Una de las preguntas más comunes a la hora de adquirir un cilindro neumático es cómo asegurar una correcta selección de este.
Para responder esta inquietud, Cybermatics ofrece esta pequeña guía donde se explicarán, detalladamente, los criterios de selección.
En general, hay cuatro aspectos que se deben tener en cuenta:
1) Fuerza de empuje
2) El tipo de cilindro
3) La carrera
4) La velocidad
A continuación, profundizaremos en cada uno de estos puntos.
1- Fuerza de Empuje
El primer criterio para la selección de un cilindro es la carga que se necesita mover.
Sin embargo, antes debemos hacer una acotación: los cilindros neumáticos internamente poseen un émbolo y un vástago.
Siempre hay que considerar esto, ya que la fuerza de empuje del cilindro es proporcional al tamaño del émbolo.
Para poder calcular la fuerza de empuje, se necesita saber la fuerza requerida para mover la carga.
A continuación, se presenta un ejemplo con una carga de 25Kg:
- Una carga de 25Kg equivale a un peso de 196,20N.
- En la mayoría de las líneas neumáticas, la presión de entrada es de 6Bar equivalentes a 0,60MPa.
- Con estos datos, se puede calcular el área necesaria para el cilindro con la siguiente fórmula:
- A partir de aquí, se utiliza la fórmula del área del círculo para calcular el diámetro del émbolo:
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- Se deberá escoger el cilindro de diámetro superior inmediato, en este caso sería 25mm.
Sin embargo, aunque esta es una buena forma de calcular el cilindro, en la industria es necesario aplicar un factor de seguridad a la hora de diseñar.
En el caso de los actuadores, las fábricas tienden a manejar un factor de seguridad de 1,5 (F.S.).
Agregando en el cálculo el F.S., vemos que la carga que debe ser capaz de mover el cilindro es de 294,30N con una presión de 6Bar.
Por tanto, se requiere un cilindro de 24,58mm de diámetro, eso se traduce a un cilindro de 25mm y se asegura que cumple con el factor de seguridad recomendado.
También se debe tomar en cuenta si el cilindro debe mover una mayor carga en su retroceso. En este caso, se debe restar el área del vástago al área efectiva, con las siguientes fórmulas:
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2- Tipo de cilindro
Al calcular el diámetro del cilindro necesario, se debe decidir si se usará un cilindro simple o de efecto doble.
Los cilindros simple efecto tienen solo un puerto de entrada de aire. El mecanismo de retracción funciona a través de un resorte.
Por otro lado, los cilindros doble efecto poseen dos entradas de aire. Su funcionamiento se basa en alternar por donde entra el aire al cilindro para realizar la salida y retracción.
Foto: Cilindros Neumáticos ISO 6432 Serie DSN
En este punto, también es necesario decidir si se necesita un cilindro guiado o no.
3- Carrera
Se define la carrera de un cilindro como la distancia que recorre el vástago en su totalidad.
Foto: Cilindros Neumáticos ISO 15552 Serie DNC
Si se requiere mover una carga a lo largo de 100mm, el cilindro debe tener al menos un largo de la misma longitud.
4- Velocidad de los Cilindros
La velocidad de un cilindro se calcula con la siguiente fórmula:
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- V: velocidad del cilindro (m/s)
- Q: caudal (l/min)
- A: superficie del pistón (m2)
En el caso que el caudal este indicado en CFM (pies cúbicos por minuto) y el área del cilindro esté en pulgadas, se debe multiplicar la ecuación por una constante de 28,80.
Foto: Cilindros Neumáticos Compactos Serie SDA
La fórmula del caudal es la siguiente:
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- Q: caudal (l/min)
- V: volumen (l)
- t: tiempo (min)
Lo primero que debemos hacer es calcular el volumen del cilindro para esto es necesario saber la carrera.
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- V: volumen (m3)
- l: carrera (m)
- A: superficie del pistón (m2)
Finalmente, sólo necesitamos saber el tiempo que se requiere para mover la carga, se indica según sea el requerimiento de la industria o maquinaría.
Cómo seleccionar un cilindro neumático: un ejemplo
Para ilustrar de forma concreta lo que hemos mencionado a lo largo de este artículo, expondremos un ejemplo de cómo seleccionar un cilindro neumático teniendo en cuenta los criterios explicados.
Partiremos del siguiente enunciado:
Se requiere de un cilindro para mover una carga de 45Kg a lo largo de 50mm en 2 segundos.
¿Cuál es el cilindro indicado?
Lo primero que debemos hacer es calcular el diámetro del cilindro, para ello debemos llevar la masa de la carga a una fuerza:
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Ahora, con la fuerza debemos calcular el área requerida del cilindro:
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Con el área, es posible calcular el diámetro del cilindro:
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En este caso, se necesitará un cilindro de 50mm.
En Cybermatics podría ser un cilindro DNC, de perfil cuadrado, o un cilindro compacto. Todos son de doble efecto y cuentan con la carrera indicada.
Fuerza de empuje, tipo, carrera y velocidad son cuatro de los factores más importantes a la hora de elegir un cilindro neumático, pero no los únicos.
Por ejemplo, el tipo de amortiguación necesaria suele ser otro punto para considerar.
Conclusión
En conclusión, elegir el cilindro neumático es una decisión importante a tener en cuenta en función de la aplicación que desee ejecutar.
Para más información, contacte a nuestros ejecutivos de ventas, quienes le asesorarán al respecto de nuestra oferta de cilindros neumáticos.
