Soluciones de actuadores para cada industria: explicación de los actuadores lineales eléctricos

Un actuador es un componente que ayuda a las máquinas a realizar movimientos físicos al convertir 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 del cuerpo humano. Al igual que los músculos del cuerpo que permiten convertir la energía en algún tipo de movimiento, como el de brazos o piernas, los actuadores funcionan en una máquina para realizar una acción mecánica.

En términos simples, un actuador es un dispositivo que convierte energía, ya sea eléctrica, hidráulica o neumática , en una salida mecánica que permite su control. La cantidad y la naturaleza de la entrada dependen del tipo de energía a convertir y de la función del actuador. Los actuadores eléctricos funcionan con corriente o voltaje eléctrico; en el caso de los actuadores hidráulicos, la entrada es un líquido incompresible, mientras que en el caso de los actuadores neumáticos, la entrada es aire.

Los siguientes son los componentes habituales que forman parte del funcionamiento de un actuador:

• Fuente de alimentación : Se encuentran frecuentemente en forma de válvulas proporcionales hidráulicas e inversores eléctricos; proporcionan la energía necesaria para accionar el actuador. En el sector industrial, suelen ser de naturaleza eléctrica o fluida y pueden convertir su fuente de entrada en un valor de salida según las mediciones establecidas por el controlador.
• Actuador: El dispositivo real que convierte la energía suministrada en fuerza mecánica.
• Carga mecánica: La energía convertida por el actuador se utiliza generalmente para el funcionamiento de un dispositivo mecánico. La carga mecánica se refiere al sistema mecánico que acciona 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.

Tipos de actuadores lineales

Existen diferentes tipos de actuadores, según el tipo de movimiento que realizan y la fuente de energía que utilizan para su funcionamiento. A continuación, se presenta una lista de los distintos tipos de actuadores lineales:

Como su nombre indica, los actuadores lineales eléctricos utilizan energía eléctrica para permitir movimientos en línea recta mediante el uso de diversos componentes internos que trabajan conjuntamente. Funcionan moviendo un eje hacia adelante y hacia atrás mediante señales eléctricas. Los actuadores lineales eléctricos funcionan con un motor que genera un movimiento de rotación a alta velocidad y una caja de engranajes que ralentiza su impacto. Esto, a su vez, aumenta el par que se utilizaría para girar un tornillo de avance, lo que resulta en el movimiento lineal de un eje o una tuerca de accionamiento.

Los motores de CC con y sin escobillas se utilizan comúnmente como accionamiento rotatorio de actuadores eléctricos. Mediante el uso de diferentes engranajes, también se pueden alcanzar distintas velocidades; a mayor velocidad, menor fuerza. Un interruptor de límite en el eje principal del actuador, en los extremos superior e inferior, detiene el tornillo al llegar al final de su recorrido. Al llegar el eje al final, el interruptor corta la alimentación del motor; sin embargo, un diodo conectado en paralelo al interruptor permite el flujo de corriente en sentido contrario, lo que permite invertir la dirección cuando sea necesario.

La función de un actuador lineal hidráulico es la misma que la de un actuador lineal eléctrico: generar un movimiento mecánico en línea recta. La diferencia radica en que los actuadores lineales hidráulicos lo consiguen mediante una presión desequilibrada aplicada con fluido hidráulico sobre un pistón en un cilindro hueco, lo que genera un par lo suficientemente fuerte como para mover un objeto externo.

La principal ventaja de un actuador lineal hidráulico es el alto par que puede generar. Esto se debe a que los líquidos son prácticamente incompresibles. Los actuadores hidráulicos de simple efecto tienen pistones que se mueven en una sola dirección, y se requiere un resorte para el movimiento inverso. Un actuador hidráulico de doble efecto aplica presión en ambos extremos para facilitar un movimiento similar en ambos lados.

Los actuadores neumáticos suelen considerarse los más rentables y sencillos. Utilizan aire comprimido para generar movimiento, ya sea extendiendo y retrayendo un pistón o, con menos frecuencia, utilizando un carro que se desplaza sobre una entrada o un tubo cilíndrico. La retracción del pistón se realiza mediante un resorte o suministrando fluido desde el otro extremo.

Los actuadores lineales neumáticos son ideales para alcanzar alta velocidad y par en un espacio relativamente pequeño. Su punto fuerte es el movimiento rápido de punto a punto, y no se dañan fácilmente con paradas bruscas. Esta robustez los hace populares en dispositivos que requieren resistencia a explosiones o a condiciones extremas como altas temperaturas.

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Facilidad de uso

Una ventaja de usar actuadores lineales eléctricos es su comodidad, ya que ofrecen una alternativa fácil de operar para generar movimiento lineal. Los actuadores eléctricos estándar utilizan un motor de CC con escobillas y su operación de extensión y retracción es sencilla con dos cables. Conectar un actuador a un interruptor basculante o a una caja de control permite una configuración ordenada y sin necesidad de tubos, válvulas ni mangueras, como los que se utilizan en sistemas hidráulicos y neumáticos.

Si bien las alternativas pueden tener un costo inicial más bajo para producir movimiento lineal, los actuadores lineales eléctricos eliminan el inconveniente de todo el trabajo adicional requerido para integrarlos como soluciones de instalación rápida.

Bajo mantenimiento

Los actuadores lineales eléctricos se autolubrican internamente durante toda su vida útil y no requieren mantenimiento si se utilizan dentro de sus valores nominales. Esto permite ahorrar tiempo de mano de obra y recursos durante su vida útil. También existen opciones con protección contra la entrada de agua y protección contra la niebla salina para una mayor resistencia a la corrosión. Como resultado, tienen una vida útil más larga, lo que reduce la necesidad de reemplazos frecuentes.

Operación ecológica

Alternativas como la hidráulica y la neumática requieren más componentes para su funcionamiento, como intercambiadores de calor, depósitos de fluidos, reguladores y compresores. El exceso de materiales y el calor generado por estos componentes tiene un mayor impacto ambiental. Los actuadores eléctricos garantizan un medio ecológico para proporcionar movimiento lineal sin riesgo de contaminar el océano con fugas de petróleo. El funcionamiento ecológico de los actuadores eléctricos también puede reducir el trabajo adicional que algunos fabricantes de equipos originales (OEM) deben realizar para cumplir con las normativas de salud y seguridad específicas.

Al comprar un actuador, es fundamental comprender qué modelo se adapta mejor a sus necesidades según el diseño y las especificaciones. A continuación, se presentan algunas consideraciones clave para elegir el actuador adecuado:

1. Requisitos de carga : Se refiere a la fuerza que requerirá su aplicación. Esto influirá en la elección del modelo de actuador.
2. Velocidad : Según la aplicación, podría necesitar un actuador lineal rápido o lento. Elija según las necesidades de su aplicación.
3. Longitud de carrera : Indica la distancia que debe recorrer el actuador. Asegúrese de que la longitud de carrera se ajuste a los requisitos de recorrido de su proyecto.
4. Requisitos de alimentación eléctrica : Los requisitos de voltaje y consumo de corriente de cada modelo de actuador pueden variar. Considere las opciones de voltaje y alimentación disponibles para su actuador.
5. Resistencia ambiental : tenga en cuenta su aplicación y el entorno para determinar si su actuador lineal debe soportar un cierto nivel de polvo, ingreso de líquido y/o corrosión.
6. Retroalimentación posicional : determine si su aplicación requerirá un cierto nivel de movimiento de precisión/capacidades avanzadas o si es adecuado un control manual básico de avance y retroceso.
7. Compatibilidad del sistema de control : Elija sistemas de control compatibles con los actuadores eléctricos seleccionados. Si ya cuenta con sistemas de control, asegúrese de que los actuadores seleccionados sean compatibles.

Visite nuestro canal de YouTube para ver descripciones generales de nuestra gama de actuadores. También disponemos de una guía descargable con preguntas que puede ayudar a ingenieros, compradores y gerentes de operaciones a elegir el modelo más adecuado entre nuestra gama de actuadores lineales.

Requisitos de carga

Hay un par de factores que intervienen para determinar la capacidad de fuerza adecuada para los requisitos de carga de una aplicación. Las variables pueden incluir la carga, el ángulo de aplicación y sus dimensiones. Los requisitos de carga se miden según la fuerza necesaria para empujar o tirar directamente sobre el eje de un actuador (unidades de ejemplo: lb, kg, Newton). Utilice nuestra Calculadora de Actuadores para obtener estimaciones iniciales como punto de referencia para los modelos de actuadores que puede considerar.

Clasificación de velocidad

Las velocidades de desplazamiento suelen depender de las opciones de clasificación de fuerza para las que se haya configurado el actuador. Algunos modelos incluyen varias opciones de clasificación de fuerza que pueden seleccionarse al realizar un pedido en línea. Estas diferentes opciones de clasificación de fuerza tienen sus relaciones de transmisión internas ajustadas a un par de torsión específico que también afecta la velocidad de desplazamiento del actuador. La velocidad de un actuador se mide por la distancia recorrida durante un período de tiempo (por ejemplo, pulgadas/segundo, mm/segundo).

Longitud del trazo

La longitud de orificio a orificio (H2H) de un actuador, medida desde el centro del orificio de montaje trasero hasta el centro del orificio de montaje delantero, se ve afectada por la longitud de carrera. Esto se debe a que una carrera más larga requiere un actuador con un cuerpo más largo para alojar el eje cerrado. La longitud de carrera se puede calcular restando la longitud H2H completamente cerrada de la longitud H2H completamente abierta del actuador (unidades de ejemplo: pulgadas o mm).

Requisitos de energía eléctrica

Una aplicación puede contar con una fuente de alimentación preexistente o con una nueva instalación con ciertas potencias nominales y requisitos. Verifique las tensiones nominales (VCC o VCA) y la corriente (Amperios o A) de la(s) fuente(s) de alimentación y del(los) actuador(es) para verificar que se encuentren dentro de un rango adecuado. Por regla general, la fuente de alimentación debe tener una corriente nominal superior a la corriente máxima requerida combinada de todas las unidades conectadas.

Actuadores de 12 V frente a 24 V: ¿cuál debería elegir?

Resistencia ambiental

El sistema de clasificación de protección contra la entrada (IP) utiliza un sistema de dos dígitos para definir la clasificación de protección de todos los productos. El primer dígito representa la protección contra sólidos y el segundo, contra líquidos. El Código IP se diseñó para estandarizar las clasificaciones de protección y limitar la interpretación errónea de la capacidad de protección de un producto. La clasificación de niebla salina es crucial para la protección contra la corrosión que puede producirse en carreteras, playas y agua salada con sal.

Retroalimentación posicional

Los dispositivos de retroalimentación posicional integrados, como codificadores, sensores de efecto Hall, potenciómetros, etc., se utilizan para transmitir señales que un controlador leerá para determinar la posición de la carrera del actuador. Esto permite capacidades como que varios actuadores puedan desplazarse simultáneamente a la misma velocidad en movimiento sincronizado, preajustes de memoria y/o visualización de la posición.

Compatibilidad del sistema de control

Compruebe si su actuador cuenta con los protocolos de comunicación/retroalimentación posicional compatibles con los controladores que estaba considerando. Por ejemplo, los servoactuadores de microprecisión PA-12-T (TTL/PWM) y PA-12-R (RS-485) ofrecen un control de posición preciso con una precisión de hasta 100 μm y requierenprotocolos de comunicación avanzados para dicho rendimiento. Otro aspecto a considerar es si el tipo de motor de su actuador es compatible con un sistema de control. Los motores sin escobillas de funcionamiento continuo , como los de nuestros actuadores lineales personalizados PA-14, requieren cajas de control compatibles con su funcionamiento, como la caja de control LC-241 .

Para ver cuáles de nuestras cajas de control y actuadores son compatibles entre sí, consulte nuestras tablas de comparación y compatibilidad de cajas de control a continuación:

Funciones programables

Las cajas de control, como nuestra serie FLTCON, permiten programar funciones, características de seguridad y otros ajustes de usuario, accesibles mediante el control remoto conectado. Al conectar varios actuadores de efecto Hall a una caja de control FLTCON, esta garantiza la sincronización de los motores para que se muevan juntos a la misma velocidad.

Controles manuales básicos

Considere si el proyecto tenía limitaciones presupuestarias y elija un sistema de control que ofrezca la mejor relación calidad-precio y que cumpla con sus requisitos de rendimiento. Por ejemplo, proyectos sencillos en interiores que no requieren alta precisión funcionarían sin problemas conectando un interruptor basculante básico sin alta protección contra la entrada de agua para controlar un microactuador o miniactuador lineal de 2 cables a un precio asequible.

Los actuadores lineales eléctricos vienen en una amplia variedad de diseños, cada uno diseñado para satisfacer requisitos específicos de rendimiento, condiciones ambientales y limitaciones de espacio. Desde microunidades compactas que se adaptan a los espacios más reducidos hasta modelos industriales de alta resistencia capaces de mover miles de kilos, cada categoría ofrece ventajas y aplicaciones únicas.

Factores como el factor de forma, la capacidad de fuerza, la longitud de carrera y el entorno operativo influyen en la elección del actuador adecuado para cada tarea. Comprender las características y especialidades de los diferentes tipos de actuadores (como tubulares, micro, industriales, mini, estándar, de orugas y telescópicos) puede ayudarle a elegir la mejor solución para su proyecto, ya sea para robótica de precisión, maquinaria a gran escala o sistemas de automatización a medida.

Para comparar nuestros diferentes modelos de actuadores lineales, tenemos nuestra herramienta de comparación de actuadores y hemos compilado un cuadro de comparación de actuadores de referencia.

Microactuadores

Los microactuadores están diseñados para aplicaciones con espacio extremadamente limitado. Su pequeño tamaño permite su integración en sistemas compactos, aunque esto implica una menor fuerza de salida, que generalmente se encuentra en un rango bajo a medio. Las variantes de microactuadores pueden destacar en posicionamientos de alta precisión, en lugar de cargas pesadas, y suelen elegirse por su construcción ligera y adaptabilidad.

Mini actuadores

Los miniactuadores son el complemento perfecto entre los microactuadores y los estándar, ofreciendo un equilibrio entre tamaño compacto y capacidad de fuerza moderada. Su diseño les permite adaptarse a aplicaciones con espacio de instalación limitado, ofreciendo un rendimiento adecuado para diversas necesidades de automatización. Los miniactuadores ofrecen flexibilidad sin sacrificar demasiado la fuerza ni la longitud de carrera, lo que los convierte en una opción versátil para diseños de servicio medio que ahorran espacio. También disponemos de un cuestionario en línea con preguntas que le ayudarán a elegir entre nuestra gama de microactuadores y miniactuadores para encontrar el modelo más adecuado a sus necesidades.

Actuadores estándar

Los actuadores estándar son la categoría más común y versátil, diseñados para uso general en una amplia gama de industrias. Están disponibles en diversas longitudes de carrera y capacidades de fuerza, con amplia compatibilidad con sistemas de control y fácil integración en configuraciones simples y complejas con funciones de retroalimentación. Su equilibrada combinación de rendimiento, disponibilidad y precio los convierte en la opción ideal para proyectos que requieren fiabilidad sin limitaciones especializadas.

Actuadores industriales

Los actuadores industriales están diseñados para aplicaciones de servicio pesado que exigen máxima fuerza y alta resistencia a la intemperie. Están diseñados con materiales robustos, motores de alta capacidad y sistemas de engranajes robustos capaces de generar fuerzas que pueden superar las 3000 lb. Muchos están diseñados con opciones de montaje personalizables y cumplen con las normas industriales. En entornos donde el tiempo de funcionamiento y la capacidad de carga son cruciales, los actuadores industriales ofrecen la durabilidad y el rendimiento confiable necesarios para las condiciones exigentes en entornos hostiles.

Actuadores tubulares

Los actuadores tubulares cuentan con una carcasa cilíndrica que les confiere una apariencia elegante y discreta, lo que los hace funcionales y estéticos. Su diseño hermético suele ofrecer índices de protección más altos, como IP65 o superior, lo que ofrece una resistencia fiable al polvo y al agua. El diseño tubular permite un ancho y una altura más compactos a cambio de una mayor longitud total retraída. Esto los hace ideales para entornos exteriores o aplicaciones donde el actuador estará expuesto a la intemperie, así como para instalaciones con espacio limitado de ancho y altura.

Actuadores de vía

Los actuadores de riel funcionan de forma diferente a los diseños tradicionales de varilla, utilizando un carro deslizante interno para generar movimiento dentro de un cuerpo de longitud fija. Dado que la longitud de su cuerpo no varía con la carrera, son ideales para situaciones con espacio de extensión limitado. Este diseño mejora la estabilidad, ya que el carro móvil tiene múltiples puntos de contacto con una trayectoria predefinida en lugar de estar suspendido en el aire. Dado que la arquitectura abierta de los actuadores de riel es más sensible al polvo y al agua en comparación con los diseños convencionales sellados, los actuadores de riel son más adecuados para aplicaciones en interiores.

Actuadores telescópicos

Los actuadores telescópicos emplean múltiples etapas anidadas de ejes que se extienden entre sí, de forma similar a las secciones de un telescopio. Esto les permite alcanzar largas longitudes de carrera sin requerir una gran longitud de retracción, lo que los hace ideales para aplicaciones con grandes limitaciones de espacio durante el almacenamiento. Al igual quelas columnas elevadoras , suelen ser más complejos mecánicamente, pero ofrecen capacidades únicas que los actuadores estándar no pueden igualar. Al combinar un almacenamiento compacto con una gran capacidad de extensión, los actuadores telescópicos ofrecen una solución eficaz para alcanzar mayores distancias en aplicaciones con poco espacio.

La forma más sencilla de garantizar los soportes de montaje correctos para su actuador lineal es obtenerlos del fabricante original del actuador y verificar su compatibilidad. Para más información, ofrecemos nuestra tabla de compatibilidad de soportes de montaje y las descripciones de producto en cada actuador. Otros fabricantes también pueden tener proveedores similares; sin embargo, puede contactar con atención al cliente si lo necesita. En ciertos casos, los usuarios con requisitos únicos o aplicaciones especializadas podrían considerar la posibilidad de fabricar sus propios soportes a medida según las medidas, el diseño y la forma que necesiten. Consulte nuestros dibujos 3D de actuadores como referencia adicional.

Igualmente importante que encontrar soportes de montaje compatibles para sus actuadores lineales es seleccionar el proceso de montaje con el método adecuado para su aplicación. A continuación, se presentan dos métodos comunes para montar un actuador lineal eléctrico.

• Montaje de pivote doble
• Montaje estacionario

Montaje de pivote doble

El montaje de doble pivote es un método que consiste en fijar un actuador a ambos lados con un punto de montaje libre, que suele ser un pasador o una horquilla. Este método permite que el actuador pivote a ambos lados durante su extensión y retracción, lo que permite lograr un movimiento de trayectoria fija con dos puntos de pivote libres.

Un ejemplo de aplicación de este método es la apertura y el cierre automáticos de las puertas de un gallinero . Cuando el actuador se extiende, los dos puntos fijos permiten que la puerta se abra. La acción de cerrar y abrir la puerta provoca cambios de ángulo, pero el pivote proporciona amplio espacio para que los dos puntos de montaje giren. Al utilizar este método, asegúrese de que haya suficiente espacio para que el actuador se extienda sin obstáculos.

Montaje estacionario

En el método de montaje estacionario, el eje puede extenderse y retraerse de la carcasa en línea recta, mientras que el resto del actuador permanece fijo. Se puede utilizar un soporte de montaje para la carcasa del eje para mantener la alineación ideal del actuador sobre la superficie de montaje. Este tipo de montaje se utiliza comúnmente para acciones como empujar y tirar de un accesorio frontalmente. Por ejemplo, este tipo de montaje es ideal para empujar y tirar del pestillo de una puerta corredera para bloquear y desbloquear una puerta. Al elegir este método, asegúrese de que el dispositivo de montaje pueda soportar la carga aplicada por el actuador.

La versatilidad de los actuadores lineales eléctricos, con su funcionamiento eficiente, su construcción duradera, sus opciones de personalización y sus especificaciones de alto rendimiento, abre un mundo de posibilidades infinitas. A continuación, se presentan algunos ejemplos de aplicaciones e industrias donde se utilizan:

• Domótica : La mayor comodidad y seguridad que ofrecen las cerraduras de seguridad , pérgolas con lamas motorizadas , puertas automáticas y persianas hacen que los actuadores sean soluciones populares para hogares inteligentes. Electrodomésticos como televisores se pueden colocar a la altura óptima sin problemas utilizando elevadores de TV con actuadores eléctricos lineales. También existen elevadores de mesa que utilizan actuadores para ajustar la altura según las necesidades del usuario.

Aplicaciones de los actuadores eléctricos en la domótica:

• Proyectos personalizados/DIY : En muchos casos, prototipar un nuevo producto o crear versiones a pequeña escala es un paso crucial para determinar los posibles desafíos que deben abordarse antes de finalizar un proyecto. Los parques de atracciones personalizados y los disfraces de Halloween utilizan animatrónicos, robots de cine y utilería de efectos especiales que cautivan al público con movimientos realistas.
  
• Industrias médicas : En el campo médico, el control preciso de microactuadores es crucial para equipos diseñados para el manejo de fluidos, el accionamiento de robots quirúrgicos o el posicionamiento de equipos médicos. Las camas, sillas, equipos de rehabilitación y equipos de imagenología ajustables pueden incorporar miniactuadores para lograr un movimiento silencioso y suave en entornos hospitalarios .
  
• Industrias automotrices : Las aplicaciones automotrices presentan diversos casos de uso y requieren soluciones innovadoras con actuadores lineales personalizados, diseñados para satisfacer la creciente demanda. Entre los casos de uso se incluyen la apertura de compartimentos de almacenamiento , la elevación de caravanas , la inclinación de espejos, el ajuste de ventanas y asientos, y la automatización de la conversión de techos.
• Aplicaciones marinas : Resistente al agua y al agua. Las opciones de diseño, combinadas con su versátil rendimiento, hacen que los actuadores lineales eléctricos sean populares en aplicaciones marinas y en casos de uso de fabricantes de equipos originales (OEM). En torres de wakeboard, compartimentos interiores y controles de marcha atrás , los actuadores ofrecen flexibilidad y operaciones limpias que cumplen con las normativas marinas y ambientales.
  
• Industria manufacturera : Las plantas de fabricación los utilizan en la manipulación de materiales, como equipos de corte que se mueven verticalmente y válvulas que controlan el flujo de materias primas. Los robots y brazos robóticos, tanto dentro como fuera de la industria manufacturera, también utilizan sistemas de actuadores lineales para lograr movimiento en línea recta.
• Energía renovable : Los sistemas de seguimiento solar son esenciales en las instalaciones solares modernas, diseñados para optimizar la alineación de los paneles solares con el sol y maximizar la captación de energía. Los actuadores lineales eléctricos mejoran significativamente la funcionalidad de estos sistemas al proporcionar un control preciso, automatización avanzada y sólidas funciones de seguridad.

En Progressive Automations, la calidad es la base de todo lo que hacemos. Desde el principio, hemos construido una organización centrada en la calidad con un estricto conjunto de estándares, buscando siempre lo mejor para nuestros clientes y esforzándonos por mejorar continuamente. Por ello, nos complace anunciar que Progressive Automations cuenta ahora con la certificación ISO 9001:2015 . Cumplir y superar estos estándares nos permite superar constantemente las expectativas de nuestros clientes.

Como marca global con presencia en EE. UU. , Canadá y Australia , Progressive Automations destaca por su amplia selección de actuadores lineales eléctricos, incluyendo modelos de alta resistencia, micro y tubulares. Con envíos rápidos, soporte técnico especializado y soluciones de actuadores OEM a medida, somos el proveedor de referencia de actuadores eléctricos para industrias que abarcan desde la domótica hasta la fabricación industrial. Nuestro compromiso con la calidad y la experiencia del cliente nos convierte en la mejor opción entre los proveedores de sistemas de actuadores.

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