Fabricante de gatos hidráulicos en Haiyan, China · desde 1978

¿Cómo funciona un gato hidráulico?

Cómo multiplica la fuerza un gato hidráulico: principio de Pascal con un ejemplo de cálculo, las partes de un gato de botella y de patín, y qué pasa en cada bombeo, al sostener y al bajar.

Vástago cromado de un cilindro hidráulico en una máquina naranja
Foto: Markus Winkler / Unsplash
En resumen. Un gato hidráulico usa el principio de Pascal: la presión aplicada al aceite en un circuito cerrado actúa igual en todos lados. Un pistón de bomba pequeño genera la presión y un vástago con un área mucho mayor la convierte en una fuerza grande. Las válvulas check hacen que el aceite fluya en un solo sentido, la válvula de descarga baja la carga y una válvula de sobrecarga impide levantar más de la capacidad nominal.

Todos los gatos de nuestro catálogo, desde un gato de botella de 2 toneladas hasta el cilindro de una prensa de taller de 50 toneladas, funcionan con el mismo principio. Entenderlo ayuda a elegir el gato correcto, a escribir un instructivo claro y a encontrar la causa cuando un gato no sube o no sostiene.

El principio de Pascal en un minuto

En un recipiente cerrado con líquido, la presión es igual en todos los puntos. Si empuja un pistón pequeño genera presión, y esa misma presión actúa sobre cada milímetro cuadrado de un pistón más grande conectado a él. Como la fuerza es presión por área:

  • presión en el aceite: p = F₁ ÷ A₁ (fuerza en el pistón de bomba entre su área)
  • fuerza en el vástago: F₂ = p × A₂ (la misma presión por el área del vástago)

La fuerza se multiplica por la relación entre las dos áreas, A₂ ÷ A₁. El aceite lo hace práctico: casi no se comprime, lubrica las piezas en movimiento y sella bien contra el hule.

Ejemplo de cálculo: cómo 20 kg de fuerza con la mano levantan 3 toneladas

Los valores ilustran el principio; no son las medidas de un modelo en particular.

Paso Valor
Pistón de bomba Ø 10 mm, área 78.5 mm²
Vástago Ø 40 mm, área 1,257 mm²
Relación de áreas 16:1
Ventaja mecánica del maneral 10:1
Su mano en la palanca 200 N (unos 20 kg)
Fuerza en el pistón de bomba 2,000 N
Presión del aceite 2,000 ÷ 78.5 ≈ 25.5 N/mm² = 25.5 MPa (255 bar)
Fuerza en el vástago 25.5 × 1,257 ≈ 32,000 N, unas 3.3 toneladas

Nada es gratis: lo que gana en fuerza lo paga en distancia. Con una relación de 16:1, una carrera de bomba de 20 mm sube el vástago 1.25 mm; para 100 mm de elevación se necesitan unas 80 bombeadas. Esa relación explica casi todas las diferencias entre diseños. Los gatos de patín cubren la distancia con el brazo de elevación y una segunda bomba; los de botella usan el tornillo de extensión para que el vástago no gaste bombeadas en un hueco vacío.

Las partes de un gato hidráulico

Parte Qué hace Qué falla
Depósito Guarda el aceite sin presión Nivel bajo: la bomba aspira aire
Pistón de bomba y su cilindro Lo mueve la palanca; empuja el aceite al cilindro principal Sello desgastado: palanca esponjosa, poca fuerza
Válvula check de entrada Deja pasar aceite del depósito a la bomba al subir la palanca Tierra bajo la bola: las bombeadas no hacen nada
Válvula check de salida Deja pasar el aceite a presión al cilindro principal, pero no de regreso Asiento con fuga: el gato baja entre bombeadas
Cilindro principal y vástago El aceite empuja el vástago, que carga el peso Cromo rayado o sello gastado: se baja, gotea
Válvula de descarga Válvula de aguja o de bola que regresa el aceite al depósito Tierra en el asiento: el gato baja con carga
Válvula de sobrecarga Abre justo por encima de la carga nominal El usuario nunca debe ajustarla
Tope de carrera Detiene el vástago en su extensión máxima Evita que el vástago se salga
Tornillo de extensión (gato de botella) Parte roscada arriba del vástago que cierra el hueco hasta la carga Si se extiende con carga, se daña la rosca

Qué pasa en cada bombeada

  1. Palanca arriba (succión). El pistón de bomba sube. La válvula check de salida sigue cerrada por la presión bajo el vástago, la de entrada abre y el aceite pasa del depósito a la cámara de la bomba.
  2. Palanca abajo (presión). El pistón baja. La válvula de entrada cierra, la de salida abre y el aceite entra bajo el vástago, que sube según el volumen bombeado entre su área.
  3. Sostener. Entre bombeadas y al dejar de bombear, las dos válvulas check y la de descarga están cerradas. El aceite bajo el vástago queda atrapado y la carga se mantiene arriba.
  4. Bajar. Al girar la válvula de descarga en sentido contrario a las manecillas se abre el camino de regreso al depósito. El peso empuja el aceite de vuelta; poca apertura baja despacio, mucha baja rápido.
  5. Sobrecarga. Si alguien intenta levantar más de la capacidad, la presión llega a la calibración de la válvula de sobrecarga, esta abre y las bombeadas solo hacen circular el aceite. La norma europea EN 1494 y la norteamericana ASME PASE tratan esta protección.

Cómo funciona un gato de botella

En el gato de botella el depósito rodea al cilindro principal como las paredes de una botella, la bomba va a un lado y el vástago sube en línea recta. Como la fuerza va directo al vástago, un gato de botella es muy fuerte para su tamaño: nuestro modelo de 20 toneladas de la serie T204 pesa 10 kg.

Su límite es la carrera. El vástago solo sale lo que mide el cilindro, por eso los gatos de botella tienen:

  • un tornillo de extensión arriba del vástago (60 mm en el T204 de 20 toneladas) para llegar al punto de levante antes de bombear;
  • opcionalmente, un vástago telescópico de dos etapas para subir más desde una altura inicial parecida: nuestro modelo de dos etapas de 20 toneladas eleva 285 mm con la hidráulica, contra 145 mm del de una etapa.

Un gato de botella normal solo trabaja en vertical, porque la bomba toma el aceite del fondo del depósito.

Cómo funciona un gato de patín

El gato de patín acuesta una unidad hidráulica parecida dentro de un bastidor bajo de acero o aluminio. El vástago empuja una palanca corta en la base de un brazo largo, y el cabezal en la punta del brazo recorre mucha más distancia que el propio vástago. Así nuestro modelo de taller de 3 toneladas va de 135 a 495 mm, un rango mucho mayor que el de un gato de botella de la misma capacidad.

Esa geometría tiene dos consecuencias:

  • El cabezal sube describiendo un arco, por eso el gato rueda un poco sobre sus ruedas al levantar. Es a propósito: nunca bloquee las ruedas de un gato de patín mientras levanta.
  • Los gatos de doble bomba (elevación rápida) tienen un segundo pistón más grande que mueve más aceite por bombeada hasta que el cabezal toca el vehículo. Con carga sigue trabajando el pistón pequeño. Ahorra bombeadas, no cambia la capacidad.

En casi todos los gatos de patín la válvula de descarga se abre y se cierra girando la palanca, así nadie tiene que meter la mano bajo el vehículo.

Gatos hidroneumáticos

Los gatos hidroneumáticos conservan el mismo circuito hidráulico y mueven la bomba con un motor de aire, en lugar de la palanca o además de ella. El aire del compresor acciona una bomba pequeña y rápida; nuestros gatos de botella neumáticos trabajan con 8 a 12 bar y conservan una bomba manual de respaldo. Se usan donde se levantan ejes pesados todo el día: llanteras de camiones, patios de autobuses y flotillas.

Por qué un gato no sustituye a las torres

Cada sello y cada asiento de válvula del gato contiene aceite a alta presión. Una partícula de tierra en la válvula de descarga, un poco de aire o un sello de vástago desgastado dejan que la carga baje, y una carga lateral o un golpe pueden dañar el gato. La norma europea EN 1494 solo permite trabajar bajo una carga levantada si está asegurada por otros medios, y todos los instructivos dicen lo mismo: el gato levanta, las torres para auto sostienen. Dónde colocarlas, lo explica nuestra guía de torres para auto.

Qué significa esto al comprar gatos

La física es la misma en todos los gatos. La diferencia entre uno que dura y uno que regresa por garantía está en los detalles:

  • una válvula de sobrecarga calibrada y sellada en fábrica;
  • un vástago cromado dentro de un cilindro bruñido, para que los sellos corran sobre una superficie lisa;
  • sellos para alta presión, con kits de sellos disponibles para el servicio;
  • un grado de aceite indicado y un llenado limpio (vea nuestra guía de aceite para gato);
  • una prueba de presión en cada pieza antes de empacarla.

Esos puntos están en nuestra propia hoja de prueba. Véalos en nuestros gatos de botella, gatos de patín y gatos hidroneumáticos (en inglés).

Ingeniería JackMaker · Equipo técnico de la fábrica

Preguntas frecuentes

¿En qué principio se basa un gato hidráulico?

En el principio de Pascal: la presión aplicada a un líquido encerrado se transmite igual en todas direcciones. Como el vástago tiene un área mucho mayor que el pistón de bomba, la misma presión produce en el vástago una fuerza mucho mayor.

¿Por qué hay que bombear tantas veces?

La fuerza se multiplica y la distancia se divide. Si el vástago tiene 16 veces el área del pistón de bomba, sube solo 1/16 de la carrera de la bomba. Los gatos de patín lo compensan con el brazo de elevación y una segunda bomba; los de botella, con el tornillo de extensión.

¿Para qué sirve la válvula de descarga?

Abre el paso del cilindro de regreso al depósito. Al girarla en sentido contrario a las manecillas, el peso de la carga empuja el aceite de regreso y el vástago baja; cuánto la abre define la velocidad. Al cerrarla en el sentido de las manecillas, el aceite queda atrapado otra vez.

¿Para qué sirve la válvula de sobrecarga?

Es una válvula de seguridad con resorte, calibrada en fábrica para abrir justo por encima de la carga nominal. Cuando abre, las bombeadas solo hacen circular el aceite, así que el gato no puede forzarse más allá de su capacidad. El usuario nunca debe ajustarla.

¿Por qué un gato hidráulico se baja solo poco a poco?

El aceite regresa por un sello o un asiento de válvula: casi siempre tierra en la válvula de descarga, un sello de vástago desgastado o aire en el circuito. Hasta un gato en buen estado está hecho para levantar, no para sostener una carga por horas; por eso los vehículos se apoyan en torres.

¿Se puede usar un gato de botella acostado?

Solo si está diseñado para eso. En un gato de botella normal la bomba toma el aceite del fondo del depósito; acostado aspira aire y deja de subir.

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