Un actuador es una parte de un dispositivo o máquina que le ayuda a realizar movimientos físicos convirtiendo energía, a menudo eléctrica, neumática o hidráulica, en fuerza mecánica. En pocas palabras, es el componente de cualquier máquina que permite el movimiento.
A veces, para responder a la pregunta de qué hace un actuador, se compara el proceso con el funcionamiento de un cuerpo humano. Al igual que los músculos de un cuerpo que permiten convertir la energía en alguna forma de movimiento, como el movimiento de brazos o piernas, los actuadores funcionan en una máquina para realizar una acción mecánica.
Los actuadores están presentes en casi todas las máquinas que nos rodean, desde simples sistemas electrónicos de control de acceso, pasando por el vibrador del teléfono móvil y los electrodomésticos hasta vehículos, dispositivos industriales y robots. Ejemplos comunes de actuadores incluyen motores eléctricos, motores paso a paso, tornillos niveladores, estimuladores musculares eléctricos en robots, etc.
¿Cómo funciona el actuador lineal?
Definido de manera simple, un actuador es un dispositivo que convierte energía, que puede ser eléctrica, hidráulica, neumática, etc., en mecánica de tal manera que pueda controlarse. La cantidad y la naturaleza de la entrada dependen del tipo de energía a convertir y de la función del actuador. Los actuadores eléctricos y piezoeléctricos, por ejemplo, funcionan con la entrada de corriente o voltaje eléctrico, en los actuadores hidráulicos, su líquido incompresible, y en los actuadores neumáticos, la entrada es aire. La salida es siempre energía mecánica.
Los actuadores no son algo sobre lo que se lea todos los días en los medios, a diferencia de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Pero la realidad es que desempeña un papel fundamental en el mundo moderno casi como ningún otro dispositivo jamás inventado.
En los sistemas mecatrónicos industriales, por ejemplo, son los únicos responsables de garantizar que un dispositivo como un brazo robótico pueda moverse cuando se proporciona una entrada eléctrica. Su automóvil utiliza actuadores en el sistema de control del motor para regular las trampillas de aire para lograr el par y optimizar la potencia, el ralentí y la gestión del combustible para una combustión ideal.
Los actuadores no son algo sobre lo que se lea todos los días en los medios, a diferencia de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Pero la realidad es que desempeña un papel fundamental en el mundo moderno casi como ningún otro dispositivo jamás inventado.
No sólo se ven en aplicaciones grandes. En casa, los actuadores son dispositivos críticos que le ayudan a configurar consolas o gabinetes que puedan contener televisores y se puedan abrir con solo tocar un botón. También se ven en televisores y elevadores de mesa que los usuarios pueden ajustar mediante interruptores o botones eléctricos a su conveniencia.
¿Te apetece un sillón reclinable para ver la televisión? Con toda probabilidad, tiene un cabezal o reposapiés móvil que también utiliza un actuador. Los sistemas domóticos que pueden cerrar las persianas de forma intuitiva en función de la cantidad de luz que entra también dependen de actuadores. En resumen, su uso es infinito porque cualquier movimiento mecánico los requiere, y la mayoría de los dispositivos requieren algún tipo de movimiento mecánico.
Los siguientes son los componentes habituales que forman parte del funcionamiento de un actuador:
- Fuente de energía : proporciona la entrada de energía necesaria para accionar el actuador. Suelen ser de naturaleza eléctrica o fluida en los sectores industriales.
- Convertidor de potencia: La función del convertidor de potencia es suministrar energía desde la fuente al actuador de acuerdo con las medidas establecidas por el controlador. Las válvulas proporcionales hidráulicas y los inversores eléctricos son ejemplos de convertidores de potencia en sistemas industriales.
- Actuador: El dispositivo real que convierte la energía suministrada en fuerza mecánica.
- Carga mecánica: la energía convertida por el actuador generalmente se utiliza para hacer funcionar un dispositivo mecánico. La carga mecánica se refiere a este sistema mecánico que está siendo impulsado por el actuador.
- Controlador : un controlador garantiza que el sistema funcione sin problemas con las cantidades de entrada adecuadas y otros puntos de ajuste decididos por un operador.
Seleccionar un actuador lineal
Como ya hemos visto, los actuadores tienen innumerables aplicaciones en diferentes campos. Pero esto no significa que todos los actuadores sean iguales. Al comprar un actuador, debería poder saber cuál se adapta mejor a sus necesidades. Aquí encontrará una guía completa sobre cómo elegir el actuador adecuado para sus necesidades.
Paso 1. Evaluar el movimiento requerido:
¿El objeto que necesitas mover en tu proyecto requiere movimiento lineal o giratorio? Los actuadores lineales son útiles para ejercer una fuerza mecánica que movería un objeto en línea recta, mientras que los actuadores giratorios, como su nombre indica, generan un movimiento circular.
Paso 2: Considere el aporte de energía:
Los actuadores eléctricos son cada vez más populares debido a su creciente sofisticación y flexibilidad para manejar diversos tipos de operaciones. Pero eso no significa que sea adecuado para todos los trabajos que existen. Considere actuadores hidráulicos o neumáticos si su trabajo no incluye entrada de voltaje eléctrico.
Paso 3: Evaluar el nivel de precisión requerido:
Algunos actuadores son ideales para trabajos pesados en entornos difíciles, pero es posible que no funcionen bien cuando se trata de trabajos más pequeños, como embalajes, que requieren precisión y la capacidad de repetir la misma acción cientos o miles de veces.
Paso 4: descubre cuánta fuerza necesitas:
El propósito de un actuador es mover o levantar un objeto. Descubre, en tu caso, cuánto pesa este objeto. La capacidad de carga de un actuador decide cuánto puede levantar y, aunque muchos actuadores pueden parecer similares, su capacidad de carga variará. Antes de comprar un actuador, asegúrese de que el peso de su objeto coincida con la capacidad del actuador.
Paso 5: Descubra hasta qué punto necesita mover el objeto:
Aquí importa la distancia, o longitud de la brazada, como se la conoce técnicamente. La longitud del trazo decide hasta dónde se puede mover el objeto. Los fabricantes suelen vender actuadores de diferentes longitudes de carrera.
Paso 6: ¿Qué tan rápido quieres que sea el movimiento?
La velocidad del actuador suele ser un factor importante para la mayoría de las personas, dependiendo de su proyecto. Por lo general, los proyectos que requieren que los actuadores ejerzan una fuerza elevada se moverían más lentamente que aquellos que generan una fuerza baja. La velocidad de un actuador se mide en distancia por segundo.
Paso 7: considere el entorno operativo:
¿Es necesario que el actuador funcione en un entorno hostil o hostil, donde el polvo o la humedad son un problema? Si este es el caso, querrás elegir un producto con un índice de protección más alto.
Paso 8: Decida el estilo de montaje:
Los actuadores en el mercado vienen en diferentes estilos de montaje y es necesario comprender sus beneficios antes de comprar un actuador. Por ejemplo, un método de montaje de doble pivote en un actuador eléctrico lineal permite que el dispositivo gire en ambos lados mientras se extiende y se retrae. Con esto, la aplicación consigue tener dos puntos de pivote libres mientras se mueve por una ruta fija.
Por el contrario, el montaje estacionario, que fija el actuador a un objeto a lo largo del eje, es útil para acciones como presionar un botón. En esta etapa, debería poder reducir sus opciones a un grupo significativamente más pequeño desde donde comenzó. A partir de aquí, deberá limitarse aún más. Por ejemplo, los actuadores lineales vienen en diferentes estilos para diferentes tipos de funciones. El estilo de varilla, por ejemplo, es el más común y simple, con un eje que se expande y retrae. El estilo de vía, que no cambia su longitud o tamaño total durante las operaciones, es más adecuado cuando las limitaciones de espacio son un problema. También hay elevadores de columnas y otros actuadores que serían ideales para instalar elevadores de mesas y televisores. También vale la pena considerar factores como el voltaje de funcionamiento y el tipo de motor.
Capacidades de un actuador lineal
Las métricas de rendimiento son resultados cuantificables que le ayudan a evaluar la calidad de un producto en particular. Los actuadores se pueden considerar según varias métricas de rendimiento. Tradicionalmente, los más comunes han sido el par, la velocidad y la durabilidad. Hoy en día, la eficiencia energética también se considera igualmente importante. Otros factores que pueden considerarse incluyen volumen, masa, condiciones de operación, etc.
Torque o fuerza
Naturalmente, el par es uno de los aspectos más importantes a considerar en el rendimiento de un actuador. Un factor clave aquí es tener en cuenta que hay dos tipos de métricas de par a considerar: carga estática y dinámica. El par o fuerza de carga estática se refiere a la capacidad del actuador cuando está en reposo. La métrica dinámica se refiere a la capacidad de torsión del dispositivo cuando está en movimiento.
Velocidad
La velocidad de un actuador difiere según el peso de la carga que se supone que debe transportar. Normalmente, cuanto mayor es el peso, menor es la velocidad. Por lo tanto, la métrica de velocidad debe observarse primero cuando el actuador no soporta ninguna carga.
Durabilidad
El tipo de actuador y el diseño del fabricante deciden la durabilidad de un actuador. Aunque aquellos como los actuadores hidráulicos se consideran más duraderos y resistentes en comparación con los actuadores eléctricos, las especificaciones detalladas sobre la calidad del material utilizado dependerán del fabricante.
Eficiencia energética
Con la creciente preocupación por la conservación de energía y su impacto directo en los costos operativos, la eficiencia energética se está convirtiendo cada vez más en una métrica decisiva en todo tipo de maquinaria. En este caso, cuanto menor sea la cantidad de energía necesaria para que un actuador logre su objetivo, mejor.
Cómo conectar actuadores lineales
Dado el amplio espectro de actuadores que existen, se utilizan diferentes métodos para conectarlos al control. Conectar un actuador lineal eléctrico es un proceso bastante sencillo. Muchos actuadores lineales eléctricos vienen con cuatro pines hoy en día y su conexión es tan simple como enchufarlos. Sin embargo, si su actuador no tiene cuatro pines, el proceso es ligeramente diferente. Necesitará comprar un conector adicional, que a menudo viene en longitudes de 6 y 2 pies.
- preparar los cables
- Conecte los cables
- Todo listo
Es posible que su actuador venga con cables expuestos al final. Puede quitarlo un poco si es necesario antes de conectarlo a un conector de 4 pines. Si el cable del conector no está lo suficientemente expuesto, pélelo también.
Conecte el actuador lineal al conector de 4 pines retorciendo los cables expuestos derechos y cubriéndolos con cinta aislante. A menudo, los cables del actuador y el conector vienen en colores azul y marrón y se pueden conectar en consecuencia.
A veces, los colores pueden ser diferentes en el actuador. Por ejemplo, si el actuador tiene cables rojo y negro, conecte el rojo al cable marrón del actuador y el negro al azul. Si viene con rojo y azul, conecte el rojo al marrón y el azul al cable azul del conector. Si los cables del actuador son rojos y amarillos, conecte el rojo al cable marrón y el amarillo al cable azul.
Ahora estás listo para irte. Conecte su conector y conecte la caja de control a la toma de corriente. En caso de que tenga problemas a pesar de esto, haga clic aquí para obtener una guía más detallada sobre cómo conectar el actuador a un conector.
Una guía AZ completa sobre cómo seleccionar, probar e implementar movimiento lineal para cualquier aplicación. Escrito por ingenieros, para ingenieros.
Cómo montar un actuador lineal
Elegir un actuador y conectarlo correctamente es sólo la mitad del trabajo realizado. Igualmente importante es montar el actuador con un método que sea adecuado para su aplicación. A continuación se muestran dos métodos comunes que se utilizan para montar un actuador lineal eléctrico.
Montaje de doble pivote
Este método implica fijar un actuador en ambos lados con un punto de montaje que puede girar libremente, que normalmente consiste en un pasador de montaje o una horquilla. El montaje de doble pivote permite que el actuador gire en cualquier lado a medida que se extiende y se retrae, lo que permite que la aplicación logre un movimiento de trayectoria fija con dos puntos de pivote libres.
Una de las aplicaciones más útiles de este método es la apertura y cierre de puertas. Cuando el actuador se extiende, los puntos fijos duales permiten que la puerta se abra. La acción de cerrar y abrir la puerta provoca cambios en el ángulo, pero el pivote proporciona un amplio espacio para que giren los dos puntos de montaje. Mientras utiliza este método, asegúrese de que haya suficiente espacio para que el actuador se extienda, sin obstáculos en su camino.
Montaje estacionario
En este método, el actuador se monta en una posición estacionaria con un soporte de montaje del eje que lo fija al eje. Los usos comunes de este tipo de montaje son lograr una acción similar a empujar algo de frente. Esta forma de montaje es ideal, por ejemplo, para activar o desactivar un botón. Al decidirse por este método, asegúrese de que el aparato de montaje pueda soportar la carga del actuador.
Aplicaciones y capacidades de actuadores lineales
Los usos de los actuadores eléctricos lineales son prácticamente infinitos. Las plantas de fabricación los utilizan en el manejo de materiales. Los equipos de corte que se mueven hacia arriba y hacia abajo y las válvulas que controlan el flujo de materias primas son ejemplos de esto. Los robots y brazos robóticos dentro y fuera de la industria manufacturera también utilizan sistemas de actuadores lineales para lograr el movimiento en línea recta.
A medida que las tendencias de automatización se vuelven cada vez más populares, los clientes siempre buscan formas de implementar actuadores lineales en sus aplicaciones.
Con la popularidad de los sistemas de automatización del hogar, los actuadores lineales eléctricos se han vuelto útiles en la función de persianas automatizadas. Los electrodomésticos como la televisión se pueden colocar a la altura óptima sin problemas utilizando elevadores de TV que utilizan actuadores eléctricos lineales. También existen mesas elevadoras que utilizan actuadores para ajustar la altura a las necesidades de los usuarios.
En la industria de la energía solar, ayudan a mover los paneles en la dirección de la luz solar. Incluso en industrias como la agricultura, donde la maquinaria pesada que utiliza actuadores hidráulicos es más común, los actuadores lineales eléctricos se utilizan para movimientos finos y delicados.