A Comprehensive Guide to Actuators. O que são, tipos de atuadores e como funcionam

Um guia abrangente para atuadores: o que são, tipos de atuadores e como funcionam

Muitas vezes, os elementos essenciais de um dispositivo ou sistema não são os showstoppers. Eles não são a beleza exterior do design ou do caso. Eles não são a função que muitas vezes é elogiada. Na maioria das vezes, os elementos essenciais de um dispositivo estão escondidos atrás de uma concha mais esteticamente agradável.


Atuadores são um exemplo perfeito deste sistema oculto porque eles são uma peça necessária para uma ampla gama de sistemas, raramente recebendo qualquer crédito por suas ações incríveis. Então, neste artigo, vamos rever o que são atuadores, como os atuadores funcionam, os tipos de atuadores e como você pode escolher o atuador certo para o seu projeto.

O que é um Atuador?Uma máquina atuador é a parte encarregada de mover e controlar um mecanismo ou sistema, para abrir uma válvula. É um "motor", para simplificar.


Os atuadores exigem um mecanismo de controle e uma fonte de energia. Normalmente, o dispositivo de controle é uma válvula. A válvula requer um sinal de baixa energia para ativar. Pode ser ativado com tensão elétrica, pressão pneumática ou hidráulica do fluido, ou mesmo pela força humana. Corrente elétrica, pressão hidráulica ou pressão pneumática também são fontes de energia potenciais.


Eles usam um pistão, motor ou outro dispositivo para trabalhar convertendo energia de uma fonte elétrica ou fluida. Em sua forma mais básica, os atuadores abrem ou fecham válvulas. Por outro lado, as válvulas reguladoras ou de controle de posição interpretam um sinal de posicionamento para mover-se precisamente para qualquer posição intermediária. O sistema de controle pode ser operado manualmente ou automaticamente, alimentado por software, mecanicamente ou eletricamente.


Um atuador permite que qualquer máquina gere movimento. Essencialmente, atuadores atuam como um motor que transforma energia em torque e usa esse torque para mover ou regular um mecanismo ou sistema. Podem causar e parar o movimento.

Como funciona um atuador?

O atuador é a parte de um aparelho mecânico que permite o movimento, assim como os músculos do corpo humano permitem que pernas, braços, dedos e outras partes do corpo se movam. Permite o movimento transformando a energia e os sinais de entrada em uma força mecânica. Enquanto o movimento de saída pode ser rotacional ou linear, a força de centralização pode ser elétrica, pneumática (ar) ou hidráulica (água). Assim, atuadores estão ao nosso redor, desde sistemas de controle de acesso em nossas portas até robôs de armazém próximos realizando o levantamento pesado. Mesmo as versões silenciosas de nossos telefones celulares incluem atuadores que produzem vibrações.


Um atuador, como mencionado anteriormente, pode ajudar na conversão de energia em movimento enquanto também auxilia no controle desse movimento e energia.

como funciona um atuador: a teoria

O tipo de energia, o volume de entrada e a velocidade de movimento são as variáveis em um sistema atuador. Os componentes idênticos que os atuadores usam também têm aparência visual variável dependendo do tipo e função do atuador.

Os componentes de um atuador

Os actuadores exigem um poucos componentes básicosEstes componentes incluem:


  • Fonte de alimentação: Como dito, a fonte de energia pode ser elétrica, ar ou gás, água ou qualquer fonte de energia, mas estes são os que os atuadores usam com mais frequência.
  • Conversor de energia: Transferências de energia da fonte de alimentação para o atuador através do conversor de energia. Esta operação segue quaisquer medições ou unidades especificadas em um controlador ou em seu projeto.
  • Atuador: O atuador, um dispositivo físico-mecânico, realiza a conversão. Dependendo da entrada/saída que você está usando e do resultado desejado, ele pode parecer diferente.
  • Carga mecânica: A carga mecânica é tensão ou força que se opõe à energia que o atuador cria no sistema. Isso faz com que o sistema gere mais eletricidade como resultado.
  • Controlador: O controlador é um dispositivo que liga o atuador e gerencia a saída, direcionando sua força, vida útil e direção. Além de impedir que o sistema funcione de forma independente, permite restrições em ambas as extremidades da conversão que o operador pode controlar.

Tipos de atuadores e como eles são usados

Há sete básicos. tipos de atuadores todos com propósitos únicos.

Linear Eléctrico

Atuadores lineares elétricos geralmente são empregados em aplicações de automação quando uma peça de máquina ou ferramenta precisa de um movimento linear controlado até certo ponto. Quando o posicionamento linear é necessário, eles são utilizados em vários setores.

Atuador linear elétrico

Rotativo Eléctrico

Eléctrico atuadores rotativos são empregados em aplicações de automação quando uma porta, válvula e outras peças similares são controláveis para mover-se para locais rotativos específicos. Além disso, eles são usados em vários setores onde o posicionamento é necessário.

Linear de Potência de Fluidos

Quando um objeto precisa ser movido cuidadosamente para uma posição particular, atuadores lineares de potência fluida normalmente são utilizados em aplicações de automação. Quando o posicionamento linear é necessário, eles são usados em vários setores. A abertura e fechamento de portas amortecedoras, aperto, soldagem, etc., são usos típicos.

Fluid Power Rotary

Quando um objeto precisa ser girado de forma controlada para uma posição particular, atuadores rotativos de potência fluida são utilizados. O uso mais comum de uma potência fluida atuador rotativo é aplicações de automação. Ar ou outros gases e fluido hidráulico são alguns dos diferentes meios que alimentam o atuador.

Atuadores lineares de corrente

O Atuador linear de corrente geralmente fornece uma linha reta empurrar ou puxar ação em aplicações de controle de movimento. Quando a corrente está reta, os elos vizinhos travam no lugar para criar um componente rígido. Dependendo da área disponível em uma aplicação específica, eles vêm em uma variedade de tamanhos e projetos de corrente, bem como opções de armazenamento de corrente.

Linear Manual

A maioria das aplicações comerciais para posicionamentos precisos, como ferramentas de manipulação ou peças de trabalho, empregam manual actuadores lineares. Atuadores manuais sem alimentação são ligados e desligados girando um volante ou botão. Existem muitos tipos diferentes, cada um com uma carga adicional e capacidade de força motriz, tais como aqueles com parafusos de chumbo, racks, pinhões, acionamentos de correia, etc.

Rotativo Manual

A operação da válvula é o uso primário de atuadores rotativos manuais. Às vezes, eles são referidos como operadores de válvulas manuais ou atuadores. Válvulas de esfera, borboleta, verificação e globo são alguns tipos diferentes. Outros usos podem incluir qualquer coisa que exija rotação controlada e restrita.

8 passos para escolher o atuador certo para sua aplicação

Naturalmente, vários atuadores são usados em várias indústrias, e nem todos serão apropriados para suas necessidades. Aqui está um breve guia para escolher o melhor.

  1. Determinar o Tipo de Movimento Necessário

Você poderá ver se a função exige movimentos lineares decisivos ou se é necessário dinamismo adicional na função final, dependendo da função. Mas você também pode querer pensar sobre o quão longe você quer que esse movimento vá.

  1. Considerações relativas à entrada de energia

Atuadores elétricos são amplamente utilizados e podem executar uma gama mais abrangente de tarefas. No entanto, nos casos em que a corrente elétrica necessária nem sempre é viável, você pode usar atuadores hidráulicos e pneumáticos para eliminar a exigência de entrada de alta tensão.

  1. Precisão

De acordo com uma regra "geral", trabalhos menores, mais detalhados e delicados, incluindo seleção e manuseio, precisam de mais precisão. Em contraste, o trabalho pesado pode passar sem ele. Esse fator influenciará substancialmente o atuador que você escolher.

  1. Que Força é Melhor

O principal objetivo de um atuador é mover qualquer coisa; no entanto, a quantidade de força necessária varia de acordo com o quão pesado ou superdimensionado o item é. Considere os tamanhos das coisas que seu atuador precisa mover ao selecionar um com capacidade de carga suficiente.

  1. Quanto espaço há para o movimento?

Qualquer atuador terá um comprimento de curso, que você deve considerar ao selecionar um para o uso pretendido.

  1. Que velocidade procuras?

A velocidade do atuador é um fator significativo porque os atuadores que exigem mais força são frequentemente mais lentos do que aqueles que geram menos força.

  1. O que é o Ambiente Operacional?

Tanto as aplicações industriais quanto as configurações mais estruturadas de laboratórios e oficinas interiores utilizam regularmente atuadores.

  1. Como será montado?

Existem várias opções de montagem para atuadores. Um mecanismo de montagem de pivô duplo, por exemplo, permite que o item gira ou gira enquanto se estende e retrai. O atuador é mantido na posição mais segura com um mecanismo de montagem fixo.

Como montar um atuador

Existem dois métodos primários de montagem de um atuador; Montagem de pivô duplo e montagem estacionária:

Montagem de Pivô Duplo

Um atuador é montado em uma plataforma giratória usando pinos de montagem ou grampos ligados a cada suporte em cada extremidade do atuador. Estes são suportes de montagem porque um pino transversal conecta o atuador e o suporte deslizando através de ambos. O atuador pode girar em torno de cada pino, mudando junto com a coisa que está se movendo e permitindo uma função mais dinâmica.

Montagem estacionária

O atuador pode gerar movimentos de empurrar ou puxar a partir de um local fixo com instalação estacionária, o que implica a fixação do atuador a um suporte de montagem do eixo. Por exemplo, é assim que um botão é instalado.

Aplicações do mundo real dos atuadores

Um atuador é ideal para uma aplicação específica se puder fornecer força suficiente, tiver características adequadas de velocidade de carga, operar com alta eficiência dentro da faixa de operação e tiver um design confiável.


Automação industrial e robótica são as duas indústrias onde é impossível imaginar fazer nada sem atuadores. Esses componentes permitem que as máquinas de produção se movam e peguem itens. Atuadores são frequentemente empregados em máquinas agrícolas e de construção de grandes dimensões para permitir uma variedade de movimentos. Os painéis solares são um exemplo impressionante de como os atuadores podem ser usados. Os painéis solares com atuadores ajustam continuamente o seu ângulo ao longo do dia à medida que o sol nasce e se põe para captar a maior parte da energia solar.


Atuadores são um componente comum de quase todos os eletrodomésticos inteligentes, desde móveis até aspiradores robóticos que precisam se mover em qualquer direção. Muitos brinquedos até têm alguns pequenos atuadores integrados diretamente neles. As possibilidades são ilimitadas.

Conclusão

Quase todos os dispositivos domésticos e industriais modernos usam atuadores. No entanto, os desenvolvimentos no campo recebem atenção mínima da mídia em comparação com tecnologias de ponta, como Inteligência Artificial (IA), Blockchain, Internet das Coisas (IoT), impressão 3D e muito mais.


Novos atuadores com características de desempenho melhoradas serão conceituados durante os próximos dois anos, e aqueles que estão sendo pesquisados entrarão no mercado.

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