Actuadores hidraulicos y neumaticos

actuadores hidraulicos y neumaticos

¿Cuál es la diferencia entre los actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos?


Una descripción general de las diferencias entre los actuadores motorizados y sus beneficios.


Un actuador lineal mueve una carga, que puede ser un conjunto, componentes o un producto terminado, en línea recta. Convierte la energía en un movimiento o fuerza y ​​puede ser alimentado por fluido a presión o aire, así como electricidad.

Aquí hay un desglose de actuadores lineales comunes, sus ventajas y sus desventajas.

Cómo trabajan ellos

• Los actuadores lineales neumáticos consisten en un pistón dentro de un cilindro hueco. La presión de un compresor externo o bomba manual mueve el pistón dentro del cilindro. A medida que aumenta la presión, el cilindro se mueve a lo largo del eje del pistón, creando una fuerza lineal. El pistón vuelve a su posición original ya sea por una fuerza elástica o por el fluido que se suministra al otro lado del pistón.

•  Los actuadores lineales hidráulicos funcionan de manera similar a los actuadores neumáticos, pero un líquido incompresible de una bomba en lugar de aire presurizado mueve el cilindro.

•  Un actuador lineal eléctrico convierte la energía eléctrica en par. Un motor eléctrico conectado mecánicamente gira un tornillo de avance. Se evita que una tuerca de plomo o bola roscada con roscas correspondientes que coincidan con las del tornillo gire con el tornillo. Cuando el tornillo gira, la tuerca se conduce a lo largo de las roscas. La dirección en que se mueve la tuerca depende de la dirección en que gira el tornillo y también devuelve el actuador a su posición original.


Este tipo de archivo incluye gráficos y esquemas de alta resolución cuando corresponda.

Actuadores Neumáticos

Ventajas

•  Los beneficios de los actuadores neumáticos provienen de su simplicidad. La mayoría de los actuadores neumáticos de aluminio tienen una clasificación de presión máxima de 150 psi con tamaños de agujero que varían de ½ a 8 pulg., Lo que se traduce en aproximadamente 30 a 7,500 lb. de fuerza. Los actuadores de acero tienen una clasificación de presión máxima de 250 psi con tamaños de orificio que varían de ½ a 14 pulg., Y generan fuerzas que varían de 50 a 38,465 lbf.

•  Los actuadores neumáticos generan un movimiento lineal preciso al proporcionar precisión, por ejemplo, dentro de 0.1 pulgadas y repetibilidad dentro de .001 pulgadas.

•  Las aplicaciones típicas de los actuadores neumáticos involucran áreas de temperaturas extremas. Un rango de temperatura típico es de -40 ° F a 250 ° F. En términos de seguridad e inspección, al usar aire, los actuadores neumáticos evitan el uso de materiales peligrosos. Cumplen los requisitos de protección contra explosiones y seguridad de la máquina porque no crean interferencias magnéticas debido a la falta de motores.

•  En los últimos años, la neumática ha visto muchos avances en miniaturización, materiales e integración con electrónica y monitoreo de condición. El costo de los actuadores neumáticos es bajo en comparación con otros actuadores. Según Bimba Manufacturing, por ejemplo, el actuador neumático promedio cuesta de $ 50 a $ 150. Los actuadores neumáticos también son livianos, requieren un mantenimiento mínimo y tienen componentes duraderos que hacen que la neumática sea un método rentable de movimiento lineal.

Desventajas

•  Las pérdidas de presión y la compresibilidad del aire hacen que la neumática sea menos eficiente que otros métodos de movimiento lineal. Las limitaciones del compresor y del suministro de aire significan que las operaciones a presiones más bajas tendrán fuerzas más bajas y velocidades más lentas. Un compresor debe funcionar continuamente presionando la presión incluso si nada se mueve.

•  Para ser verdaderamente eficientes, los actuadores neumáticos deben dimensionarse para un trabajo específico. Por lo tanto, no se pueden usar para otras aplicaciones. El control y la eficiencia precisos requieren reguladores y válvulas proporcionales, pero esto aumenta los costos y la complejidad.

•  Aunque el aire está fácilmente disponible, puede estar contaminado por aceite o lubricación, lo que lleva a tiempos de inactividad y mantenimiento. Las empresas aún tienen que pagar por el aire comprimido, lo que lo convierte en un consumible, y el compresor y las líneas son otro problema de mantenimiento.

La imagen superior muestra un actuador de retorno por resorte. La compresión máxima del resorte empuja hacia atrás el pistón y el fluido hidráulico sale del cilindro y vuelve a su posición inicial. La imagen inferior es un cilindro de doble efecto donde el fluido ingresa a ambos lados del pistón dependiendo del movimiento deseado.

Actuadores Hidráulicos

Ventajas

•  Los actuadores hidráulicos son resistentes y adecuados para aplicaciones de alta fuerza. Pueden producir fuerzas 25 veces mayores que los cilindros neumáticos de igual tamaño. También operan a presiones de hasta 4.000 psi.

•  Los motores hidráulicos tienen una alta relación potencia / peso en 1 a 2 hp / lb mayor que un motor neumático.

•  Un actuador hidráulico puede mantener constante la fuerza y ​​el par sin que la bomba suministre más fluido o presión debido a la incompresibilidad de los fluidos

•  Los actuadores hidráulicos pueden tener sus bombas y motores ubicados a una distancia considerable con una mínima pérdida de potencia.

Desventajas

•  hidráulico tendrá fugas de fluido. Al igual que los actuadores neumáticos, la pérdida de fluido conduce a una menor eficiencia. Sin embargo, las fugas de fluido hidráulico conducen a problemas de limpieza y daños potenciales a los componentes y áreas circundantes.

•  Los actuadores hidráulicos requieren muchas piezas complementarias, que incluyen un depósito de fluido, motores, bombas, válvulas de liberación e intercambiadores de calor, junto con equipos de reducción de ruido. Esto hace que los sistemas de movimientos lineales sean grandes y difíciles de acomodar.

El motor eléctrico es parte del actuador en lugar de estar separado como un sistema neumático o hidráulico. Si bien el actuador lineal eléctrico proporciona alta precisión, tiene grandes requisitos de espacio.

Actuadores eléctricos

Ventajas

•  Los actuadores eléctricos ofrecen el posicionamiento de control de precisión más alto. Un ejemplo del rango de precisión es +/- 0.000315 pulg. Y una repetibilidad de menos de 0.0000394 pulg. Sus configuraciones son escalables para cualquier propósito o requerimiento de fuerza, y son silenciosas, suaves y repetibles.

•  Los actuadores eléctricos pueden conectarse en red y reprogramarse rápidamente. Ofrecen comentarios inmediatos para diagnósticos y mantenimiento.

•  Proporcionan un control completo de los perfiles de movimiento y pueden incluir codificadores para controlar la velocidad, la posición, el par y la fuerza aplicada.

•  En términos de ruido, son más silenciosos que los actuadores neumáticos e hidráulicos.

•  Debido a que no hay fugas de fluidos, se eliminan los peligros ambientales.

Desventajas

•  El costo unitario inicial de un actuador eléctrico es más alto que el de los actuadores neumáticos e hidráulicos. Según el ejemplo de Bimba Manufacturing, un actuador eléctrico puede oscilar entre $ 150 y más de $ 2,000, dependiendo de su diseño y electrónica.

•  Los actuadores eléctricos no son adecuados para todos los entornos, a diferencia de los actuadores neumáticos, que son seguros en áreas peligrosas e inflamables.

•  Un motor en funcionamiento continuo se sobrecalentará, aumentando el desgaste del engranaje reductor. El motor también puede ser grande y crear problemas de instalación.

•  El motor elegido bloquea los límites de fuerza, empuje y velocidad del actuador en un ajuste fijo. Si se desea un conjunto diferente de valores de fuerza, empuje y velocidad, se debe cambiar el motor.