¿Cuáles son los signos de fallo de la válvula de retención de la perforadora? Diagnóstico rápido

Las válvulas de retención —válvulas unidireccionales que permiten el flujo en un solo sentido y evitan el retroceso— se ubican en varias posiciones dentro del circuito hidráulico de un perforador de roca. Protegen el circuito de gas del acumulador frente a la contaminación por retroceso de aceite, impiden que el aceite de la línea de retorno presurice el circuito de lavado, mantienen la presión del circuito durante breves interrupciones de la percusión y controlan el flujo de aceite entre las cámaras de amortiguación. Como funcionan en silencio cuando operan correctamente, rara vez se inspeccionan hasta que un fallo ya ha producido un síntoma visible en otra parte.

La dificultad para diagnosticar fallos en las válvulas de retención de una perforadora de roca radica en que los síntomas se asemejan estrechamente a los de fallos en otros componentes. Una presión de percusión inestable apunta hacia el acumulador. El retroflujo hacia el circuito de lavado parece un fallo del sello de lavado. Una sincronización errática de la percusión puede confundirse con un problema de la válvula de control. Este artículo relaciona los síntomas específicos con las ubicaciones de las válvulas de retención que los provocan y explica cómo distinguir un fallo de válvula de retención de los demás componentes que comparten el mismo conjunto de síntomas.

Ubicaciones de las válvulas de retención en una perforadora de roca y qué protege cada una

La válvula de comprobación de aislamiento del acumulador se sitúa entre el suministro de aceite a alta presión y el orificio de aceite del acumulador. Su función es garantizar que, cuando la presión del circuito de percusión disminuye —durante la inversión de la válvula, durante el apagado o durante interrupciones breves de presión—, el aceite hidráulico almacenado en el acumulador no retroceda hacia la tubería de suministro. Si esta válvula falla en posición abierta (o no cierra completamente), el acumulador pierde su volumen almacenado entre los ciclos de percusión y desaparece la función de amortiguación que proporciona al circuito de percusión. El síntoma es una fluctuación de la presión de percusión con una onda característica en forma de sierra, en lugar de un valor estable.

La válvula de retención del circuito de purga evita que el aceite del circuito de percusión entre en la tubería de agua de purga durante condiciones de caudal bajo. Cuando la presión de salida de la bomba de agua de purga es inferior a la presión de retorno de percusión —lo cual ocurre momentáneamente durante el ciclo de percusión—, la válvula de retención impide el flujo inverso que contaminaría el circuito de purga con aceite hidráulico. Si esta válvula de retención falla, el retorno de agua de purga adquiere un aspecto lechoso o aceitoso, y con frecuencia se identifica erróneamente como una falla del sello de la caja de purga, ya que ambos fallos producen el mismo síntoma visible.

Algunos diseños de perforadores incluyen una válvula de retención en el circuito de amortiguación entre las cámaras de amortiguación primaria y secundaria. Esta válvula controla la velocidad con la que el pistón de amortiguación regresa tras absorber una onda de retorno. Si falla en posición abierta, el circuito de amortiguación pierde su temporización controlada y la absorción de la energía de retorno se vuelve irregular: el sonido de percusión cambia y aumenta la vibración de la carcasa.

Síntomas de fallo según la ubicación de la válvula de retención

Chattering: El fallo acústico que se interpreta erróneamente

Chattering de la válvula de retención: un sonido de traqueteo o golpeteo procedente del área de la válvula a la frecuencia de percusión o a una subarmónica, causado por la oscilación rápida del disco de la válvula entre las posiciones abierta y parcialmente cerrada. En un circuito de percusión que funciona a 40–60 Hz con fluctuaciones de presión de alta frecuencia, una válvula de retención ligeramente subdimensionada para el caudal, o cuyo resorte ha perdido su precarga, se abrirá y cerrará varias veces por ciclo de percusión en lugar de permanecer completamente abierta durante la fase de flujo.

La energía desperdiciada en ese chasquido es real: cada cierre parcial genera un pequeño pico de presión que se suma al nivel de ruido hidráulico en el circuito de percusión. En un circuito que ya opera a más de 200 bares, esos picos erosionan la precisión del sincronismo del pistón. El diagnóstico es característico: el chasquido se percibe auditivamente como un sonido secundario, de mayor frecuencia, distinto del ruido principal de percusión, y está localizado en la zona de la válvula de retención, no en el cilindro de percusión.

El chasquido a veces es causado por contaminación y no por desgaste de la válvula. Una partícula alojada en el disco de la válvula de retención impide su cierre completo, y el cierre parcial chasquea bajo los ciclos de presión. La limpieza del asiento de la válvula resuelve el chasquido provocado por contaminación; si este reaparece dentro de unas pocas centenas de horas de funcionamiento, se ha perdido la precarga del resorte y es necesario reemplazarla.

Retorno de flujo sin fugas visibles: Fallo interno

Una válvula de retención cuyo asiento está desgastado y permite el paso del flujo inverso no necesariamente presenta fugas externas: el flujo inverso permanece confinado dentro del circuito. La consecuencia depende de qué válvula de retención esté fallando. El flujo inverso a través de la válvula de retención de aislamiento del acumulador provoca una disminución más rápida de la presión hidráulica entre los ciclos de percusión de lo que debería ser, lo que hace que la percusión sea menos constante, especialmente perceptible cuando aumenta el tiempo de ciclo o durante breves pausas de reposicionamiento, cuando el circuito de percusión no recibe suministro activo.

La prueba de diagnóstico para la recirculación interna en una válvula de retención es sencilla: detenga la energía hidráulica, aísle el circuito aguas arriba de la válvula de retención y observe, mediante un manómetro conectado al puerto aguas abajo, si la presión se mantiene durante 2–3 minutos. Si la presión en un circuito desciende de 180 bar a 140 bar en 2 minutos, ello indica bien un problema de recirculación interna en la válvula de retención o bien una fuga interna del cilindro; para distinguir entre ambas causas, observe si la velocidad de caída de presión es constante (válvula de retención: tasa constante de recirculación) o decreciente (fuga interna: la diferencia de presión impulsa el flujo, por lo que la velocidad disminuye a medida que las presiones se igualan).

La contaminación como causa principal de fallo de las válvulas de retención

La mayoría de los fallos de las válvulas de retención en los martillos hidráulicos para roca se deben a la contaminación por partículas en el aceite hidráulico. Una partícula de 50 micras puede alojarse en el asiento de una válvula de retención con suficiente fuerza como para mantenerla abierta contra su muelle de cierre. La válvula permite entonces un flujo inverso de forma continua hasta que la partícula se desprende (provocando un fallo intermitente) o bien la partícula raye la superficie del asiento (creando una vía permanente de flujo inverso incluso tras la limpieza).

La prevención es la misma que para cualquier otro componente hidráulico de precisión en el circuito de percusión: código de limpieza ISO 16/14/11 o mejor. Sin embargo, las válvulas de retención son particularmente vulnerables porque están ubicadas en las transiciones del circuito, donde cambia la velocidad del aceite; dichas transiciones son precisamente donde se acumulan más partículas. Un filtro clasificado para una filtración absoluta de 10 micras, colocado aguas arriba del circuito de percusión, protege a todos los componentes aguas abajo, incluidas las válvulas de retención. Operar con un filtro que ha superado su intervalo de reemplazo es la forma más eficaz de reducir la vida útil de las válvulas de retención.

Al sustituir una válvula de retención tras un daño por contaminación, purgue el circuito de conexión antes de instalar la nueva válvula. Las partículas demasiado grandes como para pasar a través de la válvula averiada ahora se encuentran en la tubería aguas arriba y llegarán a la nueva válvula durante el primer ciclo de presión. HOVOO suministra kits de juntas para todos los principales modelos de barrenadores: mantener las juntas y las anillas tóricas de las válvulas de retención en el mismo intervalo reduce el número total de intrusiones en el circuito y el riesgo asociado de contaminación por cada intervención de mantenimiento. Referencias completas de modelos en hovooseal.com.