Los cilindros hidráulicos se han convertido en el corazón de las máquinas pesadas. Desde bulldozers hasta grúas, estos cilindros desempeñan un papel integral. Sin embargo, conocer la presión exacta que puede ofrecer un cilindro hidráulico es primordial. Esto nos lleva a escribir un artículo sobre cómo calcular la presión de un cilindro hidráulico.
Los cilindros hidráulicos pueden tener diferentes presiones nominales. Por ejemplo, los cilindros pequeños utilizan menos fluido hidráulico. Por tanto, ejercen menos presión sobre el pistón y viceversa. Las máquinas pesadas constan de cilindros que ofrecen una presión elevada. En este artículo te guiaré a través del cálculo de la presión de los cilindros hidráulicos.
¿Qué es la presión de los cilindros hidráulicos?
Los cilindros utilizan fluido hidráulico para su trabajo. Este fluido ejerce una presión en el interior de los cilindros que empuja el pistón. Esta presión ejercida por el fluido en el interior del cilindro se denomina presión hidráulica del cilindro. Todo el sistema hidráulico depende de esta presión.
Los sistemas hidráulicos constan principalmente de cilindros, pistones y fluido. El fluido entra en los cilindros, y el vástago del pistón está dentro del cilindro. El fluido ejerce presión sobre la superficie del pistón, haciendo que éste se mueva en contra de la presión del fluido.
El vástago se extiende hacia fuera y realiza la tarea específica. Puede hacer cualquier cosa como levantar, tirar o presionar. Así pues, todo el trabajo depende de la presión del fluido hidráulico. Pero, ¿cuánta presión ofrece el fluido dentro del cilindro hidráulico? Conocer esta presión es crucial en muchos casos. Le explicaré por qué.
Una vez que conozca la presión, podrá utilizar el cilindro correcto. Por ejemplo, utilice la presión con un cilindro alto si necesita realizar trabajos pesados. Por otra parte, utilizar un cilindro de poca presión para levantar cargas pesadas puede ser desastroso. El cilindro no proporcionará suficiente potencia para levantar el objeto. En la próxima sección, hablaré del método de cálculo.
¿Cómo calcular la presión de un cilindro hidráulico?
El sistema hidráulico funciona según la Ley de Pascal. Esta Ley establece que la presión aplicada a un fluido confinado se transmite en todas las direcciones por igual. En un cilindro, la presión aplicada sobre el fluido se transmite por igual en toda la superficie del émbolo. Según la Ley de Pascal
Fuerza = Presión (P) × Área (A)
También podemos reordenar esta fórmula de la siguiente manera:
P = F/A
Esto significa que la presión será igual fuerza por unidad de área del pistón. Ahora, tendremos que encontrar dos parámetros. El primero es la fuerza que ejerce el cilindro hidráulico (fluido) sobre el pistón. El segundo es la superficie del pistón, que recibe la fuerza de los cilindros.
1- Fuerza
Conocer la fuerza que ejerce el cilindro sobre el pistón es crucial. ¿Por qué? Porque es un factor importante que nos ayuda a determinar la presión exacta. Tendrás que estimar la fuerza que quieres que ejerza el cilindro hidráulico. Puede variar en función de la tarea. Supongamos que las máquinas deben levantar material pesado; la fuerza será mayor y viceversa. Supongamos un caso. Hay que levantar un objeto que pesa 600 libras. Necesitaremos 600 libras de fuerza para completar esta tarea de elevación.
2- Área
También necesitarás la superficie del pistón para hallar la presión del cilindro hidráulico. Como he dicho antes, el fluido hidráulico ejerce presión contra la superficie del pistón. El pistón siente la misma presión en toda la superficie. Recuerda que la superficie de un pistón puede tener diferentes formas. En caso de que la superficie sea circular, aquí está la fórmula para encontrar el área de la superficie:
Área = π × (Diámetro ÷ 2)²
Utilizando esta fórmula, podrás encontrar el área del pistón. Por lo general, los cilindros llevan una etiqueta en la que se indica el área del pistón. Pero en caso de que no haya ninguna información, puedes encontrarla utilizando esta fórmula. Por ahora, supongamos que el diámetro del pistón es de 4 pulgadas.
Superficie = 3,14 × (4 ÷ 2)² = 12,57 pulgadas cuadradas
Cálculo de la presión del cilindro hidráulico
Como usted, los cilindros hidráulicos funcionan según el principio de la Ley de Pascal. Según ésta,
Fuerza = Presión (P) × Área (A)
Reordenando, se obtiene la siguiente fórmula
Presión (P) = Fuerza ÷ Superficie (A)
Ahora, pon el valor de la fuerza y el área que ya hemos encontrado en el apartado anterior.
Presión (P) = 600 ÷ 12,57 = 47,73 PSI
Este cilindro pondría una presión de 47 PSI en la superficie del pistón. En este artículo he utilizado valores supuestos, pero puedes encontrarlos utilizando los correctos. Ten en cuenta que los valores de fuerza y superficie variarán. ¿Por qué? Porque dependen de la aplicación específica y de las características del cilindro hidráulico.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la presión de los cilindros hidráulicos?
Calcular la presión de un cilindro hidráulico es sencillo. Funciona según la dirección de la Ley de Pascal. Aquí está la fórmula para encontrar la presión:
P = F/A
P representa la presión, F representa la fuerza y A representa la superficie. Puedes utilizar estos valores para hallar la presión exacta del cilindro hidráulico.
¿Qué es la Ley de Pascal y cómo se aplica a los cilindros hidráulicos?
La Ley de Pascal establece que la presión sobre un fluido confinado se distribuye o transmite por igual en todas las direcciones. Los cilindros hidráulicos funcionan según este principio. Por ejemplo, cuando el fluido aplica fuerza a la superficie de un pistón, la presión se distribuye uniformemente. Todas las superficies sienten la misma presión. Como resultado, el vástago del pistón se mueve y realiza la tarea específica.
¿Qué factores afectan a la presión de un cilindro hidráulico?
La superficie y la fuerza del pistón son dos factores importantes. Sin embargo, el tipo de fluido hidráulico utilizado en los cilindros también influye en la presión del cilindro.
¿Qué ocurre si se utiliza una botella con baja presión para cargas pesadas?
Los cilindros con presiones bajas no son adecuados para cargas pesadas. Si los utiliza, todo el sistema hidráulico puede fallar. Te recomiendo que utilices un cilindro con una presión nominal alta en caso de que trabajes con cargas pesadas.
Conclusión
Es fundamental tener en cuenta que en el mercado existen diferentes cilindros hidráulicos. Algunos son pequeños y ejercen menos presión sobre el pistón. Por el contrario, los cilindros más potentes se utilizan también para máquinas pesadas. Pueden ejercer una presión extrema y levantar o arrastrar cargas pesadas con facilidad. Elegir un cilindro con la presión correcta es primordial.
En este artículo explico el cálculo para hallar la presión de los cilindros hidráulicos. El objetivo del artículo es ayudarte a comprender fácilmente cálculos complejos. En resumen, necesitas la superficie del pistón y la fuerza para hallar la presión. La ciencia de los cilindros hidráulicos se basa en la Ley de Pascal. Una vez que lo hayas leído, no te quedará ninguna confusión.