Actuadores Lineales

ACTUADORES LINEALES

Introducción

“Los actuadores dan flexibilidad en el uso de potencia hidráulica”.

La potencia hidráulica puede proveer tanto movimiento lineal como circular a través de actuadores, llamados cilindros.

La ventaja más grande de usar potencia hidráulica en vez de sistemas mecánicos es que estas se pueden aplicar directamente al trabajo a realizarse; no hay necesidad de una union o enlace mecanico (engranes, cadenas, etc.) entre la fuente y el trabajo a realizar, y la potencia dada por el fluido, puede ser facilmente regulada para conseguir la fuerza, velocidad y posicion deseada.

En los últimos años, ha habido una tendencia por sustituir los sistemas de engranajes, donde la potencia estaba dada por motores de vapor, por sistemas de potencia hidráulica, ya que estos sistemas eran muy peligrosos para los operadores, debido a mutilaciones de piernas, brazos, etc.

Hoy en día, la potencia hidráulica realiza muchos de los trabajos que antes realizaban enlaces mecánicos, tales como los frenos mecánicos, la dirección en un automóvil, juegos de cadenas, engranes, etc.

La flexibilidad de distribuir la potencia a través de conductores (tuberías) y directamente al actuador no afecta la geometría de la máquina, lo que da una amplia libertad para el diseño.

Cilíndros Actuadores

Un cilindro hidráulico es un componente que convierte la potencia fluídica en fuerza mecánica y movimiento lineal.

Usualmente consiste de una elemento movible, como un pistón, un vástago, etc., actuando dentro de un cilindro.

El principio operacional es que el fluido impulsado por una bomba y controlado por una electro válvula (válvula de control) entra por un puerto a la cámara A y obliga al arreglo pistón-vástago a moverse hacia un lado (ejerciendo mediante esta acción, el trabajo deseado. El fluido, al otro lado del pistón en la cámara B, se evacua hacia un tanque, controlado por la misma electro válvula. Cuando la electro válvula cambia de sentido, fluido comienza a entrar por el lado opuesto (en la cámara B), obligando al pistón a moverse nuevamente para atrás y volver a su posición inicial, evacuándose así el fluido de ese lado (cámara A) nuevamente al tanque; luego, este ciclo comienza nuevamente.

La velocidad con la cual el cilindro se expande o se contrae depende del flujo de “fluido” al cual este sometido y de el área del pistón

Se puede expresar en una formula así:

V=Q/A

Los cilindros actuadores son fabricados para producir desde gramos de fuerza hasta toneladas, es por eso que pueden utilizarse en trabajos donde se necesiten fuerzas enormes como en prensas o aviones, aunque también en trabajos precisos y delicados con fuerzas controladas como en el caso de montacargas, elevadores, etc.

En adición a las capacidades en cuanto a fuerzas, los cilindros actuadores proveen mucha potencia por peso y tamaño, mucha flexibilidad y excelente control de velocidad; pueden encontrarse en muchas variedades, dependiendo de su tamaño, rangos de presion ( Fuerza) y rango de movimiento.

Tipos de cilindros según el recorrido del pistón

Los cilindros pueden ser de acción única (de simple acción), de doble acción y telescópicos.

Cilindros de acción sencilla

Los cilindros de simple acción usan la potencia fluídica solo en una dirección, ya que el pistón regresa a su posición inicial por la gravedad mediante una carga o mediante un resorte.

Los cilindros de acción sencilla, con regreso de resorte se usan en aplicaciones en las cuales no hay carga sujetada en la contracción del pistón.

Los cilindros de acción sencilla de regreso por gravedad se usan en equipo móvil, en las granjas y otras aplicaciones en las cuales se este controlando cargas a suspenderse o moverse verticalmente. El fluido (impulsado por una bomba) entrando a la cámara del cilindro hace que el pistón suba y suba la carga y posteriormente, cuando la carga ya fue “descargada” o procesada, el fluido es evacuado de la cámara usando una válvula de control, lo que permite que el pistón baje nuevamente. (Por lo general se necesita una presión mas alta de la que nos daría al calcularla mediante la ecuación W=F=P*A, tomando como W, el peso de la carga que queremos elevar y A como el área del pistón, debido a las perdidas por fricción.)

Cilindros de doble acción

Los cilindros de doble acción usan la potencia fluidita en ambas direcciones y pueden ser de dos tipos, de vástago sencillo o de vástago doble. Los de vástago sencillo son los mas comunes en la industria. Si el vástago es sencillo, puede ser que la fuerza de un lado no sea la misma que del otro, debido a la diferencia de áreas, lo que implica también, que la velocidad de contracción, podría ser diferente a la velocidad de expansión.

Este tipo de cilindros usa generalmente un gran área para desarrollar la mayor potencia requerida en un circuito reciproco.

Cilindros elevadores con pistones telescópicos

Las disponibilidades de espacio en la posición inferior de un cilindro con gran altura de elevación llevan muchas veces a la construcción telescópica de los pistones. En especial en los movimientos de elevación vertical queda limitada la altura alcanzable por la servidumbre del espacio ocupado en la posición inferior. Según se aprecia en las figuras 9a y b, dos o mas cilindros construidos para encajar uno dentro de otro permiten conseguir con n espacio mínimo una gran altura de elevación. Normalmente se prescinde del sistema hidráulico de descenso y se confía su accionamiento al peso propio de las partes móviles de la maquina.

OTROS TIPOS DE CILINDROS HIDRAULICOS

En la máquinas-herramientas son muy frecuentes los movimientos lineales de vaivén. Junto a los movimientos de arranque de viruta, existen otros diversos como son los de avance de la pieza, movimientos de sujeción de las piezas, de elevación, de conexión o desconexión de acoplamientos, la apertura o cierre de dispositivos de prensado, etc.

CILINDROS

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