- CILINDROS DE EFECTO SIMPLE Fuerza entregada es en un sentido. El retro posicionamiento del pistón es por un resorte, por peso propio del pistón o por una fuerza externa. Tienen una superficie efectiva. Cilindro de Inmersión o a Pistón sin vástago: Se transmite fuerzas de compresión. Aplicación: Pueden realizarse con o sin pistón guía interno (Tope)
Con tope (pistón guía) interno: el cálculo de la fuerza de presión solo resulta efectiva la superficie del vástago Sin tope interno: Fuerza de presión se calcula a partir de la superficie efectiva max de pistón y de la presión de servicio máxima admisible. Emplean: Presas Hidráulicas con embolo interior, dispositivos de elevación. Cilindro con retroceso por resorte: Emplean: cuando falta la fuerza externa para le retro posicionamiento. Los resortes se colocan en el interior del cilindro o fuera del mismo.
Resortes solo recorren carrera y generan fuerzas limitadas, se utilizan en cilindros pequeños. Emplean: construcción de utillajes como cilindros de sujeción o herramienta de montaje para realizar reparaciones
- CILINDROS DE EFECTO DOBLE Poseen dos superficies de efecto opuesto, de igual o de distinto tamaño. 2 conexiones de tuberías independientes entre sí (Conexión A y B). Se transmite fuerza de tracción o de compresión en ambos sentidos de carrera.
Cilindros diferenciales (con vástago unilateral) Poseen un pistón unido a un vástago de diámetro menor. Su nombre se deriva de las superficies efectivas de distinto tamaño (diferentes). Relación de superficies entre la superficie del pistón y la superficie anular se denomina factor. La fuerza máxima transmisible depende para el movimiento de salida para la superficie del pistón y para el movimiento de entrada, de la superficie anular y la presión de servicio máxima admisible. Igual presión de servicio la fuerza de salida es mayor en factor a la fuerza de entrada. Las cámaras a llenar son iguales de longitud pero distintas en sus volúmenes dado las diferencias entre superficies del embolo y superficie anular. Las velocidades de carrera se comportan de modo inverso a las superficies. - Cilindro de doble vástago El pistón está unido fijamente a dos vástagos de diámetro menor. La fuerza máxima transmisible en ambas direcciones depende de las superficies anulares de igual tamaño y de la presión de servicio máxima admisible. Igual presión de servicio, las fuerzas en ambos sentidos son iguales, ya que las presiones y superficies de carrera son iguales también lo son las cámaras a llenar, y las velocidades son iguales. Para casos especiales se pueden usar diámetros diferentes de pistón, en ellos las F y V se comportan similar a los cilindros diferenciales.
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Formas especiales de cilindros Hidráulicos de efecto simple y doble La mayor parte de dichos caso son longitudes de carrera con cotas de montaje sumamente reducidas o grandes fuerzas a mínimo diámetro de pistón. Cilindro Tándem. Se unen dos cilindro, el vástago de uno de ellos presione sobre la superficie del pistón del otro a través de la base de este último- Las superficies se suman y se pueden transformar grandes fuerzas sin aumentar la presión de servicio y con los diámetros externos reducidos. Mayor longitud.
Cilindro de marcha rápida.
Construcción de presas. Mientras no se requiera la fuerza completa de trabajo, solamente se carga una parte de la superficie efectiva del pistón. Ventajas: Gran velocidad de marca rápida por volumen pequeño, gran fuerza de compresión por gran superficie efectiva del pistón. Cilindros de marcha rápida de simple efecto Marcha rápida a través de conexión A1, fuerza de compresión a través de la conexión A2, retroceso mediante el propio peso o fuerza externa.
Cilindros de marcha rápida de doble efecto: Marcha rápida a través de conexión A1, fuerza de compresión para pistón de trabajo a través de conexión A2, retroceso a través de conexión B. Cilindro telescópico Los cilindros telescópicos se diferencian de los cilindros normales por su menor longitud de montaje al estar retrocedidos, con respecto a los cilindros normales con carrera comparable. Como consecuencia de los vástagos que se encajan, la cota de montaje es igual a la longitud total de la carrera dividida por la cantidad de etapas más la cota de carrera nula (espesor de base, longitudes de guías, anchos de estancamiento, fijación). Ello quiere decir que la longitud de montaje es solo un poco más grande que una etapa. La longitud
del
cilindro
telescópico
retrocedido
normalmente se encuentra entre la mitad y un cuarto de su longitud de carrera. En función de su cota de montaje estos cilindros se realizan de dos, tres, cuatro o cinco niveles Se emplean cilindros telescópicos en ascensores hidráulicos,
plataformas basculantes, vehículos utilitarios, plataformas elevadoras, construcción de antenas, etc. Cilindro Telescópico de simple efecto Si los pistones se cargan a través de la conexión “A” salen uno tras otro, la presión se rige por la magnitud de la carga y por la superficie efectiva. Consecuentemente el pistón con superficie efectiva menor sale primero. A presión y caudal constante comienza el movimiento de salida con la fuerza más grande y a baja velocidad y finaliza con la fuerza más pequeña y velocidad elevada. La fuerza de carrera a emplear debe de estar dimensionada para la superficie efectiva más pequeña del pistón. En el cilindro telescópico de efecto simple el orden de movimiento de entrada es inverso como consecuencia de la carga externa, ello quiere decir que el pistón con la menor superficie se traslada primero a la posición final. Cilindro telescópico de doble efecto. En los cilindros telescópicos de doble efecto la salida se produce del mismo modo que en los cilindros telescópicos de simple efecto. El orden del movimiento de entrada de las distintas etapas se rige por el tamaño de la superficie anular y de la carga externa. Aquí al ser cargado con presión a través de la conexión “B”, el pistón con mayor superficie anular marcha primero a la posición final.
PRINCIPIOS CONSTRUCTIVOS La construcción de un cilindro hidráulico depende de gran medida del caso de aplicación. En máquinas herramientas, máquinas de trabajo móviles, hidroeléctricas, industria del acero y siderúrgica o en otros casos de aplicación. Se desarrollan principios adecuados de construcción. En base al cilindro de efecto simple o doble que se utiliza con mayor frecuencia representaremos los principios constructivos más
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usuales. Tipos constructivos: Construcción por tirantes Construcción redonda Construcción por tirantes En los cilindros de tirantes la cabeza del cilindro, el tubo del cilindro y la base del cilindro están unidas firmemente mediante barras de tracción (tirantes). Los cilindros de tirantes se caracterizan por su construcción especialmente compacta. Dada la construcción compacta que ahorra espacio, se emplean
especialmente en la industria de máquinas herramienta y en instalaciones de fabricación en la -
industria automotriz, como por ejemplo, centros de maquinado. Construcción redonda. En los cilindros hidráulicos de construcción redonda la cabeza del cilindro, el tubo del cilindro y la base del cilindro están firmemente unidos mediante tornillos, soldaduras o anillos de retención. Dado su montaje robusto los cilindros hidráulicos de construcción redonda resultan adecuados también para ser empleados bajo condiciones extremas de operación. Los campos de aplicación de los cilindros hidráulicos de construcción redonda son la construcción general de máquinas, fábricas de laminación, fábricas siderúrgicas, hidroeléctricas y astilleros.
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Modos de fijación e indicaciones de montaje Además de las indicaciones relativas a la presión de servicio, al diámetro del pistón y del vástago, la longitud de carrera, fuerza de tracción o de compresión también es importante saber cómo y dónde se inserta el cilindro hidráulico; es decir, cual debe de ser el modo de fijación. En los siguientes dos tablas se han representado las múltiples posibilidades para la fijación de cilindros.
PANDEO SIN FLEXIÓN Cuando se emplean cilindros con gran longitud de carrera se producen problemas especiales de estabilidad. Por motivos de cálculo dichos casos los dividimos en los sectores de:
Tensión de pandeo no elástica, el cálculo se realiza según Tetmajer Tensión de pandeo elástica o de Hook, su carga límite se determina según Euler La carga máxima de pandeo se calcula del siguiente modo.
La longitud libre al pandeo deberá tomarse de los casos de carga según Euler. Para simplificar, el cálculo no se considera el esfuerzo por el tubo del cilindro. Para cilindros estándar, cuya posición de montaje casi nunca se conoce, de flexión superpuesta.
VÁLVULAS DIRECCIONALES HIDRÁULICAS Es el componente del sistema hidráulico que cambia la dirección del flujo el cual consiste de un cuerpo de pasajes internos que son conectados y desconectados por una parte, móvil
llamado carrete, que abre, cierra y dirige el fluido en un sentido u otro, a través de los distintas líneas de conexión para su identificación: 1. No. De posiciones- Bloques que contenga 2. No de vías. Conexiones posibles de la válvula 3. Tipo de centros a. Centro Abierto: En donde se interconectan todos los pórticos y el flujo de la bomba va hacia el cilindro o motor y principalmente al tanque de baja presión
b. Centro Cerrado: En donde se bloquean todos los pórticos lo cual hace que el sistema pare y quede con la última posición. El flujo de la bomba es dirigido al tanque a través de la válvula limitadora de presión.
c. Centro Tándem: En donde se bloquean los pórticos de las conexiones de trabajo y dirige el flujo de la bomba al tanque de presión.
d. Centro Flotante: En donde se bloquean los pórticos que dirige el flujo de la bomba y conecta los pórticos de los elementos de trabajo al tanque de baja presión.