Calculadora de cilindro hidráulico
Dimensiona o comprueba un cilindro hidráulico de doble efecto. Introduce el diámetro interior, el diámetro del vástago, la carrera y la presión de trabajo para obtener la fuerza de empuje y de tracción en lbf, kN y toneladas; añade el caudal de la bomba para obtener las velocidades de extensión y retracción, el tiempo de ciclo, el volumen de aceite y la potencia hidráulica. Funciona en pulgadas y psi o en milímetros y bar.
Última actualización:
0 para un pistón de simple efecto sin lado de vástago
Para velocidades y tiempos de ciclo
100% = teórico; la fricción de los sellos suele dejar un 90–95%
Cómo usar Calculadora de cilindro hidráulico
- Elige la unidad de medida e introduce el diámetro interior, el diámetro del vástago y la carrera.
- Introduce la presión de trabajo en el cilindro (ajuste de la válvula de alivio o presión real de carga).
- Introduce el caudal de la bomba para obtener velocidades y tiempos (opcional).
- Reduce la eficiencia a un 90–95% para obtener una fuerza realista con la fricción de los sellos.
- Lee la fuerza de empuje y de tracción, las velocidades y los volúmenes de aceite, y revisa la tabla de extensión frente a retracción.
Fórmulas del cilindro hidráulico
- Área del pistón: A = π D² ÷ 4; área anular: A_ann = π (D² − d²) ÷ 4
- Fuerza de empuje: F = p × A; fuerza de tracción: F = p × A_ann (× eficiencia para sellos reales)
- Velocidad: v = Q ÷ A (extensión) o Q ÷ A_ann (retracción)
- Atajo en unidades de EE. UU.: velocidad (in/s) = 3.85 × GPM ÷ área (in²); fuerza (lbf) = psi × in²
- Tiempo por carrera: t = carrera ÷ velocidad = A × carrera ÷ Q
- Volumen de aceite: V = A × carrera; potencia hidráulica: P = p × Q (hp = psi × GPM ÷ 1714)
Fuerza de empuje de diámetros comunes
| Diámetro | Área (in²) | 1,500 psi | 2,500 psi | 3,000 psi |
|---|---|---|---|---|
| 2" | 3.14 | 4,712 lbf | 7,854 lbf | 9,425 lbf |
| 2.5" | 4.91 | 7,363 lbf | 12,272 lbf | 14,726 lbf |
| 3" | 7.07 | 10,603 lbf | 17,671 lbf | 21,206 lbf |
| 3.5" | 9.62 | 14,432 lbf | 24,053 lbf | 28,863 lbf |
| 4" | 12.57 | 18,850 lbf | 31,416 lbf | 37,699 lbf |
| 5" | 19.63 | 29,452 lbf | 49,087 lbf | 58,905 lbf |
| 6" | 28.27 | 42,412 lbf | 70,686 lbf | 84,823 lbf |
Valores teóricos (100% de eficiencia). Divide entre 2,000 para toneladas cortas (EE. UU.).
Consejos de diseño
- Ten en cuenta las pérdidas. La fricción de los sellos y la contrapresión suelen reducir la fuerza útil un 5–10%, y las pérdidas en las líneas reducen la presión en el cilindro.
- Comprueba el pandeo del vástago en aplicaciones de empuje con carrera larga; un vástago delgado puede pandearse muy por debajo de la fuerza hidráulica.
- Dimensiona el depósito y las líneas para el caudal de retorno en la retracción, que supera al caudal de la bomba según la relación de áreas cuando el aceite sale del lado del fondo.
- Respeta los valores nominales. Nunca superes la presión nominal del cilindro, las mangueras o la bomba, y mantén las cargas guiadas para evitar cargas laterales sobre el vástago.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la fuerza de un cilindro hidráulico?
Fuerza = presión × área. Al extenderse, la presión actúa sobre el área completa del pistón A = π D² ÷ 4; al retraerse actúa sobre el área anular π (D² − d²) ÷ 4, donde d es el diámetro del vástago. Un diámetro de 3 pulgadas a 2,500 psi: A = 7.07 in², fuerza = 2,500 × 7.07 ≈ 17,670 lbf, unas 8.8 toneladas cortas.
¿Por qué la fuerza de retracción es menor que la de empuje?
El vástago ocupa parte de la cara del pistón en el lado del vástago, así que el aceite empuja sobre un área anular más pequeña. Con un vástago de la mitad del diámetro interior, el área anular es el 75% del área del pistón, por lo que la fuerza de tracción y el volumen de aceite de retracción son el 75% de los valores de extensión.
¿A qué velocidad se moverá mi cilindro?
Velocidad = caudal ÷ área efectiva. En unidades de EE. UU., velocidad (in/s) = GPM × 3.85 ÷ área (in²). 10 GPM en un diámetro de 3 pulgadas (7.07 in²) se extiende a unas 5.4 in/s. La retracción es más rápida porque el mismo caudal llena el área anular, más pequeña.
¿Cómo convierto la fuerza del cilindro a toneladas?
Divide las libras-fuerza entre 2,000 para toneladas cortas (EE. UU.), o los newtons entre 9,806.65 para toneladas métricas. Una prensa de 20 toneladas (EE. UU.) necesita 40,000 lbf: a 3,000 psi eso requiere un área de pistón de 13.3 in², un diámetro de unas 4.12 pulgadas.
¿Qué presión debo usar?
Usa la presión realmente disponible en el cilindro, normalmente el ajuste de la válvula de alivio menos las pérdidas en las líneas, para hallar la fuerza máxima. Para calcular la velocidad bajo carga, usa el caudal de la bomba a esa presión. Nunca superes la presión nominal del cilindro.
¿Qué es un circuito regenerativo?
En un circuito regenerativo, el aceite que sale del lado del vástago se devuelve al lado del fondo durante la extensión. El área efectiva pasa a ser el área del vástago, así que el cilindro se extiende más rápido (caudal ÷ área del vástago) pero solo con una fuerza de presión × área del vástago. Se usa para carreras de aproximación rápidas.
¿Cuánto aceite necesita el cilindro?
Volumen de extensión = área del pistón × carrera; volumen de retracción = área anular × carrera. La diferencia es el volumen del vástago, que el depósito debe absorber cuando el cilindro se extiende. Un cilindro de 3 × 24 pulgadas contiene unas 170 in³ (0.73 galones de EE. UU.) en el lado del fondo.
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