GUÍA TÉCNICA · CIRCUITOS DE ACUMULADORES · CILINDROS DE ELEVACIÓN HIDRÁULICOS
Acumulador hidráulico
y circuitos de cilindros de elevación
Almacenamiento de energía · Respuesta rápida · Control de la conducción
Un acumulador hidráulico combinado con un cilindro de elevación ofrece capacidades que un sistema de bomba convencional no puede proporcionar: caudal máximo instantáneo varias veces superior a la salida nominal de la bomba, mantenimiento de la carga a presión sin necesidad de que la bomba esté en funcionamiento, absorción de impactos en los cilindros de suspensión de equipos móviles y descenso de emergencia controlado en caso de fallo de la alimentación principal. La combinación de acumulador y cilindro de elevación se utiliza en aplicaciones que van desde la estabilización de plataformas marinas hasta la carga automatizada de prensas y el control de la estabilidad de plataformas elevadoras, en cualquier situación donde la bomba no pueda responder con la suficiente rapidez o no deba funcionar de forma continua. Esta guía abarca las principales configuraciones de circuitos de acumulador-cilindro de elevación, los métodos de dimensionamiento y los requisitos de seguridad.
Respuesta rápida
Control de conducción
CILINDROS DE ASCENSOR · INGENIERÍA DE CIRCUITOS DE ACUMULADORES · JULIO DE 2026
REFERENCIA · PARÁMETROS CLAVE DEL CIRCUITO DEL CILINDRO DE ELEVACIÓN DEL ACUMULADOR
AUMENTO DEL FLUJO MÁXIMO
Bomba 3–10×
Un acumulador puede descargar a un caudal de 3 a 10 veces superior al caudal nominal de la bomba durante picos de demanda de corta duración del cilindro de elevación.
RELACIÓN DE PRECARGA
0,6–0,9 × P1
Presión de precarga de nitrógeno ajustada a 60–90% de la presión mínima de trabajo del cilindro de elevación; este es el punto de partida estándar para el dimensionamiento.
REGLAMENTO DE SEGURIDAD
Directiva PED 2014/68/UE
Directiva de Equipos a Presión: todos los acumuladores con una presión superior a 0,5 bar/litro deben cumplir la clasificación PED y llevar el marcado CE en la UE.
INTERVALO DE INSPECCIÓN
Cada 2 años
La mayoría de las jurisdicciones exigen una inspección formal de los acumuladores que superan el umbral PED cada 2 años; se verifica la precarga y el estado de la vejiga.
SECCIÓN 01
Tipos de acumuladores y principios de funcionamiento
Todos los acumuladores hidráulicos almacenan energía comprimiendo una carga de gas (nitrógeno) mediante el desplazamiento de aceite. Los tres tipos se diferencian en el elemento separador entre gas y aceite:
ACUMULADOR DE VEJIGA
Una vejiga de goma flexible separa las cargas de gas y aceite dentro de un recipiente a presión. El tipo más común para circuitos de cilindros de elevación ofrece una respuesta rápida gracias a su baja inercia, siendo ideal para amortiguación de pulsaciones, suministro de caudal máximo y control de la marcha. Disponible en capacidades de 1 a 500 litros. El material de la vejiga debe ser compatible con el aceite hidráulico: NBR para aceite mineral y EPDM para fluidos HFA/HFC. Vida útil de la vejiga: de 3 a 10 años, según el ciclo de trabajo y la contaminación.
ACUMULADOR DE PISTÓN
Un pistón flotante con sellos separa el gas del petróleo. Es más adecuado para grandes volúmenes (10–1000+ litros), caudales elevados y entornos con petróleo contaminado, donde la extrusión de la vejiga a través de la válvula de entrada representaría un riesgo. Su respuesta dinámica es más lenta que la de los pistones de vejiga debido a la inercia del pistón. Se utiliza en depósitos de descenso de emergencia, grandes sistemas de amortiguación de presión y circuitos de cilindros de elevación para la estabilización de plataformas marinas.
ACUMULADOR DE DIAFRAGMA
Una membrana flexible adherida al recipiente separa el gas del aceite. Compacta, de bajo volumen (0,1–10 litros), de respuesta muy rápida y sin mantenimiento (sin vejiga reemplazable). Se utiliza en circuitos de cilindros de elevación pequeños que requieren amortiguación de pulsaciones, compensación de fugas o volúmenes de emergencia muy reducidos. No apta para caudales elevados ni grandes volúmenes.
SECCIÓN 02
Caudal máximo y almacenamiento de energía para circuitos de cilindros de ascensores
La razón más común para agregar un acumulador a un circuito de cilindro de elevación es para satisfacer una demanda de caudal máximo de corta duración que supere el caudal nominal de la bomba, lo que permite utilizar una bomba más pequeña y económica sin comprometer el tiempo de ciclo requerido. Esta configuración se denomina circuito bomba-acumulador.
CARGANDO
FASE
Entre los ciclos de demanda del cilindro de elevación, la bomba carga el acumulador desde la presión mínima (P1) hasta la máxima (P2). La bomba funciona a su caudal nominal; una bomba pequeña puede cargar completamente el acumulador en el intervalo entre ciclos. El volumen de aceite almacenado representa la energía disponible para la siguiente demanda del cilindro de elevación. Para que el acumulador alimente adecuadamente el cilindro de elevación, el intervalo entre ciclos debe ser lo suficientemente largo para que la bomba lo recargue por completo antes de la siguiente demanda.
DEMANDA
FASE
Cuando el cilindro de elevación requiere flujo, el acumulador descarga a una velocidad limitada únicamente por la resistencia de la válvula y la tubería, pudiendo alcanzar entre 5 y 10 veces la potencia nominal de la bomba durante los primeros segundos de descarga. La bomba también suministra flujo simultáneamente, pero el acumulador cubre la mayor parte de la demanda máxima. A medida que la presión del acumulador desciende de P2 a P1, la velocidad de descarga disminuye y la contribución de la bomba aumenta. El cilindro de elevación recibe un suministro de presión decreciente a medida que el acumulador se vacía.
PRESIÓN
LIMITACIÓN
La disminución de la presión durante la descarga del acumulador implica que el cilindro de elevación recibe menos fuerza a medida que avanza la carrera, un factor crítico para aplicaciones donde se requiere mantener la fuerza máxima durante toda la carrera. Si se requiere una fuerza constante, el rango de presión del acumulador P2/P1 debe ajustarse de manera que la presión mínima P1 siga estando por encima de la presión mínima necesaria para que el cilindro de elevación complete su carrera a plena carga. Una relación P2/P1 amplia proporciona más energía útil, pero una mayor variación de presión; una relación estrecha proporciona una fuerza más constante, pero menos energía almacenada.
Para circuitos de cilindros de elevación donde se agregará un acumulador a un sistema existente solo con bomba, confirme que la válvula de alivio de presión de la bomba existente esté ajustada por encima de la presión de carga máxima del acumulador P2; de lo contrario, la bomba abrirá la válvula de alivio antes de que el acumulador alcance la carga completa. cilindro de elevación La gama de productos incluye configuraciones con puertos de alta presión adecuados para la conexión directa a la línea del acumulador.
SECCIÓN 03
Control de la suspensión: cilindros elevadores para equipos móviles
El control de amortiguación consiste en la aplicación de un acumulador al cilindro de elevación de un equipo móvil —normalmente el de una pluma o brazo de grúa— para amortiguar el movimiento de la pluma durante el transporte por carretera o el desplazamiento a alta velocidad por terrenos irregulares. Sin control de amortiguación, cada bache se transmite directamente a través de la rígida columna de aceite hidráulico del cilindro de elevación a la estructura de la pluma y al bastidor de la máquina.
DISEÑO DE CIRCUITOS
Una electroválvula conecta el acumulador al puerto del extremo de la tapa del cilindro de elevación de la pluma durante el desplazamiento. El operador abre la válvula o esta se abre automáticamente a una velocidad superior a un umbral preestablecido. La pluma puede entonces moverse ligeramente: el nitrógeno del acumulador se comprime al elevarse la pluma (el cilindro de elevación se extiende por inercia) y se expande al descender. Una válvula de retención impide que la pluma descienda demasiado; una válvula de alivio con limitador de presión evita una elevación excesiva de la pluma.
DIMENSIONAMIENTO DEL ACUMULADOR
El acumulador de control de amortiguación debe dimensionarse de manera que el rango de recorrido deseado de la pluma (normalmente ±50–100 mm vertical) corresponda a un cambio de presión de 10–30% de la presión nominal de funcionamiento del cilindro de elevación. Un acumulador demasiado pequeño produce un resorte muy rígido (pequeño cambio de volumen para un gran cambio de presión), lo que resulta en un control de amortiguación poco efectivo. Un acumulador demasiado grande produce un resorte excesivamente blando, lo que provoca que la pluma rebote en todo su recorrido con cada bache.
MÁQUINAS QUE UTILIZAN CONTROL DE SUSPENSIÓN
Las grúas de carga de los transportadores, los cilindros de elevación de la pluma de las manipuladoras telescópicas, la suspensión de la pluma de los pulverizadores agrícolas y los cilindros de elevación de los estabilizadores de las plataformas elevadoras para trabajos en terrenos difíciles suelen utilizar acumuladores de control de la suspensión. La función de control de la suspensión se desactiva automáticamente cuando la máquina cambia del modo de desplazamiento al modo de trabajo, lo que permite un control hidráulico completo de la posición del cilindro de elevación durante las operaciones de elevación.
SECCIÓN 04
Descenso de emergencia: acumulador como respaldo en caso de fallo eléctrico.
Un acumulador utilizado para el descenso de emergencia almacena energía suficiente para bajar una plataforma elevadora a una posición segura cuando falla la alimentación hidráulica principal. Esta función es obligatoria para plataformas elevadoras de personal (AWP), niveladores de muelle y plataformas elevadoras de tijera industriales según las normas EN 280 y EN 1570, donde debe existir un medio alternativo de descenso seguro independiente de la fuente de alimentación principal.
CIRCUITO
REQUISITO
El acumulador debe mantenerse cargado a la presión mínima requerida en todo momento mientras la plataforma esté elevada, incluso si el motor de la bomba ha estado apagado durante horas. El acumulador está conectado al cilindro de elevación mediante una electroválvula que se abre únicamente ante una orden de descenso de emergencia (pulsador manual o detección automática de pérdida de energía). El caudal debe regularse mediante una válvula de control de caudal para lograr una velocidad de descenso controlada; una descarga incontrolada del acumulador a la línea de retorno del cilindro de elevación provocaría un descenso incontrolado de la plataforma a una velocidad peligrosa.
VOLUMEN
REQUERIDO
El acumulador debe suministrar suficiente volumen de aceite para bajar el cilindro de elevación desde su altura máxima hasta el nivel del suelo. Este volumen es igual al área del extremo de la tapa multiplicada por la carrera máxima: V_cilindro = A × carrera. Para un cilindro de elevación de 100 mm de diámetro con una carrera de 1200 mm: V_cilindro = (π/4 × 0,1²) × 1,2 = 9,4 litros. El acumulador debe suministrar al menos este volumen de aceite manteniendo una presión superior a la mínima necesaria para abrir la válvula de control de flujo durante todo el descenso, lo que requiere un volumen total del acumulador de entre 2 y 3 veces el volumen de aceite requerido para permitir la expansión del gas y el mantenimiento de la presión.
ESCUCHA
REQUISITO
La norma EN 280 exige un interruptor de presión en el acumulador de emergencia con una alarma visual o sonora en la estación del operador cuando la presión del acumulador cae por debajo del mínimo requerido para un descenso de emergencia completo. Esto garantiza que el operador sepa que la función de descenso de emergencia está comprometida antes de que se presente una situación en la que sea necesaria. La presión del acumulador debe comprobarse y confirmarse por encima del mínimo en cada inspección de la plataforma; un acumulador con baja presión constituye una no conformidad de seguridad que debe resolverse antes de utilizar la máquina.
SECCIÓN 05
Cálculo del dimensionamiento del acumulador: ejemplo resuelto
El cálculo estándar del tamaño de un acumulador de vejiga para una aplicación de caudal máximo en un cilindro de elevación consta de cinco pasos. El siguiente ejemplo dimensiona un acumulador para suministrar 8 litros de aceite en 3 segundos a un cilindro de elevación que opera con una presión del sistema de entre 160 y 200 bar:
EJEMPLO PRÁCTICO — SUMINISTRO DE 8 LITROS, P1 = 160 bar, P2 = 200 bar, P0 = 140 bar (precarga)
①
Volumen de aceite utilizable requerido: ΔV = 8 litros
②
Factor de la ley de los gases (adiabático, n = 1,4): Relación = (P2/P1)^(1/1.4) = (200/160)^0.714 = 1.25^0.714 = 1.175
③
Volumen de gas a P1 (presión mínima de trabajo): V_gas_P1 = ΔV / (1 − 1/Ratio) = 8 / (1 − 1/1,175) = 8 / 0,149 = 53,7 litros
④
Volumen total del acumulador desde la precarga: V_total = V_gas_P1 × (P1/P0)^(1/n) = 53,7 × (160/140)^(1/1,4) = 53,7 × 1,143^0,714 = 53,7 × 1,101 = 59,1 litros → Seleccione acumulador de 60 litros
⑤
Verificación: A P2 = 200 bar, el volumen de gas es = 60 × (140/200)^(1/1,4) = 60 × 0,7^0,714 = 60 × 0,744 = 44,6 litros. El aceite utilizable es = 60 − (60 × (140/160)^0,714) = 60 − 53,7 = 6,3 litros. Ajustar al acumulador de 65 litros para un margen completo de 8 litros: V_total ≈ 65 litros. SELECCIONADO: Acumulador de vejiga de 65 litros, P0 = 140 bar, P2 = 200 bar máx.
Para circuitos de cilindros de elevación que requieren asistencia para el dimensionamiento del acumulador, nuestros ingenieros pueden calcular el volumen correcto del acumulador, la presión de precarga y las especificaciones de conexión. Cilindro hidráulico de ingeniería industrial La gama incluye cilindros de elevación con puertos de extremo de tapa de alta presión y racores de conexión para la integración directa del acumulador.
SECCIÓN 06
Requisitos de seguridad, inspección y reglamentarios
Los acumuladores hidráulicos se clasifican como recipientes a presión según la Directiva de Equipos a Presión de la UE (PED 2014/68/UE) y las normativas nacionales equivalentes en todo el mundo. Todo sistema de cilindro de elevación equipado con un acumulador debe cumplir con la normativa aplicable a los recipientes a presión en materia de diseño, certificación e inspección periódica.
MARCADO PEATONAL
Cualquier acumulador con un producto presión-volumen (bar × litro) superior a 50 debe llevar el marcado CE según la Directiva PED 2014/68/UE. Un acumulador de 10 litros a 200 bar tiene un producto PV de 2000, muy por encima del umbral. El marcado CE debe ir acompañado de una Declaración de Conformidad y del expediente técnico que incluya el cálculo de diseño, los certificados de materiales y los registros de ensayos. Los acumuladores sin marcado CE no pueden instalarse legalmente en la maquinaria de los Estados miembros de la UE.
VÁLVULA DE DESCARGA
Cada acumulador en un circuito de cilindro de elevación debe estar equipado con una válvula de descarga manual o automática que permita despresurizar completamente el lado del aceite antes de realizar cualquier trabajo de mantenimiento en el circuito. Olvidar descargar el acumulador antes de abrir un circuito que lo contenga es una de las causas más comunes de lesiones graves en sistemas hidráulicos: el acumulador almacena suficiente energía como para expulsar accesorios y aceite a una velocidad letal si se abre un puerto bajo presión.
REVISIÓN ANUAL
La presión de precarga debe verificarse anualmente utilizando un kit de carga de nitrógeno con el lado del aceite completamente despresurizado. La precarga debe estar dentro de ±2 bar del valor especificado. Una precarga que haya disminuido más de 5 bar indica fugas en la vejiga o en la válvula de gas; el acumulador debe retirarse para su inspección y recarga antes de que el circuito del cilindro de elevación vuelva a estar en servicio. Nunca utilice aire u oxígeno como sustituto del nitrógeno; el oxígeno en contacto con aceite mineral a alta presión representa un riesgo de explosión.
INSPECCIÓN DE 2 AÑOS
La mayoría de los Estados miembros de la UE y la normativa del Reino Unido exigen una inspección formal de los acumuladores que superen el umbral de la Directiva de Equipos a Presión (PED, por sus siglas en inglés) por parte de una persona competente cada dos años. La inspección abarca: verificación de la precarga, estado de la vejiga (el color y el aspecto del aceite en el lado del nitrógeno de la válvula de gas indican un fallo en la vejiga), estado del recipiente externo (corrosión, daños por impacto, revestimiento) y estado de los puertos y las válvulas. El registro de la inspección debe conservarse junto con la documentación de la máquina.
PREGUNTAS FRECUENTES TÉCNICAS
Preguntas sobre circuitos acumuladores
P 01
Es necesario reemplazar el acumulador del circuito del cilindro de elevación. ¿Podríamos instalar un acumulador de mayor capacidad para mejorar el rendimiento del caudal máximo?
Sí, un acumulador de mayor capacidad mejorará el caudal máximo al almacenar un mayor volumen de aceite utilizable; sin embargo, existen varias limitaciones antes de realizar el reemplazo. En primer lugar, el montaje y la conexión de la tubería en la máquina pueden tener un tamaño de envolvente específico; verifique el espacio físico disponible. En segundo lugar, la válvula de seguridad del acumulador (si está instalada en el circuito) podría necesitar una recalibración para el mayor volumen de aceite; un acumulador de mayor capacidad puede descargar más aceite en caso de fallo, lo que aumenta el riesgo potencial. En tercer lugar, la bomba y el motor podrían necesitar un tiempo de recarga más prolongado si el volumen total del acumulador aumenta significativamente; verifique que el intervalo entre ciclos siga siendo suficiente para alcanzar la carga completa antes de la siguiente demanda del cilindro de elevación. En cuarto lugar, la clasificación PED podría cambiar; un recipiente de mayor capacidad a la misma presión podría pasar a una categoría PED superior, lo que requeriría un nivel diferente de evaluación de conformidad. Confirme estas cuatro consideraciones antes de instalar una unidad de mayor capacidad. Si se cumplen las limitaciones, un acumulador de mayor capacidad supone una mejora directa en el rendimiento del caudal máximo sin necesidad de cambiar el cilindro de elevación.
P 02
El acumulador de nuestro circuito de descenso de emergencia AWP muestra aceite en el lado del gas cuando revisamos la precarga. ¿Qué indica esto?
La presencia de aceite en el lado del gas de un acumulador indica inequívocamente que el elemento separador (vejiga o diafragma) ha fallado; el aceite y el nitrógeno ya no se separan. El acumulador ya no funciona como dispositivo de almacenamiento de energía y debe retirarse del servicio inmediatamente. En el caso de un acumulador de descenso de emergencia AWP, esto significa que la función de descenso de emergencia de la máquina no está disponible; la máquina no debe operarse con personal elevado hasta que se haya reemplazado el acumulador y se haya verificado la función de emergencia. Para reemplazar la vejiga: despresurice completamente el lado del aceite, descargue la carga de nitrógeno a través de la válvula de gas, desmonte el acumulador, retire y deseche la vejiga defectuosa, instale la nueva vejiga (del mismo material y tamaño que la original), vuelva a ensamblar, recargue el nitrógeno a la presión de precarga especificada y verifique la precarga antes de volver a conectar al circuito. Lleve siempre una vejiga de repuesto para el acumulador de sistemas de descenso de emergencia AWP cuando la máquina esté lejos de las instalaciones de servicio; el intervalo de inspección de 2 años no garantiza que la vejiga no falle entre inspecciones, especialmente en aplicaciones de alto ciclo.
P 03
El control de estabilidad de nuestra autocargadora está activado, pero la pluma sigue rebotando fuertemente sobre terreno irregular. ¿Habrá fallado el acumulador?
Un fuerte rebote con el control de suspensión activado suele indicar que la presión de precarga de nitrógeno ha aumentado demasiado en relación con la presión de funcionamiento del cilindro de elevación; el acumulador está demasiado rígido para permitir el movimiento de la pluma. Esto ocurre cuando la precarga se ajusta correctamente en una condición de carga y luego la máquina se utiliza con una carga significativamente menor; una carga menor en el cilindro de elevación de la pluma a una presión de funcionamiento más baja significa que el resorte de gas del acumulador está demasiado rígido en relación con la fuerza que intenta comprimirlo. Compruebe la precarga: si está por encima de 90% de la presión nominal de funcionamiento del cilindro de elevación con la carga actual, el control de suspensión será ineficaz. Reduzca la precarga a 60–70% de la presión mínima de funcionamiento del cilindro de elevación con la carga típica más ligera. Una causa secundaria es que la electroválvula de control de suspensión esté parcialmente cerrada; verifique que esté completamente abierta cuando se activa el control de suspensión comprobando el movimiento del carrete de la válvula. Finalmente, confirme que la válvula de retención del acumulador no esté atascada en posición cerrada, lo que impediría que la pluma se extienda durante la fase de rebote ascendente y produciría una suspensión asimétrica y unilateral.
P 04
¿Podemos utilizar el acumulador del cilindro del ascensor existente para múltiples funciones: suministro de caudal máximo y descenso de emergencia simultáneamente?
Técnicamente sí, pero requiere un dimensionamiento y diseño de circuito cuidadosos para asegurar que ambas funciones reciban la energía adecuada del acumulador compartido. El principal riesgo de compartirlo es que un evento de demanda de flujo máximo descargue total o parcialmente el acumulador, dejando presión y volumen insuficientes para un posterior descenso de emergencia. Para compartirlo de forma segura, el acumulador debe dimensionarse para la suma de ambos requisitos, no para el mayor de los dos. Además, el circuito debe incluir un interruptor de presión mínima que impida que la función de flujo máximo extraiga la energía del acumulador por debajo de la presión mínima de descenso de emergencia: cuando la presión cae al mínimo de emergencia, una válvula de prioridad bloquea el circuito de flujo máximo y reserva la energía restante exclusivamente para el descenso de emergencia. Este diseño de circuito de prioridad es más complejo que el de acumuladores dedicados separados e introduce un punto único de fallo adicional en la válvula de prioridad. Para plataformas de transporte de personal donde la función de descenso de emergencia es crítica para la seguridad, el enfoque preferido y más fiable es utilizar un acumulador dedicado dimensionado exclusivamente para el descenso de emergencia, cargado por el sistema principal y aislado de todas las demás demandas. Las demandas de caudal máximo se satisfacen mediante un acumulador independiente en el circuito del cilindro del ascensor, sin riesgo alguno de comprometer la función de seguridad.
DISEÑO DEL CIRCUITO DEL CILINDRO DE ELEVACIÓN DEL ACUMULADOR
¿Necesita integrar un acumulador en el circuito del cilindro de su ascensor?
Nuestros ingenieros dimensionan el acumulador, seleccionan la precarga y especifican la disposición de la válvula del circuito para aplicaciones de flujo máximo, control de la suspensión o descenso de emergencia, junto con el correcto cilindro de elevación Configuración de puertos para conexión directa del acumulador.
Editor: Cxm
