1. Partir de la fuerza realmente necesaria
A = F / pComience por la fuerza útil que necesita la máquina, no por el diámetro del cilindro. Divida esa fuerza por la presión disponible y añada reservas para fricción, pérdidas de carga, aceleración y variaciones de carga.
El diámetro teórico del pistón se obtiene mediante D = √(4A/π). La selección final se realiza después dentro de una serie comercial del fabricante.
2. Distinguir fuerza de avance y de retroceso
Durante el avance, la presión actúa sobre toda el área del pistón. Durante el retroceso, el vástago reduce el área efectiva; por ello, en un cilindro diferencial la fuerza de retroceso es menor.
Una contrapresión en la cámara opuesta reduce todavía más la fuerza neta.
3. Relacionar caudal y velocidad
v = Q / AA igual caudal, una superficie mayor se mueve más despacio. Como el área anular durante el retroceso es menor, el retroceso suele ser más rápido.
El caudal real que llega al cilindro puede ser inferior al caudal nominal de la bomba debido a fugas, válvulas y reguladores de caudal.
4. Comprobar la carrera y el tiempo de movimiento
V = A · L ; t = V / QEl volumen de aceite necesario depende del área efectiva y de la carrera. Ese volumen permite calcular el tiempo mínimo para un caudal determinado.
El tiempo real puede ser mayor por las rampas de aceleración, la amortiguación de fin de carrera y las pérdidas.
5. Comprobaciones necesarias antes de la selección final
Un simple cálculo de fuerza no basta para declarar adecuado un cilindro.
- Pandeo del vástago sometido a compresión.
- Cargas laterales, guiado y desalineación.
- Presión máxima, picos de presión y contrapresión.
- Velocidad admisible y amortiguación de fin de carrera.
- Fijación, carrera, entorno y frecuencia de maniobra.
Aplicación numérica
Ejemplo resuelto: 20 kN a 100 bar
Una máquina debe empujar con 20 kN. La presión útil estimada en el cilindro es de 100 bar. Primero se desprecian las pérdidas para determinar un diámetro teórico.
- Convertir: F = 20 000 N y P = 100 bar = 10 000 000 Pa.
- Calcular A = F/P = 0,002 m².
- Calcular D = √(4A/π) = 0,0505 m.
- El diámetro teórico del pistón es aproximadamente 50,5 mm.
- Elegir después la siguiente medida comercial adecuada y recalcular la fuerza neta con rendimiento y contrapresión.
Resultado: Un diámetro teórico de 50,5 mm es el mínimo ideal. En la práctica debe elegirse una medida superior y comprobarse con los datos del fabricante y los requisitos de seguridad.
El ejemplo utiliza las ecuaciones fundamentales y se sitúa dentro de los requisitos generales de ISO 4413. Consultar la fuente exacta ↗
Para comprobar y profundizar
Referencias directas
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- ISO 4413:2010 — Transmisiones hidráulicasOrganización Internacional de NormalizaciónReglas generales y requisitos de seguridad para sistemas hidráulicos y sus componentes.↗
- El Sistema Internacional de Unidades, 9.ª ediciónOficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM)Referencia oficial para unidades coherentes, símbolos y conversiones.↗
- NIST Special Publication 811 — Guía del SINational Institute of Standards and TechnologyReglas prácticas para escribir y convertir correctamente unidades SI.↗