Qué es un actuador hidráulico : Funcionamiento y sus aplicaciones

Un actuador es un componente eléctrico dentro de una máquina, utilizado para mover y controlar un sistema. Un actuador funciona utilizando una fuente de energía y una señal de control. Aquí la señal de control es la corriente o el voltaje, la fuerza humana, la fuerza líquida hidráulica o la neumática, mientras que la fuente de energía es la fuerza hidráulica, la corriente eléctrica o la fuerza neumática.

La función principal de un actuador es transformar la energía de la fuente en movimiento mecánico una vez que recibe una señal de control. Existen diferentes tipos de actuadores eléctricos, como los suaves, eléctricos, neumáticos, térmicos, mecánicos e hidráulicos. Este artículo trata de uno de los tipos, el actuador hidráulico, y su funcionamiento con aplicaciones.

¿Qué es un actuador hidráulico?

La definición de actuador hidráulico es, un dispositivo que se utiliza para cambiar la energía de presión del fluido en mecánica se conoce como actuador hidráulico. El actuador hidráulico incluye un cilindro o un motor de fluido que funciona mediante energía hidráulica para el funcionamiento mecánico.

El movimiento mecánico proporciona una salida en forma de movimiento rotatorio, lineal o de oscilación. Cuando los líquidos son casi inviables de comprimir, entonces un actuador hidráulico utiliza una gran fuerza.

Actuador hidráulico

El Principio de funcionamiento del actuador hidráulico es, utiliza la presión del líquido para trabajar en lugar de la presión del aire de los instrumentos para proporcionar una fuerza en el diafragma para mover el actuador de la válvula, y luego al vástago de la válvula de posición. Casi todos los tipos de actuadores hidráulicos utilizan un pistón en lugar de una membrana para transformar la presión del líquido en fuerza mecánica.

Tipos de actuadores hidráulicos

Los actuadores hidráulicos se clasifican en tres tipos en función del accionamiento: actuador lineal, actuador rotativo y actuador semigiratorio.

• Un actuador lineal se utiliza para la actuación lineal. Proporcionan la fuerza o el movimiento dentro de una línea recta, estos actuadores hidráulicos se denominan cilindros hidráulicos.
• Un actuador rotativo se utiliza para el accionamiento rotativo. Proporcionan el par o el movimiento de rotación; estos actuadores hidráulicos se denominan motores hidráulicos. Utilizando estos actuadores, se puede conseguir un movimiento angular constante.
• El actuador semigiratorio se utiliza para el ángulo parcial de actuación. Son capaces de realizar movimientos angulares parciales que pueden ser numerosas revoluciones completas, aunque lo más habitual es 360 grados o menos.

Especificaciones

El especificaciones del actuador hidráulico incluyen lo siguiente

• Su tensión de alimentación es de puente completo, como 24 V ± 10 %
• La tensión de alimentación de la batería oscila entre 20 V y 36 V
• La potencia de entrada es de 40 VA como máximo
• Las salidas de corriente controladas van de 0 a 1,6 A
• La señal modulada en anchura de pulso es de 160 Hz
• La corriente primaria es de + 0,2 a 1,1 A
• La corriente máxima es de 1,6 A
• La entrada diferencial es de 0 a ± 10 V (o) de 0 a ± 20 mA
• El tiempo de rampa cambia aproximadamente de 1 a 10 segundos al 100 % del valor nominal
• Rangos de temperatura ambiente aceptables entre - 10 °C y 70 °C
• Las conexiones son de tipo enchufe, de 64 polos y DIN 41612

Sistema de accionamiento hidráulico y su funcionamiento

A continuación se muestra el diagrama esquemático del sistema de actuadores hidráulicos.

Este sistema utiliza principalmente la Ley de Pascal, que establece que cuando se aplica la presión en un punto determinado a un fluido limitado dentro de un recipiente, ésta se transmite uniformemente en todos los sentidos dentro del líquido y las paredes del recipiente sin ninguna pérdida.

Si la presión (P) se aplica a un área (A), entonces la fuerza de salida debido a una fuerza aplicada será:

F = P * A

Si se aplica una fuerza específica como "F" dentro de una región más pequeña para incluir la presión "P" en un fluido limitado, entonces la fuerza generada en un área mayor puede ser algo mayor en comparación con la fuerza formada a través de la presión.

En este método, la presión que se aplica en un punto concreto se utiliza para generar fuerzas extremadamente grandes. Por ello, este principio se utiliza en varios sistemas hidráulicos. Los principales componentes del actuador hidráulico incluyen principalmente una válvula de carrete o válvula piloto y un cilindro principal o cilindro de potencia.

El funcionamiento de este actuador hidráulico puede hacerse así. Cuando se crea la diferencia de presión en las dos zonas del cilindro principal, se produce el movimiento de traslación del pistón.
El cilindro principal incluye dos regiones y dos cámaras que se adquieren separando el cilindro principal a través del pistón principal.

En el cilindro, la tasa de suministro de fluido dentro del cilindro puede controlarse a través de la válvula de carrete. Esta válvula incluye cuatro puertos en los que cada puerto puede conectarse a una parte distinta del sistema. Los dos primeros puertos separados se conectan a la región de drenaje y al suministro de fluido respectivamente, mientras que los otros dos puertos se conectan por separado hacia las dos cámaras dentro del cilindro principal.

Al principio, la válvula de carrete está presente en el punto neutro, por lo que no hay flujo de fluido dentro del cilindro principal. En el actuador hidráulico, el fluido fluye y la carga se mueve en consecuencia. Así, cuando el desplazamiento de entrada es "0", el desplazamiento de salida será 0.

Una vez que se da el desplazamiento de entrada, la válvula de distribución se mueve en dirección a la derecha, lo que hace que el fluido se desplace desde la fuente de alta presión a la cámara izquierda del cilindro principal. Así, la fuerza en la cámara izquierda del cilindro aumenta más que en la cámara derecha, por lo que se genera una fuerza de aceleración que provoca el desplazamiento de la carga.

Aquí, la carga se mueve en la dirección del fluido que fluye. Esto funciona como una amplificación de la potencia, porque la fuerza suministrada para mover la válvula es bastante pequeña en comparación con la fuerza generada que mueve la carga. Por lo tanto, los actuadores hidráulicos funcionarán de esta manera.

Ventajas e inconvenientes de los actuadores hidráulicos

El ventajas de un actuador hidráulico incluyen las siguientes.

• El diseño es sencillo
• Barato
• Construcción robusta
• Gran capacidad de fuerza
• Protección del motor contra sobrecargas
• Las piezas giratorias permiten cambiar rápidamente de modo de funcionamiento.
• La transformación es sencilla del movimiento giratorio al alternativo
• Estos actuadores generan fuerzas 25 veces mayores que los cilindros neumáticos de tamaño equivalente.
• También funcionan hasta 4.000 psi.
• Pueden mantener la presión y el par de torsión estables
• Las bombas y los motores del actuador pueden disponerse a una distancia considerable con una pequeña pérdida de potencia.

Las desventajas de un actuador hidráulico incluyen las siguientes.

• Inflexibilidad
• Alto mantenimiento
• Sensible a la temperatura
• Capacidad de control de movimiento parcial
• Capacidades insuficientes de recogida de datos
• La eficiencia operativa es baja
• Su eficiencia es baja en comparación con otros
• Sus condiciones de funcionamiento influyen en sus principales características
• Necesitan varias piezas complementarias, como un depósito de líquido, una bomba, un motor, intercambiadores de calor y válvulas de descarga mediante equipos de reducción de ruido.
• La pérdida de líquido puede provocar una menor eficacia y problemas de higiene que pueden dañar los componentes y zonas circundantes.

Aplicaciones de los actuadores hidráulicos

El aplicaciones de los actuadores hidráulicos incluyen las siguientes.

• Se utilizan en aplicaciones de gran fuerza.
• Se utilizan para diversas aplicaciones, como accionamientos de grúas, cabrestantes, grúas autopropulsadas, excavadoras, motores de ruedas en vehículos militares, accionamientos de alimentadores, accionamientos de agitadores
• y mezcladoras, molinos de rodillos, trasmallos y hornos, accionamientos de tambores para digestores, trituradoras de coches, neumáticos, equipos de perforación, cortadoras de césped de gran potencia y cortadoras de zanjas.
• Gato hidráulico
• Posicionamiento de alta precisión para cargas pesadas
• Freno hidráulico
• Control de la velocidad en bucle cerrado
• Ariete hidráulico
• Puede utilizarse como sensor

Así pues, se trata de una visión general de un sistema hidráulico actuador y su funcionamiento con aplicaciones. Se utilizan principalmente para cambiar la energía de la presión del fluido a la mecánica. La presión del fluido en movimiento actúa sobre el pistón y crea energía para hacer que el conjunto del pistón se mueva. Así, el vástago del pistón puede realizar un trabajo útil. Aquí tienes una pregunta, ¿qué hace un actuador hidráulico?