¿Qué es un Cilindro?
Un cilindro es un dispositivo que amplifica y convierte la presión suministrada en fuerza propulsora. Los cilindros pueden utilizar aire o aceite como fuente de presión y generan empuje mediante una estructura interna basada en el principio de Pascal.
El empuje amplificado por el cilindros se utiliza para los movimientos lineales alternativos y rotativos oscilantes necesarios en las unidades de accionamiento de los equipos de producción. Los cilindros neumáticos, que funcionan con aire comprimido, son ampliamente utilizados en industrias como la automotriz, la de semiconductores y la alimentaria.
Por otro lado, los cilindros hidráulicos, que emplean la fuerza hidráulica como fuente de accionamiento, se emplean en diversos campos, como la maquinaria de construcción, la maquinaria pesada y sistemas de prensado.
Usos de los Cilindros
Los cilindros neumáticos son ampliamente utilizados en las plantas de producción de las industrias automotriz, de semiconductores y alimentaria. Estos cilindros permiten realizar transferencias de piezas automatizadas de manera sencilla y compacta, lo que ahorra mano de obra. Por esta razón, los cilindros neumáticos se utilizan en una amplia variedad de equipos de automatización, siendo especialmente útiles en operaciones como el montaje y el transporte.
Cuando se utiliza una presión de alrededor de 0,5 MPa en los cilindros neumáticos, se pueden conseguir fácilmente operaciones similares a la fuerza humana, como movimientos lineales alternativos o rotativos oscilantes. Los cilindros hidráulicos, por su parte, proporcionan una fuerza de empuje mucho mayor que los cilindros neumáticos, por lo que se utilizan en equipos de construcción, maquinaria pesada y otras situaciones en las que se requiere una gran potencia.
Principio de los Cilindros
En la parte lateral de los cilindros se encuentran los orificios de entrada y salida de aire y aceite, que permiten que el aire y el aceite entren y salgan del cilindro. La presión suministrada a través de los orificios de entrada y salida de aire mueve el pistón y el vástago dentro del cilindro hacia adelante y hacia atrás según el principio de Pascal, generando empuje.
Si la presión suministrada a los orificios de alimentación y escape del cilindro es neumática, eel nivel de empuje es generalmente de bajo a medio. En cambio, con la presión hidráulica, se pueden alcanzar niveles de empuje de medios a altos. Los principales componentes de la construcción de los cilindros son el tubo del cilindro, el vástago y las tapas delantera y trasera.
Podemos hacer una analogía con una jeringa, donde el tubo exterior del cilindro sería el cilindro de la jeringa y el vástago del pistón es la parte que se mueve hacia adelante y hacia atrás en su interior. La parte que sirve de tapa del cilindro es la cubierta delantera y trasera. En el caso de los cilindros neumáticos, se utiliza un cojín en la parte de la tapa para absorber el el impacto cuando el cilindro se activa.
La empaquetadura se utiliza alrededor de la periferia del pistón del cilindro y juega un papel importante a la hora de garantizar un movimiento preciso y mantener la estanqueidad entre el lado del cilindro y el lado del vástago. Los daños en la empaquetadura pueden provocar un deslizamiento deficiente del cilindro, por lo que se considera un componente de mantenimiento importante.
Tipos de Cilindros
Dentro de un cilindro, encontramos dos espacios: el lado del cilindro (también conocido como lado del tubo) y el lado del vástago. El lado del vástago es aquel en el que el vástago que acciona el pistón se encuentra dentro del espacio, mientras que el otro lado del cilindro es el espacio donde no hay nada en su interior.
1. Cilindros de doble efecto
Los cilindros de doble efecto están diseñados para extenderse y retraerse libremente llenando tanto el lado del cilindro como el lado del vástago con fluido (generalmente aire o presión hidráulica) y aplicando presión. El vástago se mueve hacia adelante y hacia atrás conmutando la alimentación y el escape de aire en las dos tomas de presión.
2. Cilindros de simple efecto
Los cilindros de simple efecto son accionados por las fluctuaciones de presión del fluido en un solo lado. Tienen una sola entrada y salida de presión, de modo que cuando se aplica presión en esta entrada, el vástago se mueve hacia adelante, y cuando la presión se agota en la entrada, el vástago retrocede.
¿Cómo elegir un Cilindro?
A la hora de elegir un cilindro, hay que tener en cuenta la carrera. La carrera de un cilindro se refiere a la distancia sobre la que el cilindro se extiende y se retrae.
La posición en la que el cilindro está completamente extendido y completamente retraído se denomina final de carrera del cilindro. En otras palabras. Es la posición en la cual el pistón no puede moverse más.
La distancia máxima de carrera viene determinada por la longitud del tubo del cilindro y del vástago. Sin embargo, no se puede aumentar indefinidamente, ya que existen limitaciones en la reproducción. Esto se debe a que cuanto menor es el diámetro en relación con la longitud, más difícil es mecanizarlo. Además, cuanto mayor es la longitud, más difícil es mantener la redondez del orificio del cilindro y del diámetro exterior del pistón. Una redondez deficiente reduce la estanqueidad y hace imposible mover el cilindros con precisión.
Otro problema es que si el diámetro es pequeño en relación con la carrera, los cilindros puede doblarse bajo cargas elevadas durante la extensión. Por lo tanto, la carrera y el diámetro deben elegirse en función del uso previsto.