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• Miguel Angel Vera Martinez

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CÁLCULO DE ACTUADORES NEUMÁTICOS. La fuerza desarrollada por un cilindro es función del diámetro del pistón (émbolo), de la presión del aire de alimentación y de la resistencia producida por el rozamiento. Entonces, la fuerza teórica (sin considerar rozamiento) se calcula por la expresión: Fteorica = Área x Presión (2.2.2.1 Dónde: Fteorica = Fuerza teórica del émbolo. Área = Área del émbolo. También se puede calcular a partir del diámetro interno del cilindro. Presión = Presión del aire comprimido (bar) Área efectiva de un cilindro depende de si: 

avance



(2.2.2.2 retroceso, descontar el diámetro del vástago (ver fig. 2.2.2). (2.2.2.3

FIg.2.2.2

Sustituyendo en la fórmula 2.2.2.1

(2.2.2.4 (2.2.2.5 Conversiones.-

Por último, para determinar la fuerza real, hay que tener en cuenta los rozamientos. Para presiones que oscilan entre los 4 y 8 bar las fuerzas de rozamiento suelen representar entre un 5% y un 10% de la fuerza calculada. Ejemplo Supongamos que tenemos un cilindro de 100 mm de diámetro con un vástago de 25mm y una presión de aire comprimido de 6 bar. Entonces, las fuerzas en teoría serían:

Ahora, teniendo en cuenta que estas son las fuerza teóricas, podríamos suponer una pérdida del 10% por rozamiento.

(Pasquale, 2019)

Cálculo del consumo de aire de los cilindros neumáticos. El consumo de aire de un cilindro es el volumen de aire consumido para un ciclo completo proporcional a la presión del aire del sistema, a la carrera del cilindro y a la superficie por ambos lados del pistón, lado vástago y opuesto.

( 2.2.2.6 Dónde: s longitud de carrera {cm} n Ciclos por minuto Cantidad de aire {l/min} d d diámetro del vastago {mm} Cilindro de doble efecto.-

D Diámetro del émbolo p: Presion de trabajo en KPa

Fuerza de retorno del muelle (Fm) Está definida por la ley de Hooke F m = K L Dónde K =constante de Hooke para el resorte L es el desplazamiento del resorte de su estado de reposo

Coeficiente de velocidad de la válvula, Cv, Requerido para una operación de un cilindro de aire en un periodo de tiempo específico.

Área = π x radio^2 Avance = Viaje del cilindro A = Constante de caída de presión Cf = Factor de compresión (Ver tabla 2.2.2.1) Tiempo = en segundos

Tabla 2.2.2.1

Nota: Use “A” constante a 5 PSI ΔP para la mayoría de las aplicaciones. Para aplicaciones críticas use “A” a 2 PSI ΔP. Un valor de A de 10 PSI ΔP ahorrará dinero y espacio de montaje.

Podemos conocer el Cv, por medio de datos tabulados en la tabla 2.2.2.2 (=) (in).

Tabla 2.2.2.2 (01-2011, 2019)

Los datos anteriores han sido graficados para lograr una aproximación cercana con un error de +/- 5%. “Diagrama Fuerza- Presión” (Fig2.2.2.1) “Diagrama de consumo de aire” (Fig.2.2.2.2)

Fig.2.2.2.1

Fig.2.2.2.2