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Los actuadores son componentes que convierten la energía en movimiento mecánico para mover o controlar un mecanismo o sistema. Dependen de una fuente de energía, como la corriente eléctrica, la presión hidráulica o la presión neumática, y se activan mediante una señal de control, como el voltaje, la corriente, la presión o el esfuerzo humano. Los actuadores se pueden encontrar en muchos subsistemas de vehículos aéreos no tripulados (UAV) y otros vehículos robóticos.
Actuadores lineales de la serie L de Ultra Motion
Los actuadores suelen ser lineales, convirtiendo la energía en un movimiento rectilíneo, o rotativos, que utilizan un servomotor o un motor sin escobillas para producir un movimiento giratorio y proporcionar un par mecánico.
Los actuadores rotativos proporcionan un recorrido angular limitado o son capaces de realizar una rotación continua, lo que resulta útil para el apuntado electroóptico y otros sistemas de posicionamiento y escaneo en los UAV.
Los actuadores también se utilizan habitualmente para mover las superficies de control de vuelo y actitud en los UAV, como el elevador, los alerones, los flaps y la rueda delantera. Otras aplicaciones en aeronaves no tripuladas incluyen la apertura y el cierre de la válvula del acelerador en motores de combustión, así como puertas y escotillas.
Los actuadores pueden combinarse con un embrague electromagnético que puede acoplarse o desacoplarse manualmente. Este tipo de sistema se encuentra en los vehículos pilotados opcionalmente (OPV), lo que permite al piloto cambiar entre los modos de vuelo no tripulado y tripulado.
Para aplicaciones en aguas profundas y sumergibles, los actuadores impermeables pueden alojarse en carcasas de bronce marino o aluminio resistente al agua salada. Estos actuadores están diseñados para funcionar bajo condiciones extremas de presión y sumersión y se pueden encontrar en vehículos operados a distancia (ROV), vehículos submarinos autónomos (AUV) y otros robots submarinos.
Los sistemas de actuación pueden proporcionar redundancia mediante la incorporación de múltiples motores, controladores, fuentes de alimentación y otros componentes, creando así una arquitectura de sistema tolerante a puntos únicos de fallo. Estos sistemas son importantes para aplicaciones críticas para la seguridad, como los helicópteros no tripulados.
Actuador sin escobillas DA 30-HT-MCCS de Volz Servos
Los actuadores eléctricos son dispositivos accionados por motor que convierten la entrada de corriente eléctrica en movimiento mecánico, ya sea lineal o rotatorio. El movimiento lineal se proporciona mediante un conjunto de tornillos que puede ser de accionamiento directo, por correa o por engranajes, mientras que los actuadores rotativos utilizan el movimiento de salida del motor para proporcionar par.
Los actuadores eléctricos son compactos, relativamente silenciosos y más fáciles de conectar a los sistemas eléctricos que los actuadores neumáticos o hidráulicos. Ofrecen un posicionamiento muy preciso y una alta repetibilidad. Se pueden utilizar codificadores para proporcionar un control completo sobre la posición, la velocidad, el par y la fuerza aplicada.
Dependiendo del diseño, los costes iniciales de los actuadores eléctricos pueden ser más elevados que los de los actuadores neumáticos e hidráulicos. También pueden ser inadecuados para determinados entornos, como zonas inflamables o sensibles a las interferencias electromagnéticas.
Los diferentes tipos de motores utilizados en los actuadores eléctricos incluyen: CC, servo CC, sin escobillas CC, servo sin escobillas CC, CA, servo CA y paso a paso.
Servoactuador resistente ServoMax 20 de Contromax
Los servoactuadores son actuadores eléctricos que utilizan circuitos adicionales y un mecanismo de retroalimentación de bucle cerrado para proporcionar mayor precisión y control. La señal de retroalimentación suele generarse mediante un potenciómetro o un codificador rotatorio y se produce comparando la señal de salida del servo con una señal de entrada de referencia.
Los servos permiten un control preciso de la posición y la velocidad incluso mientras el motor está en movimiento. La dirección del movimiento se puede cambiar sin tener que invertir la polaridad de la fuente de alimentación.
Los actuadores neumáticos utilizan aire comprimido u otros gases procedentes de un compresor externo o una bomba manual para mover un pistón dentro de un cilindro. Pueden ser de simple efecto, en los que el pistón vuelve a su posición original por medio de un resorte, o de doble efecto, en los que se puede aplicar aire comprimido a cualquiera de los lados del pistón.
Los actuadores neumáticos tienen una construcción relativamente sencilla y requieren poco mantenimiento. Sin embargo, debido a las pérdidas de presión y a la compresibilidad del aire, son menos eficientes que otros métodos de generación de movimiento lineal. También requieren un compresor que funcione continuamente y genere presión incluso cuando no se requiere movimiento.
Los actuadores hidráulicos son similares en su funcionamiento a los actuadores neumáticos, pero utilizan líquido para mover un pistón en lugar de gas. Debido a la incompresibilidad del líquido, los actuadores hidráulicos pueden proporcionar una mayor fuerza de salida que los actuadores neumáticos del mismo tamaño.
Los actuadores hidráulicos pueden sufrir pérdidas de eficiencia debido a fugas de fluido. También requieren muchas piezas auxiliares, lo que los hace voluminosos y más complicados de mantener.
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