Guía de Pruebas para Actuadores Lineales

Ahora que ha confirmado el estado físico de su actuador, el siguiente paso es realizar una serie de pruebas en banco para garantizar que se adapta a la aplicación deseada. Estas pruebas de banco deben realizarse antes de profundizar en las pruebas de laboratorio y pueden ser relativamente rápidas. Constan de tres pruebas principales:

1. Velocidad
2. Consumo de corriente
3. Niveles de sonido/ruido

Estas tres pruebas no son necesarias, ya que dependen de su aplicación. Por ejemplo, su aplicación puede implicar el uso de un actuador lineal en un entorno industrial, lo que significaría que es posible que no sea necesario probar el ruido del actuador, ya que estos entornos suelen ser bastante ruidosos. Sin embargo, si utiliza el actuador lineal para abrir una puerta, la velocidad y el volumen son parámetros vitales que debe conocer. Utilice su mejor criterio para sopesar las pruebas de banco que considere que desempeñan un papel importante en su aplicación.

Velocidad

La prueba de velocidad lineal implica cronometrar el tiempo que tarda el actuador lineal en extenderse y retraerse por completo. Esto proporcionará un valor de " pulgadas por segundo " que se puede comparar con el valor de la hoja de datos del actuador lineal. Tenga en cuenta que el valor de velocidad de esta prueba puede ser una estimación aproximada, ya que se realizarán pruebas de velocidad más precisas al realizar pruebas de laboratorio.

Como se mencionó anteriormente, según la aplicación, algunas pruebas son más importantes que otras. En este caso, la velocidad es importante en aplicaciones como abrir una puerta/escotilla o manipular artículos a lo largo de una línea de montaje.

Para realizar una medición rápida de la velocidad, siga los pasos a continuación:

1. Alimente el actuador lineal según sus especificaciones eléctricas. Dado que se trata sólo de una prueba de banco, no es necesario conectar interruptores ni una caja de control. Simplemente aplique un voltaje positivo y negativo desde una fuente de alimentación o batería para permitir que la varilla se extienda/retraiga completamente.
2. Una vez que la varilla haya alcanzado su posición final, tome un cronómetro y póngalo a cero.
3. Cambie los cables de la fuente de alimentación o de la batería y prepárese para iniciar el cronómetro en el momento en que la varilla comience a extenderse/retraerse.
4. Detenga el cronómetro una vez que alcance su posición extendida/retraída, anote el tiempo y repita en la dirección opuesta.
5. Divida la carrera del actuador lineal por el tiempo que tardó en extenderse/retraerse. Por ejemplo, si la carrera de su actuador es de 40 pulgadas y tardó 10 segundos en extenderse/retraerse, la velocidad es de 4 pulgadas/segundo.

Compare esta medición de velocidad con la hoja de datos del actuador lineal para determinar si coincide estrechamente. Esta medición de velocidad es solo una prueba inicial y ayudará a determinar si es el actuador lineal adecuado para el trabajo. La velocidad se reducirá cuando esté bajo carga y si el voltaje aplicado es inferior al voltaje nominal. Tenga en cuenta que, según el tipo y el fabricante del actuador, puede haber una tolerancia de velocidad. Si su medición de velocidad difiere significativamente de las especificaciones nominales, es mejor comunicarse con el fabricante para solucionar el problema.

Consumo de corriente

Es importante probar el consumo de corriente del actuador lineal sin carga, ya que proporcionará evidencia de que está funcionando de acuerdo con las especificaciones de su hoja de datos . Además, determinar la corriente garantizará que su sistema pueda manejarla y ayudará a encontrar las piezas correspondientes adecuadas que van con el actuador lineal (por ejemplo, una fuente de alimentación y una caja de control con clasificación suficiente).

Simplemente conecte un multímetro en serie con uno de los cables de un actuador lineal motorizado y observe la lectura de amperaje mientras extiende/retrae la varilla. Según la lectura, puede determinar una fuente de alimentación que podrá manejar ese consumo de corriente. Tenga en cuenta que el consumo de corriente aumentará cuando se cargue el actuador lineal.

Niveles de sonido/ruido

Como se mencionó, el nivel de sonido/ruido de un actuador puede no ser crítico si se va a utilizar en una aplicación industrial. Sin embargo, para aplicaciones orientadas al consumidor, como una puerta/escotilla o una palanca dentro de una máquina de café, es necesario determinar el nivel de ruido .

Utilice un medidor de decibeles sostenido cerca del actuador lineal mientras lo acciona para extender/retraer la varilla. Asegúrese de que esta prueba se realice en un ambiente tranquilo para evitar que el ruido de fondo sesgue los resultados. Tenga en cuenta el índice de decibeles más alto. ¿Ahora que? ¿Cómo se correlaciona este valor con la decisión de si es ruidoso o ideal para su aplicación? Utilice la siguiente tabla de sonidos familiares y su valor en decibelios para decidir el nivel de ruido del actuador lineal y si se encuentra dentro de un rango que se adapta a su aplicación.

Una vez completadas las pruebas en banco del actuador lineal, es momento de probarlo bajo carga. La carga debe coincidir con lo que se espera en la aplicación prevista. Los métodos de prueba en banco son aplicables a las pruebas de laboratorio, con algunas adiciones. Las pruebas de laboratorio también incluyen:

1. Prueba de velocidad con carga real
2. Prueba de consumo de corriente del sistema
3. Prueba de compatibilidad ambiental
4. Ciclo de trabajo (prueba)
5. Prueba de ciclo de vida acelerado
6. Retroalimentación (compatibilidad)

Al realizar estas pruebas de laboratorio, podrás determinar con mayor precisión la compatibilidad del actuador elegido con tu aplicación.

Prueba de velocidad con carga real

Los resultados de velocidad de la prueba en banco serán la velocidad máxima posible para tu actuador lineal. Cuando tu actuador esté bajo carga, la velocidad disminuirá a un valor proporcional a la carga (véase el gráfico superior como referencia). Medir la velocidad del actuador lineal bajo carga ayudará a determinar si sigue dentro de un rango específico para funcionar en tu aplicación.

Para medir la velocidad del actuador lineal, asegúrate de cargarlo con un peso que se asemeje a cómo operará en tu aplicación. Luego repite el proceso paso a paso usado en la prueba de velocidad en banco con un cronómetro. Este método es para aplicaciones donde la velocidad no es un factor crucial.

Para aplicaciones donde se necesiten mediciones de velocidad precisas del actuador lineal bajo carga, usa un sistema automatizado de medición de tiempo. Este sistema implicará usar un microcontrolador como un Arduino con código que inicie/detenga un temporizador cuando se alcance cualquiera de los dos interruptores de límite de fin de carrera del actuador lineal. Ponte en contacto con nosotros si este es el caso, ya que podemos ayudarte a configurar un útil (jig) para lograrlo.

Por último, según tu aplicación, puede que también quieras probar los límites de tu actuador lineal aplicando una carga cercana a su carga máxima nominal para ver cómo cambia la velocidad y cómo responde el actuador lineal (p. ej., ¿se calienta el motor? ¿El movimiento de la carrera sigue siendo suave y controlado?).

Consumo de corriente del sistema

Como el actuador lineal ahora está bajo carga, la velocidad disminuirá y el actuador consumirá más corriente. Conocer el consumo de corriente del actuador lineal bajo carga ayudará a seleccionar una fuente de alimentación adecuada. Es importante considerar otros componentes eléctricos conectados al actuador lineal, como una caja de control, sensores activos, etc. Estos componentes adicionales pueden consumir corriente de la fuente de alimentación y hacer que el actuador lineal no reciba suficiente corriente para alcanzar su capacidad a plena carga.

Para medir el consumo de corriente del actuador lineal bajo carga, usa un multímetro, como en la prueba en banco. Alternativamente, al igual que en la prueba de velocidad de laboratorio, usa un microcontrolador con un módulo sensor de corriente conectado en serie. Ponte en contacto con nosotros si necesitas ayuda para configurar un útil (jig) para lograrlo.

Una vez que conozcas el consumo de corriente de todo tu sistema, podrás dimensionar la fuente de alimentación en consecuencia para asegurarte de que el actuador lineal reciba suficiente corriente cuando esté a plena carga.

Compatibilidad ambiental

Los actuadores lineales de Progressive Automations cuentan con una clasificación de Protección Internacional (IP). Es una calificación de la capacidad de un producto para resistir la intrusión de líquidos y polvo. El sistema de clasificación IP utiliza un sistema de 2 dígitos para definir su nivel de protección para todos los productos. El primer dígito representa la protección contra sólidos y el segundo contra líquidos.

Una vez que un producto ha completado las pruebas en un centro aprobado, obtendrá una calificación numérica específica, que puede interpretarse usando la tabla de clasificación IP que se muestra a continuación:

Según tu aplicación, puede ser útil comprobar la clasificación IP de un actuador lineal. Por ejemplo, si sabes que tu actuador lineal va a estar expuesto a mucha agua, el modelo PA-10 tiene la clasificación IP más alta con IP68M e IP69K. Puede operar bajo el agua y soporta chorros de agua a alta presión cuando no está en movimiento. La mejor manera de probar este tipo de actuador lineal es simplemente sumergirlo en agua y hacerlo funcionar.

Sin embargo, las unidades con clasificación IP66, como el Actuador lineal PA-04 y el Actuador industrial mini PA-09, también pueden soportar tanto el polvo como una entrada moderada de líquidos. Estos actuadores lineales se adaptan mejor a pruebas dentro del entorno de la aplicación prevista. Si sabes que el actuador lineal no estará expuesto a polvo ni agua, puedes optar por una clasificación IP inferior para tu aplicación.

La clasificación IP no evalúa la resistencia a la intemperie/exterior durante cambios estacionales y periodos prolongados (p. ej., años al aire libre durante múltiples estaciones). Por lo tanto, considera el entorno en el que vas a usar el actuador lineal para asegurarte de que es adecuado para ese entorno. Progressive Automations ofrece varias certificaciones además de la clasificación IP. Estas certificaciones podrían ser requisitos que apliquen a tu aplicación. Habla con nosotros si necesitas certificaciones específicas para tu actuador y/o aplicación.

Como práctica recomendada, si existe cualquier riesgo de exposición al agua, monta el actuador con el extremo de la carrera apuntando hacia abajo. De este modo, la gravedad alejará el líquido de la carcasa del motor y ayudará a prevenir fallas prematuras.

Ciclo de trabajo

El ciclo de trabajo de un actuador lineal es la relación entre el tiempo de encendido y el de apagado y se expresa como porcentaje. Si tu aplicación requiere que el actuador lineal funcione de forma continua, el ciclo de trabajo es increíblemente importante para no quemar el motor. Para aplicaciones así, el ciclo de trabajo debería ser del 100%.

Para lograr un ciclo de trabajo del 100%, es necesario utilizar un motor DC sin escobillas, en lugar de un motor DC con escobillas estándar. En los actuadores lineales con un motor DC con escobillas, Progressive Automations ofrece un 20% de ciclo de trabajo, lo que limita cuánto tiempo puede funcionar. El ciclo de trabajo para los actuadores lineales de Progressive Automations se basa en un periodo de 20 minutos, lo que significa que, con un 20% de ciclo de trabajo, el actuador lineal puede funcionar de forma continua durante 4 minutos y luego debe descansar 16 minutos.

El mismo principio se aplica a cualquier intervalo inferior a 20 minutos. Por ejemplo, usando 10 minutos con un 20% de ciclo de trabajo, el actuador lineal puede funcionar durante 2 minutos y luego debe descansar 8 minutos. Cualquier cosa por encima de 20 minutos con un 20% de ciclo de trabajo dañará el motor debido al sobrecalentamiento.

La mejor forma de probar el ciclo de trabajo de tu actuador lineal es configurarlo usando un microcontrolador, como antes. Sin embargo, el código deberá ajustarse para permitir que el actuador se encienda y apague en tiempos definidos (p. ej., funciona 2 minutos, descansa 8 minutos y repite). Asegúrate de cargar el actuador en consecuencia y revisa el sistema en intervalos de tiempo definidos para comprobar que sigue funcionando como se pretende. Repite la prueba hasta que estés satisfecho de que el actuador lineal funcionará en tu aplicación.

Prueba de ciclo de vida acelerado

Una vez verificadas todas las especificaciones, también es importante asegurarse de que la vida útil nominal del actuador sea suficiente. Ofrecemos actuadores con clasificación de 20,000 ciclos y también ofrecemos actuadores con clasificación de 300,000 ciclos. Algunas aplicaciones requieren operar el actuador solo una vez al día, y algunas requieren operarlo un par de cientos de veces al día. En escenarios donde el actuador se usará con bastante frecuencia, es muy crucial asegurarse de que el actuador cumpla con la vida útil requerida por la aplicación. Algunas aplicaciones no permiten retirar piezas con facilidad, por lo que es importante asegurarse de que el actuador tenga una vida útil nominal suficiente.

Esto puede lograrse utilizando un montaje sencillo con un útil (jig) (si estás familiarizado con crear este tipo de configuraciones). Si quieres realizar pruebas aceleradas por tu cuenta pero no sabes cómo hacerlo, no dudes en ponerte en contacto con nosotros y podemos proporcionarte el equipo adecuado para ello.

Compatibilidad de retroalimentación

Ciertas aplicaciones y sistemas preexistentes pueden requerir actuadores con un tipo específico de retroalimentación para funcionar correctamente. Determinar la posición de un actuador es útil para aplicaciones que requieren que múltiples actuadores se desplacen a la misma velocidad, almacenen posiciones preestablecidas y/o recopilen información posicional para análisis del usuario. Al seleccionar un actuador, asegurarse de que tenga la retroalimentación adecuada es importante para la compatibilidad con tu sistema. En los actuadores lineales eléctricos, hay 3 tipos principales de retroalimentación posicional:

1. Retroalimentación por potenciómetro
2. Retroalimentación por sensor de efecto Hall 
3. Retroalimentación por interruptor de límite

Las pruebas de campo también se consideran una parte crucial del procedimiento de prueba del actuador. Después de completar las pruebas de laboratorio, se recomienda instalar el actuador en la aplicación y dejarlo funcionar durante un período predeterminado. Esto garantizará que el actuador funcione bajo carga como lo requiere la aplicación. Cada aplicación de un actuador lineal será diferente, por lo que el alcance de las pruebas variará según las necesidades. Sin embargo, se recomienda probar el actuador dentro de los límites de la aplicación (pero dentro de las especificaciones del actuador) para garantizar que realmente se ajuste correctamente.

Sólo después de las pruebas de laboratorio y de campo se puede tomar una verdadera decisión basada en los resultados de estas pruebas. Progressive Automations recomienda a los usuarios finales de gran volumen que realicen todas estas pruebas para evitar tener problemas en el futuro debido a un actuador no especificado en la aplicación.

Para mitigar los problemas futuros con su aplicación, es fundamental realizar todas las pruebas descritas en este libro electrónico. Cada aplicación de un actuador es única y, si bien un determinado actuador puede parecer la solución perfecta, aun así es necesario examinarlo y probarlo minuciosamente. A través de inspecciones visuales, pruebas de banco y pruebas de laboratorio, estamos seguros de que identificará cualquier debilidad y/o validará exhaustivamente que este producto es la mejor solución para usted. Como se mencionó, hemos incluido una prueba de actuador lineal a continuación para que pueda imprimirla y consultarla durante todo el proceso de prueba. Esto garantizará que se mantenga encaminado y cumpla con todos los requisitos de prueba.

Si tiene alguna consulta o desea hablar más sobre nuestros productos, ¡no dude en comunicarse con nosotros! Somos expertos en lo que hacemos y queremos asegurarnos de que encuentre la mejor solución para su aplicación.

ventas@progressiveautomations.com

1-800-676-6123