Válvula de alivio y válvula de retención para taladros: función, fallos y sustitución

Las válvulas de alivio y las válvulas de retención comparten una ubicación en el circuito del sistema hidráulico de percusión, pero desempeñan funciones opuestas y fallan de manera opuesta. La válvula de alivio limita la presión máxima: se abre cuando la presión supera su punto de ajuste para proteger el circuito contra sobrecargas. La válvula de retención mantiene la presión en una dirección: se cierra para evitar el flujo inverso cuando se invierten los diferenciales de presión. Confundir qué tipo de válvula está causando un fallo específico conduce directamente a una reparación incorrecta. Una válvula de alivio que se abre con demasiada facilidad produce baja energía de percusión; una válvula de retención que no cierra produce el mismo síntoma mediante un mecanismo completamente distinto.

El punto de partida para el diagnóstico es comprender qué válvula está ubicada dónde en el circuito y qué consecuencia observable produce su fallo. A partir de ahí, distinguir entre ambos tipos mediante su patrón de fallo se convierte en el camino hacia la reparación correcta, en lugar de sustituir sistemáticamente componentes.

Válvula de alivio: Límite de presión y su deriva

La válvula de alivio del circuito de percusión protege el cilindro del pistón, el acumulador y el bloque de válvulas frente a picos de presión que superan los límites de diseño. Su punto de ajuste suele ser un 10–15 % superior a la presión normal de percusión en funcionamiento; por lo tanto, una perforadora que opera a una presión de 180 bar tiene una válvula de alivio ajustada aproximadamente entre 200 y 207 bar. Cuando el pistón golpea el vástago y la onda reflejada regresa, la presión experimenta un breve pico en la cámara trasera; en este momento, la válvula de alivio no debe abrirse (ya que de lo contrario se desperdiciaría energía mediante derivación), pero sí debe abrirse si ocurre un evento real de sobrepresión (disparo en vacío, obstrucción del sistema de avance).

La deriva del punto de ajuste de la válvula de alivio es el fallo más común de las válvulas de alivio en los circuitos de percusión. La contaminación procedente del aceite hidráulico degradado provoca un cierre inconsistente del émbolo y el asiento; tras 500–600 horas de funcionamiento, el punto de ajuste efectivo desciende progresivamente, ya que la contaminación parcial mantiene ligeramente abierto el émbolo por debajo del punto de ajuste nominal. Un equipo de perforación que producía 180 bar y suministraba la energía de percusión correcta en el momento de la puesta en servicio puede estar produciendo solo 165 bar seis meses después, sin que aparezca ninguna indicación evidente de fallo: el manómetro sigue mostrando «normal», porque está midiendo la presión del circuito de percusión, no el punto de ajuste efectivo de la válvula de alivio.

Diagnosticar la deriva del punto de ajuste de la válvula de alivio requiere una medición de presión en el circuito de percusión con el acumulador aislado, no la verificación habitual con manómetro en marcha, sino una prueba estática de presión contra la válvula de alivio. Ajuste el caudal de entrada lo suficientemente bajo para que la válvula de alivio sea el elemento limitante; mida la presión a la cual el caudal deja de aumentar. Si dicha presión se encuentra por debajo del punto de ajuste especificado en más del 5 %, la válvula de alivio debe reajustarse o sustituirse.

Válvula de retención: retroflujo y sus consecuencias

La válvula de retención del circuito de percusión —situada entre la tubería de suministro hidráulico y el orificio de aceite del acumulador— evita que el aceite almacenado en el acumulador drene de vuelta al circuito de suministro cuando la presión de percusión disminuye momentáneamente durante el ciclo de la válvula inversora. Cuando esta válvula no se cierra completamente, el acumulador se descarga en cada inversión de la válvula, en lugar de mantener su volumen almacenado hasta la siguiente carrera de potencia. El resultado es que la carrera de potencia comienza con menos energía almacenada disponible desde el acumulador, la percusión se vuelve irregular y la fluctuación dentada de la presión en el manómetro constituye la señal diagnóstica.

La válvula de retención del circuito de purga evita que el aceite del lado de percusión entre en la línea de agua de purga cuando la presión de purga desciende momentáneamente por debajo de la presión de retorno de percusión. Cuando esta válvula falla, el aceite hidráulico contamina el circuito de purga, lo que se manifiesta visualmente como una apariencia de aceite-en-agua en el retorno de purga. Este fallo suele diagnosticarse erróneamente como una avería del sello de la caja de purga, ya que ambos provocan agua de purga con presencia de aceite. La diferencia radica en lo siguiente: una avería del sello de la caja de purga produce aceite hidráulico lechoso en la muestra de drenaje del perforador (agua que entra en el aceite); mientras que una avería de la válvula de retención del circuito de purga produce agua de purga con aceite y aceite hidráulico limpio en la muestra de drenaje (aceite que entra en el agua).

Avería frente a tipo de válvula: guía rápida para su distinción

Sustitución de la válvula de alivio: ajuste de la presión correcta

Reemplazar una válvula de alivio de percusión sin verificar el punto de ajuste tras la instalación provoca el mismo problema unos meses después, si la nueva válvula no se ha preajustado según las especificaciones. El procedimiento correcto es el siguiente: tras la instalación, aplicar un flujo controlado al circuito de percusión con el acumulador aislado; aumentar lentamente la presión hasta que el flujo deje de incrementarse. Registrar dicha presión. Compararla con la especificación (típicamente 200–210 bar para un circuito operativo de 180 bar). Ajustar el tornillo de la válvula de alivio si es regulable, o adquirir una válvula de reemplazo preajustada según las especificaciones si se trata de un tipo de punto de ajuste fijo.

La tuerca de bloqueo del tornillo de ajuste de la válvula de alivio debe apretarse completamente tras cualquier ajuste del valor de consigna. Una tuerca de bloqueo floja permite que el tornillo gire bajo vibraciones por percusión, lo que provoca una deriva del valor de consigna entre los intervalos de mantenimiento. Esta es la causa más frecuente de deriva del valor de consigna de la válvula de alivio en barrenadoras cuya válvula de alivio ha sido recientemente revisada: el ajuste se realizó correctamente, pero la tuerca de bloqueo no se apretó por completo.

Sustitución de la válvula de retención: limpieza antes de la instalación

La razón principal por la que las válvulas de retención fallan rápidamente tras su sustitución es la contaminación en el circuito aguas arriba de la válvula. Las partículas demasiado grandes como para pasar a través de la válvula averiada se encuentran acumuladas en la tubería aguas arriba y llegarán a la nueva válvula durante el primer ciclo de presión. Antes de instalar una válvula de retención de repuesto, purgue el circuito de conexión con aceite limpio: no solo el bloque colector, sino toda la longitud de la tubería aguas arriba. Esta purga elimina las partículas que, de lo contrario, se incrustarían en el asiento de la nueva válvula durante la primera hora de funcionamiento.

El material del asiento de la válvula de retención es fundamental en los circuitos de percusión. Los asientos de acero son estándar y adecuados en aceite limpio y bien filtrado. En circuitos con antecedentes documentados de contaminación o con ingreso de agua abrasiva durante el lavado (identificado por eventos de aceite lechoso), las válvulas con asientos de nitrilo toleran mejor el impacto de partículas antes de desarrollar una trayectoria de fuga permanente. Tras cualquier evento de contaminación por agua de lavado, sustituya simultáneamente tanto la válvula de retención como el kit de juntas de percusión: la contaminación que dañó la válvula de retención también ha estado circulando a través de las juntas del orificio de percusión. HOVOO suministra kits de juntas de percusión para todas las principales plataformas de barrenadoras, lo que permite realizar la sustitución emparejada en un único servicio. Referencias completas de modelos en hovooseal.com.