Cilindro hidráulico de simple efecto

Un cilindro hidráulico de simple efecto recibe aceite a presión por un solo lado: la presión hace salir el vástago y el retorno lo producen la propia carga, la gravedad o un muelle. Tiene un único puerto, un circuito más sencillo y menos piezas que uno de doble efecto, pero no puede tirar de la carga.

Se usa en volteos, prensas, elevadores y gatos, donde la carga vuelve sola. Fenitsa fabrica cilindros hidráulicos a medida; aquí verá sus tipos, su circuito y su fuerza.

Cilindros hidráulicos Fenitsa

¿Qué es un cilindro hidráulico de simple efecto?

En México también se le llama pistón hidráulico de simple efecto. Lo definen tres rasgos:

  • Un solo puerto de aceite, en el fondo; la otra cámara respira por un respiradero con filtro o, en un buzo, no existe.
  • Fuerza en un solo sentido: empuja o, en versiones a tracción, tira.
  • Retorno externo: la carga, la gravedad o un muelle recogen el vástago cuando el aceite se descarga al tanque.

Cómo funciona: retorno por carga, por gravedad o por muelle

Al accionar la válvula, la bomba envía aceite al fondo y el émbolo avanza con toda su área. Cuando la válvula pasa a descarga, el puerto queda conectado al tanque y la fuerza externa empuja el émbolo de vuelta, expulsando el aceite.

La bajada la impulsa la carga, no la bomba: su velocidad depende del peso y del paso que encuentra el aceite. En elevación vertical se monta una válvula reguladora de caudal o de frenado en el retorno para que la carga no caiga de golpe. Con retorno por muelle, la fuerza útil es la del aceite menos la del muelle comprimido, que se indica en la oferta de cada cilindro.

Tipos de cilindros hidráulicos de simple efecto

Tipos de cilindros hidráulicos de simple efecto
TipoCómo retornaUso típico
De buzo (émbolo buzo)Por la carga o la gravedad; el vástago hace de émboloPrensas, elevadores y gatos de gran fuerza
Con émbolo y retorno por cargaPor el peso de la cargaPlataformas, mesas elevadoras y basculantes
Con retorno por muellePor un muelle interiorSujeción, bloqueo y carreras cortas
Telescópico de simple efectoPor el peso de la cajaVolteos y remolques basculantes
Simple efecto a tracciónPor la carga, en sentido contrarioTensado y cierre

El buzo es el más robusto: sin émbolo ni junta de émbolo, solo sella en la culata y su vástago grueso resiste bien el pandeo. Diámetros y etapas del telescópico se definen por proyecto (cilindros hidráulicos telescópicos).

Cilindro hidráulico telescópico Fenitsa
Cilindro hidráulico telescópico de Fenitsa; en volteos suele trabajar como simple efecto.

Circuito hidráulico de un cilindro de simple efecto

El circuito básico de elevación tiene estos componentes:

Componentes del circuito de un cilindro de simple efecto
ComponenteFunción
Bomba con motorAspira aceite del tanque y lo envía al circuito
Válvula limitadora de presiónFija la presión máxima y devuelve el exceso al tanque
Válvula direccional de 3 víasEnvía aceite al cilindro, lo bloquea o lo descarga al tanque
Válvula de bloqueoAntirretorno pilotada o de asiento: sostiene la carga sin fugas
Válvula reguladora de caudalControla la velocidad de bajada
Filtro de retorno y tanqueLimpian y almacenan el aceite que vuelve
Subida: la válvula direccional conecta la bomba con el fondo y el vástago sale; si la carga se bloquea, abre la limitadora. Parada: en posición central, la válvula de bloqueo sostiene la carga. Bajada: la direccional conecta el cilindro con el tanque y abre la de bloqueo; la carga empuja el aceite a través de la reguladora, que fija la velocidad.
Esquema en corte de un cilindro hidráulico de simple efecto con un solo puerto de aceite y respiradero en el lado del vástago1234567891011121314151617
Cilindro hidráulico de simple efecto — Dibujo esquemático (sin escala).
  1. Tapa trasera (fondo)
  2. Fijación trasera de horquilla
  3. Puerto A — lado del fondo (área completa)
  4. Camisa (tubo bruñido)
  5. Tirantes y tuercas
  6. Pistón (émbolo)
  7. Junta del pistón
  8. Anillos guía del pistón
  9. Vástago (cromo duro)
  10. Tapa delantera (culata)
  11. Casquillo guía del vástago
  12. Junta del vástago
  13. Rascador
  14. Respiradero — lado del vástago abierto al aire
  15. Amortiguación y tornillo de regulación
  16. Juntas tóricas estáticas
  17. Ojo del vástago

Cámara del fondo — la presión actúa sobre toda el área del pistón

Diámetros y carreras disponibles

Se fabrican a medida; como referencia, estos son los límites de la gama estándar (catálogo FDH). Las medidas se confirman en la oferta; los diámetros mayores, bajo pedido.

Gama estándar de referencia (catálogo FDH)
ParámetroValor
DiámetrosØ40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 y 200 mm
VástagosØ25 a Ø125 mm, dos o tres opciones por diámetro
Carreras estándar100, 200, 300, 400 y 500 mm
Carrera máxima5000 mm
Presión160 bar de trabajo, 240 bar de prueba, 250 bar opcional
Juntas y temperaturaNBR (estándar) o Viton; −20 °C a +80 °C, o −30 °C a +200 °C con juntas especiales

Fuerza de empuje de un cilindro de simple efecto

F = p × AA = π × D² / 4
D es el diámetro del émbolo o, en un buzo, el del vástago. La columna de 210 bar, presión habitual en hidráulica móvil, es solo comparativa: la serie estándar trabaja a 160 bar (opción 250 bar).
Fuerza de empuje de un cilindro hidráulico de simple efecto
Diámetro (émbolo o buzo)100 bar (t)160 bar (t)210 bar (t)
Ø40 mm1,32,12,7
Ø50 mm2,03,24,2
Ø63 mm3,25,16,7
Ø80 mm5,18,210,8
Ø100 mm8,012,816,8
Ø125 mm12,520,026,3
Ø160 mm20,532,843,1
Ø200 mm32,051,367,3

Ejemplo: un basculante de 15 t a 160 bar. Con un 20 % de reserva, 18,0 t: D = 118,5 mm, así que Ø125 mm, con 20,0 t. Otros casos, en la calculadora de fuerza hidráulica.

Simple efecto frente a doble efecto

Cilindro hidráulico de simple efecto y de doble efecto
Simple efectoDoble efecto
PuertosUno, más respiraderoDos
Válvula3 vías (3/2 o 3/3)4 vías (4/2 o 4/3)
RetornoCarga, gravedad o muellePresión de aceite
Fuerza de tracciónNoSí, sobre el área anular
Velocidad de retornoDepende de la cargaControlada por el caudal
Posición de montajeVertical o con carga que retornaCualquiera
ManguerasUnaDos
Coste y mantenimientoMenor: menos juntas y circuito sencilloMayor, pero más versátil

Si la máquina tiene que tirar de la carga, bajarla con fuerza o trabajar en horizontal, elija un cilindro hidráulico de doble efecto.

Aplicaciones típicas

Fijaciones y datos para el pedido

Las fijaciones son las de un doble efecto: bridas, horquillas, rótulas, muñón o patas. En elevación se suele articular el cilindro en ambos extremos para que siga el arco de la carga sin esfuerzos laterales (equipos de montaje).

Al pedir, además de diámetro, carrera, presión y fijaciones, indique el tipo de retorno y, si es por muelle, la fuerza neta al final de la carrera.

Envíenos los datos de su cilindro

Diámetro de pistón y vástago, carrera, presión de trabajo, fijaciones y cantidad, o bien un plano o una foto del cilindro que quiere reemplazar. Nuestros ingenieros le envían una propuesta técnica y el presupuesto. info@fenitsa.com.

Solicitar presupuesto

Cilindro de simple efecto: preguntas frecuentes

Respuestas breves de nuestros ingenieros.

¿Puede un cilindro de simple efecto tirar de una carga?

No, salvo que esté construido para trabajar a tracción; entonces tira, pero no empuja. Para empujar y recoger el vástago con fuerza hace falta un doble efecto.

¿Por qué un cilindro de simple efecto baja demasiado rápido?

Porque la carga empuja el aceite al tanque sin freno. Se corrige con una válvula reguladora de caudal o de frenado en el retorno, que limita el caudal de salida.

¿Se puede usar un cilindro de doble efecto como simple efecto?

Sí: se alimenta solo el puerto del fondo y el del vástago se conecta al tanque o a un respiradero con filtro, nunca taponado, porque esa cámara quedaría presurizada o en vacío. La carga debe poder devolver el vástago.

¿Cuánta fuerza da un cilindro de simple efecto de 100 mm?

A 160 bar, un cilindro de simple efecto de Ø100 mm empuja 12,8 t (125,7 kN); si retorna por muelle, algo menos.

¿Para qué sirve el respiradero?

Deja entrar y salir el aire de la cámara sin presión cuando el émbolo se mueve. Debe llevar filtro y estar protegido del agua; si no, el cilindro aspira suciedad y humedad en cada carrera.