¿Qué es un Actuador?
Los actuadores son dispositivos que transforman diferentes formas de energía en movimiento físico. Pueden ser accionados por electricidad, aire comprimido, líquidos como el agua o el aceite, campos magnéticos, vapor, calor, entre otros. La energía transformada por un actuador se utiliza para controlar el movimiento de objetos o componentes.
Usos de los Actuadores
Los actuadores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, ya sea como dispositivos para movimientos simples como estirar, doblar y girar, o para generar energía de forma continua, como los motores.
En función del aporte de energía, los actuadores suelen dividirse en tres categorías principales:
- Actuadores eléctricos: robots industriales y equipos de transporte que requieren un posicionamiento de alta precisión.
- Actuadores hidráulicos: máquinas herramienta y maquinaria de construcción que requieren un gran empuje.
- Actuadores neumáticos: equipos industriales generales y de producción de alimentos que requieren una construcción limpia y sencilla.
Principios de los Actuadores
A grandes rasgos, los actuadores pueden dividirse en los siguientes principios fundamentales:
1. Actuadores Eléctricos
Los actuadores eléctricos son componentes de accionamiento que están compuestos por elementos como husillos de bolas, guías lineales y servomotores. Estos actuadores se utilizan para mover y transportar equipos en procesos de producción. Entre los tipos de actuadores eléctricos se encuentran los servomotores, que utilizan la electricidad como fuente de energía, los actuadores electromagnéticos, que emplean la fuerza magnética generada por electroimanes, y los actuadores piezoeléctricos, que se basan en la deformación de materiales piezoeléctricos al aplicarles tensión eléctrica.
2. Actuadores Hidráulicos
Los actuadores hidráulicos son actuadores que utilizan la fuerza de los fluidos basándose en el principio de Pascal, por lo que, aunque son pequeños, pueden generar grandes cantidades de energía y se utilizan en equipos que requieren grandes cantidades de energía, como fábricas y maquinaria de construcción.
3. Actuadores Neumáticos
Los actuadores neumáticos utilizan la presión neumática como fuente de energía, mientras que los hidráulicos requieren grandes cargas, alta presión y equipos pesados, por lo que se utilizan como método seguro con cargas bajas y poco riesgo de incendio.
Más Información sobre Actuadores
1. Actuadores Hidráulicos y Eléctricos
Los actuadores se utilizan principalmente para la energía de propulsión con una densidad de potencia de alrededor de 1k (W/kg), utilizándose el control de la energía hidráulica para aplicaciones de mayor potencia y el control de la energía eléctrica para aplicaciones de menor potencia.
Los actuadores controlados eléctricamente también han mejorado activamente su potencia en los últimos años como resultado de la innovación tecnológica. No obstante la potencia real sólo ha mejorado significativamente en el campo de los motores de corriente continua sin escobillas para aplicaciones de actuadores pequeños y medianos. Mientras que los servomotores de corriente alterna para grandes aplicaciones no han experimentado un aumento significativo de la potencia desde principios de la década de 2000. La potencia de los servomotores de CA para grandes aplicaciones no ha experimentado mejoras significativas desde principios de la década de 2000.
Por lo tanto, especialmente en los campos de las máquinas herramienta y la maquinaria de construcción en fábricas que requieren grandes densidades de potencia de 10k(W/kg), los actuadores hidráulicos son el único dominio de estas aplicaciones, y los actuadores controlados eléctricamente no se utilizan en estos campos. Sin embargo, también es cierto que el control de la energía hidráulica es deseable en este campo desde la perspectiva de los costes de funcionamiento, como los cambios de aceite y el mantenimiento, así como las consideraciones medioambientales, y si es posible, el control eléctrico.
2. Actuadores Híbridos con Control Hidráulico y Eléctrico
Una de las tendencias tecnológicas recientes es el desarrollo de actuadores híbridos con control hidráulico y eléctrico. El control hidráulico se ha basado generalmente en el principio de Pascal, pero los problemas con esto son que se requieren equipos de tuberías para la circulación de aceite para el control de flujo de la servoválvula del aceite de trabajo, lo que hace que el equipo sea grande, y que el aceite de trabajo se deteriora debido al aumento de la temperatura del calor de escape de la máquina, lo que resulta en altos costes de mantenimiento para los cambios periódicos de aceite. Esto también provoca el deterioro del aceite de trabajo debido al aumento de la temperatura del calor de escape de la máquina, lo que resulta en altos costes de mantenimiento para los cambios periódicos de aceite.
Los últimos actuadores híbridos controlados hidráulica y eléctricamente permiten controlar la salida final del actuador mediante la velocidad de accionamiento del servomotor eléctrico, en lugar de mediante el control de caudal de la servoválvula. De este modo, pueden reducirse los costes de mantenimiento por cambios de aceite y el sistema también es adecuado para consideraciones medioambientales.