¿Qué es la multiplicación de fuerzas?
La ley de Pascal establece que la presión establecida en un cuerpo confinado de fluido, actúa por igual en todas las direcciones, y siempre en ángulo recto con la superficie contenedora. Cuando se aplica una presión a un fluido atrapado en un espacio confinado, esa presión actúa en cada milímetro cuadrado de esa superficie. La salida de fuerza de un actuador hidráulico es el resultado de la presión aplicada y del área a la que se aplica esa presión.
Fuerza = Presión x Área
Si se aplica una presión dada a dos cilindros idénticos, entonces tendrán una fuerza de salida igual.
¿Cómo funciona la Multiplicación por Fuerza?
Cuando se aplica la misma presión a cilindros de diferentes tamaños, el cilindro más grande tendrá una mayor salida de fuerza. Esto se debe a que el área que ve la presión hidráulica es mayor.
La presión se aplica a cilindros de diferentes tamaños
El cilindro de la derecha en este ejemplo es el doble del diámetro del cilindro de la izquierda. El área del círculo multiplica la fuerza.
El área de un círculo se calcula mediante esta fórmula:
El área de un círculo = Pi x el radio cuadrado
Cuando se aplica una presión dada a dos áreas de tamaños diferentes, el área más grande verá una salida de fuerza más grande que el área más pequeña. Este diferencial de fuerza es a menudo significativo. Por ejemplo, mientras que un círculo de 200 mm de diámetro es veinte veces mayor que un círculo de 10 mm de diámetro, el área diferencial entre los dos es de 400 a 1. Cuando se aplica presión, el aumento de la fuerza de salida también sería de 400 a 1.
- Un pistón de gato de botella utiliza multiplicación de fuerza.
- Un gato de botella hidráulico es un ejemplo perfecto de multiplicación de fuerza en el trabajo.
Un pistón alternativo se mueve con una palanca manual. Este pistón aplica presión al fluido, que luego se alimenta y se aplica a un pistón más grande. La fuerza de salida se magnifica debido al diferencial de área de los dos pistones, lo que permite levantar un automóvil a mano. El pistón del gato de botella se mueve lentamente en relación con el pistón de la bomba debido al diferencial de volumen entre las dos cámaras.
El peso de una carga Afecta a la presión hidráulica
La presión hidráulica requerida para levantar una carga está dictada por la masa de la carga y el área a la que se aplica.
El peso de una carga cambia la presión hidráulica requerida
Los tres cilindros de la izquierda están levantando el mismo peso, 20,000 kg, (20T). Esta masa aplica una fuerza de 19.600 N al área del pistón del cilindro. La presión hidráulica que se crea se denomina presión inducida por carga. es decir, la presión inducida en el fluido por la carga que se le aplica. Cuando se aplica la misma fuerza a diferentes áreas del cilindro, la presión inducida por la carga será más alta en el cilindro más pequeño.
Presión inducida por carga vs Presión del sistema
Cuando la presión aplicada a un cilindro es mayor que la presión inducida por la carga, el cilindro comenzará a moverse hacia adelante y levantará la carga. A medida que se levanta la carga, la presión observada dentro de esa área del circuito es generalmente la de la presión inducida por la carga, siempre que no haya resistencia al movimiento.
A medida que el cilindro alcanza mecánicamente el final de su carrera, la presión aumentará al máximo permitido dentro de esa área del sistema. Esta presión máxima permitida está limitada por válvulas tales como válvulas de alivio de presión, válvulas reductoras de presión o dispositivos limitadores de presión similares.
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