calculo de actuadores

CALCULO DE ACTUADORES HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS
Los cilindros hidráulicos (también llamados motores hidráulicos lineales) son actuadores mecánicos que son usados para dar una fuerza a través de un recorrido lineal.

De simple efecto:
Cilindros que entregan su fuerza a tensión o a compresión según sea su aplicación y se retro-posicionan por fuerzas externas por resorte o por el propio peso delpistón. 

- Cilindros de pistón sin vástago, sin pistón guía y con pistón guía. Ejemplos: Prensas, elevadores.
- Cilindros con retroceso por resorte interno o externo. De trabajo a compresión y a tensión. Ejemplos: Herramientas de montaje, elementos de sujeción.
- Cilindro de vástago con pistón. Ejemplos: Elevadores (montacargas).

De doble efecto:
Cilindros que entregan su fuerza atensión y a compresión en ambos sentidos de su carrera.

Cilindros diferenciales:
son los más comunes y se llaman diferenciales por la diferencia de áreas entre las dos cámaras (área del pistón y área anular (diferencia entre el área del vástago y área del pistón). Ejemplos: Presas, máquinas de inyección de plástico y de metales, sopladoras y aplicaciones generales de tipo industrial y de equipo móvil(Excavadoras, Buldózer, Cargadores, Etc.)

• Cilindros telescópicos de simple efecto:
Elevación de volcos de camiones, elevadores y en general aplicaciones donde se requiera elevar cargas a grandes alturas pero cuando este retraído ocupe un espacio muy reducido y que además este descienda por peso. 

Cilindros telescópicos de doble efecto:
Elevación de torres perforadoras de petróleo,compactación de desperdicios en carros de recolección de basuras y en general aplicaciones donde se requiera desplazamientos de longitudes grandes pero cuando este retraído ocupe un espacio muy reducido.

Cilindros Tándem:
son como dos cilindros en uno trabajando en serie. Ejemplos: Maquinas inyectoras de plástico, sopladoras.
CÁLCULOS DE CILINDROS HIDRAÚLICOS

La magnitud de la fuerza que puedegenerar un cilindro hidráulico es igual a la presión hidráulica multiplicada por el “área efectiva” del cilindro


¿Qué fuerza genera un cilindro? con un área efectiva de 2.24 pulg2 funcionando a 8,000 psi.

Fuerza = (8,000 psi) (2.24 pulg2) = 17,920 libras.

Se requieren cuatro cilindros cada uno con 6.49 pulg2 de área efectiva para generar una fuerza de 180,000 lbs.
¿Qué presión hacefalta?

Presión = 180,000 libras ÷ (4 x 6.49 pulg2) = 6933 psi.

Calcularemos la capacidad de empuje de un cilindro de 30cm (vástago), 60cm (Interior del tubo), 300(carrera).

Fuerza (Kg): 3.14 (Pi) x radio2 (cms) x (bars) presión de trabajo ÷ 104

Fuerza: (3.14x302x150) ÷ 104 = 4239 Kg = 4.2 toneladas


Con esta fórmula, conoceremos la fuerza nominal de este cilindro hidráulico quetiene una capacidad de empuje de 4.2 toneladas en un circuito en la que la presión tiene un funcionamiento a 150 bars.

En cambio, si lo queremos es conocer la presión de tracción de este mismo cilindro deberemos de calcular la sección destinada al vástago.

Área: 3.14 (Pi) x radio2 = Superficie en cm2.

Área del vástago de 30cm.: 3.14 x 1.52= 7.065cm2.

Área del tubo de 60mm. : 3.14 x 32 =28.260cm2.

Ahora que tenemos las dos áreas del tubo y vástago, debemos restarlas para obtener el área sobrante, y conseguir la fuerza de tracción.

Área sobrante: 28.260 - 7.065 = 21.195cm2.

Y por último, calcular la fuerza:

Fuerza de tracción: 21.195(cm2) x (bars) 150 = 3.179,25 Kg = 3.17 toneladas.


Así pues, tenemos un cilindro de 30-60/70-300 con una fuerza de empuje de 4.2toneladas y una fuerza de tracción de 3.17 toneladas.









CÁLCULO DE LA FUERZA DE LOS CILINDROS NEUMÁTICOS
El diámetro del émbolo establece la fuerza que puede realizar el actuador. Inicialmente tendremos en cuenta la fórmula: P = F/A.
Dónde:
P = es la presión en N/cm 2
F = es la fuerza en Newton
A = es la superficie del émbolo en cm 2
De la fórmula P = F/A. despejaremos...