Herramienta de ingeniería gratuita — #143
Calculadora de fuerza y velocidad de cilindros neumáticos
Calcule la fuerza de extensión/retracción y la velocidad del pistón para cilindros neumáticos. Introduzca el diámetro interior, el diámetro del vástago y la presión de suministro.
Resultados
Fuerza de extensión del cilindro
Cuando el pistón se extiende, la presión actúa sobre todo el área del orificio:
Fuerza de retracción del cilindro
Al retraerse, el vástago ocupa parte del pistón, reduciendo el área efectiva:
Velocidad del pistón
La velocidad depende del caudal de aire y del área efectiva del pistón:
- P — presión de suministro
- D — diámetro del orificio
- d — diámetro de la varilla
- Q — caudal volumétrico a presión de trabajo
Tamaños de orificio estándar (ISO 15552)
| Diámetro interior (mm) | Varilla (mm) | Área de extensión (cm²) |
|---|---|---|
| 32 | 12 | 8.04 |
| 40 | 16 | 12.57 |
| 50 | 20 | 19.63 |
| 63 | 20 | 31.17 |
| 80 | 25 | 50.27 |
| 100 | 25 | 78.54 |
| 125 | 32 | 122.72 |
| 160 | 40 | 201.06 |
| 200 | 50 | 314.16 |
Dada: Diámetro interior = 63 mm, varilla = 20 mm, presión = 6 bar
Adiámetro interior = π/4 × 63² = 3117 mm² = 31,17 cm²
Fextender = 6 × 10⁵ × 3117 × 10⁻⁶ = 1870 N (190,6 kgf)
Aanular = π/4 × (63² − 20²) = 2803 mm²
Fretraer = 6 × 10⁵ × 2803 × 10⁻⁶ = 1682 N (171,4 kgf)
⚠️ Nota: La fuerza real se reduce en 5–20% debido a la fricción del sello. Aplique un factor de seguridad al dimensionar los cilindros para aplicaciones reales.
La fuerza de extensión del cilindro neumático es F = P × A, donde P es la presión de suministro y A es el área del cilindro (π/4 × D²). Para la fuerza de retracción, utilice el área anular: A = π/4 × (D² − d²), donde d es el diámetro del vástago.
La fuerza de extensión utiliza toda el área del cilindro y siempre es mayor. La fuerza de retracción utiliza el área anular (área del cilindro menos la sección transversal del vástago), lo que proporciona menos fuerza. La velocidad de retracción es mayor para el mismo caudal ya que el volumen es menor.
Velocidad del émbolo v = Q / A. Para extensión: v = Q / A_bore. Para retracción: v = Q / A_annular. La carrera de retracción es más rápida que la de extensión con el mismo caudal porque el área anular es menor.
Un factor de seguridad de 1.5–2.0 es típico. La fricción de las juntas reduce la fuerza teórica en un 5–20%. Considere también las cargas dinámicas, las fuerzas de aceleración y las caídas de presión en la línea de suministro.
Sí. La fricción de las juntas reduce típicamente la fuerza teórica en un 5–20% dependiendo del tipo de junta (junta tórica, retén de labio), la lubricación y la velocidad de operación. A baja velocidad, la fricción de despegue es mayor que la fricción en movimiento.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Instrumentos y software de equilibrado de campo profesionales. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero de análisis de vibraciones y fundador y director ejecutivo de Vibromera. Desde hace más de 15 años equilibra equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrifugadoras, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y utilizar solo, in situ, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el montaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el equilibrado en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos de equilibrado difíciles y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
