¿Qué es un cilindro hidráulico? Parece una pregunta tan elemental, especialmente teniendo en cuenta la profundidad del material relacionado con la energía de fluidos en los diversos sitios web de WTWH y Design World. Sin embargo, como persona cuyo trabajo se ocupa de la energía de fluidos en el día a día, incluso yo puedo olvidar lo importante que son las disminuciones fundamentales en la hidráulica.
Un cilindro hidráulico es un actuador lineal alimentado por energía hidrostática. Un actuador lineal es un dispositivo mecánico diseñado para crear fuerza en línea recta, ya sea empujando o tirando. La energía hidrostática es la motivación detrás de la capacidad del cilindro para crear fuerza lineal, y es creada (es decir, convertida) por la bomba hidráulica. La energía hidráulica es una combinación de fluido presurizado y el volumen o velocidad al que se mueve el fluido, que se expresa como presión y flujo respectivamente.
Un cilindro simple tipo ariete consiste en un tubo cilíndrico (por lo tanto, «cilindro») y una varilla de acero insertada y sellada en ese tubo. El fluido presurizado se bombea al cilindro, donde la presión de más de 3000 psi o más actúa sobre la parte inferior circular del tubo. La fuerza del fluido presurizado empujará la varilla fuera del cilindro siempre y cuando la masa en la varilla sea menor que la fuerza creada contra la varilla por el fluido. Cabe señalar que la fuerza no el flujo crea movimiento; la creación de movimiento debido al flujo es un error popular que requiere explicación otro día.
A menudo, un cilindro hidráulico tiene un pistón unido a la parte inferior de la varilla, y este pistón está sellado contra el barril. Un pistón permite que la varilla tenga un diámetro más pequeño que el barril, abriendo el área y el volumen en el lado de la varilla del cilindro. Debido a que la energía hidrostática puede actuar a ambos lados del pistón, ahora puede empujar y tirar, a diferencia de un ariete que solo puede empujar. Una advertencia con estos cilindros de «doble efecto» es que el volumen y el área de la varilla se reducen, creando un diferencial entre los lados de la varilla y el pistón. Estos cilindros «diferenciales» se retraen con menos fuerza debido al área más pequeña del pistón, pero se retraen con más velocidad debido al volumen reducido.
Los cilindros hidráulicos se utilizan en todas las aplicaciones que requieren fuerza lineal, o aprovechando palancas y brazos, también se utilizan en aplicaciones de flexión, inclinación y arco. Se utilizan en prensas, cizallas, abrazaderas, etc., para aplicaciones industriales, y en plumas, cucharones, elevadores, etc., para aplicaciones móviles. Las aplicaciones de cilindros hidráulicos son innumerables, y debido a los beneficios de la hidráulica, especialmente en maquinaria móvil, continuarán prosperando durante las próximas décadas.