¿Qué es un actuador?

Actuadores

Un actuador es la parte de una máquina o dispositivo que lo ayuda a lograr la movilidad al transformar energía (principalmente eléctrica, neumática o hidráulica) en energía mecánica. En otras palabras, es la pieza de casi cualquier máquina que permite el movimiento.

Vista de despiece del actuador

Puede compararse con el funcionamiento de su cuerpo. Como los músculos dentro de un cuerpo que impulsan el movimiento de piernas o brazos, los actuadores operan en un sistema para ejecutar una acción mecánica.

Los actuadores existen en prácticamente todas las máquinas que nos rodean, desde sencillos sistemas de control digital hasta el vibrador de nuestro teléfono celular. Los encontrará en electrodomésticos, vehículos, aparatos industriales, robots y muchas otras cosas.

máquina de actuador     solenoide

¿Qué es un actuador lineal?

UN actuador lineal es una herramienta que transforma el movimiento de rotación en movimiento lineal: movimiento directo hacia arriba y hacia abajo. Dependiendo de la función del actuador, este movimiento puede ser impulsado por energía eléctrica, hidráulica o neumática. Los actuadores eléctricos y piezoeléctricos, por ejemplo, funcionan con la entrada de voltaje o corriente eléctrica suministrada por motores de CC o CA. Los actuadores hidráulicos utilizan un líquido incompresible y los actuadores neumáticos utilizan aire. La señal de salida es energía mecánica.

A diferencia del aprendizaje automático y la inteligencia artificial, los actuadores lineales no suelen aparecer en los titulares. Sin embargo, el papel que desempeñan en nuestro mundo de hoy es probablemente más importante que cualquier dispositivo jamás inventado.

Por ejemplo, en los sistemas de mecatrónica industrial, los actuadores son totalmente responsables de garantizar que un dispositivo como un brazo robótico pueda moverse cuando se suministra una señal de entrada eléctrica. Su automóvil utiliza actuadores en el sistema de control del motor para modular las aletas de aire para forzar y optimizar la electricidad, la velocidad de ralentí y la gestión del gas para obtener una combustión perfecta. Un actuador es un "motor".

Cómo funcionan los actuadores lineales

Actuadores lineales hidráulicos

Los actuadores lineales hidráulicos crean un movimiento en línea recta al aplicar una presión desequilibrada con fluido hidráulico sobre un pistón en un tubo hueco que da como resultado un par de torsión lo suficientemente potente como para maniobrar algo externo.

El principal beneficio de un actuador lineal hidráulico es la gran cantidad de par que puede generar. Esto se debe a que los fluidos son casi incompresibles. Los actuadores hidráulicos de acción simple tienen pistones que pueden moverse en una sola dirección y se requiere un resorte para el movimiento inverso. Un actuador hidráulico de doble acción utiliza presión en ambos extremos para aliviar el movimiento relativo de ambos lados. Se utilizan principalmente para transferir cargas bastante pesadas, precisamente en el mismo estilo en el que los grandes equipos de construcción suelen trabajar con presión hidráulica.

Actuadores lineales neumáticos

Los actuadores lineales neumáticos son los actuadores más simples y rentables. Trabajan usando aire comprimido para crear movimiento al estirar y extender un pistón. La retracción del pistón se realiza mediante resorte o aportando fluido en el extremo opuesto.

Los actuadores lineales neumáticos son ideales para lograr un alto par y velocidad en un espacio relativamente compacto. El movimiento rápido de punto a punto es su fuerza, y no se arruinan fácilmente con paradas bruscas. Esta naturaleza robusta los hace populares en dispositivos que tienen que ser más a prueba de explosiones o resistentes a condiciones desafiantes como altas temperaturas.

Actuadores piezoeléctricos

Piezo es un conjunto de materiales sólidos como la cerámica que responden a la carga eléctrica agrandándose o contrayéndose y crean energía cuando se aplica presión mecánica. Los actuadores piezoeléctricos aprovechan al máximo este movimiento mediante señales eléctricas para realizar carreras cortas de alta velocidad y respuesta rápida.

El movimiento que crean los actuadores piezoeléctricos suele ser paralelo al campo eléctrico. No obstante, en algunos casos, cuando la unidad está configurada para operar en el efecto piezoeléctrico transversal, el movimiento es ortogonal al campo eléctrico. La desventaja de los actuadores piezoeléctricos es que solo se mueven unas pocas micras a la vez, ya que normalmente solo se mueven alrededor del 5% de su longitud real. Por lo tanto, un piezoeléctrico de 100 mm solo se moverá alrededor de 1 mm en un trazo, que es muy pequeño.

Actuadores lineales eléctricos

Como sugiere su nombre, los actuadores lineales eléctricos utilizan energía eléctrica para permitir movimientos en línea directa. Operan moviendo un pistón hacia adelante y hacia atrás de acuerdo con señales eléctricas y se utilizan principalmente para movimientos como tirar, empujar, bloquear, levantar, expulsar, sujetar o descender.

Los actuadores lineales funcionan con un motor que crea un movimiento de rotación de alta velocidad junto con una caja de cambios que ralentiza su impacto. En consecuencia, esto aumentará el par, que se convertirá en un tornillo de avance, lo que provoca el movimiento lineal de un eje giratorio o tuerca de transmisión. Cambiar la polaridad del enlace del motor a la batería podría hacer que el motor gire en la dirección opuesta.

 

Los actuadores lineales eléctricos están disponibles en distintas carreras, que se logran aumentando o reduciendo la longitud del eje. Con varios engranajes, también se pueden alcanzar diferentes velocidades. En términos generales, cuanto mayor sea la velocidad del tornillo, menor será el impulso. Un interruptor sobre el eje del actuador primario en la parte superior e inferior detiene el giro cuando llega al final de su carrera o movimiento. Dado que la rotación llega a su fin, el interruptor corta la energía de su motor.

    La capacidad de los actuadores lineales

    Las métricas de rendimiento son resultados medibles que le permiten evaluar la calidad de un artículo específico. Los actuadores se consideran en muchas métricas de rendimiento. Los más comunes son el par, la velocidad y la resistencia. Últimamente, la eficiencia energética puede considerarse significativa. Otros aspectos que podrían considerarse incluyen cantidad, masa, requisitos de trabajo, etc.

    Torque o fuerza

    El par es uno de los elementos más importantes en los que pensar en el funcionamiento de un actuador. Hay dos métricas de torque en las que pensar: carga estática y dinámica. El par o fuerza de carga estática denota la capacidad del actuador cuando está en reposo. La carga dinámica describe la capacidad de torsión de este dispositivo cuando está en movimiento.

    Velocidad

    La velocidad de un actuador difiere según el peso de la carga que se supone que soporta. Normalmente, cuanto mayor es la fuerza, menor es la velocidad. Por lo tanto, la métrica de velocidad debe examinarse una vez que el actuador no esté soportando ninguna carga.

    Durabilidad del actuador

    El tipo de actuador y también el diseño de la empresa determinan la solidez de un actuador. Aunque los actuadores hidráulicos se consideran más duraderos y resistentes en comparación con los actuadores eléctricos, las especificaciones detalladas sobre la calidad del material utilizado probablemente dependerán del fabricante.

    Rendimiento energético del actuador

    Con la creciente preocupación por la conservación de energía y su efecto inmediato en los gastos operativos, la eficiencia energética es una métrica creciente en todo tipo de máquinas. Los actuadores que utilicen la menor cantidad de energía necesaria tendrán la calificación más alta en rendimiento energético.

    Los actuadores lineales convierten el movimiento de rotación en motores en movimientos de empuje / tracción rectos o lineales. Los actuadores lineales son los mejores para todo tipo de aplicaciones donde se necesitará inclinar, levantar, tirar o empujar libras de fuerza.

    Los actuadores lineales eléctricos suelen ser la solución preferida si desea un movimiento cómodo, seguro y limpio con precisión precisa y un control de movimiento suave. Si está interesado en utilizar actuadores lineales eléctricos para su próximo proyecto, Firgelli Automations puede proporcionarle lo que necesita.

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