Un intensificador hidráulico es una máquina hidráulica para transformar la potencia hidráulica a baja presión en un volumen reducido a mayor presión. [1] [2]
Una máquina de este tipo puede construirse conectando mecánicamente dos pistones , cada uno de ellos trabajando en un cilindro separado de un diámetro diferente. Como los pistones están unidos 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 dará 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 puede realizarse con una carrera del intensificador. Estas no son máquinas reciprocantes (es decir, máquinas de múltiples carreras que funcionan continuamente) y, por lo tanto, todo su trabajo debe realizarse con una sola carrera. Esto limita un poco su utilidad, a máquinas que pueden realizar su tarea con una sola carrera. A menudo se utilizan cuando se requiere un gato hidráulico potente , pero no hay espacio suficiente para colocar el tamaño de cilindro que normalmente se requeriría, para la fuerza de elevación necesaria y con la presión del sistema disponible. 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 las prensas hidráulicas , donde se requiere una presión más alta y ya se dispone de un suministro adecuado. [2]
Se han construido algunos intensificadores pequeños con un pistón escalonado. Se trata de un pistón de dos extremos, de dos diámetros diferentes, cada extremo trabajando en un cilindro diferente. Esta construcción es simple y compacta, y requiere una longitud total de poco más del doble de la carrera. También es necesario proporcionar dos juntas, una para cada pistón, y purgar el área entre ellas. Una fuga de presión en el volumen entre los pistones transformaría la máquina en un solo pistón efectivo con la misma área en cada lado, anulando así el efecto intensificador.
Una forma compacta y popular de intensificador es la forma de cilindro concéntrico, como se ilustra. [1] En este diseño, se invierten un pistón y un cilindro: en lugar de que el pistón de gran diámetro impulse un pistón más pequeño, impulsa un cilindro móvil más pequeño que se coloca sobre un pistón fijo. Este diseño es compacto y, nuevamente, se puede fabricar en poco más del doble de la carrera. Sin embargo, tiene la gran ventaja de que no hay "vástago del pistón" y la distancia efectiva entre los dos pistones es corta, lo que permite una construcción mucho más liviana 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 están aliviados más allá del sello y son de mayor diámetro, para facilitar el funcionamiento. Aunque el diámetro interior del cilindro móvil es de alrededor de ¾ del diámetro exterior, no ½, es el diámetro del sello lo que importa, no el diámetro interior del espacio libre.
El célebre ingeniero mecánico Harry Ricardo comenzó su carrera trabajando en el estudio de ingeniería civil de su abuelo, Alexander Rendel . [2] En ese momento, estaban involucrados en la construcción de puentes en la India, que requerían equipos hidráulicos de elevación, izado y remachado . Como la infraestructura de transporte existente era deficiente, todas las plantas utilizadas en el lugar debían ser livianas y fácilmente transportables. Las máquinas también debían estar conectadas a su fuente de energía hidráulica mediante tuberías flexibles, lo que limitaba su presión de trabajo a alrededor de 500 psi. En ese momento, el equipo moderno de los astilleros utilizaba 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, lo que permitió 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]
Existen dos tipos especializados de intensificadores hidráulicos que se utilizan para el corte por chorro de agua . El primero y más común es el intensificador hidráulico en línea. Se utilizan pistones hidráulicos oscilantes 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 en los diseños en línea y elimina la necesidad de un acumulador. También se mejoran la eficiencia y la confiabilidad. [3]
