Calculadora de fuerza, velocidad y consumo de un cilindro neumático

¿Cómo se calcula la fuerza de un cilindro neumático?

La fuerza es la presión manométrica por el área del pistón: F = p × A, donde A = π × D² / 4. En la carrera de retroceso, el vástago reduce el área a la corona anular A_h = π × (D² − d²) / 4. Con 1 bar = 0,1 N/mm² y el área en mm², la fuerza se obtiene en newtons.

Esta es la fuerza teórica. La eficiencia tiene en cuenta la fricción de las juntas. Para cargas en movimiento no se aprovecha toda la fuerza del cilindro, por lo que se deja un margen de carga.

Consumo de aire

Cada carrera llena el volumen del cilindro con aire comprimido. Su equivalente a presión atmosférica (aire libre) se obtiene con la relación de compresión r = (p + p_atm) / p_atm. En un cilindro de doble efecto, cada ciclo consume V = (A + A_h) × L × r. Multiplica por los ciclos por minuto para obtener el consumo medio. El compresor y la unidad de preparación de aire se dimensionan con ese total.

Ejemplo

Un cilindro con diámetro interior de 50 mm, vástago de 20 mm y carrera de 200 mm trabaja a 6 bar. La fuerza teórica de avance es 1178 N y la de retroceso 990 N. La relación de compresión es 6,92, lo que da 5,0 litros de aire libre por ciclo. A 10 ciclos por minuto, el consumo es 50 L/min.

¿Por qué la velocidad no se obtiene con una fórmula?

El aire es compresible, por lo que la velocidad del pistón no depende solo del caudal. También influyen la carga, el tamaño de la válvula, la longitud de los tubos y el ajuste del regulador de caudal. Esta herramienta toma el tiempo de carrera que introduces y obtiene la velocidad media y el caudal de aire libre que debe dejar pasar la válvula a esa velocidad. Para determinar velocidades reales, usa el programa de dimensionamiento del fabricante o realiza mediciones.