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#Tendencias de productos
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Preguntas infrecuentes sobre los actuadores lineales
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He aquí un par de preguntas que los ingenieros y diseñadores deberían hacerse antes de elegir los actuadores lineales.
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Los diseñadores que se preparan para elegir un actuador lineal para un dispositivo o una máquina específica deben tener preparada una lista de preguntas para hacer a los proveedores y fabricantes de esos dispositivos. Estas listas suelen contener preguntas frecuentes, y la mayoría de las empresas que venden actuadores están preparadas para ello. Pero esos proveedores, en muchos casos, esperan que los compradores potenciales hagan otras preguntas, quizás más indagadoras y reveladoras: las llamadas preguntas infrecuentes (iFAQs).
Aquí hay un par de preguntas que los ingenieros deben hacer al considerar la especificación de los actuadores lineales.
Q. Necesito velocidad y precisión en una gran longitud. ¿Qué tipo de actuador debo utilizar?
A. Esa es una pregunta inteligente. Muchos ingenieros de diseño sobrestiman la precisión de los motores y actuadores tradicionales en recorridos largos. Creen erróneamente que si el actuador funciona bien en recorridos cortos, lo hará igualmente en los largos. Aunque muchos tipos de sistemas lineales cumplen dos de los tres requisitos que los ingenieros suelen desear (largos recorridos, alta velocidad y alta precisión de posicionamiento), los actuadores de motor lineal son los únicos que proporcionan los tres sin compromiso. Suelen utilizarse en la fabricación de semiconductores, la inspección de productos electrónicos de consumo, las aplicaciones médicas y de ciencias de la vida, las máquinas herramienta, la impresión y las aplicaciones de embalaje.
Para poner un poco de contexto, definamos los motores lineales. Esencialmente, un motor lineal es un motor rotativo que ha sido desenrollado y colocado en posición plana. Permite que el motor se acople directamente a la carga lineal. En cambio, otros diseños utilizan un motor rotativo y lo acoplan a través de la mecánica, lo que puede introducir holguras, pérdidas de eficiencia y otras imprecisiones. Los motores lineales también suelen tener mayores velocidades máximas en comparación con los husillos de bolas de la misma longitud de recorrido.
En la actualidad se utilizan tres tipos principales de motores lineales. El primero es el de núcleo de hierro, que tiene bobinas enrolladas alrededor de dientes hechos de materiales ferrosos y envueltos en laminado. Estos motores tienen la mayor fuerza por tamaño y una buena transferencia de calor, y suelen ser los más baratos. Sin embargo, el hierro en el motor provoca un mayor cogging (par de torsión debido a las interacciones entre los imanes del motor), por lo que suelen ser algo menos precisos que el segundo tipo, los motores lineales sin hierro.
Como su nombre indica, los motores lineales sin hierro no tienen hierro en su interior. El forzador es esencialmente una placa de epoxi en la que se han insertado bobinas de cobre fuertemente enrolladas. Se desliza entre dos filas de imanes enfrentados. (Esto también se conoce como vía magnética en U.) Una barra espaciadora en un lado de los imanes los une. Las principales ventajas de los motores sin hierro son las menores fuerzas de atracción y la ausencia de engranajes. Esto los hace más precisos que los motores con núcleo de hierro. Sin embargo, las dos filas de imanes hacen que las unidades sin hierro sean más caras que las versiones con núcleo de hierro. La gestión de la transferencia de calor también puede ser difícil, por lo que es importante saber desde el principio si una aplicación concreta corre el riesgo de sobrecalentarse. Los motores sin hierro más recientes cuentan con bobinas superpuestas que proporcionan más superficie de contacto para la disipación del calor. Este diseño también permite que el motor tenga una mayor densidad de fuerza.
El tercer y último tipo son los motores lineales sin ranuras, que son básicamente híbridos de los dos primeros tipos. Un motor sin ranuras tiene una sola fila de imanes como el núcleo de hierro, lo que ayuda a mantener su precio más bajo. Un backiron laminado garantiza una buena transferencia de calor, así como unas fuerzas de atracción y un cogging menores que los motores con núcleo de hierro. Los motores sin ranuras también ofrecen la ventaja de un perfil de altura más bajo que los de núcleo de hierro, además de su menor precio. Para los diseñadores que dan prioridad a mantener los componentes de sus máquinas lo más pequeños posible, cada milímetro de espacio ahorrado puede ser crucial.
Q. ¿Cómo puedo saber si un determinado actuador es adecuado para su uso en un entorno específico?
A. Con demasiada frecuencia, los ingenieros de diseño eligen los actuadores de forma aislada y no tienen en cuenta dónde se van a utilizar. Los actuadores lineales tienen piezas móviles críticas que sólo funcionan correctamente en los entornos para los que fueron diseñados y fabricados. El uso de un actuador lineal inadecuado puede causar problemas que van desde un funcionamiento inadecuado hasta daños irreparables en el propio actuador. Para aplicaciones "sucias", como una herramienta de corte que arroja partículas y chatarra, el actuador requerirá sellado y blindaje para protegerlo de los contaminantes.
Desde la perspectiva opuesta, un actuador sin la protección adecuada puede introducir contaminación en un entorno limpio, comprometiendo la aplicación. El desgaste normal hará que las etapas lineales generen partículas con el tiempo. Las salas limpias o los entornos de vacío suelen estar restringidos al uso de equipos que no liberan partículas, por lo que es fundamental que los actuadores utilizados en estos entornos estén equipados con sellos y escudos para evitar que las partículas entren en el entorno. Algunos dispositivos mecánicos que proporcionan movimiento lineal, como en el procesamiento de semiconductores, se mueven sólo micras a la vez, por lo que incluso la menor cantidad de contaminación puede comprometer y arruinar una aplicación.
Las juntas y los escudos protegen los componentes críticos de la exposición a entornos adversos, permitiendo que los actuadores lineales funcionen tal y como fueron diseñados. Para los entornos limpios, las juntas y los escudos protegen el entorno de la aplicación de los posibles contaminantes creados por el actuador, no el propio actuador. Además de las juntas y los escudos, los actuadores lineales personalizados pueden diseñarse con puertos de presión positiva que purgan los contaminantes dentro de la unidad, manteniendo el rendimiento y el ciclo de vida al máximo.
A la hora de elegir los actuadores lineales hay que tener en cuenta una serie de factores ambientales. Entre ellos se encuentran la temperatura ambiente, la presencia de humedad, la exposición a productos químicos y gases (distintos del aire ambiente), la radiación, el nivel de presión del aire (para aplicaciones que se realizan en vacío), la limpieza y los equipos cercanos. Por ejemplo, ¿hay algún equipo cercano que pueda transmitir vibraciones que afecten al rendimiento de la etapa lineal?
El grado de protección contra el ingreso (IP) de una etapa lineal, que suele figurar en sus especificaciones, indica si tiene la protección adecuada contra entornos específicos. Los índices de IP son niveles definidos de la eficacia de los sellos de una caja contra la intrusión de cuerpos extraños (polvo y suciedad) y varios niveles de humedad.
Las clasificaciones de las cajas tienen la forma de "IP-" seguida de dos dígitos. El primer dígito indica el grado de protección contra las piezas móviles y los cuerpos extraños. El segundo dígito identifica el nivel de protección contra la exposición a diferentes niveles de humedad (desde goteos hasta rociados o inmersión total).
Tomarse el tiempo de comprobar el grado de protección IP de un actuador en una fase temprana del proceso de selección ofrece una forma rápida y sencilla de eliminar unidades inadecuadas para el entorno. Por ejemplo, un actuador con una clasificación IP30 no ofrece protección contra la humedad, pero mantendrá alejados los objetos del tamaño de un dedo. Si la protección contra la humedad es esencial, busque un actuador con una clasificación superior, como la IP54, que protege contra el polvo y las salpicaduras de agua. Sin embargo, los actuadores sin protección contra la intrusión o la humedad pueden ofrecer alternativas económicas para entornos en los que los contaminantes no son una preocupación.