Los Actuadores lineales eléctricos son una herramienta esencial en nuestra vida diaria, ayudando a automatizar múltiples procesos. Estos dispositivos fundamentales suelen integrarse en muchas aplicaciones donde la sensibilidad al ruido puede ser importante, por ejemplo, en las camas médicas modernas. Al evaluar los tipos de actuadores con la contención del ruido en mente, queda claro que los actuadores eléctricos son la mejor opción. Los actuadores lineales eléctricos emiten menos ruido que los sistemas neumáticos, lo que es una de las principales razones por las que los actuadores eléctricos han ido desplazando a la neumática en muchas áreas (incluidas las instalaciones médicas).
Con esto en mente, nos planteamos la pregunta: además de su superioridad frente a los sistemas neumáticos, ¿qué puede hacer que un actuador lineal suene distinto o funcione más ruidoso de lo normal? El ruido excesivo es un problema difícil de abordar, ya que probablemente no exista una única causa. En este artículo presentamos algunas de las causas más comunes del ruido excesivo en actuadores lineales.
Imperfecciones del husillo & tolerancia de la tuerca motriz
Este problema se caracteriza por un ruido mecánico periódico que se produce cuando el actuador se mueve. Por lo general, el ruido es más notable con cargas elevadas, lo que se atribuye a que el husillo y la tuerca no engranan bien. Si el husillo y la tuerca están demasiado sueltos, esto puede causar vibraciones al mover el motor y, por otro lado, si están demasiado apretados, habrá ruido adicional y una caída de velocidad debido a la fricción. A continuación, incluimos dos videos: uno que muestra la tuerca motriz y el husillo funcionando con normalidad y un segundo que muestra el efecto cuando están demasiado apretados.
Espaciado entre la tuerca motriz y el husillo demasiado ajustado
Tuerca motriz y husillo en funcionamiento normal
Si sospechas que el espaciado entre la tuerca motriz y el husillo es demasiado ajustado, puedes comprobarlo desmontando la unidad y girando la tuerca. Al girar la tuerca, debería rotar alrededor del husillo y avanzar. Si hay una resistencia excesiva o si al girar la tuerca se gira realmente el husillo, probablemente exista un problema de ruido porque la fricción es demasiado alta. Es un problema de fabricación, ya sea por una tuerca defectuosa o un husillo dañado. Este problema debería estar cubierto por la garantía de fabricación, aunque podrías solucionarlo reemplazando la tuerca motriz.
Problemas en el estator del motor
El motor está sujeto entre dos rodamientos. Si los rodamientos están holgados en sus asientos, el movimiento del motor provocará vibraciones. Estas vibraciones pueden generar más ruido en la caja de engranajes debido al espaciado entre los engranajes del rotor, o simplemente un zumbido dentro del propio motor. Los rodamientos sueltos incluso pueden ocasionar problemas de corriente excesiva si se quedan trabados en una posición que obliga al motor a compensar con mayor par. Las imágenes siguientes muestran un rodamiento pegado al eje del rotor en lugar de estar firmemente alojado en su asiento.
Los dos videos siguientes muestran la tuerca motriz girándose con facilidad en condiciones normales de operación; el segundo video muestra cuando este mecanismo se endurece tras cambiar a un estator fuera de especificación.
Funcionamiento normal: la tuerca motriz se gira con facilidad
La tuerca motriz es más difícil de girar tras cambiar al estator fuera de especificación
Para comprobar de forma definitiva si este es el caso, una manera de verificarlo es girando manualmente el husillo, como en el segundo video. Al girar el husillo, el rotor debería moverse y, en condiciones ideales, los rodamientos deberían permitir que se mueva libremente. Sin embargo, si hay desgaste excesivo de los rodamientos o desalineación, el husillo será difícil de girar. Este problema puede resolverse colocando de nuevo los rodamientos en sus asientos y asegurándose de que queden completamente planos. Dicho esto, es probable que vuelva a ocurrir, por lo que lo mejor es reemplazar los rodamientos por completo. A veces este problema también puede aparecer simplemente porque el actuador ya es antiguo, por lo que quizá convenga reemplazar todo el actuador.
Ruido en la caja de engranajes: espaciado de dientes & alineación del eje
Si los engranajes dentro de la caja no hacen un contacto adecuado, pueden generar un ruido excesivo. Esta es probablemente la causa más común del exceso de ruido en engranajes metálicos. En condiciones normales, los engranajes deben deslizarse entre sí con la lubricación adecuada. Si los engranajes están demasiado cerca, habrá fricción excesiva y pueden llegar a trabarse o rozar entre sí. Aunque esto daría lugar a un funcionamiento mucho más silencioso y suave, también produciría desgaste en los engranajes y podría llevar a su agarrotamiento.
Alternativamente, la distancia entre los engranajes puede ser demasiado grande. En este caso, la holgura (backlash) generará mucho ruido y el funcionamiento no será suave. El nivel de ruido es extremadamente sensible a la distancia entre engranajes, lo que nos deja un margen de error relativamente pequeño.
Ejemplo/ilustración de la sensibilidad al espaciado de engranajes
Los requisitos de espaciado pueden incumplirse debido a las tolerancias de fabricación de los engranajes: ambos engranajes acoplados podrían estar en el extremo pequeño del rango y no engranar correctamente. También es posible que, por diferentes razones, el propio rotor esté ligeramente inclinado, lo cual afectaría la separación entre engranajes.
Puedes resolver el problema comprando un nuevo juego de engranajes de reemplazo. También es posible comprobar los rodamientos del rotor –si están desalineados, la separación entre engranajes podría ser mayor–. Si la fuente del ruido es el espaciado de los engranajes, es probable que se trate de un problema de fabricación. En ese caso, debes comprobar si el ruido está fuera de especificaciones y, si lo está, reemplazar el actuador.
Grasa insuficiente en la caja de engranajes
La lubricación de engranajes en una caja cerrada y de velocidad relativamente baja, como en un actuador, suele realizarse con grasa en lugar de aceite. Si no hay suficiente grasa en los engranajes, la fricción mecánica será demasiado alta y los engranajes no solo producirán más ruido, sino que también se desgastarán mucho más rápido. La grasa insuficiente es un problema de fabricación: por lo general, debería haber suficiente dentro de la caja de engranajes para durar toda la vida útil del actuador. La lubricación insuficiente dentro de la caja también causará vibración y puede sobrecalentar los engranajes.
Afortunadamente, este es uno de los problemas más fáciles de resolver. Puedes añadir grasa a los engranajes para solucionarlo o, potencialmente, distribuir de forma más uniforme y eficiente la grasa ya presente dentro de la caja. Si por alguna razón no hay grasa, puedes consultar al fabricante qué grasa usar y resolver el problema.
Conclusión
Los actuadores lineales suelen elegirse como alternativa de bajo ruido frente a los actuadores hidráulicos y neumáticos. Aun así, los actuadores eléctricos pueden ser bastante ruidosos por diversos motivos, siendo los más comunes los mencionados arriba. Es importante prestar atención al ruido que emiten los actuadores durante su operación, ya que podría ser señal de un actuador defectuoso e indicar un problema de fabricación serio. Actuar a tiempo puede ahorrarte trabajo de diagnóstico en el futuro. Por desgracia, en la mayoría de los casos el ruido excesivo no puede resolverse sin reemplazar las piezas dañadas o incluso todo el actuador.
Si tu actuador lineal suena de forma irregular y produce un ruido excesivo, sería recomendable investigar y reparar/reemplazar los componentes dañados. Como alternativa, contáctanos y nuestros ingenieros estarán encantados de ayudarte a resolver este problema.