¿Sabías que los actuadores son dispositivos esenciales en la robótica y la automatización? En el fascinante mundo de la tecnología, existen diversos tipos de actuadores que hacen posible el movimiento y el funcionamiento de numerosos dispositivos y sistemas. En este artículo, te invitamos a descubrir los diferentes tipos de actuadores y cómo cada uno de ellos contribuye a mejorar nuestra vida cotidiana. ¡Prepárate para sumergirte en el apasionante universo de la tecnología y desvelar los secretos de los actuadores!
Hay muchos tipos de actuadores que usamos para controlar el movimiento de la válvula de control. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, energía eléctrica y aire o gas. El actuador recibe el comando de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar un elemento de control final como válvulas.
Los tipos más comunes de actuadores son;
- Neumático
- Hidráulico
- Eléctrico
Tipos de actuadores
Actuadores neumáticos
Convierte la energía del aire a presión en movimiento mecánico. Los actuadores neumáticos funcionan de manera similar a los actuadores hidráulicos, excepto que la fuerza impulsora aquí es el aire.
Un actuador neumático consta principalmente de un pistón o un diafragma que desarrolla una fuerza motriz. Mantiene el aire en la parte superior o inferior de la cámara de aire, lo que permite que la presión del aire obligue a un diafragma o pistón a mover el vástago de una válvula o girar su elemento de control
Los actuadores neumáticos tienen aplicaciones muy extendidas que implican la apertura y el cierre de válvulas. Los actuadores tienen muchas aplicaciones en el control de procesos, como modulación, control de encendido/apagado, maquinaria de embalaje, motores de automóviles de combustible y compresores de aire.
También son comunes en la industria de la robótica, el automóvil, la aviación y el transporte.
Actuadores de diafragma & Actuadores de pistón
Actuador de diafragma:
El actuador de diafragma funciona según el principio de presión sobre el diafragma. Cuando el suministro de aire ejerce presión sobre el diafragma superior y genera empuje hacia abajo. El diafragma tiene su conexión con el vástago. Por lo tanto, el movimiento hacia abajo del diafragma hace que los vástagos se muevan hacia abajo y compriman el resorte. El diafragma es un material flexible y responde a las variaciones de la señal de entrada.
Al quitar la presión de aire, el resorte crea un empuje en el vástago y la válvula vuelve a su posición original.
Los actuadores de tipo diafragma son adecuados tanto para el control de modulación como para el servicio de encendido y apagado. Estos actuadores proporcionan un ciclo de vida extremadamente largo. Son adecuados para requisitos de empuje de bajo a medio.
Materiales del diafragma:
Elastómero resistente al aceite reforzado con nailon moldeado, caucho de nitrilo reforzado con nailon.
Actuador de pistón:
Hay dos tipos de actuadores de pistón.
- Muelle (acción simple) y
- Sin resorte (doble acción).
El actuador de pistón con resorte es de una sola acción.
El actuador de pistón sin resorte es un actuador de dos posiciones. Su funcionamiento se basa en la presión de funcionamiento a ambos lados del pistón de entrada. La presión neumática empuja desde el lado de alta presión al lado de baja presión. Podemos usar el posicionador de válvula para hacer que el desplazamiento del vástago sea proporcional a la presión de la señal.
Los actuadores de pistón encuentran su uso cuando la carrera de un actuador de diafragma es demasiado corta o el empuje (fuerza) es demasiado pequeño.
Los actuadores neumáticos se clasifican en lineales y rotativos.
Actuadores neumáticos lineales
El cilindro neumático consta de un pistón dentro de un cilindro cerrado. El pistón se desliza y transmite su movimiento al exterior a través de un vástago. El actuador neumático lineal tiene lo siguiente.
- Cubiertas trasera y delantera,
- Puertos para conexión de aire,
- Manguito para movimiento de pistones
- Pistón
- Cojines para proteger de golpes,
- Sellos de pistón estáticos y dinámicos
- Anillo rascador que limpia la suciedad de la varilla
El cilindro neumático es el actuador más común para los circuitos neumáticos, independientemente de su forma constructiva. Hay dos tipos fundamentales de actuadores neumáticos.
- Cilindros de simple efecto
- Cilindros de doble efecto
Cilindros de simple efecto
Un sistema de acción única tiene un solo puerto, que suministra aire a la cámara. Un resorte colocado dentro o fuera empuja el pistón a su posición. El puerto de entrada recibe el aire y produce una carrera de trabajo en una dirección. Tenga en cuenta que los cilindros de simple efecto pueden ser de tipo empujar o tirar, pero pueden realizar una sola acción. Proporciona una acción inherente a prueba de fallas ya sea “el aire no cierra” o «el aire no abre”.
Figura – A:
En la figura anterior, el resorte devuelve el cilindro de aire en la posición de carrera retraída (sin suministro de presión de aire a través del puerto de suministro de la tapa del extremo trasero). El suministro de aire suele ser a través del “tapa trasera” puerto de suministro. Finalmente, el escape de aire del “ tapa delantera” puerto de suministro.
Figura – B:
El resorte devuelve el cilindro de aire en la posición de carrera extendida (con presión de aire a través del “tapa trasera” puerto de suministro). Por lo tanto, anulando el resorte.
Utilizamos cilindros de simple efecto en aplicaciones industriales como expulsión, marcado y sujeción extensiva.
Cilindro de doble efecto
Un sistema de doble acción tiene dos puertos y no está accionado por resorte. El puerto recibe el aire para mover el pistón. Mientras tanto, el otro puerto suministra aire en el lado opuesto para empujar el pistón a su lugar. El concepto es el mismo pero difieren en el método de devolución y el número de puertos.
Los cilindros de doble efecto tienen la posibilidad de trabajar en ambas direcciones, hacia adelante y hacia atrás.
Utilizamos cilindros de doble efecto para una amplia variedad de requisitos industriales y no industriales.
Tipos de actuadores-actuadores neumáticos rotativos
Los actuadores rotativos o rotativos son los encargados de transformar la energía neumática en energía mecánica rotatoria
Actuador rotativo neumático de simple efecto
Utilizamos actuadores rotativos de simple efecto para el accionamiento de válvulas de 90°, como válvulas de mariposa y de bola. El aire comprimido produce la activación en uno de los sentidos de movimiento. y en el otro por la fuerza del resorte.
Podemos identificar fácilmente los conjuntos de resortes instalados desde el exterior por la forma de las tapas de los extremos. De esta forma, es posible identificar a simple vista si se trata de un actuador de simple o doble efecto.
Actuadores rotativos neumáticos de doble efecto
Utilizamos actuadores rotativos de doble efecto para el accionamiento de válvulas de 90°, como válvulas de mariposa y de bola. La activación tiene lugar en ambas direcciones mediante aire comprimido. El aire comprimido ejerce una fuerza sobre el émbolo, además, el émbolo ejerce la fuerza sobre el husillo. Su nombre se debe a que utilizan ambas caras del émbolo (aire en ambas cámaras), por lo que estos componentes pueden trabajar en ambas direcciones.
Ventajas de los Actuadores Neumáticos
- Los actuadores neumáticos son relativamente simples y fáciles de mantener.
- Los actuadores neumáticos son de acción relativamente rápida. Como resultado, la tasa de ciclo más rápida contribuye al aumento de la productividad.
- En ambientes calurosos, los actuadores neumáticos son más seguros que los actuadores hidráulicos o eléctricos.
- Están especialmente en aplicaciones que se ocupan de temperaturas extremas porque utiliza aire comprimido, no requiere ignición ni electricidad.
- Los sistemas de doble acción proporcionan fuerza aún más rápidamente.
- Los sistemas neumáticos también tienden a ser la opción más barata (rentable).
- Los actuadores neumáticos son duraderos y fáciles de mantener.
Actuadores neumáticos Desventajas
- Son mejores para aplicaciones ligeras a medianas porque suministran energía limitada.
- La compresibilidad del aire y las pérdidas de presión los hacen menos capaces de producir fuerzas más altas.
- El aceite o la lubricación también pueden contaminar el aire.
- Debemos tener cuidado de monitorear el contenido de humedad del aire para evitar problemas de rendimiento.
Tipos de Actuadores-Actuadores Hidráulicos
Un actuador hidráulico parte del sistema hidráulico. Utiliza cilindros hidráulicos con pistones. Un actuador hidráulico es un dispositivo que transforma la energía de presión de un fluido en energía mecánica.
Los actuadores hidráulicos utilizan líquidos incompresibles para generar fuerza mecánica. Producen desplazamiento lineal. Los actuadores hidráulicos utilizan aceite como fluido. Utilizamos actuadores hidráulicos para transmitir potencia, velocidad y fuerza en diferentes máquinas y dispositivos.
Ventajas de los actuadores hidráulicos
- Pueden mantener una fuerza constante con menos circulación de aceite.
- Los actuadores hidráulicos producen mucha fuerza.
Desventajas Actuadores hidráulicos
- Muchos repuestos hidráulicos, monitoreo constante y alto mantenimiento.
- Requieren mucha fuente de alimentación, así como un mantenimiento regular.
- Peso pesado y tamaño.
Actuadores eléctricos
El actuador eléctrico es un actuador muy simple a comparación de los actuadores neumáticos o hidráulicos porque requiere energía eléctrica como fuente de energía. Como la energía eléctrica puede viajar largas distancias, es posible montar el actuador eléctrico en la ubicación exacta. Por lo tanto, no hay restricción de la distancia de montaje desde el extremo de la fuente.
Hay muchos modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricos estandarizados según la aplicación.
Los actuadores modernos tienen componentes especiales como relés de monitoreo, protección de válvulas atascadas, interruptores de límite, torque, termostato, etc. La tecnología actual permite a los operadores operar y controlar los actuadores eléctricos de forma remota a través de una conexión de dos cables. Incluso, muchos actuadores eléctricos pueden comunicarse con un PLC a través de un Profibus. Así, es posible conectar un actuador eléctrico a una red.
Ventajas de los Actuadores Eléctricos
- El actuador eléctrico tiene un gran empuje de salida y alta estabilidad.
- Operación rápida y de alta precisión.
- Los actuadores eléctricos tienen relativamente mejor precisión y repetibilidad.
Desventajas de los actuadores eléctricos
- El tamaño de los actuadores puede ser grande.
- Los actuadores eléctricos no son adecuados en una atmósfera inflamable y peligrosa.
- Requiere personal profesional con un nivel técnico superior para operarlo y mantenerlo.
- La seguridad es inferior a la de los otros dos actuadores.
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