Longitud de carrera, velocidad, precisión, montaje, mantenimiento.

Estás trabajando en una aplicación que requiere movimiento lineal (quizás un sistema de montaje de recogida y colocación, una línea de embalaje o un pórtico para la transferencia de materiales), pero diseñar tu propio actuador desde cero, conseguir las distintas piezas, montar y alinear los componentes e implementar un sistema de mantenimiento no es una forma eficiente de emplear tu tiempo. Empiezas a buscar actuadores lineales prediseñados y preensamblados, pero hay tantas opciones en cuanto a tipo, tamaño y principio de funcionamiento que es difícil saber por dónde empezar a elegir.

El primer paso para acotar las opciones es elegir el mecanismo de accionamiento más adecuado para su aplicación. La mayoría de los fabricantes ofrecen al menos dos opciones de accionamiento, siendo la correa dentada y el husillo de bolas las más comunes, mientras que los accionamientos neumáticos y de motor lineal se utilizan en aplicaciones específicas. A continuación, se presentan cinco factores que le ayudarán a elegir entre los dos tipos de actuadores más comunes: correa dentada y husillo de bolas.

1. Longitud de la carrera

La distancia que el actuador necesita recorrer en una dirección, conocida como longitud de carrera, es el primer requisito a considerar al elegir entre un husillo de bolas o una transmisión por correa. Los actuadores de husillo de bolas suelen tener longitudes de 1000 mm o menos, aunque se pueden usar husillos de bolas de mayor diámetro con longitudes de hasta 3000 mm. Este límite está determinado por la velocidad crítica del husillo. A medida que aumenta la longitud del husillo, su velocidad crítica, o la velocidad a la que comienza a experimentar vibraciones de flexión, disminuye. En otras palabras, cuanto más largo y rápido gira un husillo, más oscila como una cuerda de saltar.

En los actuadores con transmisión por correa dentada, la capacidad de tensar la correa limita la longitud máxima. Al utilizar correas de mayor anchura (mayor superficie de contacto) y mayor paso de dientes, los actuadores con transmisión por correa se emplean habitualmente en aplicaciones que requieren una longitud de carrera de 10 a 12 metros.

2. Velocidad

El segundo factor crítico a la hora de elegir un actuador es la velocidad. La velocidad máxima para la mayoría de los actuadores de transmisión por correa es de 5 m/s. Este límite está influenciado por el sistema de guiado, que generalmente utiliza rodamientos recirculantes. Para aplicaciones que requieren velocidades más altas, de hasta 10 m/s, se puede utilizar una transmisión por correa junto con ruedas precargadas o rodillos de leva en lugar de rodamientos recirculantes.

Como se mencionó anteriormente, en un actuador de husillo de bolas, a medida que aumenta la longitud, disminuye la velocidad crítica. En general, los actuadores de husillo de bolas pueden alcanzar velocidades de hasta 1,5 m/s con longitudes de carrera inferiores a 1 metro. Los soportes para husillo de bolas proporcionan rigidez adicional al reducir la longitud sin soporte del husillo, lo que permite que el actuador alcance velocidades más altas y mayores longitudes. Al considerar los soportes para husillo de bolas, consulte al fabricante para obtener ayuda con los cálculos necesarios de velocidad y longitud.

3. Precisión

El término precisión se utiliza generalmente para referirse a la precisión de desplazamiento (la posición del carro o la bancada en el espacio durante el movimiento), la precisión de posicionamiento (la proximidad con la que el actuador alcanza la posición objetivo) o la repetibilidad (la precisión con la que el actuador alcanza la misma posición en cada carrera). Si bien la precisión de desplazamiento está fuertemente influenciada por la estructura, la base y el montaje del actuador, la precisión de posicionamiento y la repetibilidad dependen principalmente del mecanismo de accionamiento.

Los husillos de bolas, especialmente si están precargados, ofrecen mayor precisión de posicionamiento que las transmisiones por correa debido a su rigidez. Sin embargo, la imprecisión en el posicionamiento puede medirse y compensarse en el sistema de control del actuador. Por este motivo, la repetibilidad (la capacidad de alcanzar la misma posición con cada carrera) suele ser el factor más importante en aplicaciones de alta precisión. Para lograr una alta repetibilidad, la rigidez del mecanismo de accionamiento es fundamental, lo que convierte a un husillo de bolas y una tuerca precargados en la mejor opción.

4. Montaje

En algunos casos, la orientación de montaje del actuador determinará el mecanismo de accionamiento más adecuado. Tanto los sistemas de correa como los de husillo de bolas son aptos para montajes horizontales e inclinados, pero las aplicaciones que requieren montaje vertical necesitan una evaluación más exhaustiva.

Si bien todo sistema que mueve una carga verticalmente requiere mecanismos de seguridad integrados, los sistemas de husillo de bolas suelen considerarse más seguros que los de correa para el transporte de cargas verticales. Esto se debe a que los husillos de bolas, según la carga, el paso de rosca y la fricción del sistema, son menos propensos a retroceder o a caer en picado en caso de fallo del freno o daños graves en el sistema. Cuando se requiere un actuador de correa en una aplicación vertical, conviene considerar seriamente la instalación de un freno o contrapeso externo.

5. Mantenimiento

La principal causa de fallo en los actuadores lineales es la falta de lubricación. Tanto los actuadores de husillo de bolas como los de transmisión por correa requieren lubricación periódica del sistema de guía, pero los husillos de bolas introducen un componente adicional que debe controlarse para garantizar una lubricación adecuada. Algunos fabricantes han solucionado este problema ofreciendo sistemas lubricados de por vida (entendiendo por vida útil una distancia de recorrido o un número de revoluciones determinado, con una carga, velocidad y entorno específicos), pero muchas aplicaciones quedan fuera de estos parámetros y requerirán lubricación en algún momento durante su vida útil prevista.

Si bien los actuadores accionados por correa tienen la ventaja de requerir menos componentes para su mantenimiento, en entornos con polvo o virutas, conviene elegir un diseño que minimice la posibilidad de que la contaminación penetre en las carcasas de las poleas. Esto garantizará una mayor vida útil de los cojinetes de las poleas y reducirá el desgaste de la correa.

Tanto las transmisiones por correa como las de husillo de bolas ofrecen ventajas en cuanto a rendimiento. Al realizar la selección inicial, tenga en cuenta que las transmisiones por correa suelen ser la mejor opción para recorridos largos y altas velocidades, mientras que las de husillo de bolas son más adecuadas para aplicaciones que requieren alta repetibilidad o montaje vertical. En algunas aplicaciones, cualquiera de los dos mecanismos de transmisión cumplirá con los criterios mencionados. En estos casos, el fabricante puede asesorarle en la elección del actuador adecuado en función de factores más avanzados, como la aceleración, el tiempo de estabilización o las condiciones ambientales.