Cálculos de Cilindros
Cálculo de cilindros neumáticos: esencial para diseño en automatización. Incluye fuerza del émbolo, longitud de carrera, velocidad y consumo de aire
Los cálculos de cilindros son esenciales para el diseño y la aplicación correcta de sistemas neumáticos en la automatización industrial. A continuación, se presenta un resumen detallado de los aspectos cruciales a considerar al calcular un cilindro neumático, directamente basado en la sección 3.5 del manual proporcionado.
Fuerza del Émbolo
La fuerza que un cilindro puede ejercer depende principalmente de la presión del aire, el diámetro del cilindro y el rozamiento de las juntas. La fuerza teórica se calcula mediante la fórmula:
F teórica = P · A
Donde:
F = teórica: es la fuerza del émbolo en Kgf
P = es la presión relativa en Kg/cm²
A = es la superficie del émbolo en cm²Es importante considerar que, en la práctica, la fuerza real se verá afectada por los rozamientos, representando entre un 3% a un 20% de la fuerza calculada.
Longitud de Carrera
La longitud de carrera de los cilindros neumáticos no debe superar los 2000 mm. Esto se debe a que cilindros con carreras largas y diámetros grandes pueden resultar económicamente desventajosos debido al elevado consumo de aire y coste de los actuadores. Para carreras largas, se recomienda utilizar vástagos de diámetro superior al normal para evitar problemas de pandeo.
Velocidad del Émbolo
La velocidad del émbolo en cilindros neumáticos depende de varios factores, incluyendo la presión del aire y la longitud de la tubería. La velocidad media está entre 0.1 y 1.5 m/s, aunque con cilindros especiales pueden alcanzarse velocidades de hasta 10 m/s.
Consumo de Aire
El consumo de aire de un cilindro se calcula para conocer el gasto de energía de la instalación, utilizando la fórmula:
Q=2(S⋅n⋅q)
Donde:
Q = es el caudal nominal (Nl/min)
n = el número de carreras por minuto
S = la carrera en cm
q = el consumo por carreraEjemplo de tabla para el calculo de caudales
| ∅ Cilindro | 5 | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0,0016 | 0,0022 | 0,0027 | 0,0033 | 0,0038 | 0,0044 |
| 12 | 0,007 | 0,009 | 0,011 | 0,013 | 0,015 | 0,018 |
| 16 | 0,011 | 0,016 | 0,020 | 0,024 | 0,028 | 0,032 |
| 25 | 0,029 | 0,038 | 0,048 | 0,057 | 0,067 | 0,076 |
| 35 | 0,056 | 0,075 | 0,093 | 0,112 | 0,131 | 0,149 |
| 40 | 0,073 | 0,097 | 0,122 | 0,146 | 0,171 | 0,195 |
| 50 | 0,115 | 0,153 | 0,191 | 0,229 | 0,267 | 0,305 |
| 70 | 0,225 | 0,299 | 0,374 | 0,448 | 0,523 | 0,597 |
| 100 | 0,459 | 0,610 | 0,736 | 0,915 | 1,067 | 1,219 |
| 140 | 0,899 | 1,197 | 1,495 | 1,793 | 2,091 | 2,389 |
| 200 | 1,835 | 2,443 | 3,052 | 3,660 | 4,268 | 4,876 |
| 250 | 2,867 | 3,817 | 4,768 | 5,718 | 6,668 | 7,619 |
Fijaciones
El tipo de fijación es esencial para asegurar una instalación adecuada y la funcionalidad del cilindro dentro del sistema neumático. Existen varias opciones, incluidas fijaciones por pies, brida, oscilante, medio cilindro, y posterior, permitiendo una amplia versatilidad en la aplicación y montaje del cilindro.
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