Conocer qué es un actuador rotativo es esencial para entender por qué es tan fácil realizar muchas tareas hoy en día que eran inimaginables en otros periodos históricos. El desarrollo de las civilizaciones ha sido posible gracias al descubrimiento de numerosos inventos que han proporcionado el movimiento de las máquinas.
Si antiguamente, para sacar agua de un pozo era necesaria la tracción animal, hoy en día con un dispositivo reducido es posible transmitir la misma fuerza para ello. Y estos son los actuadores rotativos, pequeños dispositivos capaces de crear la fuerza suficiente para provocar el movimiento. Y además, son esenciales para numerosos automatismos que utilizamos hoy en día. ¿Quieres saber cuáles son?
Qué es un actuador rotativo. Tipos de actuadores.
En lenguaje técnico, puede definirse a un actuador como el elemento que proporciona una fuerza para promover el movimiento de un dispositivo. Este puede ser manual y puede ser mecánico.
El ejemplo clásico de un actuador manual es una persona. Cuando bajamos una persiana, por ejemplo, provocamos una fuerza que mueve un dispositivo. Los humanos somos actuadores manuales.
Pero, en procesos industriales automatizados, es necesario promover los movimientos de forma mecánica. Y para ello, se utilizan los activadores mecánicos. Por ejemplo, son los que abren o cierran válvulas de forma automática.
Dentro de los activadores mecánicos, los hay aquellos que son lineales o rotativos. Los lineales generan una fuerza en línea recta, un ejemplo clásico de esto es un pistón. Mientras que los rotatorios generan fuerzas rotatorias, como las de un motor.
Por lo tanto, un actuador rotatorio o rotativo es un elemento mecánico que proporciona una fuerza circular necesaria para mover o «actuar» otro elemento mecánico. Para que funcione es necesario aplicarle una fuerza y esta puede provenir de 3 fuentes posibles: mediante presión neumática, mediante electricidad o mediante un líquido a presión. Y se denominarán respectivamente neumáticos, eléctricos o hidráulicos.
Un actuador rotativo puede montarse horizontalmente, verticalmente o inclinado. Para ello, hay que tener en cuenta que son elementos sometidos a grandes fuerzas de torsión, por lo que su fijación debe estudiarse para que puedan funcionar aguantando todos los esfuerzos de forma estática.
Características de un actuador rotativo
Si se ha entendido qué es un actuador rotativo, se sabrá que el objetivo es que estos elementos desarrollen una fuerza circular capaz de mover otros dispositivos. En función de los diferentes actuadores, ese movimiento podrá estar limitado fijando un ángulo máximo de rotación. Estos pueden ser de un cuarto de vuelta (90º), fracciones de vuelta (ángulos diferentes a 90º, el más común es el de 180º) o multivuelta.
Para entender el funcionamiento de un actuador rotativo hay que tener en cuenta las siguientes 4 variables: la fuerza generadora de movimiento, su elemento motriz, su transmisión de fuerza y la conversión mecánica. En función de los diferentes tipos tendremos:
- Actuadores neumáticos: su fuerza generadora es la presión, el elemento motriz es un émbolo, pistón o veleta, su transmisión se realiza a través de un eje o cremallera y su conversión mecánica se realiza a través de un yugo o piñón.
- Actuadores eléctricos: funcionan a través de energía eléctrica, moviendo un motor eléctrico que transmite la fuerza a través de un reductor.
- Actuadores hidráulicos: funcionan a través de presión hidráulica, su elemento motriz es un émbolo, pistón o veleta que transmiten la fuerza a través de un eje convirtiéndola a partir de un yugo o piñón.
La transmisión de fuerza de cualquiera de los actuadores rotatorios se realiza mediante un momento flector llamado también torque o par, expresado en N/m.
Funcionamiento de un actuador rotativo
En esencia, un actuador rotativo está compuesto por una cámara cilíndrica que incluye una barrera estacionaria y un eje central con una o dos paletas acopladas. Cuando las paletas están sometidas a la fuerza generadora, provocan el giro del eje del actuador. El momento o torque desarrollado será directamente proporcional a la superficie de las paletas y a la fuerza generadora.
Como su clasificación viene en función de la fuerza generadora del movimiento, vamos a examinar el funcionamiento de los diferentes tipos de actuadores rotativos.
Neumáticos
Los actuadores rotativos neumáticos pueden dividirse en 3 tipos diferentes: los de piñón y cremallera, los de yugo escocés y los de veleta. Para operar el actuador rotativo neumático, el aire comprimido se conecta a un lado de un émbolo, generando así fuerza en la dirección en la que el émbolo y la pared del cilindro se expande. Un dispositivo mecánico que puede ser un conjunto de piñón y cremallera, un yugo o una veleta, convierte el movimiento inicial en movimiento de rotación.
Para mover el actuador en la dirección opuesta, se debe introducir aire comprimido en el lado opuesto del pistón. El par producido por el actuador es proporcional a la presión del aire comprimido, pero según su diseño, se puede cambiar según la posición del actuador.
Hidráulicos
El principio de funcionamiento de los actuadores rotativos hidráulicos es similar al de los neumáticos, con la salvedad que la fuerza motriz, en vez de ser aire a presión, se realiza a través de la presión provocada por diferentes fluidos, generalmente agua o aceite.
Eléctricos
Para que un actuador rotativo eléctrico pueda funcionar, el terminal correspondiente debe estar energizado para que el motor funcione. Por lo general, vienen con una botonera o un controlador para facilitar este proceso. Sin embargo, para la automatización remota del actuador, se debe considerar el diagrama de cableado adjunto al actuador. El par generado por el motor eléctrico se incrementa mediante un reductor interno o externo para generar el par final dentro de un tiempo seleccionado. Esta es la razón por la que los actuadores eléctricos requieren recorridos más largos que los actuadores neumáticos o hidráulicos.
Aplicaciones de los actuadores rotativos
Una vez que ya sabemos qué es un actuador rotativo, vamos a ver qué aplicaciones tienen en el sector industrial. Estas son algunas de las más utilizadas:
- En máquinas para realizar deformaciones, como es el caso del doblaje de tuberías.
- Máquinas móviles, como las mordazas por presión.
- Herramientas que realizan movimientos por desgaste. Por ejemplo, las sierras.
- Máquinas que facilitan el posicionamiento de elementos.
- Movimiento de grandes válvulas para abrirlas o cerrarlas, como las existentes en compuertas y presas.
En definitiva, saber qué es un actuador rotativo es esencial a la hora del diseño de numerosos automatismos y accionamientos eléctricos. Por lo que podemos imaginarnos la cantidad de aplicaciones que tienen estos elementos en procesos industriales y en el diseño de multitud de máquinas y herramientas.
