Qué datos del cilindro necesita
Cuando un cilindro ya está instalado y falta la bomba o la central hidráulica, la selección debe empezar por la fuerza y la velocidad que necesita la máquina. El cálculo siguiente determina el caudal para extender un cilindro de doble efecto y la cilindrada de una bomba accionada a una velocidad conocida. Utiliza el volumen del lado sin vástago; la retracción requiere comprobar también el diámetro del vástago.
1. Calcular el volumen del lado del pistón
Defina D como el diámetro interior del cilindro o diámetro del pistón, en milímetros, y C como la carrera útil, también en milímetros. La carrera es la diferencia entre las posiciones totalmente extendida y retraída, no la longitud exterior completa del cilindro. El volumen a llenar durante la extensión es:
V [l] = 0,7854 × D² [mm²] × C [mm] / 1.000.000
2. Determinar el caudal a partir del tiempo
Elija el tiempo t, en segundos, en el que desea completar la carrera. El caudal Q se expresa en litros por minuto. El tiempo elegido debe ser compatible con la velocidad máxima admisible del cilindro y con el ciclo de la máquina. No basta con aumentar el caudal para reducir el tiempo: también hay que verificar las limitaciones de válvulas, conducciones y actuadores.
Q [l/min] = 60 × V [l] / t [s]
3. Convertir el caudal en cilindrada de bomba
La cilindrada Vg es el volumen geométrico desplazado por cada vuelta del eje, expresado en cm³/vuelta. Para calcularla se necesita la velocidad de accionamiento n, en rpm, y el rendimiento volumétrico ηv. En la fórmula siguiente, ηv es una fracción: 90 % se introduce como 0,90. Si se utiliza el rendimiento como número porcentual, por ejemplo 90, debe emplearse la segunda expresión.
Vg [cm³/vuelta] = 1.000 × Q [l/min] / (n [rpm] × ηv)
Vg [cm³/vuelta] = 100.000 × Q [l/min] / (n [rpm] × ηv [%])
Ejemplo: cilindro de 80 mm y carrera de 600 mm
Con D = 80 mm y C = 600 mm, el volumen es aproximadamente 3,016 litros. Para completar la extensión en 10 segundos se necesitan unos 18,10 l/min. Si la bomba gira a 1.500 rpm y se adopta un rendimiento volumétrico de 0,90, la cilindrada calculada es aproximadamente 13,4 cm³/vuelta. Redondeando desde el principio el volumen a 3,0 litros, como en un cálculo preliminar, se obtienen 18 l/min y 13,3 cm³/vuelta. La selección final debe contrastarse con las curvas y las cilindradas disponibles del fabricante.
Qué rendimiento volumétrico utilizar
El rendimiento volumétrico cambia con la presión, la viscosidad, la temperatura, el estado de la bomba y su tecnología. El intervalo de 80–95 % y el valor del 90 % del ejemplo son referencias de cálculo, no características garantizadas de cualquier bomba. Para dimensionar el equipo utilice el dato correspondiente al punto real de funcionamiento.
Comprobar la retracción y el caudal de retorno
En un cilindro de doble efecto, el área útil del lado del vástago es menor que la del lado del pistón. Con el mismo caudal de alimentación, la retracción será más rápida. Además, durante la retracción el caudal que sale del lado del pistón puede ser mayor que el caudal de la bomba. Dimensione el retorno, el distribuidor y los demás pasos de aceite para ese caudal; de lo contrario aumentarán las pérdidas de carga y el calentamiento.
El caudal no completa la selección
Una vez calculada la cilindrada, compruebe la presión necesaria para la carga, la potencia del accionamiento, los tiempos de trabajo y reposo y la velocidad de la máquina. Elija también el tipo de bomba —engranajes, paletas o pistones—, el funcionamiento de caudal fijo o variable y las conexiones mecánicas e hidráulicas. La brida, el eje y el sentido de giro deben corresponder al montaje. Puede ampliar estos conceptos en presión y caudal de una bomba y potencia hidráulica.
