En todo proceso de automatización industrial se hace imprescindible controlar la velocidad, la precisión y el par de las aplicaciones. Los elementos que hacen posible este control son los accionamientos eléctricos. Es importante entender qué funciones cumplen y qué tipos de accionamientos eléctricos existen.
¿Qué son los accionamientos eléctricos?
Los tipos de actuadores
Los actuadores son los elementos encargados de generar el movimiento de un sistema; cuando utilizan energía eléctrica para cumplir su función, nos referimos a ellos como accionamientos eléctricos.
Los actuadores también pueden ser hidráulicos o neumáticos, pero nos centraremos en los accionamientos eléctricos porque sus características de control, sencillez y precisión les convierten en los más usados en los robots industriales actuales.
Para qué sirven los accionamientos eléctricos
Podría definirse como aquellos equipos destinados a facilitar, controlar y optimizar las operaciones de una máquina rotatoria eléctrica, valiéndose de elementos de electrónica, potencia y comunicación; es decir, son los encargados de arrancar un conjunto de motor, acoples y carga utilizando la energía eléctrica. Pero también es muy importante saber qué tipos de accionamientos eléctricos existen.
¿De qué partes consta un accionamiento eléctrico?
Sistema de alimentación
Se encarga de proporcionar el suministro eléctrico que necesitan todos los elementos del accionamiento. Esta provisión energética se realiza desde la corriente de la red eléctrica, a través de baterías o utilizando generadores independientes.
Carga mecánica
Este es el componente contra el que el sistema ejerce el par necesario para efectuar el movimiento. La carga puede ser de naturaleza pasiva (el sentido de la fuerza es opuesto al de la velocidad, de acuerdo con el principio físico de las fuerzas de acción y reacción), o de naturaleza activa (el sentido de la fuerza resistente no depende del de la velocidad).
Convertidor electrónico de potencia
Mediante el convertidor, el motor obtiene la energía en la forma que necesita. Así, existen convertidores de corriente alterna a corriente continua o al revés, y otros que simplemente modifican el voltaje entrante para adaptarlo a los requisitos de funcionamiento del sistema.
En ocasiones, estos convertidores aprovechan el frenado regenerativo del motor para devolver energía a la red (convertidores reversibles), lo que redunda en el ahorro del consumo eléctrico y en la eficiencia energética global.
Motor eléctrico
El motor pone en funcionamiento el sistema al completo, y constituye la parte más sensible del conjunto: en realidad, el comportamiento de estos motores determinará la funcionalidad del accionamiento.
Transmisión
La transmisión se encarga de propagar hacia la carga la energía mecánica que proviene del motor, bien de forma directa (a través de un eje común), bien de forma indirecta (a través de un sistema de bielas, engranajes o correas).
Sensores
Los sensores se encargan de realizar las mediciones de los parámetros de entrada y salida, para posteriormente ser transportadas al sistema de control. Estos sensores pueden ser mecánicos o eléctricos, y estar agrupados físicamente dentro del sistema o actuar en remoto, fuera de él.
Sistema de control
Mediante un sistema de control, que consta de circuitos lógicos y microcontroladores, se gestionan la generación y distribución de las órdenes del accionamiento, manejando la información que recibe por los sensores y en conjunción con las rutinas programadas.
¿Qué tipos de accionamientos eléctricos hay?
Servomotores DC
Los servomotores de corriente continua son los más utilizados en accionamientos eléctricos, ya que con ellos se pueden crear casi toda clase de movimientos controlados en robots industriales.
Los servomotores tienen la capacidad de girar 180 grados hacia la izquierda o hacia la derecha, conformando las posiciones de ida y retorno, y permiten controlar tanto la posición del eje como su velocidad.
Un servomotor de corriente continua consta de las siguientes partes:
- Motor eléctrico: es el responsable de generar el movimiento
- Sistema de regulación: son engranajes que actúan sobre el motor regulando el par y la velocidad.
- Sistema de control: es un circuito que controla los movimientos del motor mediante pulsos eléctricos.
- Potenciómetro: es una resistencia eléctrica que da la posición del eje en todo momento.
Por último, es habitual que la tensión de alimentación de los servomotores de corriente continua se encuentre comprendida entre 4 y 8 voltios.
Motores paso a paso
Este tipo de accionamientos no han gozado históricamente de mucha popularidad en entornos industriales, ya que solo han estado disponibles para pares muy pequeños. No obstante, con el paso del tiempo los fabricantes han podido mejorar sus características de control hasta concebir unos accionamientos capaces de desarrollar el par suficiente para integrarse en un sistema de automatización industrial.
- Los motores de imanes permanentes se valen de un rotor dotado de polarización magnética, que gira para orientar sus polos con el campo magnético del estator.
- Los motores de reluctancia variable constan de rotores ferromagnéticos, que tienden a orientarse para allanar el camino de las líneas de fuerza del campo magnético generado por el estator.
También existen motores que combinan las características de los dos anteriores, y se conocen como motores paso a paso híbridos.
Servomotores AC
La incorporación de los servomotores de corriente alterna a la automatización industrial es relativamente reciente. El avance de la tecnología también ha ayudado a que se integren y asciendan como una interesante opción de accionamiento eléctrico.
Presentan algunas ventajas con respecto a los servomotores de corriente continua, a saber:
- Permiten el uso de microelectrónica, que otorga capacidades mejoradas de control.
- Implementan la construcción de motores síncronos sin escobillas.
- Habilitan el empleo de convertidores estáticos, que hacen más sencillo el proceso de variación de la velocidad de giro.
Los servomotores AC pueden ser asíncronos o síncronos, y la diferencia entre ambos estriba en la velocidad de giro: la velocidad del rotor de un motor síncrono coincide con la del campo magnético del estator, y el rotor de los motores asíncronos nunca gira en la misma frecuencia que el campo del estator, dando lugar a un pequeño desfase conocido como deslizamiento.
El propósito fundamental de un accionamiento eléctrico es convertir la energía eléctrica en energía mecánica, controlando los parámetros de velocidad, posición o par. En ACP Automatismos te asesoraremos en todo el proceso de venta y sobre los tipos de accionamientos eléctricos, para que adquieras la solución de accionamiento eléctrico que se ajuste de forma óptima a tus procesos industriales.
