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• Henry Miller Borda

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CILINDROS HIDRAULICOS Los cilindros hidráulicos transforman la energía hidráulica en energía mecánica. Los cilindros producen movimientos lineales, por lo que también son denominados motores lineales. Estos son utilizados en maquinaria amarilla, prensas maquinas herramientas, máquinas agrícolas, aviones, astilleros, grúas, mesas sísmicas, plataformas de simulación, máquinas de ensayo. Básicamente un cilindro hidráulico consta de los siguientes elementos:

Las tapas se encargan de cerrar el cuerpo y proveer los puertos para el cilindro, las juntas unen las tapas con el cuerpo. Estas tapas son fijadas al cuerpo por medio de uniones roscadas, bridas, tirantes o uniones soldadas. Un elemento importante en los cilindros hidráulicos son los prensaestopas, es un casquillo removible que se encarga de sostener el movimiento del vástago también se encarga de reducir las fugas hacia el exterior del cilindro y de impedir la entrada de materiales extraños hacia el cuerpo del cilindro TIPOS DE CONSTRUCCIÓN DE CILINDRO HIDRÁULICOS  Cilindro de tirantes

 Cilindro redondos

 tubo  Pistón  vástago  tapas y juntas El tubo es el cuerpo del cilindro, estos son fabricados de acero estirado en frio sin soldadura y son rectificados internamente. El pistón o embolo está fabricado de acero o de hierro fundido, este mismo va unido al vástago.

Cilindros de tirantes Los cilindros de tirantes poseen un a construcción compacta y por lo tanto son muy utilizados en máquinas y herramientas, en esta forma de

construcción las tapas se unen con el cuerpo del cilindro por medias de barras conocidas como tirantes tal como podemos ver en la siguiente imagen de los cilindros. En la imagen anterior se pueden apreciar dos cortes de cilindro construidos por tirantes.

En la imagen anterior se puede apreciar dos cortes de cilindros redondos y las partes que la componen. En la primera imagen se puede apreciar la unión por brida en la cabeza del cilindro, mientras que el segundo es posee ojo articulado en la base del cilindro, en este caso también poseen componentes similares tales como las tapas con sus respectivos puertos y purgas de aire, embolo o pistón, vástago y finalmente los prensaestopas que se encarga de guiar y sostener el movimiento del vástago.

El primero de ellos esta unidos por bridas en la cabeza del cilindro y el segundo es con ova articulado en la base del cilindro, siendo las partes que componen los cilindros son iguales por ejemplo ambas poseen pistones, purga de aire y prensaestopas.

Los cilindros hidráulicos se clasifican en los dos siguientes tipos básicos: 1. Cilindros de simple efecto 1.1 Simple efecto (tipo-uso)

Cilindros redondos Estos tipos son construidos bajo condiciones extremas de operación y los vamos a encontrar en máquinas como las laminadoras en astilleros hidroeléctricas también se encuentran en las maquinas amarillas por ejemplo en retroexcavadoras, camiones grúa, excavadores frontales, mini cargadores.

1.2 Telescópico

2. Cilindros de doble efecto 1.1 Diferencial 1.2 Doble vástago 1.3 Telescópico 1.4 Tándem

1.5 Dúplex 1.6 Amortiguación

1.1 Cilindro De Simple Efecto

En los cilindros de simple efecto, la presión solo actúa sobre el émbolo. en consecuencia, el cilindro solamente puede trabajar en un sentido. Estos cilindros funcionan de la siguiente manera: El fluido sometido a presión entra en la cámara del lado del émbolo. En el émbolo se forma una presión por efecto de la contrafuerza (carga por peso). Una vez superada esta fuerza, el cilindro avanza hasta el final de carrera. Durante el movimiento de retroceso, la cámara del lado del émbolo está conectada con el depósito a través de la tubería y la válvula de vías, mientras que el conducto de presión está bloqueado por la válvula de vías. El retroceso se produce por el propio peso, por acción de un muelle o por efecto de una fuerza externa. Los cilindros de simple efecto se aplican mayormente en trabajos hidráulico donde se actúa solamente en un solo sentido, como elevar, sujetar, descender herramientas; elevadores hidráulicos, gatos y plataformas de tijeras.

1.2 Cilindros Telescópicos Los cilindros telescópicos pueden ser de simple o de doble efecto, este cilindro se usa cuando la longitud comprimida es menor a la de un cilindro estándar y también cuando se necesita una gran longitud de extensión en comparación a la longitud comprimida. Los cilindros telescópicos pueden tener hasta 4 o 5 camisas, estos tipos de cilindros son usados en grúas, volquetes o camiones cargadores

En los cilindros de doble efecto es posible poner presión en ambas superficies del émbolo. En consecuencia, pueden realizar trabajo en ambos sentidos. Estos cilindros funcionan de la siguiente manera: El fluido sometido a presión entra en la cámara del lado del émbolo actuando sobre la superficie F. Las resistencias internas y externas crean una presión. La presión y la superficie del émbolo crean una presión A según la fórmula F = p · A. De este modo se superan las resistencias, con lo que avanza el cilindro. Este avance se debe a la conversión de energía hidráulica en energía mecánica, quedando ésta a disposición del elemento de trabajo. El montaje de los cilindros de simple efecto se rige por los siguientes criterios: •

Montaje vertical:

Si el retroceso del cilindro se produce por efecto de fuerzas externas, gravedad. •

Montaje horizontal:

Tratándose de cilindros de simple efecto con retroceso por muelle En las prensas hidráulicas grandes, el retroceso del cilindro está a cargo de cilindros de retroceso. CILINDROS DE DOBLE EFECTO

2.1 Cilindro Diferencial Al

avanzar el cilindro deberá tenerse en cuenta que el aceite ubicado en el lado del émbolo necesariamente tiene que descargar por los tubos hacia el depósito. Durante el retroceso del cilindro, el aceite fluye hacia la cámara del lado del vástago. El cilindro retrocede, con lo que el aceite es desplazado de la cámara del lado del émbolo. La velocidad del retroceso es mayor, ya que, si bien el caudal volumétrico es el mismo, la superficie activa durante el retroceso es más pequeña que durante el avance. En este sentido, se aplica la siguiente fórmula:

El cilindro diferencial tiene áreas desiguales dando la relación de superficies de 2:1 (superficie del embolo: superficie anular del embolo)

Estas áreas desiguales causan consecuencias en la velocidad y fuerza que ejerce el cilindro en ambas direcciones, en la velocidad el movimiento de avance es más lento que el de retorno para un mismo caudal, sabemos que el C=V.A

C: caudal

V: velocidad

A: área

entonces si tenemos un área mayor expuesta el movimiento va ser el movimiento más lento, mientras que en su fuerza se da que la fuerza de avance es mayor que la fuerza de retorno para una misma presión de trabajo F=P*A

F: fuerza

P: presión

A: área

entonces en la cámara del cilindro donde haya una mayor área expuesta al fluido vamos a tener una mayor fuerza, por lo tanto, la fuerza de avance siempre es mayor que la de retorno. Estos cilindros son usados máquinas de ensayo, prensas hidráulicas, máquinas de construcción.

Tipos de cilindros de doble efecto 2.2 Cilindro De Doble Vástago

Los cilindros de doble vástago son muy utilizados en aquellas aplicaciones que combinan la ingeniería de control con la potencia fluida ya que el modelado matemático de un cilindro de doble vástago es mucho más sencillo que le modelado matemático de un cilindro diferencial por esto los cilindros de doble vástago los podemos encontrar

En este cilindro se cumple que la velocidad de avance es igual a la velocidad de retroceso y ejerce fuerzas iguales en ambas direcciones. Este cilindro posee áreas iguales en ambas cámaras y es por eso que los movimientos y las fuerzas en ambas direcciones son iguales. También se puede usar como un cilindro de simple efecto cuando se drena una de sus cámaras a tanque.

en mesas sísmicas o plataformas de simulación.

2.3 Cilindros Tándem

Son dos o más cuerpos cilíndricos en serie cuyos émbolos están unidos por un mismo vástago.

En la imagen se puedo apreciar el símbolo de un cilindro tándem de dos cuerpos, en este caso cada cuerpo posee su puerto de entrada y puerto de salida y los émbolos de ambos cuerpos van unidos por un mismo vástago. Si encaso se desea aumentar la fuerza se puede utilizar la configuración de cilindros tándem ya que estos permiten transmitir mayores fuerzas sin aumentar ni la presión del sistema ni el diámetro del cilindro.

2.4 Cilindros Dúplex Dos o más cuerpos cilíndricos en serie cuyos émbolos (vástagos) no se encuentran unidos, las longitudes de cada cuerpo cilíndrico son diferentes con el fin de obtener tres o cuatro posiciones distintas. 2.5 Cilindro con amortiguación

Estos cilindros tienen amortiguadores en las posiciones finales sirve para proteger el cilindro del golpe de ariete ya que ellos desacelerar la carga