A continuación se presentan algunas preguntas que los ingenieros y diseñadores deben plantearse antes de elegir actuadores lineales.

Los diseñadores que se preparan para elegir un actuador lineal para un dispositivo o máquina específicos deben tener preparada una lista de preguntas para los proveedores y fabricantes de dichos dispositivos. Estas listas suelen contener preguntas frecuentes (FAQ), y la mayoría de las empresas que venden actuadores están preparadas para ellas. Sin embargo, estos proveedores, en muchos casos, esperan que los compradores potenciales formulen otras preguntas, quizás más inquisitivas y reveladoras: las llamadas preguntas poco frecuentes (FAQi).

A continuación se presentan un par de preguntas que los ingenieros deben plantearse al considerar la especificación de actuadores lineales.

P. Necesito velocidad y precisión en una gran distancia. ¿Qué tipo de actuador debo usar?

A. Es una pregunta inteligente. Muchos ingenieros de diseño sobreestiman la precisión de los motores y actuadores tradicionales en recorridos largos. Creen erróneamente que si el actuador funciona bien en recorridos cortos, también lo hará en recorridos largos. Si bien muchos sistemas lineales cumplen dos de los tres requisitos que suelen buscar los ingenieros (recorridos largos, alta velocidad y alta precisión de posicionamiento), los actuadores de motor lineal son los únicos que los ofrecen sin comprometer la precisión. Se utilizan a menudo en la fabricación de semiconductores, la inspección de productos electrónicos de consumo, aplicaciones médicas y de ciencias de la vida, máquinas herramienta, impresión y aplicaciones de embalaje.

Para contextualizar, definamos los motores lineales. En esencia, un motor lineal es un motor rotatorio desenrollado y dispuesto horizontalmente. Esto permite que el motor se acople directamente a la carga lineal. Por el contrario, otros diseños utilizan un motor rotatorio y lo acoplan mecánicamente, lo que puede generar holgura, pérdidas de eficiencia y otras imprecisiones. Los motores lineales también tienden a alcanzar velocidades máximas más altas que los husillos de bolas con la misma longitud de recorrido.

Actualmente se utilizan tres tipos principales de motores lineales. El primero es el de núcleo de hierro, que tiene bobinas enrolladas alrededor de dientes de materiales ferrosos y recubiertos con un laminado. Estos motores ofrecen la mayor fuerza por tamaño y una buena transferencia de calor, y generalmente son los más económicos. Sin embargo, el hierro en el motor provoca un mayor cogging (par 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 lo indica, los motores lineales sin hierro no contienen hierro en su interior. El forzador es esencialmente una placa de epoxi en la que se han insertado bobinas de cobre firmemente enrolladas. Se desliza entre dos filas de imanes enfrentadas. (Esto también se conoce como guía magnética de canal en U). Una barra espaciadora a 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 dentado. Esto los hace más precisos que los motores con núcleo de hierro. Sin embargo, dos filas de imanes hacen que las unidades sin hierro sean más caras que las versiones con núcleo de hierro. Gestionar la transferencia de calor también puede ser difícil, por lo que es importante comprender con antelación si una aplicación concreta correrá el riesgo de sobrecalentamiento. Los motores sin hierro más nuevos cuentan con bobinas superpuestas que proporcionan una mayor 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. Un motor sin ranuras cuenta con una sola fila de imanes, como el núcleo de hierro, lo que ayuda a mantener su precio más bajo. Un núcleo de hierro laminado garantiza una buena transferencia de calor, así como menores fuerzas de atracción y dentado que los motores con núcleo de hierro. Los motores sin ranuras también ofrecen la ventaja de un perfil de menor altura que los motores sin hierro, además de su menor precio. Para los diseñadores que priorizan mantener los componentes de sus máquinas lo más pequeños posible, cada milímetro de espacio ahorrado puede ser crucial.

P. ¿Cómo puedo saber si un actuador determinado 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 consideran dónde se utilizarán. Los actuadores lineales tienen piezas móviles críticas que solo 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 incorrecto hasta daños irreparables en el propio actuador. Para aplicaciones "sucias", como una herramienta de corte que desprende partículas y desechos, el actuador requerirá sellado y protección para protegerlo de contaminantes.

Desde la perspectiva opuesta, un actuador sin la protección adecuada puede introducir contaminación en un entorno limpio, comprometiendo la aplicación. El desgaste normal provocará que las etapas lineales generen partículas con el tiempo. Las salas blancas 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 protectores para evitar la entrada de partículas. Algunos dispositivos mecánicos que proporcionan movimiento lineal, como en el procesamiento de semiconductores, se mueven solo micrones a la vez, por lo que incluso la más mínima contaminación puede comprometer y arruinar una aplicación.

Los sellos y escudos protegen los componentes críticos de la exposición a entornos hostiles, permitiendo que los actuadores lineales funcionen tal como fueron diseñados. En entornos limpios, los sellos y escudos protegen el entorno de la aplicación de posibles contaminantes generados por el actuador, no por el actuador en sí. Además de los sellos y escudos, los actuadores lineales personalizados pueden diseñarse con puertos de presión positiva que purgan los contaminantes dentro de la unidad, maximizando así el rendimiento y la vida útil.

Al elegir actuadores lineales, se deben considerar diversos factores ambientales. Estos incluyen la temperatura ambiente, la presencia de humedad, la exposición a sustancias químicas y gases (distintos del aire ambiente), la radiación, la presión atmosférica (para aplicaciones en vacío), la limpieza y los equipos cercanos. Por ejemplo, ¿hay algún equipo cercano que pueda transmitir vibraciones que afecten el rendimiento de la plataforma lineal?

La clasificación de protección contra la entrada (IP) de una etapa lineal, que suele incluirse en sus especificaciones, indica si cuenta con la protección adecuada en entornos específicos. Las clasificaciones IP definen la eficacia de los sellos de una carcasa contra la intrusión de cuerpos extraños (polvo y suciedad) y diversos niveles de humedad.

La clasificación de la carcasa se presenta en forma de "IP-" seguido de dos dígitos. El primer dígito indica el grado de protección contra piezas móviles y cuerpos extraños. El segundo dígito identifica el nivel de protección contra la exposición a diferentes niveles de humedad (desde goteos y rociados hasta inmersión total).

Dedicar tiempo a verificar la clasificación IP de un actuador al inicio del proceso de selección ofrece una manera rápida y sencilla de descartar unidades inadecuadas para el entorno. Por ejemplo, un actuador con clasificación IP30 no ofrece protección contra la humedad, pero sí impedirá el paso de objetos del tamaño de un dedo. Si la protección contra la humedad es esencial, busque un actuador con una clasificación más alta, como IP54, que protege contra el polvo y las salpicaduras de agua. Sin embargo, los actuadores sin protección contra la intrusión ni la humedad pueden ofrecer alternativas económicas para entornos donde los contaminantes no son un problema.