Calcule la energía cinética de una carga móvil como la mitad de la masa móvil total multiplicada por el cuadrado de su velocidad. Use la velocidad al entrar en la amortiguación o durante el impacto, no automáticamente la velocidad media. Compare después con los datos del modelo exacto de cilindro o amortiguador.
Es una preselección, no una afirmación completa sobre fuerza máxima. La parada también puede absorber trabajo del empuje neumático y de la gravedad. Para el método completo, consulte la guía de fuerzas de fin de carrera.
La masa móvil incluye todos los componentes que se trasladan. La velocidad de entrada en amortiguación es la velocidad cuando comienza la amortiguación. La energía cinética admisible es el límite de catálogo específico que la amortiguación o parachoques puede absorber en las condiciones indicadas.
Puntos clave
- La energía cinética crece con el cuadrado de la velocidad.
- Parker indica que la velocidad de entrada puede superar un 50 % la media.
- Incluya piezas móviles del cilindro, útiles, soportes y producto.
- Compare los julios con el límite del modelo exacto.
¿Qué significa energía cinética para una carga móvil?
NIST define la energía cinética de traslación como la mitad de la masa por la velocidad al cuadrado y denomina julio al resultado SI. El diseñador debe comprobar masa total en kg, velocidad de impacto o entrada en m/s y energía en J (NIST, consultado el 19 de julio de 2026).
$E_k$ es energía en julios, $m$ masa total en kg y $v_c$ velocidad de entrada o impacto en m/s. La fórmula supone traslación. Un brazo, polea o manivela puede necesitar inercia rotativa o masa reflejada.
La identidad detecta entradas mezcladas. kg y m/s producen J directamente. Libras, ft/s, mm/s o kilogramo-fuerza deben convertirse.
La energía describe lo que lleva el conjunto en un instante. No revela la fuerza máxima en un soporte, el pico de presión ni el tiempo de parada; dependen de cómo se elimina y transmite.
¿Qué masa debe incluirse?
La guía Parker de servicio pesado exige carga más masa de pistón y vástago; su ejemplo aumenta una carga de 85 lb a 99 lb tras incluir piezas. La suma es específica, así que use planos, hardware medido y datos del modelo, no un porcentaje genérico (Parker, consultado el 19 de julio de 2026).
| Elemento móvil | Evidencia preferida | Error frecuente |
|---|---|---|
| Producto | Báscula, lista o especificación controlada | Usar peso nominal con recetas variables |
| Útil y fijación | Plano o subconjunto medido | Omitir pinzas, apoyos y adaptadores |
| Placa y tornillos | Masa CAD verificada con hardware | Tratar la placa como fija |
| Pistón, vástago o carro | Datos del modelo exacto | Copiar otro diámetro o carrera |
| Cadena portacables o manguera | Revisión del movimiento o aporte efectivo medido | Añadir toda la parte fija |
| Mecanismo acoplado | Modelo cinemático o masa reflejada | Ignorar correa, polea, articulación o carga vertical |
Use kg. No añada cuerpo fijo, bastidor o toda la manguera por pertenecer a la máquina; tampoco omita carro o vástago porque no aparezcan en el plano de carga.
Según nuestra experiencia, la mejor hoja asigna propietario y evidencia a cada término: compras para variación de producto, diseño para útil y proveedor para pistón o carro. Así un cambio posterior queda visible.
En vertical, el inventario no cambia, pero la gravedad puede añadir trabajo durante la bajada. La guía de selección vertical cubre retención y orientación.
¿Cómo se calcula sin errores de unidades?
La relación NIST produce 100 J para 50 kg a 2 m/s. La aritmética es sencilla, pero masa y velocidad deben representar la misma peor condición creíble (NIST, consultado el 19 de julio de 2026).
- Liste componentes y sume kg.
- Determine velocidad de entrada o impacto en m/s.
- Eleve la velocidad al cuadrado.
- Multiplique por la masa y por un medio; informe J.
- Registre carga, dirección, receta y medición.
Para 12 kg a 0,8 m/s:
Si la velocidad es 800 mm/s, conviértala a 0,8 m/s. Elevar 800 como m/s haría el resultado un millón de veces mayor.
Masa y peso también difieren. Introduzca kg, no N, kgf o lbf. Si un gráfico usa libras como carga práctica, siga el convenio del fabricante y no lo mezcle con SI.
La guía de fuerza teórica responde otra pregunta. Presión por área estima fuerza; masa por velocidad al cuadrado estima energía. Ninguna sustituye a la otra.
¿Por qué importa más la velocidad de entrada que la media?
Parker afirma que la velocidad al comenzar la amortiguación suele ser un 50 % mayor que la media. Como se eleva al cuadrado, usar la media daría solo cerca del 44 % de la energía calculada con 1,5 veces esa velocidad (Parker, consultado el 19 de julio de 2026).
La media oculta aceleración, apertura de válvula, acumulación de presión, variación de carga, fricción y perfil final. Sirve para tiempo de ciclo, no necesariamente para seleccionar amortiguación.
Duplicar velocidad cuadruplica energía; aumentarla un 10 % la eleva un 21 %. Por eso pequeños cambios pueden borrar el margen.
Mida cerca de la entrada si el margen es estrecho. Puede usar sensor de posición con tiempo, encoder, cámara rápida o traza validada. La calculadora de velocidad ayuda en una estimación por caudal, pero el movimiento medido es más sólido.
Ejemplo resuelto: carga de 50 kg a 2 m/s
Un conjunto de 50 kg a 2 m/s lleva 100 J según NIST. No demuestra que tapa, soporte o absorbedor pueda pararlo (NIST, consultado el 19 de julio de 2026).
Suponga que los 50 kg incluyen carro, útiles, placa, tornillos y producto:
Si la velocidad real es 2,2 m/s:
Un error de velocidad del 10 % eleva de 100 a 121 J; un 10 % de masa solo a 110 J. La velocidad merece más atención que un porcentaje de masa sin justificar.
Registre «energía cinética de traslación al entrar en amortiguación», no «fuerza de impacto» ni «fuerza necesaria». La etiqueta impide reutilizar el número como pico estructural o selección completa.
¿Cuándo no basta la energía cinética para la parada?
ACE muestra 100 kg a 2 m/s con 200 Nm de energía y añade 200 Nm de trabajo propulsor hasta 400 Nm/ciclo. Nm y J son equivalentes, por lo que el empuje puede duplicar el trabajo (ACE Controls, consultado el 19 de julio de 2026).
$E_d$ es trabajo motriz, $F_d$ fuerza neta durante la parada y $s_c$ distancia efectiva. Use presión medida o defendible durante el movimiento, no solo el regulador.
$E_g$ es trabajo gravitatorio, positivo si impulsa hacia el tope y negativo si se opone. Transmisiones, muelles, proceso o varios absorbedores pueden exigir otros términos.
Mantenga el primer cálculo en $E_k$. Cuando decidan trabajo, gravedad, distancia, fuerza media o pico, pase a la hoja completa de energía de fin de carrera.
¿Cómo se compara con la clasificación de amortiguación?
SMC indica solo 0,07 J para un CJ2 de 10 mm y 0,18 J para 16 mm. Estos valores específicos muestran por qué deben comprobarse diámetro, tipo, velocidad y serie (SMC, consultado el 19 de julio de 2026).
$E_{\mathrm{design}}$ es la base exigida por el fabricante, que puede incluir solo energía cinética o también trabajo y gravedad. $E_{\mathrm{allowable}}$ es el límite exacto para modelo, diámetro, dirección, amortiguación, montaje y condición.
| Comprobación | Importancia |
|---|---|
| Energía admisible/evento | Evalúa la parada inmediata |
| Gráfico masa-velocidad | Confirma la combinación |
| Rango de masa efectiva | Comprueba el perfil del absorbedor |
| Energía/hora o ciclos | Evalúa calor y repetición |
| Carrera o longitud efectiva | Define la distancia de absorción |
| Dirección y montaje | Captura gravedad, carga lateral, alineación y restricciones |
Festo identifica masa, velocidad, desaceleración, presión y resistencia como cinco entradas de amortiguación ajustable. Un tornillo no reemplaza la comprobación ni compensa energía fuera del rango (Festo, 2022, consultado el 19 de julio de 2026).
No repare un límite excedido inventando un factor. Reduzca velocidad o masa, aumente capacidad, añada un absorbedor dimensionado o cambie la parada. Un multiplicador no crea carrera, capacidad térmica ni alineación.
La calculadora sirve para preselección. Las instrucciones y datos del fabricante siguen siendo la base de aceptación.
Hoja práctica de energía de una carga móvil
ACE separa energía cinética, trabajo propulsor, energía total por ciclo y por hora. La hoja debe conservar esa separación y registrar masa, velocidad, distancia, orientación, frecuencia y capacidad exacta (ACE Controls, consultado el 19 de julio de 2026).
| Campo | Unidad | Evidencia |
|---|---|---|
| Masa móvil total | kg | Inventario, revisión de plano y carga |
| Velocidad de entrada o impacto | m/s | Método, traza o estimación documentada |
| Energía cinética | J | Fórmula y revisión |
| Fuerza motriz neta | N | Presión dinámica y área |
| Distancia efectiva | m | Longitud de catálogo o carrera |
| Orientación y gravedad | grados o dirección | Disposición y sentido |
| Paradas por hora | 1/h | Peor receta sostenida |
| Capacidad exacta | J/evento y J/h | Revisión y condiciones de ficha |
| Margen | J o % | Regla aprobada, no factor genérico |
Calcule extensión y retracción por separado. Cambian área, signo de gravedad y contacto. Si masa y velocidad varían independientemente, pruebe la peor combinación creíble.
Verifique la máquina: sin golpe duro, ajuste conforme a instrucciones, absorbedor alineado, guía soportando momentos y traza de producción igual a la entrada. La guía de amortiguación neumática explica mecanismos y síntomas.
Preguntas frecuentes sobre energía cinética de cargas móviles
La advertencia del 50 % de Parker y los valores CJ2 de 0,07 y 0,18 J explican por qué una fórmula no selecciona todo dispositivo. Estas respuestas separan energía, catálogo, absorción total, fuerza media y pico (Parker; SMC, consultados el 19 de julio de 2026).
¿Cuál es la fórmula de la energía cinética?
Use $E_k = \frac{1}{2}mv_c^2$ con masa total en kg y velocidad en m/s; resulta J. Solo cubre traslación. Rotación, empuje, gravedad y muelles pueden añadir términos.
¿Qué piezas cuentan como masa móvil?
Producto, útiles, fijaciones, placas, tornillos, pistón y vástago o carro y mecanismos reflejados. Excluya cuerpo y bastidor fijos. Use datos exactos, no un porcentaje.
¿Debo usar la velocidad media?
Use la velocidad medida de entrada siempre que pueda. Parker indica hasta un 50 % más que la media. Carrera/tiempo sirve para estimación, pero oculta aceleración.
¿Duplicar la velocidad duplica la energía?
No, la cuadruplica. Un conjunto de 10 kg lleva 5 J a 1 m/s y 20 J a 2 m/s. Recalcule si cambian caudal, presión, carga o ajustes.
¿La energía calculada basta para seleccionar la amortiguación?
No siempre. Compare con el sobre masa-velocidad y energía del modelo y compruebe fuerza motriz, gravedad, frecuencia, distancia y masa efectiva según el fabricante. Pruebe la peor condición.
Fuentes y referencias técnicas
- NIST, «Guía del SI, capítulo 7: reglas y convenciones para expresar valores»,
https://www.nist.gov/pml/special-publication-811/nist-guide-si-chapter-7-rules-and-style-conventions-expressing-values. Fórmula, dimensiones y julio. Consultada el 19 de julio de 2026. - Parker Hannifin, «Cilindros neumáticos sin vástago y guías lineales OSP-P» y «Cilindros neumáticos de servicio pesado 2A/2AN».
https://www.parker.com/content/dam/Parker-com/Literature/Pneumatics-Division-Europe/PDE-Documents/Cylinders/Parker_Pneumatic_OSP-P_Linear_Drive_System_Catalogue---PA4P011GB.pdf;https://www.parker.com/content/dam/Parker-com/Literature/Industrial-Cylinder/HY08-0910-1NA.pdf. Velocidad de entrada, masa total y selección. Consultados el 19 de julio de 2026. - SMC, «Best Pneumatics: selección de modelos de cilindros neumáticos»,
https://www.smcworld.com/catalog/BEST-Guide-en/pdf/2-m27-49_en.pdf. Energía admisible específica. Consultada el 19 de julio de 2026. - ACE Controls, «Base de cálculo de amortiguadores industriales»,
https://www.acecontrols.com/us/cad-downloads/knowledge/calculation-bases-for-the-design-of-industrial-shock-absorbers.html. Energía cinética, propulsora, por ciclo, por hora y masa efectiva. Consultada el 19 de julio de 2026. - Festo, «Amortiguación de cilindros: los tres métodos más habituales»,
https://www.festo.com/gb/en/e/about-festo/blog/in-practice/cylinder-cushioning-the-three-most-common-methods-id_1518838/. Métodos y entradas de trabajo. Publicado en 2022; consultado el 19 de julio de 2026.