Diseños electromecánicos en aplicaciones de control de movimiento.

Cuando una aplicación requiere fuerzas de empuje puro, el mejor tipo de actuador lineal suele ser un actuador de varilla. También conocidos como «actuadores de empuje» y (cuando integran un motor) «actuadores eléctricos», estos dispositivos electromecánicos destacan por proporcionar fuerzas axiales, o de empuje, para empujar, tirar o sujetar cargas. Si bien su funcionamiento es sencillo, los actuadores de empuje se presentan en una amplia gama de diseños, tamaños y configuraciones.

Los mecanismos de accionamiento típicos para actuadores de empuje son husillos de bolas, de rodillos o de avance, y motores lineales tubulares. Los mecanismos de accionamiento menos comunes en estos diseños son los sistemas de correa y polea o de cremallera y piñón. Estas tecnologías de accionamiento no ofrecen la fuerza de empuje ni la rigidez suficientes (correas) ni un factor de forma adecuado (cremallera y piñón) para ser prácticas en el diseño de actuadores de empuje.

La fuerza de empuje se transmite a la carga mediante una varilla que se extiende y se retrae, guiada por un casquillo liso, desde el cuerpo del actuador. Los actuadores de empuje típicos no incluyen guías lineales, ya que su diseño no está pensado para soportar cargas, sino únicamente para empujarlas, tirar de ellas o sujetarlas. Si se requiere soporte o guiado de la carga, se utilizan rieles, ejes o guías, independientes del actuador.

Si bien la mayoría de los actuadores de varilla están diseñados para que la carcasa permanezca fija y el tubo de empuje se extienda y se retraiga, algunos diseños permiten que el tubo esté fijo y la carcasa se mueva. Esto es más común en los motores lineales, pero algunos actuadores de husillo también permiten esta configuración.

Debido a que suelen reemplazar a las versiones neumáticas o hidráulicas, es común que los actuadores electromecánicos de empuje se diseñen con dimensiones externas y opciones de montaje que cumplan con estándares como ISO y NFPA, los mismos que suelen cumplir los cilindros neumáticos e hidráulicos. Al ser accionados por husillos de bolas de gran diámetro o por husillos de rodillos, los actuadores electromecánicos de empuje ofrecen una densidad de potencia extremadamente alta y una solución menos compleja que los actuadores hidráulicos. Además, las versiones con husillo de bolas y de avance son excelentes sustitutos de las tecnologías neumáticas, eliminando la necesidad de compresores, filtros, válvulas y otros equipos de manejo de aire.

Los actuadores electromecánicos de tipo vástago tienen más probabilidades que sus homólogos tradicionales de tipo deslizante de incluir un motor y un sistema de control integrados. Además de simplificar el proceso para los fabricantes de equipos originales y los usuarios finales, ofrecer una solución electromecánica completa en un solo paquete facilita la transición de la tecnología neumática o hidráulica a la electromecánica. Las opciones de integración para los actuadores de empuje abarcan desde motores de CC de bajo voltaje con interruptores de límite para un posicionamiento sencillo de extremo a extremo, hasta servomotores plug-and-play con motor, variador y controlador integrados.

La carcasa de un actuador de empuje suele ser de diseño completamente cerrado, encapsulando los componentes mecánicos y eléctricos. Gracias a la incorporación de un sello en el vástago de empuje, estos actuadores suelen alcanzar altos grados de protección IP, lo que los hace ideales para aplicaciones donde están expuestos a partículas finas, líquidos o lavados a presión. Además, los fabricantes suelen ofrecer diversas opciones de materiales para la carcasa, incluyendo recubrimientos y chapados que proporcionan resistencia a la corrosión frente a una amplia gama de productos químicos y entornos.