ACTUADORES ELÉCTRICOS

Los actuadores eléctricos son dispositivos que convierten la energía eléctrica en movimiento mecánico o alguna otra acción física. Estos dispositivos son esenciales en una amplia gama de aplicaciones, desde la industria manufacturera hasta la robótica y la automatización industrial. Aquí te proporciono información sobre la definición, tipos, funcionamiento y características de los actuadores eléctricos.

Definición:

Los actuadores eléctricos son componentes electromecánicos diseñados para generar movimiento lineal o rotativo a partir de señales eléctricas. Su función principal es transformar la energía eléctrica en movimiento mecánico.

Transforman la energía eléctrica en energía mecánica, ya sea rotacional o lineal. De los actuadores disponibles en el mercado, estos son los que se usan con mayor frecuencia, ya que su fuente de alimentación es eléctrica. El ejemplo más común son los motores eléctricos.

VIDEO EXPLICATIVO

Tipos de actuadores eléctricos:

·         Motores de corriente directa (DC)

Son los más empleados en la actualidad por la gran versatilidad y facilidad de control que ofrecen. En el motor se incorpora un sensor para la posición que es el que realiza el control sobre la acción de los actuadores eléctricos.

Pueden convertir la energía eléctrica en mecánica, realizando un movimiento rotatorio. Este motor consta de dos partes, la fija se compone por un electroimán producido por el campo magnético que induce la fuerza sobre la parte móvil. Esta última se denomina rotor y está compuesto por varias bobinas.

Dirección de fuerzas en un motor DC de imán permanente

Partes de un motor de corriente directa

·         Motores de corriente continua (CC

Hay dos tipos de motores de corriente continua:

-       Motor shunt. Es un motor cuyo bobinado inductor se conecta en derivación con el circuito formado por bobinas inducidas o auxiliares.

-       Motor compound. Su funcionamiento se origina por dos inductores independientes; uno se deriva por el circuito inducido y el otro por la derivación con el circuito formado por el inducido; es un inductor auxiliar. Este motor tiene un rango de debilitamiento que puede ser el resultado de exceder la velocidad máxima segura del motor sin carga.

 

·         Motores de corriente alterna (AC)

Los motores basan su funcionamiento en la obtención de un campo magnético giratorio. Dentro de este puede haber un electroimán, que gira a la misma velocidad que el campo; este es un motor síncrono.

Una segunda posibilidad es que dentro del campo haya un bobinado sometido a inducción, por lo que aparece una corriente eléctrica y por lo tanto, la fuerza de Lorentz. El giro será más lento que el del campo giratorio, por lo cual el motor se denomina asíncrono o de inducción.

Motor de corriente alterna

·         Motores de paso a paso (Step Motors)

Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, es decir, que puede girar una cantidad de grados (paso o medio paso) dependiendo de sus entradas de control.

Estructura interna de un motor paso a paso de 3 fases

A su vez, estos pueden ser de tres tipos:

-       De reluctancia variable (VR). Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanado, opcionalmente laminado. Rota cuando los dientes más cercanos del rotor son atraídos a las bobinas del estator energizadas, obteniéndose la ruta de menor reluctancia. La respuesta de este motor es muy rápida, aunque la inercia permitida en la carga es pequeña.

-       De imán permanente. Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no está energizado. Dependiendo de la construcción del motor, lo más común es obtener pasos angulares de 7.5, 11.25, 15, 18, 45 o 90°

Estructura interna de un motor paso a paso de imán permanente

-       Híbrido. Tiene varios dientes en el estator y en el rotor; es una combinación de los tipos de reluctancia variable e imán permanente. El motor híbrido tiene una alta precisión y alto par, por lo que se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°.

Servomotores

El servomotor es uno de los actuadores más usados en la integración de sistemas, en su interior dispone de un motor con un reductor de velocidad y multiplicador de fuerza. Y además cuenta con un circuito de control. En la mayoría de estos actuadores, el ángulo de giro del eje es de 180°, pero puede ser modificado con facilidad para tener un giro libre de 360°, como en el motor de corriente directa.

Componentes de un servomotor

Funcionamiento:

El funcionamiento de los actuadores eléctricos depende de su tipo específico. En general, funcionan mediante la aplicación de una corriente eléctrica que genera un campo magnético o una deformación en un material piezoeléctrico, lo que provoca el movimiento deseado.

Se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y señales; debido a que son altamente versátiles, prácticamente no hay restricciones en cuanto a la distancia entre la fuente de energía y el actuador.

Los actuadores eléctricos almacenan datos y dicha información es procesada por la parte de control, la cual se encarga de conectarlo y desconectarlo, según las necesidades.  Este control suele estar integrado en el actuador e incorpora, además del interfaz eléctrico al sistema de automatización, una unidad de manejo local.

Los actuadores lineales pueden utilizar tornillos, husillos o sistemas de cremallera y piñón para lograr un movimiento lineal, mientras que los actuadores rotativos utilizan motores eléctricos para generar un giro.

Características de los actuadores eléctricos:

- Precisión: Los actuadores eléctricos suelen ser precisos y pueden controlarse con gran exactitud.

- Repetibilidad: Pueden repetir movimientos con alta precisión, lo que los hace ideales para aplicaciones de automatización.

- Velocidad variable: La velocidad de un actuador eléctrico puede ajustarse fácilmente según las necesidades de la aplicación.

- Bajo mantenimiento: En comparación con otros tipos de actuadores, los eléctricos tienden a requerir menos mantenimiento.

- Compatibilidad con sistemas de control: Se integran fácilmente con sistemas de control electrónicos y pueden programarse para realizar tareas específicas.

Referencias:

1.    Storr, W. (15 de agosto, 2013). Sensors and Transducers and Introduction, Recuperado de: Basic Electronics Tutorials sitio web: https://www.electronics-tutorials.ws/io/io_1.html

2.    Qué es un actuador - Tipos y aplicaciones. (2023). Recuperado de: Tameson.es sitio web: https://tameson.es/pages/actuador

3.    Blade, M. (13 de septiembre, 2019). Actuadores Eléctricos (Electrónica / Sistemas Programables). Recuperado de: Blogspot.com sitio web: https://studentplace98.blogspot.com/2019/09/actuadores-electricos-electronica.html

4.    yuridia. (20 de julio, 2021). Introducción a los actuadores eléctricos: Motores eléctricos. Recuerado de: SDI sitio web: https://sdindustrial.com.mx/blog/introduccion-a-los-actuadores-electricos-motores-electricos/#:~:text=Los%20actuadores%20el%C3%A9ctricos%20son%20un,en%20comparaci%C3%B3n%20con%20otros%20actuadores.