Qué cilindro neumático necesito: fuerza, diámetro y carrera
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Para elegir un cilindro neumático necesitas tres datos: la fuerza que tiene que hacer, el diámetro del émbolo que la da y la carrera, que es lo que sale el vástago. Los dos primeros se calculan con una sola fórmula. La carrera sale de tu máquina.
Esta guía te lleva de la fuerza al diámetro con una tabla, te enseña por qué un cilindro tira con menos fuerza de la que empuja, y acaba con ejemplos de cilindros con su precio con IVA.
En esta guía
La fórmula en palabras: fuerza = presión × superficie
El aire empuja el émbolo con la misma presión por todas partes. La fuerza es esa presión multiplicada por la superficie del émbolo:
El 0,1 sale de que 1 bar son 0,1 N por cada milímetro cuadrado. Para pasar newtons a kilos de fuerza, divide entre 9,81.
Ejemplo. Un cilindro de Ø63 a 6 bar: la superficie es 3.117 mm². La fuerza es 6 × 0,1 × 3.117 = 1.870 N, unos 191 kg.
Es una fuerza teórica: no tiene en cuenta el rozamiento ni las pérdidas de presión. Más abajo verás cuánto hay que restar.
Tabla de empuje teórico por diámetro y presión
Calculada con la fórmula anterior, para todos los diámetros de cilindro que vende la tienda. Cada celda da los newtons y, entre paréntesis, los kilos de fuerza.
| Ø (mm) | 4 bar | 5 bar | 6 bar | 7 bar | 8 bar |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 11,3 N (1,2 kg) | 14,1 N (1,4 kg) | 17,0 N (1,7 kg) | 19,8 N (2,0 kg) | 22,6 N (2,3 kg) |
| 8 | 20,1 N (2,1 kg) | 25,1 N (2,6 kg) | 30,2 N (3,1 kg) | 35,2 N (3,6 kg) | 40,2 N (4,1 kg) |
| 10 | 31,4 N (3,2 kg) | 39,3 N (4,0 kg) | 47,1 N (4,8 kg) | 55,0 N (5,6 kg) | 62,8 N (6,4 kg) |
| 12 | 45,2 N (4,6 kg) | 56,5 N (5,8 kg) | 67,9 N (6,9 kg) | 79,2 N (8,1 kg) | 90,5 N (9,2 kg) |
| 16 | 80,4 N (8,2 kg) | 101 N (10 kg) | 121 N (12 kg) | 141 N (14 kg) | 161 N (16 kg) |
| 20 | 126 N (13 kg) | 157 N (16 kg) | 188 N (19 kg) | 220 N (22 kg) | 251 N (26 kg) |
| 25 | 196 N (20 kg) | 245 N (25 kg) | 295 N (30 kg) | 344 N (35 kg) | 393 N (40 kg) |
| 32 | 322 N (33 kg) | 402 N (41 kg) | 483 N (49 kg) | 563 N (57 kg) | 643 N (66 kg) |
| 40 | 503 N (51 kg) | 628 N (64 kg) | 754 N (77 kg) | 880 N (90 kg) | 1.005 N (103 kg) |
| 50 | 785 N (80 kg) | 982 N (100 kg) | 1.178 N (120 kg) | 1.374 N (140 kg) | 1.571 N (160 kg) |
| 63 | 1.247 N (127 kg) | 1.559 N (159 kg) | 1.870 N (191 kg) | 2.182 N (223 kg) | 2.494 N (254 kg) |
| 80 | 2.011 N (205 kg) | 2.513 N (256 kg) | 3.016 N (308 kg) | 3.519 N (359 kg) | 4.021 N (410 kg) |
| 100 | 3.142 N (320 kg) | 3.927 N (400 kg) | 4.712 N (481 kg) | 5.498 N (561 kg) | 6.283 N (641 kg) |
| 125 | 4.909 N (501 kg) | 6.136 N (626 kg) | 7.363 N (751 kg) | 8.590 N (876 kg) | 9.817 N (1.001 kg) |
| 160 | 8.042 N (820 kg) | 10.053 N (1.025 kg) | 12.064 N (1.230 kg) | 14.074 N (1.435 kg) | 16.085 N (1.640 kg) |
| 200 | 12.566 N (1.281 kg) | 15.708 N (1.602 kg) | 18.850 N (1.922 kg) | 21.991 N (2.242 kg) | 25.133 N (2.563 kg) |
| 250 | 19.635 N (2.002 kg) | 24.544 N (2.503 kg) | 29.452 N (3.003 kg) | 34.361 N (3.504 kg) | 39.270 N (4.004 kg) |
| 320 | 32.170 N (3.280 kg) | 40.212 N (4.101 kg) | 48.255 N (4.921 kg) | 56.297 N (5.741 kg) | 64.340 N (6.561 kg) |
La presión de trabajo que dan las fichas es de 1 a 10 bar en la mayoría de las series. Los cilindros de cartucho (Ø6 a Ø16) trabajan de 2 a 7 bar, y los cilindros sin vástago, de 0,5 a 8 bar. Si tu serie no llega a 8 bar, esa columna no te vale.
Para otra presión, multiplica: la fuerza es proporcional a la presión. A 6 bar tienes el doble que a 3.
Tira menos que empuja: el vástago ocupa sitio
Esta tabla es para cilindros de doble efecto. Al sacar el vástago, el aire empuja sobre todo el émbolo. Al meterlo, el vástago ocupa una parte de esa superficie, y por eso la tracción es menor que el empuje.
En los cilindros ISO 15552 la diferencia sale de los diámetros de vástago de la norma. Valores a 6 bar:
| Ø émbolo | Ø vástago | Empuje | Tracción | Tracción / empuje |
|---|---|---|---|---|
| 32 | 12 | 483 N | 415 N | 86 % |
| 40 | 16 | 754 N | 633 N | 84 % |
| 50 | 20 | 1.178 N | 990 N | 84 % |
| 63 | 20 | 1.870 N | 1.682 N | 90 % |
| 80 | 25 | 3.016 N | 2.721 N | 90 % |
| 100 | 25 | 4.712 N | 4.418 N | 94 % |
| 125 | 32 | 7.363 N | 6.881 N | 93 % |
| 160 | 40 | 12.064 N | 11.310 N | 94 % |
| 200 | 40 | 18.850 N | 18.096 N | 96 % |
| 250 | 50 | 29.452 N | 28.274 N | 96 % |
| 320 | 63 | 48.255 N | 46.385 N | 96 % |
Un cilindro de vástago pasante tiene vástago por los dos lados. La fuerza es la de tracción en los dos sentidos.
En uno de simple efecto, el muelle resta fuerza al salir, y más cuanto más comprimido está. Cuenta con menos fuerza útil de la que da la tabla.
Cuenta con el rozamiento y con cómo trabaja
La tabla da la fuerza que hay con el émbolo parado. Para elegir el diámetro no pidas toda esa fuerza. Un reparto razonable es no pedir más del 50-70 % de la fuerza teórica (es la recomendación habitual de los fabricantes, no una norma), para que el cilindro se mueva a una velocidad útil y aguante el rozamiento y las pérdidas de presión.
La presión que llega al cilindro también es menor que la de la red: pierde en la válvula, en el tubo y en los racores.
El tipo de trabajo cambia la cuenta:
Ejemplo resuelto: elevar 100 kg
- El peso de 100 kg es 100 × 9,81 = 981 N.
- Si quieres usar entre el 50 y el 70 % de la fuerza teórica, necesitas entre 981 / 0,7 = 1.401 N y 981 / 0,5 = 1.962 N de fuerza teórica.
- A 6 bar, un Ø63 da 1.870 N de empuje: lo usarías al 52 %. Un Ø80 da 3.016 N: lo usarías al 33 %.
- Si la carga se levanta metiendo el vástago, cuenta con la tracción: un Ø63 ISO 15552 da 1.682 N, y lo usarías al 58 %. Un Ø80 da 2.721 N.
Un Ø63 vale justo si empujas, y un Ø80 va con holgura en los dos casos. Con la carga en vertical y sin guía, elige el mayor.
Elegir la carrera
La carrera es el recorrido del vástago, en milímetros. Sale de tu máquina: lo que se mueve la pieza más el margen para topes y sensores. Aquí tienes lo que ofrece el catálogo.
Qué familia de cilindro: diámetros, carreras y precio
El diámetro que te sale de la tabla decide la familia, porque cada una cubre un rango. Los precios son «desde», con IVA, del cilindro de doble efecto más barato de la serie.
| Familia | Diámetros | Carrera de tabla | Desde (IVA incl.) |
|---|---|---|---|
| Minicilindros ISO 6432 | Ø8 a 25 | 10 a 320 mm | 34,86 € |
| Carrera corta ISO | Ø12 a 100 | 5 a 100 mm | 43,72 € |
| Compactos ISO 21287 | Ø20 a 100 | 5 a 200 mm | 58,85 € |
| Redondos de tapas roscadas | Ø32 a 63 | 10 a 500 mm | 85,69 € |
| Cilindros ISO 15552 | Ø32 a 125 | 25 a 1.000 mm | 70,97 € |
| ISO 15552 de gran diámetro | Ø160 a 320 | 25 a 1.000 mm | 641,43 € |
| Sin vástago | Ø16 a 63 | 100 a 3.000 mm | 406,43 € |
Cómo decidir entre ellas:
Doble o simple efecto, amortiguado, magnético, antigiro y vástago pasante: eso lo explica la guía de cilindros, y no lo repetimos aquí.
Un ejemplo con precios: el ISO 15552 según el diámetro
Cilindros ISO 15552 de doble efecto, amortiguados y magnéticos, con carrera de 100 mm. El código se lee así: serie + diámetro en tres cifras + carrera en cuatro. Por ejemplo, LH0630100 es serie LH, Ø63, carrera 100.
| Código | Ø | Empuje a 6 bar | Precio (IVA incl.) |
|---|---|---|---|
| LH0320100 | 32 | 483 N | 77,44 € |
| LH0400100 | 40 | 754 N | 86,48 € |
| LH0500100 | 50 | 1.178 N | 104,34 € |
| LH0630100 | 63 | 1.870 N | 117,20 € |
| LH0800100 | 80 | 3.016 N | 160,75 € |
| LH1000100 | 100 | 4.712 N | 200,98 € |
| LH1250100 | 125 | 7.363 N | 301,67 € |
Otros ejemplos, con carrera de 50 mm: un minicilindro de Ø16 cuesta 41,79 € y uno de Ø25, 48,06 €. Un compacto ISO 21287 de Ø32, 75,04 €.
Son los precios del cilindro base. Las opciones, como juntas de otro material o bloqueo de vástago, se suman en el configurador.
De la fuerza al código
Cuando ya sepas el diámetro, la carrera y la serie, el configurador de cilindros te da el código exacto y el precio con IVA. Si tienes dudas con la medida o con la serie, escríbenos y te ayudamos a elegir.
El cilindro es solo una parte. Para moverlo necesitas una válvula (una 5/2 para doble efecto), racores y tubo, y un filtro regulador delante. Para llevar el aire a la máquina, las redes de aire comprimido.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la fuerza de un cilindro neumático?
Fuerza = presión × superficie del émbolo. En unidades de taller: F (N) = P (bar) × 0,1 × π × Ø² / 4, con el diámetro en milímetros. A 6 bar, un Ø63 da 1.870 N, unos 191 kg. Es una fuerza teórica: no descuenta el rozamiento ni las pérdidas de presión, que hay que restar aparte.
¿Qué diámetro de cilindro necesito para levantar 100 kg?
El peso son 981 N. Si usas entre el 50 y el 70 % de la fuerza teórica, necesitas entre 1.400 y 1.960 N. A 6 bar, un Ø63 (1.870 N) llega justo y un Ø80 (3.016 N) va con holgura. Con la carga en vertical y sin guía, elige el mayor.
¿Por qué un cilindro tira con menos fuerza de la que empuja?
Porque el vástago ocupa parte del émbolo por el lado por el que tira, y el aire tiene menos superficie donde empujar. En un ISO 15552 de Ø63 con vástago de 20 mm, a 6 bar, empuja 1.870 N y tira 1.682 N, un 90 %. En uno de vástago pasante, la fuerza es la de tracción en los dos sentidos.
¿Qué es la carrera de un cilindro y cómo se elige?
Es lo que sale el vástago, en milímetros. Se elige por el recorrido que necesita tu máquina: lo que se mueve la pieza más el margen para topes y sensores. Las carreras de tabla tienen precio fijo, y una carrera intermedia se hace y se cobra como la de tabla inmediatamente superior.
¿Con qué presión hago el cálculo?
Con la presión que de verdad llega al cilindro, que es menor que la de la red porque se pierde en la válvula, en el tubo y en los racores. Para un cálculo rápido se usa 6 bar. Las series de la tienda trabajan de 1 a 10 bar en la mayoría de los casos.
¿Dudas con la medida, la serie o el grado de protección? Escríbenos y te ayudamos a elegir.