Qué hace esta calculadora
Un cilindro hidráulico transforma la presión del fluido en fuerza lineal. Esta calculadora determina la fuerza de empuje (extensión) y de tracción (retracción) que genera un cilindro a partir de la presión de alimentación y de su geometría. Como el vástago del émbolo ocupa parte del área en el lado de retracción, la fuerza de tracción siempre es menor que la de empuje para una misma presión.
Cómo utilizarla
Elige tu sistema de unidades: bar y mm (métrico, resultado en newtons) o psi y pulgadas (imperial, resultado en libras-fuerza). Introduce la presión de trabajo, el diámetro del émbolo (cilindro) y el diámetro del vástago. El diámetro del émbolo determina la fuerza de empuje; el diámetro del vástago se resta al área del émbolo para obtener la corona circular que genera la fuerza de tracción. Deja el vástago en 0 si solo necesitas la fuerza de empuje.
La fórmula explicada
La fuerza es igual a la presión por el área: $$F = P \times A$$ El émbolo es un círculo, por lo que su área es \(A = \frac{\pi}{4} D^2\). En la carrera de retracción, el área efectiva es el área del émbolo menos la sección del vástago: $$A = \frac{\pi}{4}\left(D^2 - d^2\right)$$ En el sistema métrico, la presión en bar se convierte a N/mm² (1 bar = 0,1 N/mm²) para que el área en mm² dé la fuerza en newtons. En el sistema imperial, psi × in² proporciona la fuerza directamente en libras-fuerza.
Ejemplo resuelto
Un cilindro funciona a 100 bar con un émbolo de 50 mm y un vástago de 25 mm. Área de empuje = $$\frac{\pi}{4}(50^2) = 1963{,}5 \text{ mm}^2$$ A 10 N/mm² (100 bar), la fuerza de empuje = \(19{.}635 \text{ N} \approx 19{,}6 \text{ kN}\). Área de la corona = $$\frac{\pi}{4}(50^2 - 25^2) = 1472{,}6 \text{ mm}^2$$ por lo que la fuerza de tracción \(\approx 14{.}726 \text{ N}\).
Preguntas frecuentes
¿Por qué la fuerza de tracción es menor que la de empuje? El vástago reduce el área sobre la que actúa la presión durante la retracción, de modo que se genera menos fuerza con la misma presión.
¿Tiene en cuenta el rozamiento o el rendimiento? No, ofrece la fuerza teórica. Los cilindros reales entregan algo menos por el rozamiento de las juntas (normalmente entre el 90 % y el 95 % de rendimiento).
¿Cómo convierto newtons a kgf? Divide los newtons entre 9,80665 (por ejemplo, \(19{.}635 \text{ N} \approx 2{.}002 \text{ kgf}\)).
