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Resortes industriales de compresión de gas: diseño, ventajas y usos

Los resortes de compresión de gas soportan piezas móviles o compensan el peso. Se utilizan, por ejemplo, para puertas, escotillas o brazos giratorios. Por motivos de seguridad, especialmente en ingeniería mecánica e ingeniería de planta, puede ser útil dotar a ciertos componentes y máquinas de escotillas. Los resortes de gas permiten abrirlos y cerrarlos, especialmente en puertas y escotillas pesadas. En este artículo del blog se explica cómo funcionan, qué variantes hay y dónde más se pueden utilizar.

Resortes de compresión de gas y resortes de tensión de gas

El término resorte de gas, o resorte de gas industrial, se utiliza como un término genérico para resortes de tensión de gas y resortes de compresión de gas. Los resortes de compresión de gas constan de un cilindro, un pistón y una varilla de pistón. El pistón conectado al vástago del pistón es móvil. El cilindro forma el armazón del resorte de compresión de gas. Dependiendo del tipo, puede haber diferentes adaptadores para conectar a otros componentes, por ejemplo, pasadores roscados, juntas angulares o mosquetones. La presión del gas se preestablece mediante una válvula.

Los resortes de compresión de gas genérico almacenan la energía que se les suministra cuando se empuja el vástago del pistón comprimiendo el gas en el cilindro, por ejemplo, gas nitrógeno. El gas comprimido por el cambio de volumen tiene como objetivo recuperar su volumen original y, por lo tanto, genera una fuerza de retorno, que empuja hacia atrás el pistón y, por lo tanto, la varilla del pistón. Cuando los resortes de compresión de gas están en reposo, el pistón con la varilla del pistón está completamente extendido.

Los amortiguadores de compresión de gas son un tipo especial de resorte de compresión de gas. Además de permitir el movimiento, se instala una función de amortiguación por medio de una abertura de contrapresión, es decir, regulan la velocidad del movimiento de cierre mediante la compensación de la presión interna, por lo que simultáneamente amortiguan los choques. Dependiendo del diseño, también se puede utilizar aceite para regular la velocidad de empuje. El aceite no comprimible pasa a través de la abertura de contrapresión, lo que limita el caudal del aceite entre las cámaras separadas por el pistón. En combinación con una cámara adicional llena de gas, se puede lograr un efecto de amortiguación y una velocidad de movimiento limitada del pistón en el cilindro.

  • Resorte de compresión de gas izquierdo (1) = solo se puede montar hasta una pendiente máxima de 60°
  • resorte de compresión de gas derecho (2) = cualquier dirección de montaje
  • 1 = Pieza de montaje
  • 2 = Carcasa del cilindro
  • 3 = Pistón
  • 4 = Vástago del pistón
  • 5 = Apertura de contrapresión
  • 6 = Sello
  • 7 = Guía del vástago
  • 8 = Aceite
  • 9 = Pistón libre
  • 10 = Llenado de gas (compresión)
  • A = Cámara A
  • B = Cámara B
  • C = Cámara C

Los resortes de tensión de gas se construyen de manera similar a los resortes de compresión de gas. Sin embargo, en estos casos, el vástago del pistón se encuentra en el interior del cilindro, inicialmente en una posición descargada. Cuando el vástago del pistón se coloca bajo carga de tracción y el pistón es empujado hacia afuera, el gas, por ejemplo nitrógeno, en las cámaras (A y B) se comprime. El gas comprimido intenta recuperar su volumen original y empuja el pistón de nuevo a su posición original.

  • 1 = Pieza de montaje
  • 2 = Carcasa del cilindro
  • 3 = Sello
  • 4 = Pistón
  • 5 = Apertura de contrapresión
  • 6 = Orificio de ventilación
  • 7 = Guía del vástago
  • A = Cámara A (llena de gas)
  • B = Cámara B (llena de gas)

Diseño de resortes de compresión de gas

Los parámetros importantes para calcular los resortes de compresión de gas son sus puntos de montaje. Afectan directamente a la función. Los resortes de compresión de gas solo cumplen su propósito cuando se colocan y dimensionan correctamente. La escotilla cerrada sirve como punto de partida para el cálculo.

Para las escotillas, la fuerza de despliegue requerida del resorte de compresión de gas puede calcularse, por ejemplo, de la siguiente manera:

F = \frac {W \times A}{B \times n} \times 1.1
  • W = Peso de las puertas, etc. en kg
  • A = Distancia horizontal entre la bisagra y el centro de gravedad (el punto en el que se soporta todo el peso de la escotilla)
  • B = Distancia vertical entre la bisagra y el punto de montaje del resorte de compresión de gas
  • n = Número de resortes de compresión de gas que se utilizarán
  • F = Fuerza de empuje requerida (a la longitud máxima)
  • 1 = Puerta
  • 2 = Línea del eje

Ventajas de los resortes de compresión de gas

Los resortes de compresión de gas tienen varias ventajas con respecto a los resortes de compresión convencionales:

  • Control de movimiento preciso: El control preciso del movimiento es posible gracias a la amortiguación ajustable. No hay paradas bruscas ni vibraciones no deseadas. La fuerza también se puede ajustar con precisión.
  • Durabilidad y fiabilidad: Los resortes de compresión de gas están completamente sellados, por lo que son menos susceptibles al desgaste y a las influencias externas.
  • Fácil instalación y mantenimiento: Los resortes de gas requieren poco mantenimiento porque no requieren lubricación adicional
  • Fuerza alta y casi constante: A pesar de la carcasa bastante compacta, los resortes de compresión de gas pueden generar fuerzas considerables que permanecen casi constantes durante toda la carrera. Los resortes de compresión de gas con amortiguación tienen una curva de fuerza retorcida en la región donde se inicia el efecto de amortiguación.

Diversas variantes de resortes de compresión de gas

Existen diferentes tipos de resortes de compresión de gas para una variedad de aplicaciones:

  • Resortes de compresión de gas de bloqueo: Los resortes de compresión de gas de bloqueo se pueden bloquear en varias posiciones.
  • Resortes de compresión de gas con cabeza esférica: Los resortes de compresión de gas con cabeza esférica tienen una cabeza esférica en el extremo del vástago del pistón. Esto permite que el resorte de compresión de gas se integre de manera flexible y móvil.
  • Resortes de compresión de gas para tapas: Los resortes de compresión de gas para tapas facilitan la apertura, sujeción y cierre de las tapas de manera controlada.
  • Resortes de compresión de gas con pistón flotante: Los resortes de compresión de gas con pistón flotante tienen una construcción especial con dos cilindros. El pistón flotante separa el gas del aceite.
  • Resortes de compresión de gas progresivos y degresivos: Debido a su fuerza de despliegue no lineal, los resortes de compresión de gas progresivos o degresivos se utilizan en puertas o escotillas muy pesadas. Dependiendo del diseño, proporcionan un mayor soporte al inicio o al final de la carrera.

Resortes de compresión a gas de MISUMI

MISUMI ofrece una variedad de resortes de gas industriales diferentes. Esto incluye resortes de compresión de gas compactos para aplicaciones que ahorran espacio, resortes de compresión de gas que permiten altas cargas iniciales y una amplia gama de longitudes de carrera.

La siguiente tabla proporciona una descripción general de los resortes de gas disponibles y sus posibles aplicaciones:

Propiedades de los resortes de gas
Nombre del catálogo Propiedades Precarga— N [D] Diámetro exterior Trazo - S
mín. máx. mín. máx. mín. máx.
GSP Compacto y altamente resistente.
Una mayor selección de tamaños para mayor libertad.		 1500 30000 19 63 10 80
GSQ Un tipo de GSP32 para servicio pesado (la capacidad de carga inicial es un 32 % superior a la de GSP32). 6600 6600 32 32 10 80
GSN Altura más baja, ideal para alta capacidad de carga. 3750 20000 32 63 10 100
MGSN Clase básica con un diámetro más pequeño, lo que garantiza que también encaje en moldes compactos. 1000 5100 16 32 10 80
MGSL Ideal para aplicaciones con una carga ligeramente mayor que con resortes helicoidales. 800 1600 19 25 10 80
MGSM Tipo a prueba de tornillos 400 800 12 16 10 25
GSX Resorte de gas clásico 4750 31000 32 63 10 80
GSV Gran selección de aproximadamente 150 tamaños. El modelo más utilizado. 1700 117000 19 195 7 125
GST Diámetro, longitud y carga como con el GSV. La profundidad del orificio de ajuste es inferior a la del GSV. 3600 95400 32 150 10 125
GSH Diámetro, longitud y carga como con el GSV/GST; la forma de la ranura inferior y la distancia de montaje son diferentes 9200 66300 50 120 10 125
GSK Fuerza inicial de hasta un máximo de 106 000 N y longitud máxima de trazo de hasta 300 mm. 1700 106000 32 195 10 300
GSSC Carga inicial de hasta un máximo de 184 100 N; la tapa de plástico acoplada evita la contaminación 4250 184100 25 150 6 50
HSE Diámetro mínimo Ø 12, el modelo más pequeño 50 3200 12 32 7 125

MISUMI también suministra resortes de gas con dispositivos de seguridad integrados:

  • OSAS: protección activa contra sobrecarrera
  • USAS: protección activa en carrera de retorno no controlada
  • OPAS: dispositivo de seguridad de sobrepresión activa

OSAS garantiza la liberación del gas nitrógeno interno durante una sobrecarrera y, por lo tanto, evita que el resorte de gas se deforme. USAS evita que los componentes internos del resorte de gas se rompan y que el vástago del pistón se impulse hacia afuera cuando el movimiento del vástago del pistón se vuelve incontrolable. OPAS es una protección activa contra la sobrecarga por sobrepresión. Si el aceite de la máquina u otra sustancia penetra en el resorte de gas y causa un aumento anormal de la presión, el OPAS libera el gas nitrógeno interno y, por lo tanto, evita la deformación y/o fallo del resorte de gas.

Usos de los resortes de compresión de gas

Además de muchas otras aplicaciones, los resortes de gas también se pueden utilizar para dispositivos de seguridad. En caso de emergencia, se pueden utilizar, por ejemplo, para abrir puertas de salida de emergencia o escotillas de emergencia de forma rápida y controlada. Los resortes de compresión de gas pueden ayudar a colocar y asegurar las piezas de trabajo durante el montaje o con dispositivos de prueba.

Los resortes de compresión de gas también se pueden instalar directamente en un sistema compuesto, por ejemplo, con una pantalla de control de presión. Esto permite un control preciso de la fuerza del resorte y aumenta la seguridad. MISUMI ofrece todos los componentes necesarios para este fin.

Se recomienda la siguiente secuencia al seleccionar los componentes individuales:

Tal sistema compuesto puede construirse de la siguiente manera, por ejemplo:

  • 1 = Resorte de compresión de gas
  • 2 a 4 = Adaptador
  • 5 = Manguera de tela
  • 6 = Abrazadera para conexión
  • 7 = Unidad de control de presión

Instrucciones de instalación y seguridad

Los resortes de compresión y tensión de gas industrial solo están aprobados para uso industrial y no están aprobados para su instalación en vehículos de motor. La instalación incorrecta, el uso en entornos húmedos o exteriores, y la modificación de la presión del gas o del cilindro pueden provocar un mal funcionamiento y accidentes graves, incluidas explosiones. Los resortes de compresión de gas se suministran con una presión preestablecida y están diseñados para su uso con esta presión preestablecida. Esta presión no debe cambiarse. Los resortes de compresión de gas defectuosos deben reemplazarse inmediatamente. Utilice gafas de seguridad para retirar y sustituir la unidad. El resorte de compresión debe despresurizarse antes de ser desechado. Por motivos de seguridad, el gas comprimido debe liberarse primero del resorte.

Los resortes de gas contienen gas a alta presión. Por lo tanto, es especialmente importante observar ciertas reglas cuando se utilizan e instalan. Por consiguiente, nunca deben modificarse, calentarse en ninguna forma (por ejemplo, mediante soldadura, fusión) ni desmontarse. La temperatura ambiente también es un factor decisivo para un uso seguro. Los resortes de gas que se calientan a 80 °C pueden explotar o los sellos instalados internamente pueden dañarse, lo que provoca fugas de gas y pérdida de funcionamiento. Se recomienda una distancia de convección de aproximadamente 2 mm a cada lado del resorte para disipar el calor. Evite el contacto con los orificios de montaje.

Errores frecuentes que pueden provocar daños o fugas de gas:

  • Se ejerce una carga oblicua o transversal.
  • El resorte de gas no se sujeta con pernos.
  • La presión sobre el vástago del pistón no se ejerce sobre toda la superficie.
  • La superficie de contacto del vástago del pistón está deformada.
  • Se aplicó una gran cantidad de lubricante (especialmente lubricantes a base de cloro).
  • El resorte de gas entró en contacto con humedad, vapor o productos químicos.
  • Se rellenó el gas o se ajustó la presión.
  • El cilindro se desconectó de tierra.
  • El resorte de gas se ha utilizado o almacenado en el exterior o en un lugar húmedo.