Cómo dimensionar amortiguadores externos para cilindros

El dimensionamiento de amortiguadores externos no queda completo cuando la unidad puede absorber una sola vez la energía cinética de la carga en movimiento. Una selección válida también debe incluir el empuje del cilindro durante la desaceleración, la gravedad cuando corresponda, los impactos por hora, la velocidad de impacto, la masa efectiva, la carrera del amortiguador, el tiempo de retorno, la temperatura y los límites de montaje del fabricante.

El método práctico consiste en calcular la energía por evento y por hora y, después, comprobar un modelo específico del catálogo frente a todos los límites restantes. La verificación final debe realizarse en la máquina instalada, con la peor combinación creíble de carga y velocidad. Un amortiguador forma parte del sistema de parada; no sustituye a unos controles seguros, a los resguardos ni a un tope positivo cuando el producto seleccionado lo requiere.

Puntos clave

Calcule tanto la energía cinética como el trabajo realizado por las fuerzas que continúan empujando durante la carrera del amortiguador.

Compruebe al menos 6 límites del catálogo: energía por evento, energía por hora, velocidad de impacto, masa efectiva, carrera y tiempo de retorno.

Antes de autorizar la puesta en servicio, confirme la temperatura, la alineación, la carga lateral, la resistencia del montaje, el ajuste y cualquier tope positivo requerido.

¿Qué datos se necesitan antes de dimensionar un amortiguador externo?

ACE identifica la energía cinética por ciclo, la energía de propulsión, la energía total por ciclo, la energía total por hora, la masa efectiva y la carrera del amortiguador como magnitudes fundamentales para seleccionar amortiguadores industriales. Esto significa que el diámetro del cilindro y la presión, por sí solos, no pueden definir el amortiguador (ACE Controls, consultado en 2026).

Amortiguadores industriales roscados para desacelerar cilindros al final de carrera

Prepare una hoja de datos antes de abrir un catálogo:

Dato	Uso en la selección	Qué verificar
Masa en movimiento, $m$	Energía cinética	Incluya la carga, el carro, el utillaje, los soportes y cualquier otra masa en traslación
Velocidad de impacto, $v$	Energía cinética y límite de velocidad	Mida cerca del punto de contacto; no sustituya este valor por la velocidad media de toda la carrera
Fuerza propulsora, $F_p$	Trabajo añadido durante la desaceleración	Incluya el empuje del cilindro, los resortes, los accionamientos y las fuerzas del proceso que continúan actuando
Carrera del amortiguador, $s$	Trabajo de propulsión y estimación de la fuerza media	Use la carrera útil del modelo seleccionado, no el espacio libre disponible en la máquina
Orientación, $\theta$	Trabajo de la gravedad	Indique si la gravedad favorece el movimiento o se opone a él
Eventos por hora, $c$	Comprobación de la capacidad térmica	Use la mayor cadencia de producción sostenida, incluidas las carreras repetidas
Temperatura ambiente y local	Límites de los sellos y del calor	Incluya hornos cercanos, lavado, calor dentro del cerramiento y circulación de aire restringida
Trayectoria de la carga y espacio de montaje	Integración mecánica	Confirme el contacto axial, la rigidez del soporte, la carga lateral, el acceso para mantenimiento y la posición del tope

En mecanismos con aceleración, la velocidad de impacto puede ser superior al cociente entre distancia y tiempo. ACE indica que, en algunos cálculos de movimiento acelerado, la velocidad final de impacto puede ser entre 1,5 y 2 veces la velocidad media; utilice este dato únicamente como orientación del fabricante cuando no se disponga de una velocidad medida, no como multiplicador universal (ACE Controls, consultado en 2026).

El dato más importante a menudo no es la masa, sino la fuerza que permanece activa después del contacto. Si un cilindro neumático continúa empujando durante toda la carrera del amortiguador, un cálculo de energía basado únicamente en $\frac{1}{2}mv^2$ puede llevar a seleccionar una unidad que supere la comprobación de energía cinética, pero que se sobrecaliente o llegue a fondo durante el servicio.

Si la velocidad de impacto sigue siendo incierta, confirme primero la velocidad en la parte central de la carrera del cilindro y el comportamiento de su amortiguación mediante la lista de comprobación para especificar cilindros neumáticos de alta velocidad y la guía para calcular la velocidad del pistón de un cilindro neumático.

¿Cómo se calcula la energía por impacto y por hora?

Calcule 4 valores relacionados: la energía cinética por ciclo, la energía de propulsión por ciclo, la suma de ambas por evento y la energía total por hora. ACE utiliza esa secuencia antes de comprobar la masa efectiva y la carrera, por lo que la capacidad para un solo impacto debe mantenerse separada de la capacidad térmica sostenida (ACE Controls, consultado en 2026).

Comience por la energía cinética de traslación en el instante en que el actuador entra en contacto con el amortiguador:

E_k = \frac{1}{2}mv^2

$E_k$ es la energía cinética en julios, $m$ es la masa total en traslación en kilogramos y $v$ es la velocidad de impacto en metros por segundo.

A continuación, calcule el trabajo añadido por la fuerza propulsora neta durante la carrera del amortiguador:

E_p = F_p s

$E_p$ es el trabajo de propulsión en julios, $F_p$ es la fuerza neta en newtons que continúa impulsando la carga contra el amortiguador y $s$ es la carrera del amortiguador en metros. En el caso de un cilindro neumático, no use automáticamente la fuerza teórica correspondiente al área del émbolo. La presión en el puerto activo del cilindro puede disminuir durante el movimiento, la contrapresión de escape puede oponerse al movimiento y la fricción de la máquina puede actuar en cualquiera de los dos sentidos. Use una fuerza de peor caso defendible para la aplicación e indique los supuestos.

Para un movimiento lineal inclinado o vertical, represente el trabajo de la gravedad a lo largo de la distancia de parada de la siguiente forma:

E_g = \pm mgs\sin\theta

$E_g$ es positivo cuando la gravedad impulsa la carga más hacia el amortiguador y negativo cuando la gravedad se opone a ese movimiento, $g$ es la aceleración de la gravedad y $\theta$ es el ángulo de desplazamiento medido desde la horizontal.

La energía que debe disipar un evento del amortiguador es:

E_{\mathrm{event}} = E_k + E_p + E_g

Para un funcionamiento cíclico sostenido, calcule también la energía por hora:

E_{\mathrm{hour}} = E_{\mathrm{event}}c

$E_{\mathrm{hour}}$ es la energía horaria en julios por hora y $c$ es el número de eventos del amortiguador por hora. Esta comprobación térmica es independiente de la comprobación de un solo impacto: una unidad puede sobrevivir a un impacto, pero superar su capacidad nominal de disipación de calor por hora durante la producción.

La energía por evento combina la energía del movimiento con el trabajo añadido durante la carrera de parada; la cadencia de ciclos convierte ese resultado en una comprobación de carga térmica por hora.

La masa efectiva utilizada en los catálogos de amortiguadores es:

m_e = \frac{2E_{\mathrm{event}}}{v^2}

$m_e$ es la masa efectiva en kilogramos. Puede ser mayor que la masa física porque el amortiguador debe gestionar la energía añadida por el empuje del cilindro u otras fuerzas propulsoras. Parker describe el peso efectivo como una magnitud que incorpora el efecto de la fuerza propulsora y lo utiliza como límite de selección junto con la energía (Parker, consultado en 2026).

Para una primera comprobación de la trayectoria de la carga, la fuerza media de parada es:

F_{\mathrm{avg}} = \frac{E_{\mathrm{event}}}{s}

$F_{\mathrm{avg}}$ es únicamente un promedio a lo largo de la carrera del amortiguador. No es la fuerza máxima y no debe utilizarse por sí sola para dimensionar el soporte de montaje, los elementos de fijación, el bastidor de la máquina, el vástago del cilindro ni el carro guiado. Use los datos de fuerza de reacción del fabricante y un análisis estructural adecuado para la máquina.

HerramientaDimensionado de cilindrosCalculadora de energía de amortiguaciónEstime la energía cinética, el trabajo del accionamiento continuo, la energía por evento, la energía horaria y el uso de la capacidad del catálogo antes de comprobar el modelo exacto de amortiguador.Energía de amortiguación: energía = (0.5 x masa x velocidad^2 + trabajo de empuje + trabajo de gravedad) x factor de seguridadMasa en movimientoVelocidad de impactoFuerza motrizCarrera de amortiguaciónAbrir calculadora

Ejemplo resuelto: parada de cilindro de 9,9 J de SMC

El ejemplo de selección de amortiguadores de SMC utiliza una carga de 20 kg a 0,7 m/s, accionada por un cilindro de 40 mm de diámetro a 0,5 MPa. El ejemplo obtiene 4,9 J de energía cinética y 5,0 J de energía debida al empuje del cilindro, lo que suma 9,9 J. La masa efectiva es de 40 kg (SMC, consultado en 2026).

El componente cinético puede comprobarse directamente:

E_k = \frac{1}{2}(20)(0.7)^2 = 4.9\ \mathrm{J}

Después de añadir los 5,0 J de trabajo de propulsión indicados por SMC:

E_{\mathrm{event}} = 4.9 + 5.0 = 9.9\ \mathrm{J}

La comprobación de la masa efectiva queda:

m_e = \frac{2(9.9)}{(0.7)^2} \approx 40.4\ \mathrm{kg}

La pequeña diferencia con respecto al valor redondeado de 40 kg del catálogo se debe a que los valores intermedios se muestran con un decimal. Este ejemplo demuestra por qué una selección basada únicamente en la carga física de 20 kg no tendría en cuenta el efecto del empuje continuo del cilindro.

El cálculo todavía no identifica un producto válido. El procedimiento de SMC comprueba a continuación la velocidad de colisión, la frecuencia de funcionamiento, la temperatura ambiente y la atmósfera para la serie y el modelo seleccionados. Su catálogo web actual muestra que los intervalos de energía y carrera varían considerablemente entre las familias RB, RBL y RBQ de tipo corto, por lo que el nombre de una familia no sustituye a la ficha técnica de un modelo (serie RB de SMC, consultado en 2026).

¿Por qué la masa efectiva puede descartar un amortiguador que cumple el requisito de energía?

La masa efectiva puede descartar una unidad que cumple el requisito de energía porque Parker la trata como un intervalo de catálogo independiente. Parker identifica 2 síntomas de incompatibilidad: un peso efectivo demasiado bajo puede generar una fuerza elevada al inicio de la carrera, mientras que uno demasiado alto puede generar una fuerza elevada de asentamiento cerca del final de la carrera (Parker, consultado en 2026).

Dos mecanismos pueden tener la misma energía por evento, pero historiales de fuerza muy diferentes. Una carga ligera y rápida concentra la energía a una velocidad elevada; una carga más pesada y lenta puede estar impulsada por una fuerza considerable del cilindro durante toda la carrera del amortiguador. El perfil de dosificación interno debe ser adecuado tanto para la energía como para el intervalo de masa efectiva.

Trate la masa efectiva como una comprobación de la forma del perfil, no como otro valor de capacidad. La energía responde a «cuánta energía debe disiparse»; la masa efectiva ayuda al fabricante a determinar «qué perfil de desaceleración debe disiparla». Por eso una unidad físicamente mayor y con más capacidad energética no constituye automáticamente un reemplazo más seguro.

En las unidades ajustables, los síntomas observados durante el ajuste proporcionan indicios útiles. La guía de Parker para amortiguadores industriales diferencia un impacto duro cerca del inicio de la carrera de un asentamiento duro al final y ordena al usuario ajustar en sentidos opuestos. Siga el procedimiento del modelo exacto y bloquee el ajuste después de la puesta en marcha; no deduzca el sentido de ajuste a partir de otra serie (Parker, consultado en 2026).

¿Cómo se selecciona el modelo exacto de amortiguador?

Seleccione el modelo exacto únicamente después de que supere 10 comprobaciones de la aplicación que abarcan la energía, la velocidad, la masa efectiva, la carrera, el rearme, la temperatura, la trayectoria de la carga, la disposición del tope y el entorno. La página de un modelo de ACE publica estos límites por separado, lo que demuestra por qué la capacidad nominal de una familia de productos no puede validar una unidad instalada concreta (ACE Controls A3X12, consultado en 2026).

Prepare una tabla de conformidad para cada candidato. Un modelo solo es válido cuando la aplicación queda dentro de todos los límites publicados bajo los mismos supuestos de montaje y entorno.

Comprobación del catálogo	Valor de la aplicación	Decisión requerida
Energía por evento	$E_{\mathrm{event}}$	No debe superar la capacidad por ciclo del modelo
Energía por hora	$E_{\mathrm{hour}}$	No debe superar la capacidad de disipación térmica sostenida del modelo
Velocidad de impacto	$v$ medida o calculada de forma defendible	Debe quedar dentro del intervalo mínimo y máximo indicado
Masa efectiva	$m_e$ calculada	Debe quedar dentro del intervalo de masa efectiva del modelo
Carrera	$s$ útil del modelo seleccionado	Debe cumplir los requisitos de distancia de parada y espacio libre de la máquina
Tiempo de retorno	Tiempo disponible antes del siguiente impacto	El émbolo debe rearmarse antes de recibir otro impacto
Temperatura	Peor intervalo local de funcionamiento	Debe mantenerse dentro del límite publicado para el modelo
Carga lateral y ángulo de impacto	Geometría instalada	Debe cumplir los requisitos del modelo para carga axial o adaptadores
Tope positivo	Requisito específico del modelo	Ajuste la posición del tope a la cota publicada
Entorno	Fluidos, virutas, polvo, lavado	Seleccione los sellos, materiales o protecciones adecuados, u otra serie si fuera necesario

La página de un ACE A3X12, por ejemplo, publica límites de energía por ciclo y por hora, un intervalo de peso efectivo, el tiempo de retorno, un intervalo de velocidad de impacto, un intervalo de temperatura, la carga lateral admisible y una instrucción relativa al tope positivo externo. Estas cifras se aplican exclusivamente a ese modelo; ilustran los campos que un ingeniero debería comprobar, no valores que puedan transferirse a otra unidad (ACE Controls A3X12, consultado en 2026).

Evite reglas arbitrarias como «usar solo el 70 % de la capacidad», salvo que el fabricante o su norma de diseño validada exijan una regla de ese tipo. Un multiplicador general no puede corregir una fuerza propulsora omitida, una velocidad de impacto incorrecta, un exceso de ciclos por hora ni una incompatibilidad de masa efectiva. Si la carga y la velocidad varían, calcule cada combinación creíble y seleccione de acuerdo con el peor resultado para cada límite del catálogo; no necesariamente será el mismo punto de funcionamiento el que determine todas las filas.

El dimensionamiento de un amortiguador externo es más limitado que la evaluación completa del riesgo al final de carrera. Utilice la guía sobre fuerza y energía al final de carrera cuando compare la amortiguación interna, los amortiguadores externos, los topes elásticos y los topes mecánicos en toda la máquina.

¿Qué requieren el montaje y la puesta en marcha?

El montaje y la puesta en marcha requieren 8 controles, desde una estructura de reacción rígida hasta el acceso para inspección. ACE indica que las unidades utilizadas en paralelo deben montarse exactamente paralelas, mientras que Parker publica instrucciones de ajuste y de tope específicas para cada modelo; por tanto, la alineación y la configuración final siguen siendo comprobaciones que deben realizarse para el producto concreto (ACE Controls, consultado en 2026; Parker, consultado en 2026).

El amortiguador debe recibir el elemento móvil perpendicularmente, sobre una trayectoria de carga rígida y en la posición utilizada en el cálculo de energía. La desalineación genera carga lateral sobre el émbolo, mientras que un soporte flexible añade un desplazamiento no controlado y modifica el perfil de desaceleración real. Compruebe el ángulo de impacto admisible indicado por el fabricante seleccionado y utilice un adaptador homologado para carga lateral cuando sea necesario.

El montaje y la autorización de puesta en servicio deben incluir estos controles:

Estructura de reacción rígida: Diseñe el soporte, los elementos de fijación y el bastidor de acuerdo con los datos de reacción publicados y una carga máxima creíble, no solo con $F_{\mathrm{avg}}$ .
Contacto axial: Alinee la superficie de impacto con el eje del amortiguador durante toda la parte final del recorrido. Corrija la carga lateral del carro o del cilindro en lugar de pedir al amortiguador que guíe el mecanismo; consulte la guía sobre carga lateral en cilindros lineales.
Punto de contacto definido: Asegúrese de que el percutor alcance el amortiguador en todas las condiciones de tolerancia, desgaste y carga sin colisionar con el cuerpo ni con el soporte.
Tope positivo cuando se especifique: Ajuste el tope a partir del plano exacto del producto. No suponga que el amortiguador está concebido para actuar como tope final estructural de la máquina.
Verificación del rearme: A la cadencia máxima, confirme que el émbolo retorna completamente antes del siguiente impacto.
Verificación térmica: Después de un funcionamiento cíclico sostenido en el peor caso, confirme que la aplicación permanece dentro de los límites de temperatura y energía por hora del fabricante.
Control del ajuste: Siga la secuencia de puesta en marcha del modelo, aproxímese con precaución al ajuste final de producción, bloquéelo y regístrelo.
Acceso para inspección: Deje espacio para comprobar fugas, daños, elementos de fijación flojos, retorno del émbolo, alineación y posición del tope.

ACE explica que los amortiguadores hidráulicos industriales fuerzan el aceite a pasar por orificios de dosificación, con lo que convierten la energía cinética en calor. También advierte que varias unidades utilizadas en paralelo deben montarse exactamente paralelas (ACE Controls, consultado en 2026).

No suponga que dos amortiguadores repartirán la carga por igual. Las tolerancias, la flexión del soporte, el ángulo del percutor y la sincronización pueden hacer que uno entre en contacto primero. El método de cálculo de ACE divide la energía y la masa efectiva entre el número de unidades en paralelo únicamente cuando se aplica su método de instalación en paralelo; utilice la disposición aprobada por el fabricante y verifique un contacto simultáneo y alineado (ACE Controls, consultado en 2026).

Según nuestra experiencia al revisar aplicaciones de parada de cilindros, el registro más rápido para la puesta en marcha es una hoja de una página que contenga la velocidad de impacto medida, la masa real en movimiento, el supuesto de presión o fuerza propulsora, el número de modelo, la cota del tope, la posición de ajuste, la cadencia de ciclos y la observación final de temperatura. Sin ese registro, los equipos de mantenimiento posteriores tienden a tratar el ajuste como una cuestión de tanteo.

Las amortiguaciones neumáticas internas pueden seguir siendo útiles para la desaceleración habitual de un cilindro, pero su capacidad disponible de absorción de energía depende del cilindro, del diseño de la amortiguación, de la presión, de la velocidad y del ajuste. La guía de amortiguación neumática y la guía de amortiguación neumática para alta velocidad explican esa vía de selección independiente.

Flujo de selección del amortiguador externo

Use 7 etapas secuenciales, desde la definición del impacto hasta la autorización documentada. SMC comprueba la velocidad de colisión, la cadencia de ciclos, la temperatura ambiente y la atmósfera después de calcular la energía, mientras que ACE añade la masa efectiva y la carrera. Por tanto, un candidato queda incompleto hasta que superan la evaluación tanto sus límites de catálogo como su comportamiento en la máquina instalada (SMC, consultado en 2026; ACE Controls, consultado en 2026).

Un «no» en cualquier comprobación del catálogo o de la instalación significa que el candidato todavía no está validado: vuelva a calcular la aplicación, elija otro modelo, aumente la distancia de parada controlada, reduzca la velocidad o la fuerza, revise el montaje u obtenga instrucciones por escrito del fabricante.

La selección solo queda completa después de que tanto la evaluación en el catálogo como las comprobaciones en la máquina instalada se superen bajo la peor condición de funcionamiento creíble definida.

Repita el cálculo siempre que cambien la carga en movimiento, la presión del cilindro, el ajuste de velocidad, la posición de la carrera, la cadencia de ciclos, la geometría de montaje o el modelo de amortiguador. Un amortiguador de seguridad destinado únicamente a emergencias pertenece a una clase de producto distinta de una unidad dimensionada para ciclos continuos de producción; no intercambie sus supuestos de servicio (ACE Controls, consultado en 2026).

Preguntas frecuentes sobre el dimensionamiento de amortiguadores externos

El ejemplo resuelto de selección de SMC comprueba más aspectos que los julios, y el catálogo de Parker utiliza el peso efectivo para controlar el perfil de desaceleración. Estos límites explican por qué las respuestas siguientes distinguen entre un cálculo preliminar de energía, la selección del modelo y la validación en la máquina instalada (SMC, consultado en 2026; Parker, consultado en 2026).

¿Qué valores de energía deben comprobarse al dimensionar un amortiguador externo?

Compruebe la energía por evento y la energía por hora. La energía por evento incluye la energía cinética de la masa en movimiento más el trabajo añadido por el empuje del cilindro, la gravedad, los resortes u otras fuerzas durante la desaceleración. La energía por hora multiplica ese resultado por el número sostenido de eventos y comprueba la capacidad del amortiguador para evacuar calor de forma continua.

¿Por qué es más importante la velocidad de impacto que la velocidad media del cilindro?

La energía cinética varía con el cuadrado de la velocidad de impacto, y un cilindro puede acelerar a lo largo de su carrera. Dividir la distancia por el tiempo total de la carrera también incluye la aceleración y la amortiguación, por lo que el resultado puede no representar la velocidad en el momento del contacto. Mida cerca del amortiguador siempre que sea posible y mantenga el punto de funcionamiento dentro del intervalo de velocidad de impacto del modelo seleccionado.

¿Un amortiguador más grande siempre puede sustituir a uno más pequeño?

No. Un candidato necesita capacidad energética suficiente, pero también debe ser compatible con la velocidad de impacto, la masa efectiva, la carrera, el tiempo de retorno, la temperatura, el montaje y el entorno. Parker señala que una incompatibilidad de peso efectivo puede causar una fuerza elevada al inicio o al final de la carrera, por lo que una unidad físicamente mayor o con más julios puede seguir desacelerando mal la carga.

¿Todo amortiguador externo necesita un tope mecánico independiente?

No todos los diseños utilizan la misma disposición del tope. Algunos modelos requieren un tope positivo externo situado en una cota especificada; otros tienen instrucciones de instalación diferentes. Siga el plano y el manual exactos del producto. Nunca suponga que la posición final interna del amortiguador está destinada a soportar la carga del tope final estructural de la máquina.

¿Se pueden montar dos amortiguadores en paralelo?

Sí, cuando el fabricante lo permite y la estructura produce un contacto simultáneo, axial y uniforme. ACE divide las magnitudes de la aplicación entre las unidades en paralelo en su método de cálculo, pero exige un montaje exactamente paralelo. No suponga un reparto igual cuando la flexión del soporte, el ángulo del percutor, las tolerancias o la sincronización permiten que un amortiguador entre en contacto primero.

Fuentes y referencias técnicas

ACE Controls, Bases de cálculo para amortiguadores industriales, consultado el 19 de julio de 2026.
ACE Controls, Amortiguadores industriales, consultado el 19 de julio de 2026.
ACE Controls, Datos del modelo A3X12, consultado el 19 de julio de 2026.
Parker, Catálogo técnico de amortiguadores AU08-1022-1, consultado el 19 de julio de 2026.
Parker, Catálogo de amortiguadores industriales 0900P, consultado el 19 de julio de 2026.
SMC, Ejemplo de selección de un modelo de amortiguador, consultado el 19 de julio de 2026.
SMC, Catálogo web de la serie RB, consultado el 19 de julio de 2026.
SMC, Software de selección de amortiguadores, consultado el 19 de julio de 2026.

Guía para dimensionar amortiguadores externos en aplicaciones con cilindros

Jack Chen