Elegir un actuador lineal no se limita a hacer coincidir su fuerza nominal con el peso de la carga. El ángulo de montaje, el apalancamiento, la longitud de carrera, la fricción, la carga lateral, la velocidad, el ciclo de trabajo y la capacidad de la fuente de alimentación influyen en la fiabilidad del movimiento del actuador. Este blog explica cálculos simplificados para estimar la fuerza y la longitud de carrera del actuador en dos situaciones comunes: movimiento rectilíneo y movimiento rotatorio articulado. Utilice estos cálculos como punto de partida y, a continuación, verifique su selección final con la ficha técnica del producto o la Calculadora de Actuadores Lineales.
¿Qué parámetros necesita conocer antes de elegir un actuador?
Antes de calcular la fuerza o el recorrido del actuador, recopile los detalles básicos de la aplicación.
| Parámetro | Qué medir o confirmar | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Peso de la carga | Peso del objeto que se está moviendo | Punto de partida para el cálculo de fuerzas |
| Tipo de movimiento | Elevador lineal, corredero, puerta, trampilla, compuerta o basculante. | Determina el método de cálculo |
| Puntos de montaje | Ubicaciones de montaje de los actuadores traseros y delanteros | Afecta al apalancamiento, la fuerza y el ajuste. |
| Longitud de carrera | Distancia de extensión del actuador | Determina el rango de viaje |
| Voltaje/corriente | Tensión del sistema y corriente disponible | Garantiza la compatibilidad eléctrica |
| Ciclo de trabajo | Patrón de carrera/descanso | Evita el sobrecalentamiento |
| Controles | Control mediante interruptor, relé, control remoto, retroalimentación o control sincronizado. | Determina el cableado y la compatibilidad. |
Cálculo de la fuerza del actuador lineal para el movimiento en línea recta
El movimiento en línea recta incluye elevaciones, deslizamientos y movimientos verticales donde la carga se desplaza a lo largo de una trayectoria definida. Incluso en estas aplicaciones, el ángulo del actuador es importante.
Si el actuador se monta verticalmente y empuja directamente en línea con la carga, la fuerza requerida es cercana al peso de la carga más la fricción y el margen de seguridad. Si el actuador se monta en ángulo, solo una parte de su fuerza contribuye al movimiento vertical.
Paso 1: Calcular la longitud de la carrera
La longitud de carrera es la diferencia entre la longitud del actuador completamente extendido y completamente retraído:
Carrera = Longitud del actuador extendido - Longitud del actuador retraído
Para el montaje en ángulo, mida la distancia entre los dos puntos de montaje tanto en la posición inicial como en la final. La diferencia es la carrera necesaria. Para más detalles, consulte la Guía de longitud de carrera del actuador lineal.
Paso 2: Calcular la fuerza requerida
Para un elevador vertical simple con ángulo, la fuerza de elevación útil es la componente vertical de la fuerza del actuador. Una relación simplificada es:
Fuerza requerida del actuador = Fuerza de carga / sen(ángulo del actuador)
El ángulo del actuador se mide entre el actuador y la dirección del movimiento útil. A medida que el ángulo disminuye, aumenta la fuerza requerida por el actuador.
Paso 3: Añadir margen de seguridad
Tras estimar la fuerza, añada un margen para tener en cuenta las condiciones reales, como la fricción, el agarrotamiento, la compresión del sello, el viento, la lluvia, la nieve, los escombros, la carga desigual, la fuerza de arranque y el desgaste con el tiempo.
No sobredimensione a ciegas. Un actuador de mayor fuerza puede consumir más corriente, moverse a una velocidad diferente, requerir soportes de montaje más resistentes o ejercer mayor presión sobre la estructura.
Movimiento rotatorio: puertas, escotillas y trampillas
El movimiento rotatorio se produce cuando la carga pivota alrededor de una bisagra, como una puerta, escotilla, tapa, trampilla, panel solar o caja basculante. En estos sistemas, el actuador debe vencer el par de torsión alrededor de la bisagra.
Par de torsión = Fuerza x Distancia desde la bisagra
Una puerta se abre con mayor facilidad cuando la fuerza se aplica más lejos de la bisagra, ya que el brazo de palanca es más largo. El mismo principio se aplica al montaje de un actuador. Montar el actuador demasiado cerca de la bisagra suele reducir la longitud de la carrera, pero aumenta la fuerza necesaria.
Longitud de carrera para movimiento articulado
Para el movimiento articulado, la carrera sigue siendo la longitud del actuador totalmente extendido menos la longitud del actuador totalmente retraído. Mida la distancia entre los puntos de montaje del actuador en la posición cerrada y de nuevo en la posición abierta. La diferencia entre estas dos distancias es la carrera requerida.
Fuerza y par para el movimiento articulado
Para puertas y escotillas con bisagras, calcule la fuerza tanto en la posición inicial como en la final. Según la geometría de montaje, la fuerza máxima puede producirse cuando la escotilla está cerrada, parcialmente abierta o completamente extendida.
- Calcula el par de torsión de la carga alrededor de la bisagra.
- Calcula el brazo de palanca efectivo del actuador.
- Divide el par motor por el brazo de palanca del actuador.
- Ajustar el ángulo del actuador.
- Añade un margen de seguridad.
- Verifique la carrera, la longitud retraída y la longitud extendida.
Para obtener información más específica sobre el par motor, consulte la Guía de cálculo del par motor del actuador lineal.
Errores comunes al elegir tallas
| Error | Por qué causa problemas | Mejor enfoque |
|---|---|---|
| Ajustar la fuerza del actuador únicamente al peso de la carga. | Ignora el ángulo, el apalancamiento y la fricción. | Calcular la fuerza a partir de la geometría. |
| Ignorando la diferencia entre accidente cerebrovascular y viaje | El movimiento de la carga puede no ser igual al recorrido del actuador. | Mida la distancia de montaje en ambos extremos. |
| Montaje demasiado cerca de una bisagra | Genera un apalancamiento deficiente y una alta demanda de fuerza. | Pruebe puntos de montaje alternativos |
| Permite la carga lateral | Puede doblar la varilla o acortar la vida útil del actuador. | Deje que las guías y la estructura soporten las cargas laterales. |
| Ignorando el ciclo de trabajo | El funcionamiento repetido puede provocar el sobrecalentamiento del actuador. | Verifique el ciclo de trabajo de la hoja de datos y opere dentro de los rangos de funcionamiento especificados. |
| Supervisión de los consumos actuales | La fuente de alimentación o el interruptor pueden ser de tamaño insuficiente. | Verifique los requisitos de voltaje, corriente y fusibles. |
Utilice la calculadora de actuadores lineales.
La calculadora de actuadores lineales de Progressive Automations puede ayudar a estimar los requisitos de fuerza, velocidad, ángulo y longitud. Es especialmente útil para ascensores, puertas, escotillas y trampillas angulares, donde la fuerza varía a medida que el mecanismo se mueve.
Tras realizar los cálculos, compare el resultado con las fichas técnicas del producto en cuanto a fuerza, carrera, longitud retraída, longitud extendida, velocidad, ciclo de trabajo, voltaje y clasificación IP.
Qué comprobar antes de realizar un pedido
- Clasificación de fuerza requerida
- Longitud de carrera requerida
- Longitud de orificio a orificio retraída y extendida
- Consumo de voltaje y corriente
- Velocidad bajo carga
- Ciclo de trabajo
- Clasificación IP
- Compatibilidad del soporte de montaje
- Compatibilidad del sistema de control
- Requisitos de retroalimentación
- Se necesitan interruptores de límite externos
- Desplazamiento a través de toda la trayectoria de movimiento
Una vez que conozca sus parámetros, explore los actuadores lineales eléctricos, compare los sistemas de control de actuadores compatibles o póngase en contacto con Progressive Automations para obtener recomendaciones de productos. Si un modelo estándar no se ajusta a la fuerza, carrera, voltaje o dimensiones requeridas, revise las opciones de actuadores lineales personalizados.
Preguntas frecuentes sobre los cálculos de fuerza y carrera de los actuadores lineales
¿Cómo calculo la fuerza de un actuador lineal?
Para un movimiento vertical simple, comience con el peso de la carga y ajuste según el ángulo del actuador, la fricción y el margen de seguridad. Para un movimiento articulado, calcule el par alrededor de la bisagra y divídalo por el brazo de palanca efectivo del actuador; luego, ajuste según el ángulo.
¿Por qué un actuador con una capacidad de carga superior a la necesaria puede fallar al levantarla?
El actuador puede presentar un apalancamiento deficiente, un ángulo de montaje poco pronunciado, alta fricción, carga lateral, atascos, corriente insuficiente o un margen de seguridad demasiado reducido. El peso de la carga por sí solo no determina la fuerza necesaria del actuador.
¿El recorrido del actuador equivale al movimiento de la carga?
No siempre. Si el actuador se mueve en la misma línea que la carga, el recorrido y el movimiento de la carga pueden ser similares. Si el actuador está montado en ángulo o mueve un objeto articulado, el recorrido debe calcularse a partir del cambio de distancia entre los puntos de montaje.
¿Cuánto margen de seguridad debo añadir?
El margen adecuado depende de la aplicación. Añada margen adicional para compensar la fricción, la exposición a la intemperie, los impactos, las cargas desconocidas, los sellos, el viento, los residuos o los ciclos de trabajo intensos. No sobredimensione el cable sin antes comprobar la velocidad, el consumo de corriente, la estructura y los soportes.
¿Cómo afecta el ángulo de montaje a la fuerza del actuador?
Un ángulo de montaje poco pronunciado reduce la ventaja mecánica y aumenta la fuerza necesaria para el actuador. Un ángulo más pronunciado suele mejorar la eficiencia de elevación, pero puede requerir un espacio de montaje o una longitud de carrera diferentes.
¿Cuándo necesito recibir comentarios?
La retroalimentación resulta útil cuando se necesita control de posición, ajustes preestablecidos, puntos de parada repetibles o movimiento sincronizado entre múltiples actuadores.