¿Qué es un amortiguador de pulsaciones?

El flujo pulsante afecta a muchos procesos industriales y causa daños en los equipos, reducción de la eficiencia y un rendimiento deficiente. Si no se controlan, estas pulsaciones destructivas causan estragos en los sistemas de tuberías, bombas y otros componentes críticos. Los amortiguadores de pulsaciones ofrecen una solución sólida para mitigar estos efectos nocivos, suavizando las fluctuaciones del flujo para proteger los equipos y optimizar los procesos.

En esta guía completa, analizaremos en profundidad los amortiguadores de pulsaciones, sus funciones, principios de funcionamiento, componentes clave y distintos tipos. También explicaremos cuándo se deben utilizar y en qué se diferencian de los acumuladores. Por último, abordaremos preguntas habituales sobre el gas que se utiliza en estos dispositivos, sus capacidades de eliminación de pulsaciones y la importancia de una presión de precarga adecuada.

¿Qué es un amortiguador de pulsaciones?

Un amortiguador de pulsaciones, también conocido como amortiguador de pulsaciones o atenuador de pulsaciones, es un dispositivo mecánico diseñado para reducir las fluctuaciones de presión y las vibraciones en los sistemas de fluidos. Estos dispositivos se utilizan comúnmente en aplicaciones hidráulicas y neumáticas para suavizar los picos de presión y minimizar la transmisión de pulsaciones a través de las redes de tuberías.

Los amortiguadores de pulsaciones funcionan absorbiendo y disipando la energía de las ondas de presión, reduciendo así su amplitud y frecuencia. Por lo general, consisten en una cámara cargada de gas separada del sistema de fluido por una barrera flexible, como una vejiga, un diafragma o un pistón. A medida que las fluctuaciones de presión ingresan al amortiguador, la cámara de gas se comprime y se expande, actuando como un resorte para absorber y amortiguar las pulsaciones.

Funciones de los amortiguadores de pulsaciones

1. Reducción de pulsaciones de presión:Los amortiguadores de pulsaciones absorben picos y fluctuaciones repentinas de presión, minimizando su impacto en el sistema y los equipos conectados.
2. Estabilización del caudalAl equilibrar las irregularidades del flujo, los amortiguadores de pulsaciones ayudan a mantener un flujo constante y uniforme de fluido o gas a través del sistema.
3. Protección de los componentes del sistema:Los amortiguadores de pulsaciones ayudan a proteger tuberías, válvulas, accesorios y otros componentes del sistema contra los efectos dañinos de los picos de presión y las vibraciones.
4. Mejorar la eficiencia del sistema:Al reducir las fluctuaciones de presión y estabilizar el flujo, los amortiguadores de pulsaciones pueden mejorar la eficiencia y el rendimiento general del sistema.
5. Mejorar el control de procesos:Los amortiguadores de pulsaciones contribuyen a un mejor control del proceso al mantener condiciones de presión y flujo más consistentes.
6. Reducción de ruido y vibraciónAl absorber los picos de presión y las oscilaciones de flujo, los amortiguadores de pulsaciones pueden reducir significativamente el ruido y la vibración en el sistema.

Cómo funcionan los amortiguadores de pulsaciones

Los amortiguadores de pulsaciones están diseñados para reducir los picos de presión y las fluctuaciones de caudal en los sistemas de fluidos. Funcionan absorbiendo la energía cinética del fluido pulsante y liberándola nuevamente en el sistema a un ritmo constante. Este proceso ayuda a suavizar el caudal y la presión, lo que reduce la vibración, el ruido y los posibles daños a los componentes del sistema.

El principio básico de funcionamiento de un amortiguador de pulsaciones implica un recipiente a presión dividido en dos cámaras por una vejiga flexible, un diafragma o un pistón. Una cámara está conectada al sistema de fluido y se llena con el líquido del proceso. La otra cámara contiene un gas comprimido, normalmente nitrógeno o aire.

Cuando se produce un pulso de presión en el sistema de fluidos, el líquido de proceso se ve forzado a ingresar en la cámara de fluidos del amortiguador, lo que hace que el gas de la otra cámara se comprima. Esta compresión absorbe la energía del pulso de presión, lo que reduce su amplitud. A medida que el pulso de presión disminuye, el gas comprimido se expande y empuja el líquido de proceso nuevamente hacia el sistema a una velocidad controlada. Esta acción equilibra las fluctuaciones de presión, lo que da como resultado un flujo más constante aguas abajo del amortiguador.

Componentes de los amortiguadores de pulsaciones

1. Recipiente a presión:El cuerpo principal del amortiguador de pulsaciones, diseñado para soportar la presión del sistema y contener los requisitos del medio de amortiguación.
2. Medios de amortiguación: Material comprimible dentro del recipiente a presión que absorbe y disipa las pulsaciones de presión. Los medios de amortiguación más comunes incluyen gas comprimido (como nitrógeno o aire), vejigas elastoméricas o diafragmas flexibles.
3. Puertos de entrada y salida:Las conexiones que permiten integrar el amortiguador de pulsaciones en el sistema de fluido.
4. Válvula de carga (para modelos cargados a gas):Válvula que se utiliza para introducir y mantener la presión de precarga deseada en el medio de amortiguación.
5. Vejiga o diafragma (para tipos de vejiga y diafragma):Una barrera flexible que separa el fluido del sistema del medio de amortiguación.
6. Placa antiextrusión (para tipos de vejiga):Una placa metálica perforada que sostiene la vejiga y evita que se extruya hacia los puertos de entrada y salida en condiciones de alta presión.
7. Herrajes de montaje:Componentes como soportes, bridas o pies que permiten que el amortiguador de pulsaciones se instale de forma segura en el sistema de fluido.

Tipos de amortiguadores de pulsaciones

Tipo de vejiga

Los amortiguadores de pulsaciones de tipo vejiga cuentan con una vejiga elastomérica que actúa como barrera flexible entre el fluido del sistema y la carga de gas. La vejiga suele estar hecha de materiales como Buna-N, neopreno o EPDM, elegidos por su compatibilidad con el fluido del sistema y su capacidad para soportar flexiones repetidas.

A medida que las pulsaciones de presión entran en el amortiguador, la vejiga se expande y se contrae, absorbiendo la energía y suavizando el flujo. La carga de gas, que se mantiene a una presión predeterminada, proporciona la resistencia necesaria al movimiento de la vejiga, lo que permite una amortiguación eficaz.

Tipo de diafragma

Los amortiguadores de pulsaciones de tipo diafragma utilizan un diafragma flexible, generalmente fabricado con materiales como PTFE o Viton, para separar el fluido del sistema de la carga de gas. El diafragma está sostenido por una placa o pantalla de metal perforada, que evita una deformación excesiva bajo presión.

De manera similar a los amortiguadores de vejiga, el diafragma se flexiona en respuesta a las pulsaciones de presión, absorbiendo la energía y atenuando las fluctuaciones. La carga de gas proporciona la resistencia necesaria al movimiento del diafragma, lo que garantiza un rendimiento de amortiguación eficaz.

Sin embargo, los amortiguadores de tipo diafragma pueden tener una menor eficiencia de amortiguación en comparación con los de tipo vejiga, y el diafragma puede ser más susceptible a la fatiga y al desgaste con el tiempo.

Tipo hidroneumático (flujo continuo)

Los amortiguadores de pulsaciones hidroneumáticos o de flujo continuo no utilizan una barrera física entre el fluido del sistema y la carga de gas, sino que dependen de la interacción directa entre el fluido y el gas para lograr la amortiguación.

En este diseño, el fluido del sistema ingresa al amortiguador y entra en contacto directo con la carga de gas. A medida que las pulsaciones de presión se propagan a través del fluido, el gas se comprime y se expande, absorbiendo la energía y suavizando el flujo. Luego, el fluido amortiguado sale del dispositivo y continúa a través del sistema.

Sin embargo, los amortiguadores hidroneumáticos pueden tener limitaciones en términos de eficiencia de amortiguación, especialmente en aplicaciones de baja presión. Además, el contacto directo entre el fluido y el gas puede provocar la absorción de gas o la formación de espuma en algunos casos.

Cuándo utilizar amortiguadores de pulsaciones

1. Bombas de desplazamiento positivo:Pistón, émbolo y bombas de diafragma Crean pulsaciones de presión significativas debido a su acción recíproca. La instalación de un amortiguador de pulsaciones cerca de la descarga de la bomba ayuda a suavizar estas pulsaciones.
2. Protección de equipos sensibles:Los picos de presión y las vibraciones pueden dañar instrumentos delicados, medidores y válvulas de control. Colocar un amortiguador de pulsaciones antes de dichos componentes ayuda a protegerlos de pulsaciones dañinas.
3. Mejorar la precisión del medidor de flujo:El caudal pulsante puede provocar errores en los dispositivos de medición de caudal, como los medidores de turbina o de rueda de paletas. Un amortiguador de pulsaciones instalado antes del medidor equilibrará el caudal, lo que mejorará la precisión de la medición.
4. Prolongación de la vida útil del equipo:Las tensiones cíclicas de las pulsaciones de presión pueden provocar fallas prematuras en tuberías, accesorios y otros componentes del sistema. Los amortiguadores de pulsaciones ayudan a mitigar estas tensiones, lo que prolonga la vida útil del sistema.
5. Garantizar condiciones de proceso consistentes:En aplicaciones como la dosificación o mezcla de productos químicos, las pulsaciones pueden provocar una distribución desigual o reacciones incompletas. Los amortiguadores proporcionan un flujo más constante para mejorar la consistencia y la calidad del proceso.
6. Reducción de ruido y vibración:Las pulsaciones de presión suelen provocar ruidos y vibraciones no deseados en el sistema de tuberías. Los amortiguadores de pulsaciones son eficaces para atenuar estos problemas y crear un entorno operativo más silencioso y estable.

Diferencia entre acumuladores y amortiguadores de pulsaciones

Si bien los acumuladores y los amortiguadores de pulsaciones a veces se utilizan indistintamente, cumplen funciones principales distintas en los sistemas hidráulicos:

Acumuladores:

• El objetivo principal es el almacenamiento de energía. Almacenan energía hidráulica en forma de gas presurizado, que puede utilizarse para complementar el caudal de la bomba durante los períodos de máxima demanda o para apoyar el sistema si la bomba falla.
• Ayuda a mantener una presión establecida en el sistema, compensando las fugas o la expansión/contracción térmica del aceite.
• Absorbe los picos de presión y las demandas repentinas de fluido, reduciendo los choques en el sistema.
• Los acumuladores tienen volúmenes de gas y fluido significativamente mayores en comparación con los amortiguadores de pulsaciones.

Amortiguadores de pulsaciones:

• Diseñados específicamente para reducir las pulsaciones de presión y las vibraciones en el sistema, no proporcionan una capacidad significativa de almacenamiento de energía.
• Contiene un volumen relativamente pequeño de gas y fluido, lo suficiente para amortiguar las pulsaciones de manera efectiva.
• Responde rápidamente a los picos de presión, lo que los hace más adecuados para pulsaciones de alta frecuencia como las de bombas reciprocantes.
• Se pueden utilizar múltiples amortiguadores de pulsaciones en varios puntos de un sistema, mientras que los acumuladores normalmente se instalan cerca de la unidad de potencia.

Preguntas frecuentes

¿Qué gas hay en los amortiguadores de pulsaciones?

El nitrógeno es el gas más común que se utiliza en los amortiguadores de pulsaciones. Es un gas inerte que proporciona un colchón comprimible para absorber las pulsaciones de presión. El nitrógeno está separado del fluido bombeado por una vejiga o diafragma dentro del amortiguador.

¿Puede un amortiguador de pulsaciones eliminar todas las pulsaciones?

Si bien los amortiguadores de pulsaciones pueden reducir significativamente las pulsaciones, no pueden eliminarlas por completo. Los amortiguadores están diseñados para atenuar las pulsaciones a un nivel aceptable, reduciendo típicamente las amplitudes pico a pico en un 80-90%.

¿Qué sucede si la presión de precarga es demasiado alta o demasiado baja?

• Si la precarga es demasiado alta, el volumen de gas es demasiado pequeño para absorber eficazmente las pulsaciones, lo que genera pulsaciones residuales más altas aguas abajo.
• Si la precarga es demasiado baja, la vejiga o el diafragma pueden tocar fondo durante el funcionamiento, lo que provoca fallas en el amortiguador y pulsaciones aún más altas.

La precarga debe establecerse entre 80 y 901 TP12T de la presión mínima del sistema para obtener mejores resultados.