En cada carrera, un cilindro neumático consume el volumen de su cámara lleno a la presión de trabajo. Su consumo se calcula, por tanto, con tres datos: el volumen barrido, el número de ciclos por minuto y la presión absoluta. Un cilindro de 50 mm de diámetro y 300 mm de carrera, a 6 bar y 8 ciclos por minuto, consume unos 60 l/min de aire aspirado.
Este cálculo sirve para dimensionar el compresor de una línea automatizada, por ejemplo en un aserradero o en la industria de la madera, donde decenas de cilindros y pinzas trabajan todo el día.
La fórmula, paso a paso
Paso 1, superficie del pistón. Superficie (cm²) = π × (diámetro en cm)² ÷ 4. En un cilindro de doble efecto, la carrera de retorno se hace por el lado del vástago: hay que restar la superficie del vástago.
Paso 2, volumen por ciclo. Volumen (cm³) = superficie × carrera (cm). Simple efecto: solo la carrera de avance. Doble efecto: avance más retorno (lado vástago).
Paso 3, aire aspirado por ciclo. El compresor tiene que suministrar ese volumen lleno a la presión de trabajo. Se multiplica el volumen en litros por la presión absoluta, es decir, la presión del manómetro más 1 bar.
Paso 4, consumo por minuto. Se multiplica por el número de ciclos por minuto.
Tres ejemplos con cifras
Todos los ejemplos son a 6 bar en el manómetro, es decir 7 bar absolutos, y en doble efecto.
Cilindro de posicionamiento, 50 mm, vástago 20 mm, carrera 300 mm, 8 ciclos por minuto.
- Superficie del pistón: 19,6 cm². Superficie del vástago: 3,1 cm².
- Avance: 19,6 × 30 = 589 cm³. Retorno: (19,6 - 3,1) × 30 = 495 cm³. Total: 1,08 litros por ciclo.
- Aire aspirado: 1,08 × 7 = 7,6 litros por ciclo.
- Consumo: 7,6 × 8 = unos 61 l/min.
Pinza de amarre, 32 mm, vástago 12 mm, carrera 50 mm, 20 ciclos por minuto. Volumen por ciclo: 0,075 litros. Aire aspirado: 0,52 litros por ciclo. Consumo: unos 10 l/min. Una pinza se mueve a menudo, pero su pequeño tamaño la hace poco exigente.
Cilindro volteador, 100 mm, vástago 25 mm, carrera 500 mm, 4 ciclos por minuto. Volumen por ciclo: 7,6 litros. Aire aspirado: 53 litros por ciclo. Consumo: unos 213 l/min. El diámetro cuenta al cuadrado: duplicarlo multiplica el consumo por cuatro.
En un cilindro de simple efecto, cuente solo la carrera de avance. El cilindro de 50 mm anterior pasaría de 61 a 33 l/min.
Del cilindro a la línea completa
Se suman los cilindros de la línea y se añade un margen. Ejemplo de una línea de clasificación y apilado de tablas, a título orientativo:
| Elemento | Cantidad | Consumo unitario | Total |
|---|---|---|---|
| Cilindro volteador 100 mm | 2 | 213 l/min | 426 l/min |
| Cilindro de posicionamiento 50 mm | 4 | 61 l/min | 244 l/min |
| Pinza de amarre 32 mm | 6 | 10 l/min | 60 l/min |
| Total | 730 l/min |
Con un margen del 25 %, hay que prever unos 915 l/min a la presión de trabajo. El cálculo por ciclos da una media: el margen y un depósito absorben los picos cuando varios cilindros grandes se mueven a la vez.
¿Qué compresor para esta línea?
- Una línea como la del ejemplo: el S 75. 1,1 m³/min a 8 bar, es decir 1.100 l/min, con reserva para algunos cilindros más.
- Dos líneas, o una línea con puntos de soplado: el S 110. 1,7 m³/min a 8 bar.
- Planta a turnos con varias máquinas: el S 150. 2,2 m³/min a 8 bar.
Los cilindros trabajan por oleadas: la línea acelera, frena, se para. La serie S de velocidad variable sigue esa demanda en lugar de girar en vacío. Nuestro conversor de caudal y presión pasa de m³/min a l/min si la ficha de su máquina usa otra unidad.
Las trampas del cálculo
- Los tubos también cuentan. El tubo entre la válvula y el cilindro se vacía en cada carrera. En tramos largos, sume su volumen al del cilindro.
- Presión demasiado alta. El mismo cilindro de 100 mm consume 213 l/min a 6 bar y unos 183 l/min a 5 bar. Ajuste cada regulador a la presión que el cilindro necesita de verdad. Nuestro artículo para calcular la presión de un compresor explica el método.
- Las fugas. Una junta de vástago gastada o una válvula que fuga consumen aire aunque la línea esté parada. Escuche la línea por la tarde, todavía con presión: vea detectar y reparar fugas.
- El agua. El aire húmedo oxida los vástagos y pega el serrín en las válvulas. Prevea un secador a la salida del compresor.
Los fabricantes de líneas suelen indicar el consumo de sus máquinas: pídalo y compárelo con su cálculo. Después, introduzca sus equipos en el configurador, o envíenos la lista de sus cilindros con una solicitud de presupuesto.
Según su oficio: Compresor para aserradero e industria de la madera.