Partir de la fuerza y la presión
La fuerza del cilindro sigue F = P x A, donde P es la presión del sistema y A el área efectiva del pistón. Un diámetro Ø100 mm a 200 bar entrega unos 157 kN de empuje, unas 16 toneladas. La fuerza de tracción es siempre menor, porque la sección del vástago se resta del área efectiva. Fije primero la fuerza requerida y la presión disponible; todas las demás dimensiones se derivan de ellas.
Elegir el diámetro a partir de fuerza y presión
Con fuerza y presión definidas, el diámetro es la primera dimensión a calcular: elija el menor diámetro estándar cuya área entregue la fuerza requerida a la presión de trabajo. HPS fabrica diámetros de Ø25 a Ø320 mm. Si el valor calculado cae entre dos medidas estándar, redondee hacia arriba para mantener un margen de fuerza. Un diámetro mayor también reduce la presión necesaria para la misma fuerza, lo que facilita la selección de bomba y válvulas.
Elegir el vástago: tracción y pandeo
El diámetro del vástago, de Ø15 a Ø250 mm en HPS, se define con dos comprobaciones. Primero la tracción: la sección del vástago se resta del área del pistón, así que un vástago más grueso reduce la capacidad de tiro. Segundo el pandeo: los cilindros largos cargados a empuje se verifican con el análisis de Euler, con carga crítica Pcr = pi^2 x E x I / Lk^2, donde la longitud libre de pandeo Lk depende de la configuración de montaje. Si el pandeo es determinante, los remedios son un vástago más grueso, un diámetro mayor, un stop tube o un montaje distinto. Los vástagos HPS son de CK45 o 42CrMo4, cromados duro con unos 30 um y ensayados en niebla salina (NSS).
Límites de carrera: cuándo la carrera manda en el diseño
HPS fabrica cilindros industriales con carreras de hasta 7.000 mm, sujetas al análisis de pandeo. Cuando la carrera requerida supera la longitud de instalación disponible, un cilindro telescópico de varias etapas anidadas alcanza hasta 12.600 mm. El telescópico extiende primero la etapa mayor; en cada etapa el área efectiva baja, así que a caudal constante la velocidad sube y la fuerza cae. Sus aplicaciones típicas son volquetes, vehículos de residuos y plataformas móviles con longitud cerrada limitada pero carrera larga necesaria. En carreras muy largas es la carrera, no la fuerza, la que manda en todo el diseño.
Clase de presión y prueba a 1,5x
Los cilindros HPS se diseñan para presiones de trabajo de 200 a 250 bar. Cada cilindro se prueba en fábrica a 1,5 veces su presión nominal según ISO 10100; con 250 bar nominales, la prueba es a 375 bar. El procedimiento de aceptación incluye control de fugas internas y externas, funcionamiento a carrera completa y comprobación de deriva (retención de carga) en banco de pruebas. El certificado de prueba de presión está disponible bajo pedido. Para alta presión, las dimensiones siguen las series ISO 6020-2 e ISO 6022.
Puertos y velocidad a partir del caudal
La velocidad del cilindro es el caudal dividido por el área efectiva: con un caudal de bomba dado, un diámetro mayor se mueve más despacio y uno menor más rápido. Dimensione los puertos para que el caudal requerido pase sin velocidades de flujo excesivas y verifique ambos sentidos; el lado del vástago tiene un área anular menor, así que a igual caudal la velocidad es mayor. El configurador online del sitio de HPS calcula en vivo fuerza, pandeo, juntas y puertos, de modo que las comprobaciones de velocidad y puertos pueden hacerse antes de pedir cotización.
Qué enviar a HPS para una cotización
Una solicitud completa permite a la ingeniería de HPS responder rápido. Indique la fuerza requerida o el diámetro, la presión de trabajo, la carrera, el diámetro del vástago si se conoce, la configuración de montaje (designación ISO 6099 o NFPA T3.6.7R), la temperatura de operación, el fluido y las condiciones de uso previstas. Señale los requisitos de sellado: NBR es estándar hasta unos 90 C, HNBR hasta unos 120 C, FKM para alta temperatura y fluidos agresivos, PU para desgaste severo, PTFE para baja fricción; la selección final la verifica ingeniería. Los certificados de material EN 10204 3.1 están disponibles bajo pedido. El configurador online genera el mismo conjunto de parámetros con cálculos en vivo de fuerza, pandeo, juntas y puertos; HPS exporta desde su planta de 20.000 m2 en Konya a más de 35 países en condiciones EXW, FCA, CIP, CIF o DAP.
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