Riesgos de seguridad en acumuladores hidráulicos

20 de diciembre de 2017

Al Smiley, GPM Hydraulic Consulting. Traducido por Rogelio Peña Gallo, Noria Latín América

¿Qué temas se abordan normalmente en las reuniones de seguridad de su planta? Equipo de protección personal (EPP), cubiertas de cadenas, arneses de seguridad y procedimientos de bloqueo y etiquetado (candado-etiqueta), son los temas típicos. ¿Cuándo fue la última vez que hablaron sobre los acumuladores hidráulicos? Si su planta es como la mayoría, la respuesta es nunca. ¿Por qué? En la mayoría de las plantas, los gerentes de mantenimiento, producción y seguridad no están conscientes de los peligros de los acumuladores hidráulicos. No obstante, los acumuladores pueden ser un riesgo de seguridad si no se comprenden los riesgos potenciales.

FIG 1 3 Riesgos de seguridad en acumuladores hidráulicos

Funcionamiento del acumulador y precarga

Un acumulador es un dispositivo de almacenamiento en un circuito hidráulico. Es el equivalente hidráulico de un capacitor en circuitos eléctricos. Los dos tipos de acumuladores más comunes son los de vejiga y los de pistón. La vejiga (Figura 1) no es más que un globo de caucho que separa el aceite hidráulico del nitrógeno seco. El nitrógeno seco se usa para llenar el interior de la vejiga al nivel de precarga. La precarga de nitrógeno es, usualmente, entre la mitad y dos tercios [50-66%] de la presión máxima del sistema.

Cuando la bomba se enciende, el nitrógeno se comprime a la máxima presión del sistema. El ajuste en el resorte de compensación de la bomba determinará la presión máxima cuando se use una bomba de compensación de presión. La válvula de alivio controla la presión en un circuito con bomba de desplazamiento fijo.

En la Figura 2, el acumulador de vejiga ha sido presurizado a 2,000 libras por pulgada cuadrada (psi, por sus siglas en inglés).

El pistón en el acumulador mostrado en la Figura 3 separa el nitrógeno del aceite hidráulico. Cuando se introduce aceite en el acumulador, el pistón se eleva hasta que alcanza la máxima presión. La presión hidráulica y la del nitrógeno será igual en ese momento.

Cuando se apaga la bomba, el fluido presurizado en el acumulador se regresará al tanque. Esto se consigue con una válvula de descarga automática o manual. Si el fluido presurizado no se drena de regreso hacia el tanque con la válvula de descarga, entonces el acumulador permanecerá presurizado y el acumulador se convertirá entonces en una bomba hidráulica de una sola toma. Si una válvula cambia intempestivamente, el fluido presurizado accionará el cilindro o el motor hidráulico, es decir, la carga comenzará a moverse y ello significa un alto riesgo, incluso mortal, para el personal de mantenimiento o de operaciones.

Válvulas automáticas de descarga del acumulador

Muchos sistemas incorporan válvulas de descarga que son hidráulicas o eléctricas. Una válvula de descarga eléctrica se muestra en la Figura 4. Cuando no hay energía eléctrica en el solenoide, el resorte de la válvula la lleva a la posición abierta, como se muestra, lo que permite que el aceite presurizado regrese al tanque. Es común que el solenoide de la válvula esté conectado al arrancador del motor eléctrico; cuando el motor arranca, se aplica voltaje al solenoide y la válvula se cierra, lo que corta el flujo del acumulador hacia el tanque.

Entonces, si sus sistemas tienen válvulas automáticas de descarga, ¿por qué debería preocuparse? Porque estas válvulas, como cualquier otro componente hidráulico, pueden fallar. La válvula puede fallar abriéndose, lo que significa pérdida de velocidad, o cerrándose, lo que mantendría el acumulador presurizado.

fig 4 Riesgos de seguridad en acumuladores hidráulicos Figura 4. Válvula de descarga eléctrica

Considere lo que sucedió en una planta hace algunos años. El sistema tenía una válvula de descarga controlada eléctricamente que se abría una vez que la bomba se apagaba. Dos cilindros estaban montados en la máquina para extender y contraer dos cabezales de trituración. Cuando se apagaba la máquina, el operador con frecuencia cambiaba las cuchillas de los cabezales. El operador siguió todos los procedimientos de seguridad de la planta, incluyendo el bloqueo y etiquetado (candado y etiquetado). No había procedimiento alguno que indicara revisar el indicador de presión del acumulador para verificar que la presión en el mismo fuese liberada mediante la válvula de drenado. Si el operador hubiera mirado el indicador, habría notado que había una presión de 1,500 psi todavía en las líneas hidráulicas. El operador no sabía que la válvula de drenado había fallado cerrada.

Mientras cambiaban las cuchillas, un colega se arrastró sobre la banda de alimentación, lo que envió una señal óptica de presencia. La señal eléctrica llegó al controlador lógico programable (PLC, por sus siglas en inglés) indicando que había un tronco sobre la correa transportadora. El PLC envió entones la señal para que los cabezales de trituración se movieran. El acumulador liberó aceite dentro de los cilindros, se extendieron los cabezales y prensaron al operador. Si el operador hubiese sido entrenado para verificar siempre que la presión volviera a cero cuando la máquina estaba apagada, quizá seguiría vivo.

Válvulas manuales de descarga

Otros sistemas solo tienen válvulas manuales que se deben abrir para que el fluido hidráulico vaya del acumulador al tanque. En este caso, todos los individuos que trabajan en o alrededor de la máquina deben saber dónde está la válvula y que esta debería abrirse. ¿Cuánto entrenamiento recibe su personal sobre la seguridad en sistemas hidráulicos? Normalmente poco o nada se dice sobre liberar la presión de los acumuladores hidráulicos.

Una empresa contrató un nuevo mecánico que estaba siendo entrenado en el trabajo por otro mecánico clase I. El mecánico clase I olvidó instruir al nuevo elemento que tenía que accionar la válvula manual antes de trabajar en una máquina específica. Mientras el mecánico clase I estaba de vacaciones, el mecánico en entrenamiento tuvo que cambiar un cilindro de la máquina. Después de aflojar los sujetadores de la manguera del cilindro, 2,800 psi se descargaron de la línea, los lentes de seguridad salieron volando y el aceite golpeó su ojo. Como resultado del accidente, este mecánico hoy utiliza anteojos especiales porque perdió el 40% de la visión. Si hubiese habido un procedimiento por escrito para llevar a cero la presión, el accidente podría haberse evitado.

¿Nitrógeno seco o aire?

Los acumuladores deberían cargarse siempre con nitrógeno seco, nunca con oxígeno ni con aire comprimido. Aunque técnicamente no es un gas “inerte”, el nitrógeno seco no reacciona rápidamente con otros químicos. El oxígeno y el aire comprimido ayudan a la combustión. La mayoría de los acumuladores tienen un rótulo o etiqueta con el indicador de que solo debe usar nitrógeno para la precarga.

Hace algunos años, uno de nuestros consultores estaba trabajando en una planta y encontró un acumulador etiquetado como “peligro: aire comprimido”, como se muestra en la Figura 5. Este hallazgo se dio solo dos días después de haber iniciado la inspección de la planta por la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA, por sus siglas en inglés). ¿Por qué alguien pondría este símbolo en el acumulador? ¿Sería porque mucha gente tiene en sus casas sistemas hidroneumáticos con acumuladores precargados con aire? La persona que puso esa etiqueta seguramente pensó que la válvula Schrader, que se usa para el relleno con nitrógeno, se parecía mucho a la del acumulador de su sistema, bicicleta o neumático.

image003 Riesgos de seguridad en acumuladores hidráulicos Figura 5. Acumulador mal etiquetado

También noté que la etiqueta de alerta que colocó el fabricante está cubierta con unos trozos de madera debajo de la abrazadera de cadena. Afortunadamente, nunca se utilizó realmente aire comprimido en el acumulador. Si alguien hubiera llenado la vejiga con aire comprimido, como lo indica la etiqueta, la vejiga podría haberse roto y como resultado quizá se habría presentado una explosión o un incendio en la planta. No hace falta decir que nuestro consultor solicitó que se quitara la etiqueta inmediatamente.

Montaje y remoción

Un acumulador debería estar anclado apropiadamente a la base de montaje. La Figura 6 muestra el despiece de un acumulador sin la vejiga.

Acumulador Riesgos de seguridad en acumuladores hidráulicos Figura 6. Despiece de un acumulador sin la vejiga

Cuando se ensambla un acumulador después de reemplazar la vejiga, el anillo de retención se ajusta alrededor de la válvula de asiento y ambos se insertan en la carcasa del acumulador. Si la carcasa del acumulador no está anclada adecuadamente, la falla del anillo de retención puede provocar que la válvula de asiento se desconecte del acumulador, lo que se traduce en que la carcasa salga disparada como un cohete. La Figura 7 muestra un acumulador anclado adecuadamente.

FIG 7 Riesgos de seguridad en acumuladores hidráulicos Figura 7. Acumulador anclado adecuadamente

Antes de quitar y almacenar un acumulador, debe liberarse la presión y luego debe ponerse un tapón en la válvula Schrader. Una planta tenía solamente un acumulador y cada vez que el acumulador necesitaba precargarse lo quitaban, lo ponían en una camioneta (pick-up) y lo llevaban al taller más cercano. Si la válvula Schrader se hubiese roto, o si hubiera fallado el anillo de retención durante el transporte, el acumulador se habría convertido en un misil sin control.

La mayoría de los trabajadores no están al tanto de los peligros de los acumuladores. No espere a que alguno de ellos salga herido o muerto en la planta para que entonces se decida a entrenar a su personal.

Sobre el autor

Al Smiley es el presidente de GPM Hydraulic Consulting Inc., en Monroe, Georgia. Desde 1994, GPM ha proporcionado entrenamiento, consultoría y evaluaciones de confiabilidad hidráulica a empresas de EEUU, Canadá, Reino Unido y Sudamérica.

Contacte a Al en gpm@gpmhydraulic.com

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