¿Qué es un actuador?
Figura 1: Actuadores mecánicos (arriba a la izquierda), neumáticos (arriba a la derecha) y eléctricos (abajo).
Un actuador es un dispositivo que recibe una entrada de energía y la convierte en movimiento o fuerza, y es un componente esencial en muchas tecnologías modernas y campos de la ingeniería. Desde la robótica hasta las energías renovables, los actuadores desempeñan un papel fundamental en el control y la automatización de diversos procesos y sistemas. Los hay de muchas formas y tipos, cada uno con capacidades y usos únicos, por ejemplo, un volante manual (Figura 1 arriba), un cilindro neumático sencillo (Figura 1 centro) o un complejo motor eléctrico (Figura 1 abajo).
Índice de contenidos
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Diferentes tipos de actuadores
Los actuadores se presentan en diversas formas, y cada tipo tiene una función específica en función de la aplicación. Dos categorías principales definen los actuadores: el tipo de movimiento y la fuente de energía.
Tipo de movimiento del actuador
Los actuadores pueden clasificarse en función de su tipo de movimiento, lineal o rotativo. Los actuadores lineales producen un movimiento lineal en línea recta, mientras que los actuadores rotativos producen un movimiento rotativo en una trayectoria circular.
Actuadores lineales
- Los actuadores lineales mueven objetos a lo largo de una línea recta y utilizan una correa y polea, cremallera y piñón o husillo de bolas para convertir la rotación del motor eléctrico en movimiento lineal.
- Los actuadores lineales se detienen a una distancia lineal fija y son conocidos por su alta repetibilidad y precisión de posicionamiento, su facilidad de instalación y funcionamiento, su bajo mantenimiento y su capacidad para soportar entornos adversos.
- Estos actuadores se utilizan habitualmente en los sectores de la alimentación, la automoción y la manipulación de materiales, entre otros, para tareas de empuje, tracción, elevación y posicionamiento.
Actuadores rotativos
- Los actuadores rotativos convierten la energía en movimiento giratorio a través de un eje para controlar la velocidad, la posición y la rotación de los equipos.
- Estos actuadores tienen un motor de rotación continua y son de uso versátil.
- Un motor eléctrico es un actuador rotativo accionado por una señal eléctrica. Tienen un par elevado, un par constante durante la rotación en ángulo completo, compatibilidad con diferentes diámetros, ejes huecos con holgura cero, el doble de rendimiento, bajo mantenimiento y pueden alcanzar cualquier grado de rotación.
- Los actuadores rotativos se utilizan en equipos médicos, radares y sistemas de monitorización, robótica, simuladores de vuelo, industria de semiconductores, fabricación de maquinaria especial y defensa.
Fuentes de alimentación de los actuadores
Figura 2: Un actuador neumático rotativo
Hay varios tipos de actuadores: neumáticos, hidráulicos, eléctricos, magnéticos, térmicos y mecánicos, cada uno con sus ventajas e inconvenientes. El tipo de actuador utilizado en una aplicación depende de los requisitos específicos de dicha aplicación, como el nivel de fuerza, el tiempo de respuesta y la durabilidad necesarios.
- Actuadores neumáticos: Los actuadores neumáticos (figura 2) utilizan aire comprimido para generar movimiento. Pueden utilizarse para diversas aplicaciones, como mover piezas de máquinas o controlar posiciones de válvulas. Suelen preferirse para aplicaciones que requieren una gran fuerza, tiempos de respuesta rápidos o entornos a prueba de explosiones.
- Actuadores hidráulicos: Los actuadores hidráulicos utilizan la presión del fluido para generar movimiento. Suelen utilizarse para aplicaciones pesadas, como equipos de construcción, maquinaria de fabricación y robots industriales. Los actuadores hidráulicos ofrecen altos niveles de fuerza, durabilidad y fiabilidad.
- Actuadores eléctricos: Los actuadores eléctricos (figura 3) utilizan energía eléctrica para generar movimiento. Pueden accionarse mediante motores de CA o CC y suelen utilizarse en aplicaciones que requieren un control preciso, poco ruido y escaso mantenimiento. Los actuadores eléctricos se utilizan habitualmente en sistemas de automatización, dispositivos médicos y equipos de laboratorio.
- Actuadores magnéticos y térmicos: Los actuadores magnéticos y térmicos son dos tipos de actuadores que utilizan cambios magnéticos y de temperatura para generar movimiento, respectivamente. Los actuadores magnéticos utilizan campos magnéticos para generar fuerza. Los actuadores térmicos utilizan la dilatación o contracción de los materiales en respuesta a los cambios de temperatura. Ambos actuadores se utilizan habitualmente en sistemas microelectromecánicos (MEMS) y otras aplicaciones miniaturizadas.
- Actuadores mecánicos: Los actuadores mecánicos utilizan mecanismos físicos como palancas, engranajes o levas para generar movimiento. Los actuadores mecánicos se utilizan habitualmente en aplicaciones en las que el bajo coste, el funcionamiento sencillo y la durabilidad son importantes. Algunos ejemplos son las máquinas de manivela, los sistemas de válvulas manuales y las cerraduras mecánicas.
Figura 3: Un actuador eléctrico
Aplicaciones de los actuadores
Los actuadores tienen un amplio campo de aplicación en el mundo moderno, en máquinas, automóviles y automatización. La siguiente tabla describe aplicaciones comunes, dispositivos adecuados para dichas aplicaciones y actuadores que proporcionan energía a los dispositivos.
Tabla 1: Aplicaciones, dispositivos y actuadores.
| Aplicación | Dispositivo | Tipo de actuador |
| Control automatizado del flujo de fluidos en tuberías y sistemas de proceso | Válvula de control, caudalímetro | Lineal, rotativa (hidráulica, eléctrica) |
| Ajuste de válvulas industriales, posicionamiento de componentes de máquinas | Válvula de bola, válvula solenoide, servomotor | Rotativa (hidráulica, eléctrica) |
| Excavación y nivelación en operaciones de construcción y minería | Excavadora, retroexcavadora | Lineal, rotativa (hidráulica) |
| Fabricación de piezas metálicas, moldeo de plásticos y operaciones de forja | Prensa hidráulica, Máquina CNC, Martillo de forja | Rotativa (hidráulica, eléctrica) |
| Alimentación de máquinas herramienta, robots y sistemas transportadores | Motor eléctrico, brazo robótico, cinta transportadora | Lineal, rotativa (eléctrica, hidráulica) |
| Posicionamiento de componentes de máquinas en sistemas de producción automatizados | Actuador lineal, servomotor, pinza | Lineal, rotativa (eléctrica, hidráulica) |
| Regulación del flujo de combustible y aire en los motores de combustión interna | Válvula de mariposa, inyector de combustible | Rotativa (mecánica, eléctrica) |
| Regulación de la velocidad de las turbinas de vapor o gas de las centrales eléctricas | Turbina Regulador, Válvula | Rotativa (eléctrica, hidráulica, térmica) |
| Control de máquinas sencillas en sistemas mecánicos, como abrepuertas | Palanca mecánica, interruptor eléctrico | Lineal, rotativa (mecánica, eléctrica) |
| Transmisión de potencia en máquinas, como sistemas transportadores y bombas de engranajes | Caja de cambios, bomba de engranajes, motor hidráulico | Lineal, rotativa (hidráulica, mecánica, eléctrica) |
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la función de un actuador en un sistema?
Los actuadores convierten la energía en trabajo respondiendo a una señal de control. El resultado es el movimiento.
¿Qué puede hacer que los actuadores fallen prematuramente?
Normalmente, los actuadores fallan debido a errores de aplicación como una carga excesiva, una fijación de montaje deficiente, un cableado incorrecto y un ciclo de trabajo excesivo. Estos problemas pueden evitarse mediante una revisión exhaustiva del sistema y un mantenimiento periódico.
¿Se pueden reparar los actuadores?
Los fallos de los actuadores se producen a menudo debido a un uso inadecuado, como una carga excesiva, un montaje incorrecto, un cableado incorrecto o la superación del ciclo de trabajo recomendado.
¿Cómo comprobar si un actuador funciona?
Conecte un multímetro en serie con un extremo de los cables del actuador. Observa las lecturas de amperios mientras retraes y extiendes la varilla. Las lecturas indicarán la potencia necesaria para el consumo de corriente.
¿Qué es un actuador de válvula?
Se utiliza un actuador de válvula para controlar la apertura y el cierre de la válvula.