¿Qué es un actuador lineal?
Un actuador lineal es cualquier dispositivo que produce trabajo al convertir energía no lineal en movimiento lineal. Existen muchos tipos diferentes de fuentes de energía primaria utilizadas en actuadores lineales que van desde motores eléctricos hasta presión de fluido y aire y expansión térmica. Cada tipo o clase de actuador es adecuado para diferentes aplicaciones en función del tamaño, la salida, el potencial y los requisitos de potencia. Estos incluyen abrepuertas, actuadores de máquinas de servicio pesado y pequeños controladores de proceso de precisión.
Hay una cantidad asombrosa de procesos, máquinas y dispositivos que utilizan dispositivos que suministran accionamiento lineal. Estos van desde el humilde abridor de bandejas de DVD hasta carneros hidráulicos gigantes capaces de producir decenas de miles de libras de presión. El principio básico detrás de estos dispositivos indispensables es la conversión de una fuente de energía no lineal, típicamente pequeña, en movimiento lineal de mayor magnitud. Hay varias fuentes de energía primaria comúnmente utilizadas en actuadores lineales; cada uno tiene su propio mecanismo de conversión particular. La mayoría de las veces se trata de entradas de movimiento rotativo o de fluido a presión, aunque existen varios tipos de uso menos frecuente, como los actuadores de cera caliente.
El actuador lineal de fuente rotativa generalmente utiliza un motor eléctrico para suministrar su energía de entrada. Este actuador utiliza levas o disposiciones de tornillo de avance para convertir la energía de rotación del motor en movimiento en línea recta. El ejemplo del tornillo de avance es una opción popular ya que proporciona una amplia gama de potencial de longitud de extensión. El motor gira un tornillo de plomo roscado grueso que pasa a través de una tuerca unida al brazo del actuador. Se evita que la tuerca y el actuador giren y, como resultado, avancen hacia arriba y hacia abajo el tornillo de avance a medida que gira, proporcionando un movimiento lineal.
Un actuador lineal tipo leva utiliza una leva excéntrica conectada al brazo del actuador a través de una serie de enlaces o una ranura en la cara de la leva. Cuando la leva gira, empuja el brazo del actuador hacia adelante o lo tira hacia atrás. Esta variante no tiene un rango de movimiento tan grande como el actuador de tornillo de avance, pero es capaz de realizar entradas muy precisas. Los actuadores de levas a menudo usan motores paso a paso electrónicos que permiten un mayor control de avance y la precisión adicional necesaria para un control preciso del proceso.
Los actuadores hidráulicos y neumáticos utilizan un gas o líquido a presión para lograr un movimiento lineal y poseen el mayor potencial de salida. Estos sistemas consisten en un pistón contenido en un tubo sellado con válvulas en cada extremo. El pistón está conectado a una varilla de actuador que pasa a través de un sello en un extremo del tubo. Una fuente externa de gas o líquido a presión, típicamente aire o aceite hidráulico, se introduce en el cilindro a través de una de las válvulas. Dependiendo de si el fluido se introduce por encima o por debajo del pistón, el actuador avanzará o retrocederá.
Existen muchos otros tipos de actuadores lineales menos utilizados, como los actuadores térmicos, que utilizan la expansión de materiales como la cera para suministrar movimiento lineal. Otros tipos incluyen actuadores piezoeléctricos, magnéticos y de cremallera y piñón. Quizás el más simple de todos es el tipo de tornillo manual similar al utilizado para ajustar un vernier. Este tipo de actuador lineal utiliza el mismo principio que las variedades de tornillo de avance, pero generalmente tiene una rosca más fina para un ajuste más preciso.