¿Qué es un Actuador Electrostático?
Los actuadores electrostáticos desempeñan la función de convertir la energía generada a partir de fuerzas electrostáticas en una fuerza motriz empleada para el desplazamiento de objetos.
Estos dispositivos encuentran su principal aplicación en el ámbito de la óptica. Dentro de los componentes empleados se incluyen lentes con capacidad de enfoque variable, obturadores y pantallas.
Se caracterizan por su ligereza, flexibilidad, delgadez y transparencia. Debido a sus características, se espera que se apliquen a los seres humanos además de en el campo óptico.
Algunos ejemplos de investigación son los músculos artificiales y los brazos y piernas artificiales para robots. Se están desarrollando para permitir movimientos similares a los de las partes humanas reales.
Aplicaciones de los Actuadores Electrostáticos
- MEMS
Los actuadores electrostáticos se utilizan a menudo como accionamientos MEMS.
MEMS es la abreviatura inglesa de micro-electromechanical systems (sistemas microelectromecánicos) y es un término colectivo para semiconductores y circuitos electrónicos.
Los MEMS también incluyen semiconductores, pero se diferencian de los semiconductores ordinarios en que tienen partes móviles.
Los componentes en los que se utilizan semiconductores tienen que ser más pequeños, por lo que se necesitan actuadores electrostáticos que puedan hacerse más delgados.
- Músculos artificiales
Los dispositivos que ayudan al movimiento humano, como los robots asistenciales o las piernas y manos artificiales, requieren movimientos flexibles y complejos. Por eso se están estudiando músculos artificiales, para cuya fuerza motriz se utilizan actuadores electrostáticos.
Principios de los Actuadores Electrostáticos
El principio de un actuador electrostático es un condensador de placas paralelas. El condensador funciona almacenando y liberando electricidad. Cuando esto ocurre, se genera una fuerza electrostática que se convierte en fuerza motriz.
La fuerza electrostática generada es proporcional al área de las placas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las placas. Esto significa que cuanto más fina sea la lámina, mayor será la fuerza electrostática y mayor la fuerza motriz.
Los actuadores electrostáticos tienen la desventaja de que el valor absoluto de la fuerza motriz generada es pequeño debido a su diminuto tamaño. Para mejorar esta desventaja, se han utilizado otros métodos para aumentar la fuerza motriz incrementando el área de los actuadores en paralelo, además de utilizar la tecnología de película fina.
Además de los actuadores electrostáticos, también existen los siguientes actuadores, en función de la fuerza utilizada.
Cada uno tiene sus propias ventajas e inconvenientes, por lo que es importante utilizarlos de distintas formas.
- Actuadores térmicos
La ventaja es que son fáciles de fabricar. La desventaja es que la fuerza motriz varía en función de dónde se utilice debido a la anisotropía del material. - Actuadores electromagnéticos
Pueden utilizarse en líquidos, lo que amplía el campo de aplicaciones. La desventaja es que son difíciles de miniaturizar. - Actuadores piezoeléctricos
La ventaja es la elevada fuerza motriz. La desventaja es que se producen pérdidas por histéresis y la fuerza motriz puede ser inferior a la energía suministrada.