Calculo de Fuerza de un cilindro Neumático

 

Muchas veces nos consultan cómo se calcula la fuerza de un cilindro neumático, por este motivo nos decidimos a escribir este artículo, que comienza explicando la fórmula para hacer el cálculo y termina con un ejemplo concreto.

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 =  Area x Presion

Siendo

 Fteorica = Fuerza teórica del émbolo.

Area = Area del émbolo. También se puede calcular a partir del diámetro interno del cilindro.

Presión = Presión del aire comprimido (bar)

Ahora bien, el área efectiva de un cilindro depende de si se considera en avance o en retroceso, dado que en retroceso tenemos que descontar el diámetro del vástago (ver el siguiente gráfico).

calculo de fuerza

En el caso del avance, se calcula el área del cilindro siendo esta una circunferencia, mientras que para el retroceso, el área es el de una corona circular.

Entonces, el cálculo del área efectiva puede realizarse mediante las siguientes dos fórmulas:

                             

Por lo tanto, si aplicamos esto a la fórmula de fuerza, obtendremos:

Teniendo en cuenta que:

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.