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| Botellas ¿Hacia arriba o hacia abajo? |
Es curioso que tanto en tractores (por ejemplo, en las botellas externas del elevador hidráulico) o en máquinas y aperos agrícolas, como la pala, se encuentran dos diseños, aparentemente antagónicos: la posición de los cilindros hidráulicos.
Se encuentran diseños en los cuales se montan los cilindros hidráulicos
“boca arriba” (con el vástago del pistón por encima del cilindro) mientras otros se montan “boca abajo”
(con el vástago del pistón por debajo del cilindro) (en la foto adjunto se entenderá mejor a lo que nos referimos)
¿Por
qué los dos diseños? ¿existe alguna razón mecánica o hidráulica? ¿qué diseño es
más eficiente?
Desde el punto de vista de hidráulica básica, la fuerza de elevación es el producto de presión por la superficie, sección circular, del pistón. Mientras que la velocidad del movimiento depende del caudal a la par que de la superficie:
F (fuerza) = S (Superficie) x P (Presión)
V (velocidad) = C (Caudal) / S (Superficie)
Si
se modifica la superficie (teniendo en cuenta los diferentes tamaños de la
cámara grande y pequeña), respecto a la fuerza, se observa que, a mayor
superficie, más fuerza se ejerce; en cuanto a la velocidad, si aumenta la
superficie, menor velocidad de desplazamiento.
Pero no parece que esta "hidráulica básica" condicione uno u otro montaje, así que lo mejor es indagar, pero para eso lo mas conveniente es que "hablen los profesionales"
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| Cilindro simple efecto |
Una de las empresas ha sido Hynesur (Sevilla) con buenos profesionales que se han prestado gustosamente a ayudarnos a resolver las dudas.
También me he puesto al habla con Gerpe, Mantenimiento Industrial (Zamora) otros profesionales con los que tengo muy buena relación y que también les ha faltado tiempo para darnos su visión.
ELECCIÓN DEL CILINDRO
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| Corte esquemático cilindro doble efecto |
Doble
efecto: En este caso existen dos comunicaciones con el “exterior”,
una entrada y una salida de fluido hidráulico. Este tipo de cilindros tienen la
particularidad de poder utilizarse en carga, con la cámara grande y con la
cámara pequeña. Por ello, con la misma presión y mismo caudal el cilindro
empujará con más fuerza con la cámara grande y menos con la cámara pequeña.
En
la cámara pequeña la superficie que ocupa el vástago hace que con los mismos
parámetros de caudal y presión sea más rápido y tenga menos fuerza al recoger
con la corona circular.
Pandeo del cilindro:
¿Qué es el pandeo de un cilindro?: El pandeo es la tendencia a “doblarse” lateralmente un elemento rígido al ejercer presión sobre él. A mayor longitud, y menor sección, mayor posibilidad de pandeo.
Si
se coloca la parte del vástago en la parte móvil existe menos pandeo. Para
entenderlo, se debe analizar el principio de palanca, ya que el brazo de fuerza
teniendo el vástago hacia abajo es más grande que si tenemos el vástago hacia
arriba, lo que hará que la presión de pandeo a la que se somete el cilindro sea
superior y ponga en riesgo la deformación del cilindro.
En
la imagen adjunta, teniendo la misma apertura del cilindro, hay diferentes
brazos de fuerza, y de ahí el mayor riesgo de pandeo.
No es habitual el pandeo en un cilindro bien calculado (los cálculos siempre llevan aparejado un sobredimensionado del cilindro) y con un uso de la máquina adecuado, pero en casos extremos, el detalle puede ser determinante.
ELECCIÓN
DEL MONTAJE
Para
el montaje se deberá tener en cuenta tanto la fuerza, la velocidad del
cilindro, el pandeo del mismo y las posibilidades geométricas (cotas de
montaje).
Para
Hynesur la respuesta es muy similar “tanto
por pandeo, como por fuerza y velocidad del cilindro, se puede obtener mejor
rendimiento si se realiza el empuje hacia arriba y la tracción hacia abajo.
Pero con un diseño lógico y responsable, el conjunto funcionará de forma correcta,
independientemente de la posición del cilindro”.
Otros
detalles
Si
que, en el caso concreto del elevador del tractor, disponer del vástago hacia
abajo, es a priori una posición más expuesta a impactos de piedras.
También con el vástago hacia arriba además de estar más protegida a los impactos, es que la vida útil del latiguillo hidráulico puede durar más ya que al estar el culo de botella en la parte que queda fija al tractor habrá muchas menos flexiones y estiramientos del latiguillo
DOS
EJEMPLOS
Para los ejemplos, he cogido dos tractores de la misma marca, Massey Ferguson, ambos tractores los tuvimos en las instalaciones del NEMA AGROTEC (UFSM, RS, Brasil) y allí estuvimos analizando las ventajas de uno y otro montaje: MF 7719 (Modelo de Massey que incorpora las botellas hacia abajo) y MF 6711 (Modelo de Massey con las botellas hacia abajo)
Entradas
relacionadas o de posible consulta
- Muy
didáctico y útil el blog
de Hynesur
- Publicada en 2013 y sigue siendo una de las entradas más consultados: Sistema hidráulico, ¿centro abierto o cerrado?
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| Mediciones en cilindros y pistones, instalaciones AGROTEC-NEMA-UFSM |
