Cultura y ciencia

Cómo calcular la velocidad de un cilindro hidráulico

Escrito por pauline gill
Cómo calcular la velocidad de un cilindro hidráulico

Los cilindros hidráulicos convierten la presión y el caudal de un fluido hidráulico en una fuerza proporcional y lineal que desplaza el pistón dentro del cilindro. A diferencia del aire, los fluidos hidráulicos son incomprimibles, lo que significa que cualquiera sea el volumen que la bomba hidráulica puede empujar es exactamente el mismo que el cilindro tendrá que aumentar en volumen empujando su pistón hacia afuera. Este doble acto (empujar-tirar) en los cilindros hidráulicos, con frecuencia se realiza más rápidamente al retraer que al elongar, dado que el volumen de desplazamiento del lado que tiene la barra que lo conecta es menor al lado que lo empuja.

Nivel de dificultad:
Moderado

Necesitarás

  • Una calculadora u hoja de cálculos
  • Un cronómetro
  • Una regla

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Instrucciones

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    Determina la tasa volumétrica del caudal de la bomba hidráulica que abastece el sistema hidráulico. Las bombas hidráulicas están hechas para proveer una cantidad específica de galones por minuto a una presión determinada. El bloqueo de las filtraciones o la liberación de presión dentro del sistema, sea cual sea el volumen enviado a la línea para el lado que empuja del cilindro, debe ser resuelto por el cilindro aumentando la presión. Convierte los galones por minuto (siglas en inglés, gpm) del caudal en pies cúbicos por minuto (siglas en inglés, cfm) diviendo la tasa del galón por 7.48 galones por pie cúbico. Por ejemplo, 14.96 gpm se convierte en una tasa de 2 cfm.

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    Calcula el desplazamiento volumétrico del cilindro en pies cúbicos por cada pie del movimiento lineal del pistón. Para este ejemplo, un cilindro tiene unas 3 pulgadas y el pistón tiene 2 pulgadas, ambos de diámetro. El área del pistón es el diámetro del pistón, 3 pulgadas cuadradas multiplicado por pi (3.1416) y dividido por 4; que rinde 7.07 pulgadas cuadradas (siglas en inglés, sq.in.) de empuje lateral. Por cada pie que el cilindro se extiende, su volumen de empuje lateral aumenta unos 7.07 sq.in. multiplicados por 12, resultando 84.84 pulgadas cúbicas (siglas en inglés, cu-in) de desplazamiento ganado por cada pie de movimiento.

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    Divide 84.84 cu-in de desplazamiento ganado por pie, por 1728 cu-in por pie cúbico, donde cada pie de movimiento de pistón provee 0.0491 pies cúbicos de desplazamiento. Una bomba de 2 cfm movería, entonces, el pistón unos 40.72 pies en un minuto, o aproximadamente 8.14 pulgadas por segundo de elongación del cilindro.

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    Hydraulic excavator at work. Shovel bucket against blue sky image by Andrei Merkulov from Fotolia.com

    Calcula la velocidad de retracción para el mismo cilindro asumiendo que la tasa de la bomba, 2 cfm, se mantiene constante. Dado que la parte que tira del cilindro contiene la barra del pistón, y con su contribución de la propia superficie, el desplazamiento por pie será menor que el del lado que empuja. El área de la barra del pistón de 2 pulgadas es 2 pulgadas cuadradas multiplicadas por pi (3.1416), divididas por 4, lo que resulta en 3.14 pulgadas cuadradas. Si a 7.07 sq-in le restas 3.14 sq-in resulta en un área neta de 3.93 sq-in. Si divides 7.07 sq-in por 3.93 sq-in resulta un radio de 1.8, lo que significa que el cilindro tiene que retraerse unas 1.8 veces más rápido que lo que se extiende con una bomba de igual volumen, de 2 cfm. Entonces, el cilindro se retrae a una velocidad de 1.8 multiplicado por 8.14 pulgadas por segundo, es decir, 14.62 pulgadas por segundo.

Consejos y advertencias

  • Las velocidades de las máquinas hidráulicas más conservadoras son mucho más eficientes que las de altas velocidades.
  • Recuerda siempre utilizar ropa de trabajo y gafas protectoras cuando estás trabajando con elementos hidráulicos.

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