cilindros de doble efecto

Cilindros neumáticos: de doble efecto y simple

Industria, Energía y Medioambiente
 20-ene-2021 | Structuralia

En el mundo industrial, mecánico y de la producción en masa, los dispositivos neumáticos son el día a día, son las fibras del músculo que ponen en movimiento las maquinarias más importantes para la manufactura actual. Aunque muy discretos, y puede que nunca se nos pase por la mente; la verdad es que son parte esencial de nuestra forma de vida, y puede que estén detrás de la gran parte de los productos que usamos y consumimos. 

La neumática proviene de la utilización de un elemento muy simple y disponible: el aire. Es por esto que es de las primeras formas de energía utilizadas por el hombre, de hecho, de los primeros registros de su utilización, se remontan a la antigua Grecia, donde se utilizó aire a presión para elaborar una cañón. Sin mencionar los fuelles que ya se utilizaban en el neolítico para avivar los fuegos de las fundiciones.

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Historia de la neumática

Como ya hemos adelantado, el primero del que podemos estar seguros que ha estudiado el tema de la neumática con la posibilidad de convertirlo en una herramienta útil, aunque sea con un fin únicamente bélico, fue el griego Ktesibios (285 A.C.– 222 A.C.), quien escribió numerosos tratados sobre el tema, aunque muchos de ellos perdidos, y es considerado aún hoy en día como el padre de la neumática.

Luego es cierto que durante los primeros siglos de nuestra era, hubo una especie de vacío en este tema, fuera de los fuelles utilizado en la fundición, y la elaboración de instrumentos musicales; pero sí es cierto, que se exploraron diversas formas de aprovechar la energía del aire en su estado natural, en otras palabras, la energía eólica. Nos referimos a los molinos de la edad media que permitían convertir la energía del viento en movimiento en energía mecánica, y por supuesto, las velas de los barcos en la navegación. 

No es hasta el siglo XVII, que se comienza a hacer un estudio sistemático sobre las reglas de la neumática, y por ende se comienza a comprender su verdadero potencial, dando pie así al desarrollo tecnológico de las distintas aplicaciones para el uso del aire comprimido. Es por esto que alrededor de 1776, se crea el primer compresor mecánico, el cual sería clave para los posteriores desarrollos de las tecnologías y herramientas neumáticas.

A partir de ese momento, se empezaron a desarrollar sistemas neumáticos para ferrocarriles, frenos, el martillo para remachar, perforadoras de percusión y muchas otras herramientas, que participarán activamente en el desarrollo industrial del siglo XIX. Y conseguirían un último gran empujón con la necesidad de de automatización y racionalización del trabajo en las industrias, después de la segunda guerra mundial.

Para finalmente, encontrarnos con que a finales de los años 60, los sistemas de control numéricos, y la alta precisión que se logró obtener con sistemas neumáticos, daría paso a sistemas mucho más complejos. Un ejemplo muy actual es la robótica, que abre un abanico infinito de aplicaciones para mecanismos articulados por sistemas neumáticos e hidráulicos de alta precisión, presentándose como una gran oportunidad para realizar tareas complejas, a un bajo precio, y en algunos casos, protegiendo vidas humanas.

Cilindros neumáticos

Como podemos ver, hoy en día la neumática está presente en casi todos los ámbitos de la producción acompañada de la hidráulica, forman el “trascamara” de la mayoría de los procesos de manufactura que se realizan en la actualidad. Lo mismo sucede con la construcción, con el transporte, y con la minería; y muchas de estas aplicaciones son consecuencia de un elemento sencillo a simple vista, pero de gran importancia: el cilindro neumático.

También conocidos como actuadores neumáticos, se basan en un elemento, normalmente extruido y metálico, de sección cilíndrica continua, el cual, está sellado de forma hermética a cada uno de sus extremos. En el interior de estos cilindros se desliza de forma rectilínea una pieza conocida como Émbolo , este elemento unido a un vástago, se encarga de transformar el aire a presión inyectado en el cilindro en energía mecánica con su movimiento de un extremo hacia el otro del cilindro.

Los espacios a cada lado del émbolo, son conocidos como cámaras, y son los que reciben el aire a presión; según la capacidad de las cámaras, el diámetro y la carrera que pueda tener el émbolo dentro de ellas, resultará la capacidad de trabajo del cilindro neumático, y por lo tanto del sistema neumático en sí.

Aunque dentro de sus particularidades, nos podamos encontrar con muchos formas y tipos de cilindros dentro de la industria, podemos dividirlos esencialmente en dos tipos de cilindros neumáticos :

Cilindro de simple efecto

En este tipo de cilindro neumático el desplazamiento del émbolo, generado por el aire comprimido, se desarrolla en un solo sentido, es decir, solo en avance. Eso implica que el trabajo también se realiza únicamente en un sentido. El retroceso se logra generalmente con un muelle o resorte ubicado al interior del cilindro, rodeando el vástago; aunque hay casos donde el retroceso simplemente se produce por efecto de la gravedad (cuando está posicionado verticalmente). 

Cilindros de doble efecto

Contrariamente a lo que sucede en los cilindros de efecto simple, en los cilindros de doble efecto existen dos tomas de aire (una a cada extremo del cilindro). Permitiendo que el movimiento del émbolo se lleve a cabo en 2 direcciones: avance y retroceso. Una de las ventajas, es que la carrera del émbolo puede ser mucho más larga que un cilindro de simple efecto, siempre teniendo en cuenta que el pandeo puede ser altamente perjudicial y se debe evitar a todo coste.

Adicionalmente, en los cilindros de doble efecto se hacen necesarios, cuando la velocidad es muy alta, amortiguadores para reducir el impacto en cada uno de los extremos y evitar daños. Es muy importante tener en cuenta que la velocidad jamás va a poder ser igual en el retroceso y en el avance, debido a que el espacio que ocupa el vástago en una de las cámaras, cambia por completo la superficie efectiva a ocupar por el aire comprimido.

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