Cómo elegir el cilindro hidráulico telescópico ideal: guía práctica

Cuando necesita la potencia de un cilindro hidráulico, pero no tiene espacio para un cilindro de vástago tradicional, la mejor solución es un cilindro hidráulico telescópico. Capaces de elevar tanto como un cilindro estándar, los modelos telescópicos pueden ofrecer la misma potencia ocupando solo el 20 % al 40 % de su longitud extendida cuando están retraídos.

Existen varias aplicaciones donde un cilindro hidráulico telescópico es útil y la única forma de realizar ciertas funciones.

Este artículo examina los diferentes tipos de cilindros hidráulicos telescópicos y cómo funcionan. También veremos algunas de las aplicaciones más comunes y cómo asegurarse de elegir el cilindro adecuado para sus necesidades.

Cómo funcionan los cilindros hidráulicos telescópicos

Aunque hay varias variedades, todos funcionan con el mismo principio. Estos cilindros se construyen a partir de una serie de tubos de acero, anidados en tamaño descendente.

El tubo más grande, conocido como cuerpo o camisa, es visible cuando el cilindro está retraído. El tubo más pequeño, o émbolo, contiene el extremo que se une a la carga de trabajo. Las otras secciones, que se extienden para completar la carrera, se conocen como etapas.

Por razones de estabilidad, el número máximo de etapas en un cilindro hidráulico telescópico es seis. Más que eso y el sistema tiende a volverse inestable, presentando múltiples problemas tanto en diseño como en ejecución.

El aceite hidráulico bombea al sistema para extender el dispositivo. El aceite empuja las etapas hacia afuera de la más grande a la más pequeña. Cada etapa se extiende completamente antes de que comience la siguiente, hasta que finalmente el émbolo se extiende del todo. Al retraerse, el proceso se repite en orden inverso: el émbolo se retrae antes de la siguiente etapa, y así sucesivamente.

Cojinetes y sellos

Cada etapa en un cilindro hidráulico telescópico está soportada por cojinetes guía, que mantienen los cilindros adecuadamente alineados. Estos cojinetes definen cuánto proyecta la etapa interna desde la anterior y cuánto se solapan las dos etapas.

Hay una amplia variedad de opciones en sellos, cada uno con un diseño y propósito ligeramente diferentes. Por ejemplo, dos diseños estándar —sellos multi-labio y sellos en V articulados— se instalan usando anillos de tope y tuercas de empaquetadura, y encajan dentro de cada sección telescópica. El sello se forma entre el diámetro exterior de la etapa menor y el diámetro interior de la etapa que la aloja. Estos sellos crean la presión que permite la extensión del cilindro telescópico.

Tipos de cilindros hidráulicos telescópicos

Los dos tipos principales son de simple efecto y doble efecto; la mayoría de variaciones surgen de combinar estos dos estilos.

Cilindros telescópicos hidráulicos de simple efecto

Un cilindro de simple efecto requiere presión para extenderse. Sin embargo, en lugar de retraerse bajo presión, el dispositivo depende de fuerzas externas para retraerse. Esto ocurre comúnmente cuando una carga constante, como la gravedad, trabaja contra el cilindro, permitiendo su retracción.

Mientras un cilindro de simple efecto requiere aceite hidráulico para forzar cada etapa fuera del cilindro, la retracción ocurre cuando se elimina esa presión y el peso que trabaja contra el cilindro vence gradualmente la presión hidráulica. Esto fuerza el aceite de vuelta al depósito.

Cilindros telescópicos hidráulicos de doble efecto

Como cabría esperar, un cilindro de doble efecto usa fluido hidráulico presurizado para extender y retraer sus etapas, lo que los hace ideales cuando la gravedad u otra fuerza externa no puede confiarse para la retracción.

En general, la extensión funciona exactamente igual que en un cilindro de simple efecto. Dicho esto, para usar presión para retraer estos cilindros, cada etapa que se mueve tiene orificios de transferencia de aceite integrados. A medida que cada etapa se retrae, expone el orificio de transferencia de la siguiente etapa hasta que todo el cilindro se ha retraído en el cuerpo.

Este diseño crea complicaciones que deben considerarse. La mayoría de cilindros telescópicos de doble efecto tienen puertos de extensión y retracción en el émbolo. Pero para proteger mangueras y puertos y limitar la cantidad de manguera necesaria, el émbolo permanece anclado a la base, con el cuerpo en el extremo de trabajo de la carga.

Aplicaciones típicas para cilindros hidráulicos telescópicos

Hay varias situaciones donde un cilindro hidráulico telescópico es la herramienta adecuada. Por ejemplo, los cilindros de simple efecto son extremadamente comunes en camiones volquete, y con buena razón.

El contenedor debe inclinarse entre 45 y 60 grados para vaciar un camión volquete. Independientemente de la longitud del contenedor, la carrera requerida para pivotar el contenedor sobre su bisagra sería casi la longitud de la caja del camión. No habría forma de retraer el vástago completamente, imposibilitando cargar el camión o incluso conducirlo.

Con cilindros hidráulicos telescópicos, en cambio, el cilindro retraído ocupa mucho menos espacio. Y con el peso del contenedor, no requiere un cilindro de doble efecto para retraer y devolver la caja a posición horizontal.

Por otro lado, es más probable ver un cilindro de doble efecto cuando la fuerza hidráulica se usa horizontalmente, sin poder confiar en la gravedad. Considere vehículos de saneamiento, donde la basura se compacta durante la ruta. El compactador es operado por un cilindro telescópico hidráulico de doble efecto, permitiendo que el platina presione contra la basura y luego se retraiga para permitir añadir más residuos. Como el platina se opera desde arriba, requiere un cilindro de doble efecto para tirar de él de vuelta a la parte superior del camión.

Otras situaciones también requieren cilindros telescópicos. Por ejemplo, cilindros de empuje constante y velocidad constante se usan para perforación profunda donde cada etapa se extiende simultáneamente bajo presión constante. Sin embargo, aunque pueda encontrar cilindros telescópicos especializados como estos, es mucho más común encontrar cilindros de simple y doble efecto.

Cómo elegir el cilindro telescópico hidráulico adecuado

Encontrar el cilindro telescópico adecuado es cuestión de saber qué longitud de carrera necesita y cuánta presión para manejar la carga máxima de su equipo. Esto requiere entender algunos datos sobre sus necesidades específicas y realizar los cálculos proper.

Usemos un cilindro de camión volquete como ejemplo. Hay dos medidas que necesitamos de entrada. Primero, identifique dónde está bisagrado el contenedor al chasis del camión. Luego, mida la distancia (en pulgadas) entre esa bisagra y el centro de la carga a elevar. Normalmente será el centro de la caja volquete, pero no siempre.

La segunda medida (también en pulgadas) parte de la bisagra de nuevo, pero esta vez mide hasta donde el cilindro se conecta al cuerpo volquete. Este número será típicamente mucho mayor que el primero.

Cálculos de fuerza y carrera

El siguiente paso es determinar la fuerza inicial necesaria para elevar la carga. La parte más difícil del levantamiento es justo al inicio, requiriendo menos fuerza a medida que aumenta el ángulo de la caja volquete.

Para calcular la fuerza necesaria, multiplique la carga prevista en libras (incluyendo el peso de la caja volquete) por la primera medida. Luego, divida ese número por la segunda medida, lo que le dará la fuerza adecuada para elevar.

Por ejemplo, supongamos que quiere elevar 14.000 libras (≈ 6.350 kg), con 80" (≈ 2.032 mm) al centro de la carga y 160" (≈ 4.064 mm) entre la bisagra y el punto base del cilindro.

14.000 × 80 = 1.120.000 / 160 = 7.000

Eso significa que necesita producir 7.000 libras de fuerza (≈ 31,1 kN) para empezar a elevar su carga de 14.000 libras.

Para determinar su longitud de carrera, simplemente multiplique la distancia entre la bisagra y la base del cilindro por un multiplicador basado en el ángulo de volcado. El ángulo de volcado es el ángulo creado entre el chasis del camión y la caja volquete a medida que el cilindro se extiende. El ángulo que necesita es simplemente el ángulo en el que la caja puede vaciarse completamente.

Ángulo de volcado	Multiplicador
42°	0,715
43°	0,733
44°	0,750
45°	0,765
46°	0,780
47°	0,797
48°	0,813
49°	0,830
50°	0,845
51°	0,861
52°	0,877
53°	0,892
54°	0,903
55°	0,923
56°	0,939
57°	0,954

Si eleva su caja a 49°, simplemente multiplique la distancia entre bisagra y base del cilindro (160") por el multiplicador (0,830) para obtener una carrera de 132,8" (≈ 3.373 mm).

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