Gat (dispositiu)

El gat, gata, cric, o jack, és una màquina empleada per a l'elevació de càrregues pesades per mig de l'accionament manual d'una manivela o una palanca, o be per mig d'un sistema d'accionament assistit per un motor elèctric o per un compressor d'aire.

Gat (dispositiu)

Gat utilisat en NASCAR.

Es diferencien dos tipos, segons el seu principi de funcionament:

• Gats mecànics: normalment es valen d'un sistema multiplicador basat en una peça roscada i en un fuset.
• Gats hidràulics:

Les formes més comunes són les de gat de coche, i la de gat de sol o de taller, que eleven els vehículs de manera que es puga realisar el seu manteniment, encara que també existixen atres tipos de gats especials que tenen múltiples aplicacions en la construcció o l'indústria.

Estos dispositius es classifiquen generalment per la seua capacitat màxima d'elevació (per eixemple 1,5 tonellades o 3 tonellades), i per a algunes aplicacions també és important fixar la màxima distància a la que poden desplaçar la càrrega.

Gats mecànics

Gat de tijera plegat i desplegat

Fuset, mecanisme simple en el que es basen els gats de tijera

Els gats mecànics s'utilisen preferentment per a càrregues relativament menudes, i és habitual que estiguen dissenyats per a accionarse manualment o per mig de menuts motors (com en el cas dels gats que s'inclouen en els automòvils per a substituir una roda en cas d'averia).

Les seues principals ventages són la seua simplicitat de construcció, els seus mínims requeriments de manteniment, i el seu reduït preu. Pel contrari, els seus principals inconvenients són la seua llentitut d'accionament (i també de replec) i la seua llimitada capacitat de càrrega.

Açò els fa adequats per a aplicacions d'us ocasional (com el cas ya citat dels gats que porten l'immensa majoria dels automòvils per a la substitució d'una roda averiada), en els que prima la simplicitat i la llaugerea, encara a costa d'un accionament llent i en ocasions engorroso. Aixina mateix, en processos d'edificació senzills (com la subjecció d'encofrats o cimbras), s'utilisen mecanismes d'issat molt senzills, que són merament sistemes de refillols roscados, que es accionan manualment en barres metàliques que s'utilisen com a palanques.

Principi de funcionament

Els sistemes habituals utilisats en els gats estan basats en màquines simples (com són les palanques, els engranages o els tornos), que utilisen el principi de l'equivalència del moment de forces (una força manual chicoteta $f$ en un gran braç de palanca $D$; és capaç d'equilibrar una força major $Mg$ com el pes d'un vehícul, pero que dispon d'un braç d'acció molt curt $d$):

$Mgd=fD$

d'a on es deduïx que:

$Mg=f(D/d)$

sent el cocient $K=(D/d)$ el coeficient de multiplicació mecànica que proporciona el gat.

En térmens d'energia, una força chicoteta aplicada a lo llarc d'una gran distància, és capaç de desplaçar una gran massa a una distància menuda. En un gat de tijera, este coeficient (despreciant les forces de roçament i l'efecte del canvi de geometria del quadràngul, que farà que vaja variant la relació entre el desplaçament horisontal del fuset i el vertical del punt de soport; en este eixemple se supon que s'està accionando quan les quatre varetes del gat formen aproximadament un quadrat) depén de la llongitut de la manivela en la que es acciona el gat, i del pas del roll que desplaça el fuset.

Eixemple

En un gat de tijera normal, la manivela pot medir uns 20 cm, i el pas del roll del fuset, uns 0,2 cm. Açò significa que per cada regrés complet a la manivela, la tijera es desplaça 0,4 cm (dos milímetros per cada una de les dos femelles enfilades en el fuset), i la mitat de distància en l'extrem superior. El coeficient de multiplicació resultant en este cas serà:

$K=(D/d)=2\pi 20/0,2=628$

Açò significa que per cada quilopont de força aplicat en la manivela del gat, es poden elevar 628 kg, de lo que es deduïx que una persona capaç d'eixercir una modesta força de dos quiloponts, és capaç d'issar més de 1200 kg.

Gats hidràulics

Transpaleta d'elevació hidràulica

Esquema del funcionament d'un gat hidràulic

Els gats hidràulics s'utilisen en aplicacions que requerixen una gran capacitat de càrrega, o be una màxima facilitat i velocitat d'accionament (especialment en les operacions de plegat, que són immediates) per a càrregues mijanes. Les seues principals ventages estan relacionades en la seua potència i velocitat, en la possibilitat de controlar-se per mig de servomecanismes, i en la minimisació de les pèrdues mecàniques associades en el roçament. El seu principal inconvenient és que solen ser equips d'una certa complexitat de manteniment (especialment en tots els aspectes relacionats en l'absència absoluta de fugues del decorregut que servix per a transmetre les càrregues).

Els decorreguts utilisats solen ser olis sintètics de baixa viscosidad per la seua capacitat d'auto-lubricarse i a la seua estabilitat.

Els gats més potents utilisen bombes elèctriques, capaces de proporcionar la pressió hidràulica necessària per a actuar a distàncies considerables i en capacitat per a desplaçar grans tonellage de càrrega.

Principi de funcionament

El funcionament del gat hidràulic respon al principi de Pascal, que establix que la pressió aplicada sobre un decorregut contingut en un recipient tancat es transmet de forma uniforme en tots els seus punts.

El dispositiu, en la seua forma més senzilla, té dos émbolos disposts en forma de "O", un de secció molt chicoteta (en el que s'aplica la pressió al decorregut per mig d'una palanca o una bomba), i l'atre de secció molt gran (a on es coloca la càrrega que es vol elevar). La clau del funcionament són les vàlvules unidireccionals, que permeten el pas del decorregut en un sol sentit. Aixina, quan es acciona el émbolo menut, una vàlvula permet el pas del decorregut cap al émbolo major, pero no la seua tornada. D'igual forma, una segona vàlvula permet l'entrada del decorregut des d'un depòsit cap al émbolo chicotet quan s'alça la palanca, quedant llest el dispositiu per a un nou cicle de impulsión.

Segons el principi de Pascal, la pressió $P$ és la mateixa en els dos émbolos, lo que significa que entre el émbolo chicotet (en secció $s$ i força $f$) i en el émbolo gran (en secció $S$ i força $Mg$, corresponent al pes a issar), es complix l'equació:

$P=Mg/S=f/s$

lo que equival a que:

$Mg=f(S/s)$;

sent el cocient $K=(S/s)$ el coeficient de multiplicació de la força aplicada.

Eixemple

Si el émbolo chicotet té una secció de 2 cm², i el émbolo major té una secció de 100 cm², despreciant l'efecte del roçament, el coeficient de multiplicació resultant en este cas serà:

$K=(S/s)=100/2=50$

Açò significa que per cada quilopont de força aplicat en la palanca del gat, es poden elevar 50 kg, de lo que es deduïx que una persona que recolze part del seu pes sobre la palanca (uns 20 quiloponts), és capaç d'issar 1000 kg. També deu tindre's en conte que per cada centímetro que ascendixca el émbolo gran, el émbolo chicotet deu recórrer 50 cm.

Gat neumàtic

És un tipo de gat hidràulic especial, que utilisa aire comprimit -per eixemple, aire procedent d'un compressor- en lloc d'un líquit per a produir l'efecte d'issat. Alguns models dissenyats per a substituir als gats de tijera en automoció, consten d'un sac de lona plastificada o de caucho de forma cilíndrica, en la resistència suficient per a poder-se inflar en una pressió semblant a la d'un neumàtic (uns 2 quiloponts per cm²) i en el tamany necessari per a issar un coche (basta una base de 50 cm² i una altura d'uns 50 cm per a issar 1000 kg) per a substituir una roda. Des del punt de vista energètic no són molt eficients (en el procés de compressió de l'aire es desprén molta calor), pero poden ser útils per a evitar esforços manuals quan es dispon d'alguna font mecanisada d'aire comprimit.