltante, pero debe estar clasificado para el fluido, el rango de caudal, la presión, la temperatura y la dirección. Los caudalímetros de desplazamiento positivo miden directamente el caudal volumétrico llenando y vaciando repetidamente una cámara de volumen conocido, tal como lo describe la Universidad de Míchigan Enciclopedia visual de equipos de ingeniería química. El medidor y la válvula de carga elegidos deben instalarse de acuerdo con su documentación.
Una secuencia de prueba de presión y caudal más segura
- Identificar el circuito y las clasificaciones. Confirme el tipo de bomba, desplazamiento, rotación, velocidad de accionamiento, disposición de la válvula de alivio o del compensador, caudal esperado, clasificaciones de las mangueras y puertos de prueba aprobados.
- Inspeccionar antes de energizar. Compruebe el nivel de aceite, fugas evidentes, el estado de las mangueras, conexiones flojas, protecciones y las clasificaciones de los instrumentos. Nunca busque una fuga de alta presión con la mano.
- Caliente el sistema normalmente. Registre la temperatura del fluido porque la viscosidad altera las fugas y la pérdida de presión. Siga el procedimiento de calentamiento del fabricante del equipo.
- Mida primero con carga baja. Verifique la rotación, la condición de entrada, el flujo básico y el ruido anormal antes de introducir una carga controlada.
- Aumente la carga gradualmente. Utilice equipos de prueba aprobados y manténgase dentro de las especificaciones de los componentes. Registre el caudal en varios puntos de presión en lugar de depender de un solo valor.
- Comparar ubicaciones. Las diferencias de presión en los filtros, válvulas, mangueras o enfriadores identifican dónde se está perdiendo energía. Las mediciones de drenaje de caja o de retorno pueden ayudar a localizar fugas internas cuando el procedimiento del fabricante lo permite.
- Devuelva los controles al estado documentado. Retire el equipo de prueba de forma segura, restablezca la configuración, inspeccione si hay fugas y registre la configuración final.
La exposición al fluido hidráulico también merece atención. La Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades de EE. UU. señala que los fluidos hidráulicos varían en su composición y que algunos pueden irritar la piel o los ojos; consulte la ficha de datos de seguridad del fluido y la de la agencia declaración de salud pública sobre los fluidos hidráulicos.
Cómo el tipo de bomba cambia la interpretación
Una bomba de paletas, de pistones o de caudal fijo continúa intentando desplazar aceite mientras su eje gira, por lo que el caudal bloqueado debe tener una vía de alivio aprobada. Una bomba de pistones variables con compensación de presión puede reducir el desplazamiento cerca de su ajuste de control, pero aún necesita una puesta en marcha correcta y controles de protección. Las transmisiones hidrostáticas de circuito cerrado añaden presión de carga, lavado del circuito, alivio entre lumbreras y un comportamiento de control que no se puede interpretar a partir de un solo manómetro de salida. Utilice siempre el esquema de circuito exacto y los datos de la bomba en lugar de aplicar una prueba genérica.
Si está comparando familias de bombas, revise las de Prance Hydraulic resumen de la bomba hidráulica y lo disponible familias de productos hidráulicos. Los guías en bombas de desplazamiento fijo versus variable, condiciones de entrada de la bomba hidráulica, y eficiencia de la bomba hidráulica proporcionar comprobaciones complementarias sin reemplazar los límites del fabricante.
Video educativo: ¿las bombas crean presión o caudal?
Ver en YouTube si el reproductor con privacidad mejorada no está disponible. La demostración es educativa y no reemplaza las instrucciones de ingeniería específicas para la máquina.
Preguntas frecuentes
¿Una bomba hidráulica crea presión o caudal?
Una bomba hidráulica de desplazamiento positivo transfiere un volumen de fluido a medida que rota y suministra energía al fluido. La resistencia del circuito crea la presión necesaria para mover la carga. El resultado práctico depende de la bomba, los controles, la ruta de alivio y el circuito conectado.
¿Aumentará una bomba hidráulica más grande la presión?
Una bomba de mayor desplazamiento suele aumentar el caudal disponible a la misma velocidad. No eleva automáticamente la presión de operación. La presión sigue la demanda de carga y los ajustes de control de presión, sujeto a las clasificaciones y pérdidas de los componentes.
¿Por qué una bomba puede indicar presión pero no producir ningún movimiento útil?
El sistema puede alcanzar presión con un caudal insuficiente debido a fugas en la bomba, una ruta de derivación, un problema en la válvula, fugas en el actuador, baja velocidad de accionamiento o una bomba de caudal variable cuyo desplazamiento se ha reducido. Mida el caudal a la presión de operación y compare las ubicaciones de prueba.
¿Un mayor caudal hace que un cilindro hidráulico sea más fuerte?
Un mayor caudal aumenta principalmente la velocidad del cilindro. La fuerza del cilindro depende principalmente de la presión que actúa sobre el área efectiva del pistón, menos la fricción y otras pérdidas.
¿Qué información debe incluirse en una consulta sobre bombas?
Proporcione el tipo de bomba, desplazamiento, rotación, detalles del eje y montaje, velocidad de accionamiento, fluido y rango de temperatura, caudal objetivo, presión continua y de pico, tipo de circuito, método de control, ciclo de trabajo, objetivo de filtración y código de modelo actual. lista de verificación de RFQ para bombas hidráulicas organiza esas entradas.
