Calcule multiplicación de fuerza y ventaja mecánica hidráulica.
La ley de Pascal establece que la presión aplicada a un fluido confinado se transmite igualmente en todas las direcciones, fundamento de toda prensa hidráulica, freno, gato y multiplicador de fuerza. Esta calculadora resuelve la relación clásica F₁/A₁ = F₂/A₂ para un sistema de dos cilindros, dimensionando áreas de émbolo, relaciones de fuerza y relaciones de carrera para amplificar el esfuerzo de entrada 5×, 50× o 500× según se requiera.
La presión P = F / A es constante en un fluido estático, de modo que la fuerza de entrada F₁ sobre el área A₁ produce una fuerza de salida F₂ = F₁ × (A₂ / A₁) sobre el área A₂. El multiplicador de fuerza (ventaja mecánica) es la relación de áreas. La conservación del volumen de fluido implica que la relación de carreras es inversamente proporcional: s₂ = s₁ × (A₁ / A₂). Un multiplicador de fuerza de 10× requiere una carrera de entrada 10 veces mayor para el mismo desplazamiento de salida. La presión de trabajo debe mantenerse por debajo del límite del componente más débil de los dos cilindros, y la fricción en los retenes reduce la salida práctica entre un 5 y un 10%. La ley de Pascal asume un fluido incompresible, estático y confinado; las burbujas de aire o las carcasas flexibles reducen la salida real.
Un diseñador de gato que busca una ventaja mecánica de 25× selecciona un émbolo de entrada de 12 mm accionando una salida de 60 mm, calcula que 100 N de entrada se convierten en 2,500 N de salida, y confirma que la carrera de entrada requerida para un levantamiento de 50 mm es de 1,250 mm de carrera de bomba.
Un propietario de taller que verifica una prensa de 20 toneladas de segunda mano mide el diámetro del émbolo pequeño 25 mm, el grande 200 mm, relación de áreas 64×, y calcula que 270 psi en el émbolo pequeño produce la fuerza de mordaza de 20 toneladas.
Un ingeniero de automoción que modela una pinza de freno calcula la fuerza sobre el pistón de freno a partir de la relación de áreas del cilindro maestro y la fuerza en el pedal, y dimensiona la pastilla de fricción para entregar el par en la rueda requerido sin bloqueo.
Funciona con cualquier fluido (líquido o gas), pero la compresibilidad del aire reduce la multiplicación de fuerza práctica; una prensa hidráulica es más rígida que una neumática porque el aceite se comprime ~0.5%/1000 psi mientras que el aire se comprime mucho más.
La sensación esponjosa indica que hay aire atrapado en el sistema. La ley de Pascal asume fluido incompresible; incluso un 5% de contenido de aire puede duplicar el recorrido del pedal. Purgue el sistema desde el punto más alto hasta que se sienta firme.
La presión de trabajo (la mayor presión que puede soportar el componente más débil), el pandeo del vástago largo y delgado de entrada, y la carrera práctica para el operador. La mayoría de los gatos se limitan a una ventaja de 50–200×.