¿Cómo elegir un cilindro neumático para su aplicación?1755662114575797

Los actuadores neumáticos son fundamentales en las industrias modernas ya que proporcionan movimiento lineal para diferentes operaciones como sujeción, expulsión, sujeción, etc. Sin embargo, no todos los actuadores son adecuados para todas las aplicaciones. Y, con tantos tipos disponibles en el mercado, se ha vuelto aún más difícil elegir el adecuado para los requisitos de su aplicación.

Por eso, tener el conocimiento correcto de los tipos de cilindros neumáticos más comunes y saber cuándo elegir cuál es crucial para la eficiencia de su aplicación. En este artículo hablaremos sobre qué factores debemos tener en cuenta antes de elegir un cilindro neumático y comentaremos algunos errores a evitar en el proceso de selección.

¿Por qué es importante elegir el cilindro neumático adecuado?

Entonces, ¿por qué no se puede elegir cualquier cilindro neumático? ¿Por qué se necesita un tipo específico para cada aplicación? El tamaño y tipo de cilindro neumático adecuados pueden aumentar significativamente la eficiencia del proceso y prolongar considerablemente la vida útil del actuador.

El cilindro neumático adecuado funciona dentro de los parámetros de diseño previstos y maximiza el rendimiento y la eficiencia de su sistema. Si el cilindro no se adapta correctamente a los requisitos de carga, nunca podrá proporcionar la fuerza necesaria para la aplicación, lo que aumenta el consumo de energía.

Elegir el cilindro neumático adecuado no solo es crucial para su sistema, sino que también es importante para la funcionalidad a largo plazo del cilindro. Si el cilindro se adapta adecuadamente a los requisitos de carga y velocidad de su sistema, funciona dentro de sus parámetros de diseño. Esto minimiza el desgaste de los componentes internos.

En resumen, elegir el cilindro correcto extiende la vida útil tanto del sistema como del cilindro mismo y reduce la frecuencia de mantenimiento y reemplazo a largo plazo.

¿Qué tipo de cilindro es mejor para una aplicación específica?

Cilindros estándar – La opción más versátil

Los cilindros estándar son el tipo de cilindro más utilizado en una amplia gama de industrias. Ofrecen una excelente combinación de empuje, durabilidad y longitud de carrera. Diseñados para aplicaciones de uso general, como empujar, levantar o posicionar, a menudo se utilizan en equipos automatizados o sistemas de transporte. Ofrecen una variedad de opciones de montaje, como pie, brida o horquilla, lo que proporciona una gran flexibilidad de instalación.

Los cilindros estándar generalmente vienen en una variedad de tamaños de diámetro y carrera para adaptarse a diferentes requisitos de carga y velocidad. Por ejemplo, se utilizan ampliamente en líneas de envasado, brazos robóticos y máquinas de producción automatizadas.

Cilindros compactos – Para espacios reducidos

Cuando el espacio es limitado, los cilindros compactos son una solución ideal. En comparación con los modelos estándar, estos cilindros ofrecen una longitud total más corta y al mismo tiempo proporcionan una carrera completa. Su diseño compacto permite instalarlos en espacios reducidos, como carcasas de máquinas pequeñas o maquinaria muy compacta.

A pesar de su pequeño tamaño, mantienen un rendimiento confiable en operaciones como sujetar, prensar o expulsar piezas pequeñas. Se utilizan comúnmente en ensamblajes electrónicos, sistemas de manipulación de alimentos y herramientas semiautomatizadas.

Mini cilindros – Ligero y rápido

Los mini cilindros están diseñados para aplicaciones de baja carga y alta velocidad. Su construcción liviana los hace ideales para movimientos pequeños y repetitivos donde el tiempo del ciclo es fundamental. Son especialmente adecuados para industrias como el etiquetado, el posicionamiento de sensores y los sistemas de fabricación de escritorio.

Los minicilindros generalmente son fáciles de instalar y reemplazar, lo que permite ajustes ágiles en entornos de fabricación flexibles.

2 & Cilindros de 3 varillas – Estabilidad mejorada

Algunas tareas requieren no sólo fuerza sino también resistencia a la rotación y a las cargas laterales. Los cilindros de vástago doble y triple están diseñados específicamente para estas aplicaciones. Sus varillas paralelas evitan la rotación del pistón durante la extensión y retracción, lo que las hace ideales para un guiado lineal preciso.

Este tipo de cilindro se utiliza normalmente en equipos que requieren movimiento sincronizado, como sistemas de alineación de piezas, equipos de selección y colocación o herramientas de corte. Las características de guía mejoradas ayudan a reducir el desgaste de la carga y los componentes conectados.

Seleccionar según los requisitos de la aplicación

Cada tipo de cilindro tiene una finalidad diferente. Al seleccionar un modelo, tenga en cuenta los siguientes factores:

● Espacio de instalación disponible

● Longitud y velocidad de carrera requeridas

● Estabilidad de la carga y dirección del movimiento

● Método de montaje y facilidad de mantenimiento.

Al adaptar el tipo de cilindro a la aplicación, los usuarios pueden mejorar la confiabilidad de la máquina, extender la vida útil del equipo y reducir los costos operativos.

Factores a considerar al elegir un cilindro neumático

No espere que todos los cilindros neumáticos funcionen igual en todas las circunstancias; elija el que mejor se adapte a su aplicación. Tenga en cuenta estos factores antes de hacer su elección.

Presión de funcionamiento

La presión de funcionamiento de su actuador juega un papel importante en su eficacia general. Cuanto mayor sea la presión de funcionamiento, mayor será la fuerza que puede ejercer sobre el pistón, que luego moverá la varilla unida a él. El punto de partida es calcular la fuerza requerida. Esto normalmente se determina usando la siguiente fórmula:

Fuerza = Presión × Área del pistón

Si la presión de funcionamiento del sistema es de 6 bar y la aplicación requiere una fuerza de 300 N, se puede calcular el diámetro de cilindro adecuado en consecuencia. Sobredimensionar el cilindro puede resultar en un consumo innecesario de energía, mientras que subdimensionarlo puede causar problemas de rendimiento o estancamiento.

Elija un cilindro que tenga la clasificación de presión adecuada para su aplicación. Superar este rango de presión puede generar pérdidas de energía innecesarias y elegir un actuador con una clasificación de presión más baja no satisfará sus necesidades de energía.

Longitud del trazo

La longitud de la carrera es la distancia que recorre el pistón desde su posición completamente retraída hasta su posición completamente extendida. Seleccionar el cilindro neumático con la longitud de carrera correcta es importante para que coincida con la aplicación requerida. 

Una longitud de carrera menor a la requerida significaría que el cilindro no podrá proporcionar el rango de movimiento requerido. Por otro lado, una longitud de brazada mayor excedería su rango de movimiento.

Velocidad

El cilindro que elija debe coincidir con la velocidad de movimiento que necesita para su aplicación. Un cilindro de simple efecto proporciona una velocidad de carrera mucho más lenta en comparación con un cilindro de doble efecto. Entonces, si su aplicación necesita una velocidad de carrera más rápida, elija un actuador de doble acción. No tener en cuenta la velocidad de la carrera podría resultar en un actuador demasiado lento o demasiado rápido. 

Requisitos de carga

Considere cuánta carga necesita mover en una aplicación y compárela con la capacidad de carga del cilindro. Tenga en cuenta la ficción estática y dinámica, y el tipo de lubricación, en sus cálculos de carga. Olvidar agregar fricción puede generar mediciones inexactas y, eventualmente, una selección incorrecta de un actuador.

Consideremos un escenario de aplicación:

● Peso de la carga: 150 kilogramo

● Tipo de movimiento: Empuje horizontal sobre un carril guía

● Coeficiente de fricción: 0,2 (metal sobre metal seco)

● Lubricación: Aceite ligero (reduce ligeramente la fricción)

● Aceleración deseada: Despreciable (movimiento en estado estacionario)

● Presión de funcionamiento: 6 bar (600.000 pascales)

● Factor de seguridad: 1.3

La fuerza necesaria para mover esta carga será:

F = μ × metro × gramo

Dónde:

μ = coeficiente de fricción = 0.2

m = masa = 150 kg

g = aceleración gravitacional = 9,81 m/s²

F = 0.2 × 150 × 9.81 = 294.3 N

Ahora, podemos agregar un 5-10% por inconsistencias en los movimientos. Por lo tanto, la fuerza ajustada será ≈ 320 N

Aplicar factor de seguridad: 320 N × (factor de seguridad) 1,3 ≈ 416 N

Ahora, dejemos que’s calculamos el área del pistón:

Área = Fuerza (N) / Presión (P)

Área del pistón = 416 / 600.000 &asímp; 0,000693metros² o 693 mm²

El diámetro del agujero será: A = π × d² / 4 → d = &radical;(4A / π)

d = √(4 × 693 / 3.1416) ≈ 29.7 mm

Entonces, para esta aplicación se necesita un cilindro de doble efecto con Diámetro del orificio de 32 mm con una presión nominal de 6 bar. Ahora, supongamos que ignoras la fricción aquí, puedes terminar comprando un Cilindro de 20 mm de diámetro , lo que no será suficiente en escenarios del mundo real 

Condiciones del lugar de trabajo

Las condiciones de su lugar de trabajo influirán en gran medida en el tipo de cilindro que elija. Si hay limitaciones de espacio, busque cilindros compactos, pero tenga en cuenta que pueden venir con una longitud de carrera más pequeña y una menor capacidad de manejo de carga.

Los cilindros neumáticos suelen estar hechos de latón, acero, plástico diseñado u otros materiales, así que asegúrese de que el material que elija sea compatible con sus condiciones de trabajo.

Opciones de montaje

Los cilindros neumáticos están disponibles en diferentes opciones de montaje para adaptarse a diversos requisitos de aplicación. Algunas de las opciones populares incluyen:

● Cilindros sin vástago

● Cilindros de cuerpo redondo

● Cilindros de barra de acoplamiento

Cada uno de ellos ofrece una funcionalidad diferente, así que elige el adecuado según tus necesidades.

Consejo final: No elijas sólo por el tamaño

Muchos usuarios cometen el error de seleccionar un cilindro neumático basándose únicamente en el diámetro y la carrera. Sin embargo, la velocidad de la aplicación, la frecuencia del ciclo, la calidad del aire y los factores ambientales (como el polvo o la temperatura) son igualmente importantes. Consulte siempre las curvas de rendimiento del cilindro y las pautas de aplicación del fabricante.

Errores que se deben evitar al seleccionar un cilindro neumático

Usted puede ser un ingeniero experimentado y aún así arruinar el proceso de selección del actuador para su aplicación. A continuación se muestran algunos errores comunes que se deben evitar en el proceso de selección.:

● Olvidar tener en cuenta la fricción estática y dinámica

● No considerar los márgenes de seguridad

● Mediciones inexactas de la longitud del trazo

● Sin considerar el espacio disponible

Es importante no apresurarse en el proceso de selección. Tómate tu tiempo, calcula la velocidad, la longitud de la carrera, ten en cuenta la fricción y los márgenes de seguridad antes de finalizar tu compra.

Conclusión

La mejor manera de elegir un cilindro neumático es conociendo su aplicación, las limitaciones de espacio (si las hay) y el presupuesto que está dispuesto a gastar. La selección puede parecer amplia, pero esto es importante para garantizar la seguridad y confiabilidad del equipo que elija. Evite errores comunes y tenga en cuenta los factores importantes a considerar para seleccionar el cilindro más apropiado para su aplicación.

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FAQ

1. ¿Qué es una carrera en un cilindro neumático?
La carrera de un cilindro neumático es la distancia que recorre el pistón dentro del cuerpo del cilindro desde una posición extrema a la otra.

Este movimiento es el que permite al cilindro realizar trabajo mecánico.

2. ¿Qué es el diámetro interior de un cilindro neumático?
El diámetro del orificio es el diámetro interior del cuerpo del cilindro. Es fundamental en el cálculo de la fuerza del cilindro, ya que afecta directamente al pistón.’área s.

3. ¿Cuánta fuerza puede levantar un cilindro neumático?
La fuerza que puede levantar un cilindro neumático está determinada principalmente por el diámetro de su pistón, la presión que se le aplica y el tipo de cilindro (de acción simple o de doble acción).

Los tamaños de orificio más grandes y las presiones de trabajo más altas dan como resultado una mayor fuerza de elevación. Los cilindros neumáticos pueden levantar cargas significativas, pero su capacidad de fuerza está limitada por las propiedades físicas del cilindro y sus componentes.