Cómo funcionan los gatos hidráulicos

Un gato es un dispositivo que utiliza la fuerza para levantar cargas pesadas. El mecanismo primario con el que se aplica la fuerza varía, dependiendo del tipo específico de gato, pero normalmente es una rosca de tornillo o un cilindro hidráulico. Los gatos se pueden clasificar según el tipo de fuerza que emplean: mecánica o hidráulica. Los gatos mecánicos, como los gatos para automóviles y los gatos para el hogar, levantan equipos pesados y se clasifican según la capacidad de elevación (por ejemplo, el número de toneladas que pueden levantar). Los gatos hidráulicos tienden a ser más fuertes y pueden levantar cargas más pesadas, e incluyen gatos de botella y gatos hidráulicos de carretilla.

La física detrás de un gato hidráulico

La física detrás de los gatos hidráulicos es bastante simple. Un cilindro hidráulico funciona según el principio de Pascal. Lo que esto significa es que el líquido dentro de un contenedor es incompresible, por lo que la presión dentro de un contenedor es similar en cada punto. Si conecta un cilindro más pequeño y uno más grande juntos, como en un gato hidráulico, y aplica una fuerza pequeña al pequeño, la presión va a ser la misma también en el cilindro más grande. Sin embargo, aplicando fuerza al cilindro pequeño, la presión en el cilindro más grande va a ser la misma, pero la salida de fuerza va a ser mayor, porque el área del pistón del segundo cilindro es mayor. La fuerza puede calcularse mediante una fórmula:

Donde la presión es la misma en ambos cilindros, pero la superficie aumenta. A medida que aumenta la diferencia entre las superficies de ambos cilindros, mayor será la fuerza potencial de salida del cilindro más grande. El principio de funcionamiento de un gato hidráulico utilizado en un grúa es básicamente lo mismo, la unidad consta de dos cilindros, uno más pequeño y otro más grande, y la carga se eleva aplicando una pequeña fuerza en el cilindro más pequeño que se multiplica en el cilindro más grande, lo que permite levantar lentamente el pistón.

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¿Cómo funciona un gato hidráulico?

Desde el punto de vista del consumidor, cuando se trabaja con un gato hidráulico, es necesario insertar la barra de bombeo metálica en el casquillo del mango y bombearla, lo que empujará el pistón hacia arriba y elevará la pluma con una carga fijada en el extremo. Para bajar una carga es necesario abrir la válvula de purga situada en la base del gato. Pero, ¿qué sucede dentro del cilindro cuando se trabaja con un gato hidráulico?

Básicamente, el mismo principio de Pascal está siendo usado para levantar una carga. Cuando se activa el sistema de bombeo insertando la barra de bombeo en el casquillo del mango y bombeándolo, el fluido hidráulico (aceite) es empujado hacia el cilindro a través de una válvula unidireccional, aplicando presión al fluido mientras se llena el cilindro. El fluido sólo puede volver a fluir desde el cilindro a través de otra válvula que está bloqueada por una bola de acero, para abrirla se debe desatornillar la válvula de purga situada en la parte inferior del pistón.

Debido a que la válvula unidireccional no permite que el fluido regrese, la presión en el cilindro se acumula mientras se bombea el gato. La presión en el interior del cilindro ejerce fuerza y eleva el pistón y el pistón hacia arriba, permitiendo levantar cargas pesadas aplicando continuamente una pequeña fuerza en el cilindro pequeño, que se multiplica en el cilindro más grande. Básicamente, cuanto más grande es el cilindro, más peso se puede levantar, lo que permite levantar cargas muy pesadas simplemente usando un mecanismo de bomba manual.

Los cilindros hidráulicos se utilizan en dispositivos mecánicos a nuestro alrededor, desde frenos de coche hasta muchos equipos hidráulicos que no sólo elevan, sino que también empujan, taladran, cortan, aplastan y realizan todo tipo de movimientos. El principio de funcionamiento de todos estos dispositivos que utilizan un cilindro hidráulico es muy similar, lo que los diferencia es su uso específico y la cantidad de fuerza que producen, lo que determina cuán fuerte debe ser la estructura del dispositivo para soportar las altas presiones dentro del cilindro.

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