Pistón hidráulico: qué es y cómo funciona

Es la pieza que hace el trabajo pesado de la máquina: levanta, empuja, prensa, sujeta o inclina. Dentro de un tubo de acero, la camisa, se desliza un émbolo con juntas que separa dos cámaras; cuando el aceite a presión entra en una de ellas, el émbolo avanza y arrastra el vástago, que mueve la carga.

¿Para qué sirve un pistón hidráulico?

Sirve para generar mucha fuerza en poco espacio y controlarla con precisión. Un pistón de Ø100 mm a 160 bar empuja unas 12,8 t; un cilindro neumático del mismo diámetro, a 6 bar, apenas llega a 0,48 t. Por eso la hidráulica mueve excavadoras, volteos, prensas, grúas y máquinas de inyección, y la neumática se reserva para cargas ligeras y movimientos rápidos.

Además, el aceite es prácticamente incompresible: con la válvula cerrada, el pistón mantiene la carga en su sitio, y la velocidad se regula con el caudal que envía la bomba.

En la práctica, sí: quien pide un «pistón hidráulico» para su volteo o su prensa se refiere al cilindro completo. En sentido estricto, no: el pistón, o émbolo, es solo el disco interior que separa las dos cámaras, y el cilindro es el conjunto de camisa, émbolo, vástago, tapas, juntas y fijaciones.

En México, Perú, Chile o Argentina se dice más «pistón hidráulico»; en España y en los catálogos técnicos, «cilindro hidráulico». Aquí usamos ambos para el producto completo y «émbolo» para la pieza interior.

Funciona según el principio de Pascal: la presión aplicada a un líquido encerrado se transmite por igual en todas direcciones. La fuerza es presión × área; un émbolo de Ø80 mm (50,3 cm²) a 160 bar empuja 80,4 kN, es decir, 8,2 t. El diámetro y la presión deciden la fuerza; el caudal de la bomba decide la velocidad.

La velocidad es v = Q / A. Con 20 L/min, un pistón de Ø80 mm sale a unos 66 mm/s y, con vástago de Ø45 mm, retorna a 97 mm/s. En la serie FDH la velocidad máxima del émbolo es de 0,5 m/s.

Tiene más de quince piezas, pero cinco hacen el trabajo principal:

• Camisa: tubo bruñido por dentro que contiene la presión; Fenitsa usa tubo de acero St52BK+S.
• Émbolo: separa las cámaras y lleva la junta del émbolo y los anillos guía.
• Vástago: transmite la fuerza; en Fenitsa, acero Ck45 con cromo duro de al menos 20 µm y tolerancia f7.
• Tapas: la delantera, o culata, guía el vástago y aloja su junta y el rascador; la trasera, o fondo, cierra el tubo y lleva la fijación.
• Juntas: de NBR como estándar o de Viton para temperaturas altas.

El resto —puertos, amortiguación, juntas tóricas, tirantes o soldaduras y fijaciones— se explica con un diagrama numerado en partes de un cilindro hidráulico.

La clasificación completa, con tabla comparativa, está en tipos de cilindros hidráulicos.

Con la presión p en bar y el diámetro D en mm, la fuerza en newtons es p × 0,1 × A (A en mm²); para pasar a toneladas se divide entre 9806,65. En el retorno de un doble efecto se usa el área anular, π × (D² − d²) / 4, donde d es el diámetro del vástago.

Ejemplo: pistón para una mesa elevadora de 6 t

Con 160 bar y un 20 % de reserva para rozamiento y picos, el pistón debe dar 7,2 t: D = √(4F / (π·p)) = 75,0 mm, así que se elige Ø80 mm, que empuja 8,2 t. Si también tiene que tirar, con vástago de Ø45 mm el retorno da 5,6 t.

Para otros diámetros y presiones use la calculadora de cilindro hidráulico; la tabla de empuje y tracción con vástago está en ¿Cuánta fuerza genera un cilindro hidráulico de 160 bar?

En una prensa, el diámetro del pistón y la presión fijan el tonelaje: Ø200 mm a 160 bar da 51,3 t, la misma fuerza que Ø160 mm a 250 bar (51,3 t), un cilindro más ligero pero con bomba y mangueras de más presión.

Suele ir en vertical, fijado con brida de modo que la fuerza apriete la brida contra la estructura, y con el carro guiado por el bastidor para que el vástago no reciba cargas laterales. Las prensas de taller usan a menudo pistones de simple efecto o de buzo; las de producción, doble efecto.

Tabla de tonelaje, soluciones para 100 t y criterios de selección: pistón hidráulico para prensa: medidas y tonelaje.

Los cilindros de la serie estándar se piden con un código: FDH-[diámetro]-[carrera]-[fijación]-[junta]-[vástago]. Por ejemplo, FDH-80-500-FFM-NS-CR es un cilindro de Ø80 mm y 500 mm de carrera, con brida delantera, juntas de NBR y vástago de Ck45 cromado. Fenitsa ofrece servicio y repuestos durante 10 años.

Para reemplazar un pistón existente, envíenos los diámetros de émbolo y vástago, la carrera, la distancia entre centros con el vástago recogido, el tipo de fijación y la presión, o una foto con las medidas.