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¿Cómo dimensionar correctamente un actuador neumático?

En la actualidad, muchas empresas buscan reducir los costos de producción disminuyendo los gastos energéticos, siendo vital seleccionar cuidadosamente los equipos con los que trabajaran las máquinas, para que estos no estén sobredimensionados y consuman más energía de lo que deberían. Por ello, en el presente artículo se desarrollará el siguiente caso a modo de ejercicio para poder elegir el diámetro de émbolo correcto para los cilindros neumáticos y la presión de trabajo en función de la fuerza necesaria para la aplicación, utilizando el diagrama presión-fuerza (Tabla 1).

Se requiere seleccionar el diámetro de émbolo adecuado para un cilindro neumático que soporte una carga de 800N y presión disponible en la red 6bar.

Procedimiento:
Desde F = 800 N se ha trazado una línea vertical de color rojo hasta la intersección con la línea de 6 bares color amarillo, proyectando la intersección hasta el eje donde se muestran los diámetros de émbolo (Ø[mm]), se elige el inmediatamente mayor disponible, en este caso 50mm, luego se traza una línea color celeste hasta la intersección de la línea roja de la fuerza de 800N, la línea verde de presión se sitúa entre las líneas de 4 y 5bar, por lo cual concluimos que la presión de funcionamiento a ajustar es de aproximadamente 4,5bar. Debemos considerar que los principales criterios para la selección son la fuerza y recorridos a superar por motivo de la fricción adicional a la carga. Los valores de fricción son indicativos, ya que dependen de muchos factores como lubricación, presión de funcionamiento, contrapresión, forma de la junta, etc.

Diagrama Presión – Fuerza:


Presión de funcionamiento p en función del diámetro del émbolo y de la fuerza F
En el diagrama se ha considerado aprox. un 10% de pérdidas por rozamiento.

 

Para validar el resultado obtenido, se revisará el cuadro presión-fuerza (Tabla 02), se ubica el diámetro de émbolo 50mm para obtener una fuerza de 800 N, a una presión aproximada de 4.5 bar, y efectivamente se obtiene como resultado, que ese valor se ubica entre las presiones 4 y 5bar.

Diagrama presión-fuerza:

 

Según la fórmula que sigue el cuadro (Tabla02), la fuerza F puede obtenerse a partir de la superficie del émbolo A, la presión p y la fricción R:
Fuerza del émbolo (fuerza estática):

 

Donde:
p = Presión de funcionamiento [bar]
d = Diámetro del émbolo [cm]
R = Fricción ~10% [N]
A = Superficie del émbolo [cm²]
F = Fuerza efectiva del émbolo [N]

 

Utilizar estos diagramas ayudará a seleccionar correctamente los actuadores neumáticos según la fuerza y presión de trabajo, a su vez es una herramienta que invita a realizar un análisis de eficiencia energética partiendo por evaluar los cilindros neumáticos instalados en las máquinas que se tienen en planta, con el fin de comprobar si efectivamente se están utilizando los equipos con las dimensiones optimas, todo ello con el fin de reducir costes energéticos y aumentar la productividad.

 

Milagros Alexandra Coz Colos

Especialista de Automatización y Neumática

Administradora Industrial, con 4 años de Experiencia en el rubro de neumática

Fuente:

https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/334159/Techinfo_es.pdf

 

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