Neumática

Control de velocidad neumático: reguladores, escape rápido y simulador

26 min de lectura5 problemas resueltos5 ejercicios propuestosQuiz con nota sobre 20👁 – vistas

¡Bienvenidos nuevamente al blog de Welectronic! Un cilindro neumático sin control de velocidad es un cilindro que golpea: el aire comprimido llena la cámara en un instante, el vástago sale disparado y la caja, la compuerta o la fijación pagan el golpe. Controlar la velocidad es lo que convierte un movimiento brusco en un movimiento suave, repetible y seguro, y casi nunca requiere un componente caro: basta una aguja bien colocada. Esta publicación es la hoja 15 de la serie de neumática y está pensada como un mini curso: recorremos la ficha, corregimos lo que hay que corregir, ampliamos con normas y casos reales y, al final, tienes un simulador que muestra por dentro cada elemento (aguja, antirretorno, escape rápido) y el efecto que tiene sobre un cilindro real: presiones en ambas cámaras, velocidad, tiempo de carrera, estabilidad y gráficas en el tiempo.

Qué vas a aprender

Esta hoja forma parte de una serie de ocho sobre neumática (hojas 11 a 18): compresores industriales, sistemas neumáticos y flujo de aire, cilindros, válvulas, control de velocidad (esta), circuitos de mando básico y secuencias, fugas de aire y mantenimiento neumático. Si algo de la teoría de cilindros o de válvulas te suena nuevo, repasa primero las publicaciones de cilindros neumáticos y de válvulas neumáticas de esta misma serie.

Mapa visual del tema

Mapa conceptual del control de velocidad neumático con seis ramas: fundamento, elementos, dónde regular, ajuste, problemas y seguridad
Mapa visual del control de velocidad (diagrama original Welectronic).

Léelo así: el fundamento (v = Q / A) explica todo lo demás; los elementos (estrangulador, regulador unidireccional, escape rápido) son las herramientas; dónde regular decide si el resultado es estable o con tirones; el ajuste es el procedimiento; los problemas son lo que pasa cuando algo de lo anterior falla; y la seguridad envuelve todo.


1. Velocidad y caudal

Ficha: la velocidad del actuador depende del caudal real, el área del pistón y la carga; relación v igual Q entre A; regular el escape en doble efecto
Velocidad y caudal. Fuente: ficha técnica Welectronic.

La ficha parte de la relación fundamental v = Q / A, donde v es la velocidad del vástago (m/s), Q el caudal volumétrico real que entra en la cámara que empuja (m³/s) y A el área efectiva de esa cámara (m²). Es la misma idea que llenar un balde con una manguera: cuanto más caudal entra, más rápido sube el nivel; cuanto más ancho es el balde, más lento sube. En un cilindro, el "nivel" es la posición del émbolo.

v = Q / A (Q en m³/s, A en m², v en m/s)
A1 = π · D² / 4 (lado del émbolo, sin vástago)
A2 = π · (D² − d²) / 4 (lado del vástago, anular)

Hay dos áreas, no una. Con el mismo caudal, el cilindro se mueve más rápido al retraer (A2 es menor) que al extender (A1). Para un cilindro de Ø50 con vástago de Ø20: A1 = 19,635 cm² y A2 = 16,493 cm². La relación A1/A2 = 1,190 significa que, con el mismo caudal, el retorno es un 19 % más rápido.

Caudal real y caudal ANR: el error más frecuente

El aire es compresible: un litro a 6 bar ocupa menos volumen que a presión atmosférica. Los catálogos dan el caudal en L/min ANR (litros normalizados, medidos a la atmósfera normal de referencia), mientras que la fórmula v = Q / A necesita el caudal real a la presión de la cámara. La conversión es:

QANR = Qreal · (pmanométrica + 1,013) / 1,013

Ejemplo: para que el Ø50 / Ø20 extienda a 0,3 m/s necesita Qreal = A1 · v = 35,3 L/min dentro de la cámara. Si la cámara está a 6 bar, eso son 245 L/min ANR que la válvula y la tubería tienen que entregar. Y el aire que sale de la cámara del vástago a la misma velocidad son 29,7 L/min reales.

Corrección al póster: (1) La ficha escribe v = Q / A como "relación ideal". Está bien, pero hay que precisar que A es distinta en cada cámara y que Q es el caudal real a la presión de la cámara, no el caudal ANR del catálogo. (2) En el dibujo del cilindro, el puerto izquierdo (lado del émbolo) aparece como "escape regulado" y el derecho (lado del vástago) como "alimentación libre". Esa combinación corresponde a la retracción; para la extensión es al revés: entra libre por el lado del émbolo y se regula el escape del lado del vástago, que es lo que la propia ficha dibuja en la sección 3. (3) La frase "la velocidad depende de la carga" es cierta solo cuando el caudal no está limitado por una aguja: con regulación en el escape, la aguja manda y la velocidad cambia poco con la carga (siempre que la carga no sea tan grande que el cilindro se detenga).

2. Elementos de control de velocidad y de flujo

En neumática no se "baja la presión" para ir más lento (se perdería fuerza): se limita el caudal. Hay tres elementos básicos y todos aparecen en el simulador del final.

Ficha: regulador unidireccional con antirretorno, ajuste de aguja, entrada libre hacia el actuador, salida regulada desde el actuador y símbolo ISO 1219
Regulador unidireccional. Fuente: ficha técnica Welectronic.

2.1 Estrangulador bidireccional

Es una válvula de aguja: un tornillo con punta cónica que se acerca o se aleja de un asiento y deja una rendija de paso. Frena el aire en los dos sentidos: al llenar y al vaciar. Es sencillo, pero no distingue entrada de salida; por eso se usa cuando se quiere la misma limitación en ambos sentidos (por ejemplo, para suavizar el accionamiento de una válvula o limitar la velocidad de ida y vuelta de un cilindro simple).

2.2 Regulador unidireccional (válvula reguladora con antirretorno)

Es un estrangulador con un antirretorno en paralelo. En un sentido el aire levanta la bola del antirretorno y pasa libre (casi sin restricción); en el sentido contrario la bola se apoya en su asiento y el aire solo puede pasar por la rendija de la aguja. Así se frena un solo sentido, justo el que interesa. Se vende en dos versiones (flujo libre hacia el cilindro o flujo libre desde el cilindro) y la dirección de la flecha marca cuál es la regulada. Muchos modelos se atornillan directamente al puerto del cilindro (tipo "codo regulador" o "racor regulador").

Corte esquemático de un regulador unidireccional con dos paneles: sentido libre donde la bola se levanta y sentido regulado donde la bola cierra y el aire pasa solo por la rendija de la aguja
Corte esquemático del regulador unidireccional (diagrama original Welectronic).

Símbolo (ISO 1219-1): un estrangulador variable (dos arcos con una flecha inclinada que lo cruza) en paralelo con un antirretorno (círculo con "V" que indica el sentido que abre), todo dentro de una caja punteada que indica que es un solo componente. Si en tu diagrama la flecha del estrangulador cruza el símbolo, es regulable.

Corrección al póster: en el dibujo de la sección 2 las dos flechas azules apuntan hacia la derecha, como si el aire regulado fluyera en el mismo sentido que el libre. En realidad son sentidos opuestos: el flujo libre va hacia el actuador y el flujo regulado sale desde el actuador hacia la válvula. Además, la norma correcta es ISO 1219-1 (símbolos gráficos) e ISO 1219-2 (esquemas de circuito); la leyenda de línea continua / discontinua de la ficha es un recurso didáctico, no un convenio de la norma.

2.3 Válvula de escape rápido

No regula: acelera. Se monta lo más cerca posible del cilindro. Tiene tres conexiones: 1 (entrada desde la válvula de mando), 2 (al cilindro) y 3 (escape a la atmósfera, normalmente con silenciador). Un disco móvil se mueve con la presión: al llenar, el aire de la válvula empuja el disco contra el escape 3 y pasa de 1 a 2; al vaciar, la presión del cilindro empuja el disco contra la entrada 1 y el aire sale directo por 3, sin recorrer el tubo ni la válvula 5/2, que son estrechos y largos. Se usa para el retorno rápido de cilindros de simple efecto y para la carrera en vacío de los de doble efecto.

Corte esquemático de una válvula de escape rápido con dos paneles: llenado de 1 a 2 con el disco cerrando el escape 3 y vaciado de 2 a 3 con el disco cerrando la entrada 1
Válvula de escape rápido: llenado y vaciado (diagrama original Welectronic).

2.4 Resumen comparativo

ElementoQué haceSentidoUso típico
Estrangulador bidireccionalLimita el caudal con una agujaAmbos sentidosSuavizar válvulas o limitar ida y vuelta por igual
Regulador unidireccionalAguja + antirretorno en paraleloRegula un sentido; el otro es libreControl de velocidad de cilindros (regulación en el escape)
Antirretorno (dentro del regulador)Deja pasar el aire en un sentido y lo bloquea en el otroUn sentidoHacer que la aguja actúe solo en uno
Escape rápidoVacía la cámara directo a la atmósferaVaciadoRetorno rápido; trabajo lento + retorno rápido

3. Regulación del escape (meter-out) frente a la entrada (meter-in)

Ficha: regulación del escape en extensión y retracción de un cilindro de doble efecto con buenas prácticas
Regulación del escape. Fuente: ficha técnica Welectronic.

La ficha recomienda regular el escape en los cilindros de doble efecto. Veamos por qué con las presiones de cada cámara. Tomemos un cilindro Ø50/Ø20 que empuja una carga de 450 N (carga más fricción) con aire de red a 6 bar:

Comparación de regulación en la entrada y en la salida con las presiones de las cámaras A y B: en meter-in 2,3 y 0 bar; en meter-out 5,5 y 3,8 bar
Meter-in frente a meter-out con las presiones de cada cámara (diagrama original Welectronic).

Con la regulación en el escape, la velocidad queda fijada por el caudal que sale por la aguja, y como la cámara de escape está presurizada, el caudal que pasa por la aguja es bastante constante. Por eso el escape suele ser la regulación "por defecto" en doble efecto, tal como indica la ficha.

Gráfica de la velocidad del vástago frente a la apertura de la aguja para regulación en salida y en entrada
Velocidad frente a apertura de la aguja (modelo didáctico original Welectronic).

La gráfica (calculada con el mismo modelo del simulador) muestra algo importante para el ajuste: con regulación en salida la velocidad crece casi proporcionalmente con la apertura, así que ajustar es fácil y predecible. Con regulación en entrada la curva se satura pronto (a partir de cierta apertura el límite lo ponen la válvula y los tubos) y en la zona baja la velocidad es muy sensible a la fricción.

Cuándo NO conviene regular el escape

Precisiones a la ficha: (1) En el cuadro "Retracción (entrada del vástago)", conviene leer "retorno del vástago": el vástago entra en el cilindro y la cámara que se vacía es la del émbolo. (2) La contrapresión puede intensificar la presión en la cámara que escapa: con el vástago casi detenido, la presión del lado del vástago puede llegar hasta pred · A1/A2 (con el Ø50/Ø20 a 6 bar, hasta 7,14 bar). Es otra razón para no cerrar del todo la aguja y para respetar la presión máxima del cilindro (verifica la presión de trabajo máxima de tu cilindro: la serie ISO 15552 suele declarar 10 bar; valídalo con tu ficha). (3) "Evitar cierres totales" se refiere a la aguja: cerrada por completo en el sentido regulado, el vástago no puede moverse.

4. Ajuste práctico

Ficha: cinco pasos para el ajuste práctico del regulador, referencia de ajuste abrir en sentido antihorario y cerrar en sentido horario, y comprobaciones
Ajuste práctico. Fuente: ficha técnica Welectronic.

La ficha propone cinco pasos. Los ampliamos con el criterio de campo:

  1. Aislar para instalar: cierra el suministro, despresuriza la línea y aplica el bloqueo y etiquetado (LOTO) de tu planta. Un cilindro sin presión puede moverse por gravedad o por la carga: sujeta lo que pueda caer.
  2. Configurar el ajuste inicial según el fabricante: parte siempre con la aguja casi cerrada (no cerrada del todo) para que la primera prueba sea lenta. Es mucho más seguro abrir poco a poco que arrancar con la aguja abierta (dato a validar: muchos fabricantes recomiendan empezar con entre una y dos vueltas de apertura, según el modelo).
  3. Probar a velocidad controlada con la zona despejada: sin personas ni objetos en la trayectoria del vástago ni de la carga.
  4. Ajustar gradualmente desde un mando seguro: abre un cuarto de vuelta, ejecuta el ciclo, observa. Repite. Mide con cronómetro o con el tiempo de ciclo del PLC.
  5. Bloquear el ajuste y verificar el ciclo: aprieta la contratuerca (no la fuerces) y haz varios ciclos completos con carga real.

Sentido de giro: en los reguladores con rosca derecha, antihorario abre (más paso, más velocidad) y horario cierra (menos paso, menos velocidad), como en un grifo.

Comprobaciones finales: carrera completa sin golpes ni rebotes, velocidad uniforme en toda la carrera, sin ruidos excesivos en el escape y sin que el actuador se detenga por falta de caudal. Si todo eso se cumple, el ajuste es bueno.

Corrección al póster (aparente contradicción): el paso 4 pide "ajustar gradualmente" y las alertas dicen "no altere la velocidad a mano durante el movimiento". Se concilian así: el ajuste se hace por pasos con la máquina detenida (o en modo de ajuste con protecciones puestas y las manos lejos de las partes móviles), nunca girando la aguja a la vez que la carga se mueve cerca de ti. Sigue el procedimiento de tu planta (valida con tu área de seguridad). Además, "ajustar desde un mando seguro" no debe leerse como "ajustar con el equipo energizado y la zona abierta".

5. Problemas frecuentes y recomendación técnica

Tabla de problemas frecuentes del control de velocidad con síntoma, causa probable y acción recomendada, y alertas importantes
Problemas frecuentes y alertas. Fuente: ficha técnica Welectronic.
SíntomaCausas probables (ficha + ampliación)Acción
Movimiento muy rápido o descontroladoRegulador abierto o instalado en la entrada; carga excesiva que arrastra; baja fricción. Añadido: regulador montado al revés (flecha invertida)Regular el escape; verificar la dirección de la flecha; revisar la carga
Movimiento lento o se detiene antes de completar la carreraRestricción excesiva; filtro sucio; fugas en conexiones o sellos. Añadido: presión de red baja, tubo demasiado largo o finoAbrir el regulador poco a poco; limpiar el filtro; buscar fugas
Velocidad inconsistenteSuministro inestable, fugas intermitentes, vibraciones en tuberías. Añadido: carga variable con regulación en entrada; temperatura; agua en el aireVerificar red y regulador; sujetar tuberías; pasar a meter-out
Tirones o golpes al inicio o al finalEscape muy restringido; actuador sobredimensionado. Añadido: fricción alta (falta de lubricación inicial, sellos nuevos o desgastados), velocidad demasiado baja (stick-slip), falta de amortiguaciónAbrir por pasos; considerar un cilindro de menor diámetro; revisar amortiguación y lubricación
Ruidos en el escapeEscape obstruido o cercano a una superficie; restricción excesiva. Añadido: falta de silenciadorLimpiar o reubicar el escape; colocar un silenciador; ajustar el regulador
Recomendación técnica de la ficha: regular el escape con válvulas unidireccionales lo más cerca posible del actuador, evitando cierres totales y cambios bruscos, sistema limpio, seco y bien sellado
Recomendación técnica de la ficha.

El fenómeno de los tirones (stick-slip)

La fricción estática de los sellos es mayor que la cinética. A velocidades muy bajas, el émbolo se pega, la presión sube hasta vencer la fricción estática, el émbolo salta, la presión cae y se vuelve a pegar. El resultado son tirones. Se reduce con: regulación en el escape (la contrapresión amortigua), cilindros de menor diámetro (más presión para la misma carga), buena lubricación (la inicial de fábrica; "lubricación solo si el fabricante lo requiere" indica la ficha: una vez que se lubrica un cilindro, hay que seguir lubricándolo, porque el aceite arrastra la grasa original) y no bajar de la velocidad mínima razonable (referencia habitual para cilindros estándar: entre 0,05 y 0,1 m/s; dato a validar con el fabricante).

Aire limpio y seco, y presión estable

Un regulador con la rendija de pocas décimas de milímetro se ensucia con facilidad: agua, óxido y aceite carbonizado. Usa filtro y secado adecuados (clases de calidad de aire según ISO 8573-1; para cilindros estándar suele bastar una calidad media, por ejemplo 6:4:4 o 7:4:4, a validar con el fabricante) y una presión regulada y estable aguas arriba. Una red con caídas de presión hace que la velocidad "se mueva" aunque no toques la aguja.

Corrección al póster: la ficha aconseja "escape muy restringido" como causa de tirones y "actuador sobredimensionado" como segunda; falta mencionar que los tirones también ocurren con poca restricción si la regulación está en la entrada y la carga varía. La causa común es la misma: el émbolo no está "tensado" entre dos presiones.

6. ¿Qué elemento elijo y dónde lo pongo?

Árbol de decisión para elegir el elemento de control de velocidad según el tipo de cilindro: doble efecto con meter-out y escape rápido, simple efecto con meter-in
Árbol de decisión (diagrama original Welectronic).

7. Casos reales de planta

Los siguientes casos son ilustrativos (situaciones típicas de plantas portuarias y de graneles, con cálculos de referencia).

Caso 1 · Empujador de cajas que golpea la fijación (línea de despacho)

Síntoma: golpe seco al final de cada carrera y fijaciones agrietadas. Datos: Ø63 × 400 mm, masa móvil 20 kg, cilindro sin regulación: v ≈ 0,9 m/s medidos. Diagnóstico: la energía cinética en el tope es E = ½ · 20 · 0,9² = 8,1 J, demasiado para un tope sin amortiguación. Solución: reguladores unidireccionales en el escape de ambos puertos (meter-out) para bajar a 0,4 m/s (tiempo de carrera 1,0 s en vez de 0,44 s) y ajustar la amortiguación del final de carrera. La energía baja a 1,6 J (5 veces menos).

Caso 2 · Compuerta vertical de tolva que "se cae" al bajar

Síntoma: la compuerta baja de golpe y rebota, pero sube bien. Datos: Ø80, compuerta de 60 kg, cilindro vertical; el cierre baja al extender el vástago. Diagnóstico: el regulador estaba en la entrada del cilindro: el peso (W = 588 N) ya empuja el vástago hacia abajo, y una aguja en la entrada solo limita el aire que llega al émbolo, no frena la caída; la cámara del vástago se vacía libre y nada sostiene la carga. Solución: invertir los reguladores para regular el escape de la cámara que se vacía (meter-out). La contrapresión sostiene la carga y la bajada pasa a ser controlada. En cargas verticales en las que una falla de suministro no puede ser tolerada, añade además un bloqueo (válvula de retención pilotada o freno de vástago), que es tema de otra hoja de la serie.

Caso 3 · Expulsor de piezas de simple efecto con retorno lento

Síntoma: el vástago sale bien pero tarda cerca de un segundo en volver, y la línea espera. Diagnóstico: el resorte debe expulsar el aire de la cámara por el mismo tubo largo y la válvula de mando, que son estrechos. Solución: regulador de entrada para la extensión (meter-in) y una válvula de escape rápido montada pegada al cilindro, para que el aire de retorno salga directamente por un orificio grande a la atmósfera. En un caso típico el retorno pasa de cerca de 1 s a una fracción de segundo (valores de referencia, valídalos midiendo).

Caso 4 · Tirones en un cierre lento (puerta de contenedor)

Síntoma: una puerta debe cerrarse en 15 s con un cilindro de 400 mm (v ≈ 0,027 m/s); avanza a tirones. Diagnóstico: la velocidad está por debajo de la zona estable (0,05–0,1 m/s) y el cilindro es grande para esa carga: la presión necesaria es muy baja y no vence con regularidad la fricción estática. Solución: usar un cilindro de menor diámetro, regulación en el escape, y si aun así tira, un regulador oleoneumático o un amortiguador (control de velocidad hidráulico) para movimientos muy lentos.

8. Errores comunes que conviene evitar

9. Resumen rápido (cheat-sheet)

ConceptoFórmula o regla
Velocidad del vástagov = Qreal / A (A1 al extender, A2 al retraer)
Caudal real a ANRQANR = Qreal · (p + 1,013) / 1,013
Tiempo de carrerat = carrera / v
Contrapresión en meter-outpB = (pA·A1 − F) / A2
Máxima intensificaciónpB,máx = pred · A1/A2
Regulación recomendadaDoble efecto: en el escape (meter-out). Simple efecto: en la entrada
AgujaHorario cierra, antihorario abre; partir casi cerrada
Retorno rápidoEscape rápido pegado al cilindro
Energía de impactoE = ½·m·v²

Glosario breve

Normas y datos a validar

10. Simulador de control de velocidad

El simulador reúne todo lo anterior. Cada elemento se ve por dentro (corte animado: aguja, antirretorno, escape rápido) y conectado a un cilindro de doble o simple efecto. Qué probar:

Qué hace el modelo: cada cámara es un volumen de aire con transformación politrópica; cada elemento del circuito es una conductancia tipo ISO 6358 (flujo sónico y subsónico) y se combinan en serie; la dinámica del vástago incluye fricción estática y cinética (stick-slip) y topes inelásticos. Los valores de conductancia son típicos, no de un fabricante. En el régimen permanente, la velocidad que da el simulador coincide con un cálculo independiente casi estático hecho en Python (error menor al 5 % en meter-out y sin regulación; en meter-in a baja presión el cálculo casi estático solo aproxima por el stick-slip). Es un modelo didáctico: para dimensionar usa los datos del fabricante.

✅ 5 Problemas Resueltos

Problema 1: Un cilindro Ø63 con vástago Ø20 recibe un caudal real de 30 L/min en la cámara del émbolo al extender. Calcula la velocidad al extender y la que tendría al retraer con el mismo caudal en la cámara del vástago.
Solución:
A1 = π·63²/4 = 31,17 cm², A2 = π·(63² − 20²)/4 = 28,03 cm²
Q = 30 L/min = 5×10−4 m³/s
vext = Q / A1 = 5×10−4 / 0,003117 = 0,160 m/s
vret = Q / A2 = 0,178 m/s (11 % más rápido)
Problema 2: Con el mismo Ø63/Ø20 y 400 mm de carrera, la aguja del escape del lado del vástago deja salir 45 L/min reales. ¿Cuál es la velocidad de extensión y el tiempo de carrera?
Solución:
En meter-out la velocidad la fija el aire que sale por la aguja de la cámara del vástago (A2):
v = Q / A2 = (45×10−3/60) / 0,002803 = 0,268 m/s
t = 0,4 / 0,268 = 1,49 s
Problema 3: Un Ø40 con 250 mm de carrera debe extenderse en 1,25 s con la cámara del émbolo a 4,5 bar manométricos mientras se mueve. ¿Qué caudal real y qué caudal ANR necesita?
Solución:
v = 0,25 / 1,25 = 0,2 m/s; A1 = 12,57 cm²
Qreal = A1·v = 0,001257 × 0,2 = 2,513×10−4 m³/s = 15,08 L/min reales
QANR = 15,08 × (4,5 + 1,013)/1,013 = 82 L/min ANR
Problema 4: Un Ø50/Ø20 empuja una carga más fricción de 450 N. Calcula la presión de cada cámara con regulación en la entrada (meter-in, escape libre) y con regulación en la salida (meter-out) si la cámara A queda a 5,5 bar.
Solución:
A1 = 19,635 cm², A2 = 16,493 cm²
Meter-in: pB ≈ 0 y pA = F / A1 = 450 / 0,001963 = 2,29×105 Pa = 2,29 bar.
Meter-out: pA·A1 − pB·A2 = F → pB = (5,5×105 × 0,001963 − 450) / 0,001649 = 3,82 bar.
En meter-out las dos cámaras están presurizadas: el émbolo es mucho más rígido.
Problema 5: Una carga vertical de 80 kg es bajada por un cilindro Ø50/Ø20 (extensión hacia abajo). (a) Con meter-in y escape libre, ¿puede el cilindro sostener la carga? (b) Con meter-out y la cámara del émbolo a 1 bar manométrico, ¿qué contrapresión necesita la cámara del vástago?
Solución:
W = 80 × 9,81 = 784,5 N
(a) Con la cámara B abierta a la atmósfera, la única "resistencia" es el vacío en A: aun llegando a 0 bar absolutos, la fuerza máxima que frena es patm·A1 = 101 325 × 0,001963 = 199 N, muy inferior al peso. Con 50 N de fricción, el exceso de 536 N acelera la carga a unos 6,7 m/s²: cae casi en caída libre, "arrastrando" el émbolo.
(b) pA·A1 + W = pB·A2 → pB = (1×105·0,001963 + 784,5) / 0,001649 = 5,95 bar. La aguja debe mantener esa contrapresión; casi la presión de red. Con 120 kg serían 8,3 bar, por encima de la presión de red (la intensificación): en esos casos hay que cambiar el diámetro del cilindro o usar contrapeso.

🏋️ 5 Ejercicios Propuestos

Ejercicio 1: Un Ø32/Ø12 recibe 12 L/min reales en la cámara del émbolo. Calcula la velocidad de extensión y el tiempo para una carrera de 200 mm.
A1 = π·32²/4 = 8,04 cm²
v = (12×10−3/60) / 0,000804 = 0,249 m/s
t = 0,2 / 0,249 = 0,80 s
Ejercicio 2: Un Ø80/Ø25 debe extenderse a 0,15 m/s con regulación en el escape del lado del vástago. ¿Qué caudal real debe pasar por la aguja? Si la cámara del vástago está a 2 bar manométricos, ¿cuánto es en L/min ANR?
A2 = π·(80² − 25²)/4 = 45,36 cm²
Qreal = A2·v = 0,004536 × 0,15 = 40,8 L/min
QANR = 40,8 × (2 + 1,013)/1,013 = 121 L/min ANR
Ejercicio 3: Un Ø50/Ø20 con 300 mm de carrera recibe 40 L/min reales tanto al extender como al retraer. Calcula los tiempos de extensión y de retorno y por cuánto es más rápido el retorno.
vext = (40×10−3/60) / 0,001963 = 0,340 m/s → t = 0,88 s
vret = (40×10−3/60) / 0,001649 = 0,404 m/s → t = 0,74 s
La relación es A1/A2 = 1,19: el retorno es un 19 % más rápido.
Ejercicio 4: Con aire de red de 6 bar y el vástago casi detenido, ¿cuál es la presión máxima teórica de la cámara del vástago en un Ø50/Ø20 con meter-out? ¿Y en un Ø100/Ø25?
pB,máx = pred·A1/A2
Ø50/Ø20: 6 × 1,190 = 7,14 bar
Ø100/Ø25: 6 × 100²/(100² − 25²) = 6,40 bar
Cuanto más grueso es el vástago respecto al diámetro, mayor es la intensificación. Compara con la presión máxima permitida de tu cilindro.
Ejercicio 5: Un Ø32/Ø12 de 500 mm debe extenderse en 4 s con regulación en el escape. ¿Qué caudal real debe pasar por la aguja y cuánto es en ANR si la cámara del vástago está a 1,5 bar manométricos?
v = 0,5 / 4 = 0,125 m/s; A2 = π·(32² − 12²)/4 = 6,91 cm²
Qreal = 0,000691 × 0,125 = 5,18 L/min
QANR = 5,18 × (1,5 + 1,013)/1,013 = 12,9 L/min ANR
Es un caudal muy pequeño: necesita una aguja de ajuste fino de precisión.

🧠 Quiz de conocimiento

Se seleccionarán 7 preguntas al azar de nuestra base de 10. Tu nota se calcula sobre 20.