Actuadores

1. Actuadores
Fuente: Ameriflex (s.f.)

2. Tabla de contenido
1. Definición actuadores............................................................................................... 3
Analogía con los músculos ......................................................................................... 3
2. Criterios de selección............................................................................................... 4
Clasificación de los actuadores................................................................................... 4
Actuadores hidráulicos................................................................................................ 5
Actuadores neumáticos............................................................................................... 6
Actuadores eléctricos.................................................................................................. 7
Aplicaciones para los actuadores ............................................................................... 8
Tipos de actuadores.................................................................................................. 10
Referencias.................................................................................................................. 14

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1. Definición actuadores
A continuación se relaciona el material tomado de Mondragón (s.f.):
Los actuadores son elementos que generan el movimiento de los elementos según
las órdenes dadas por la unidad de control.
Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto
sobre un proceso automatizado, modificando los estados de un sistema. Su
función es generar el movimiento de los elementos según las órdenes dadas por
la unidad de control.
El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida
necesaria para activar un elemento final de control, transformando la energía de
entrada en energía de salida utilizable para realizar una acción. Los actuadores
generan una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica o gaseosa, por este
motivo se requieren dispositivos que realicen funciones de fuerza, movimiento,
estabilidad, control de fluidos, temperatura o señales de alarma.
Analogía con los músculos
Los actuadores tienen un funcionamiento análogo a los músculos, están
diseñados para cumplir funciones específicas, ya que son el medio físico con el
cual se ejerce el control de un proceso. Los músculos son los encargados de tener
control sobre cualquier sistema, ya que son los que cumplen la función de producir
no solo la potencia para el movimiento, sino también la estabilidad para que
funcione bien en un determinado proceso natural o artificial.
Sistema muscular humano
Fuente: Mondragón (s.f.)

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2. Criterios de selección
Para cada tipo de carga existe un determinado tipo de actuador, según se trate de
un circuito de iluminación, de un motor o de una válvula, habrá un actuador
correspondiente para el funcionamiento del sistema.
La selección está en función de la aplicación. Es necesario conocer si el tipo de
control del proceso es de interrupción, regulación o rotación. Los actuadores son
de distintas formas según el tipo de montaje que se quiera realizar.
Para la selección se deben tener en cuenta factores como:
 Potencia.
 Control.
 Peso y volumen.
 Precisión.
 Velocidad.
 Mantenimiento.
 Costo.
En general cuando se va automatizar un sistema la selección puede darse así:
 Cuando se necesita mover, desplazar o soportar algún peso, para ello, se
requiere de actuadores de movimiento como lo son: los motores paso a paso,
de corriente continua y de corriente alterna.
 Cuando se trabaja con líquidos se utilizan motobombas y electroválvulas.
 En los procesos en los cuales es importante utilizar un indicador, que informe
el estado de cada etapa, para ello se pueden utilizar alarmas e indicadores
luminosos.
 Para el control de temperatura se utilizan resistencias, ventiladores y
extractores.
 Entre los criterios más importantes de selección para un actuador, se
encuentran el tipo de señal, si es de corriente continua o de corriente alterna.
Clasificación de los actuadores
Existen tres tipos de actuadores que son usados para manejar aparatos
mecatrónicos:
1. Hidráulicos.

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2. Neumáticos.
3. Eléctricos.
Los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia y los
neumáticos son utilizados para acciones simples de posicionamiento. Sin
embargo, los hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía, así
como de mantenimiento periódico y los neumáticos son limitados desde el punto
de vista de precisión y mantenimiento. Los actuadores eléctricos son muy
utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots.
Actuadores hidráulicos
Fuente: Mondragón (s.f.)
Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser
clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos
a presión. Los actuadores son alimentados con fluido a presión y se obtiene un
movimiento con una determinada velocidad, fuerza o bien velocidad angular y
momento a partir de la perdida de presión de un determinado caudal del fluido.
Los actuadores hidráulicos permiten realizar a distancia la maniobra automática
de las válvulas y llaves.
Conforme a su forma de operación, los actuadores hidráulicos se clasifican en:
 Actuadores lineales llamados cilindros: en esta clasificación se encuentran
dos tipos: de efecto simple - en este tipo se utiliza fuerza hidráulica para
empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. De acción doble - se
emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. El control de
dirección se lleva a cabo mediante un solenoide.
 Actuadores rotativos en general denominados motores hidráulicos: en
estos actuadores el movimiento es generado por la presión. Estos motores
pueden ser rotatorios u oscilantes.

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Actuadores neumáticos
Fuente: Mondragón (s.f.)
A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo
mecánico, por medio de un movimiento lineal de vaivén o de motores, se les
denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los
actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de
que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la
estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.
Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grande grupos:
 Cilindros.
 Motores.
Cilindros: los cilindros neumáticos transforman la energía neumática en trabajo
mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de
retroceso.
Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según el modo en que se realiza
el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en tres grupos:
1. Cilindros de simple efecto.
2. Cilindros de doble efecto.
3. Cilindro de rotación.
Los cilindros neumáticos están constituidos por un tubo circular cerrado en los
extremos, mediante dos tapas, entre las cuales se desliza un émbolo que separa
dos cámaras. Al émbolo va unido a un vástago que saliendo a través de ambas
tapas, permite utilizar la fuerza desarrollada por el cilindro, gracias a la presión del
fluido al actuar sobre las superficies del émbolo.

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Motores: los motores transforman la energía neumática en un movimiento de giro
mecánico. Funcionan igual que los cilindros de giro pero el ángulo de giro no está
limitado.
Las ventajas más sobresalientes de estos actuadores son:
 Construcción sencilla (peso ligero).
 Arranque y paro muy rápido.
 Insensibilidad al polvo, agua, calor y frío.
 La velocidad varía entre 3.000 y 8.500 rpm.
 Alta aceleración y baja inercia.
De estos actuadores se encuentran dos tipos:
1. Motor de aletas.
2. Motor de pistones.
Actuadores eléctricos
Fuente: Mondragón (s.f.)
La estructura de un actuador eléctrico es simple, en comparación con la de los
actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que solo se requiere de energía eléctrica
como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir las
señales eléctricas, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones
respecto a la distancia entre la fuente de poder y el actuador.
Dentro de los actuadores eléctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:
1. Motores de corriente continua (DC).
2. Motores de corriente alterna (AC).
3. Motores paso a paso.

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Aplicaciones para los actuadores
Aplicación de movimiento: hay procesos en los que se requieren movimientos y
desplazamientos, además de soportar un determinado peso, para esto existen
actuadores con las características necesarias para cumplir este propósito, entre
ellos se encuentran: motores paso a paso, motores de corriente continua, motores
de corriente alterna, entre otros.
Fuente: Mondragón (s.f.)
Son utilizados para manejar aparatos mecatrónicos. Se emplean cuando lo que se
necesita es potencia o simples posicionamientos.
La estructura de estos actuadores es simple, ya que solo se requiere de energía
eléctrica como fuente de poder. En la mayoría de los casos es necesario utilizar
reductores, debido a que los motores son de operación continua.
Aplicaciones de fluidos: hay procesos en los que se requiere desplazar una
sustancia líquida de un punto a otro, para esto, existen actuadores con las
características necesarias para cumplir este propósito, entre ellos se encuentran:
motobombas y electroválvulas.
Fuente: Mondragón (s.f.)

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Los actuadores de fluido como lo son las electroválvulas, son los encargados de
permitir el paso de líquidos y gases, son muy útiles en sistemas de seguridad
cuando son detectadas inundaciones o en caso de fuego para los gases.
En el caso de las motobombas eléctricas sumergibles, son altamente requeridas
para ser instaladas en pozos de succión, pues no requieren un tipo de anclaje
especial.
Aplicaciones de alarmas: hay procesos en los que se requiere algún tipo de
aviso, al finalizar una tarea, al llegar a un límite o simplemente, generar una
advertencia; para esto existen actuadores como: zumbadores y pilotos.
Los actuadores de sonido son los encargados de propagar ondas, a través de un
medio que puede ser sólido, líquido o gaseoso. Las partículas materiales que
transmiten tales ondas, oscilan en la dirección de la propagación de las mismas
ondas. Los actuadores que generan sonidos a más de 20.000 Hz se denominan
ultrasonidos.
Fuente: Mondragón (s.f.)
El actuador de luz es el encargado de reaccionar ante un estado de un sistema,
por medio de la emisión de luz. Son elementos de monitoreo en diferentes
procesos.
Fuente: Mondragón (s.f.)

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Aplicaciones térmicas: hay procesos en los que se requiere un control de
temperatura, para esto, existen actuadores con las características necesarias para
cumplir este propósito, entre ellos: resistencias eléctricas, ventiladores,
extractores, entre otros.
Fuente: Mondragón (s.f.)
Los actuadores de calor están conformados por semiconductores, en donde el
flujo de la corriente eléctrica produce una pérdida de energía que se transforma
en calor. El calor producido por un actuador calorífico, se propaga por todo el
espacio que lo rodea. Esta transmisión del calor puede producirse de tres
formas:
1. Conducción: transferencia de calor de un cuerpo a otro, hasta conseguir
una temperatura estable en los dos cuerpos.
2. Convección: el calor de un sólido se transmite mediante la circulación de
un fluido que le rodea y este lo transporta a otro lugar, a este proceso se le
llama convección natural. Si la circulación del fluido está provocada por un
medio externo se denomina convección forzada.
3. Radiación: el calor se transfiere mediante emisiones electromagnéticas,
que son irradiadas por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor a
Cero Grados Kelvin. El estado de la superficie influye en gran medida en la
cantidad de calor radiado.
Tipos de actuadores
Motor AC
Motor que funciona con corriente alterna y
tiene velocidad constante, torque
moderado y giro en un solo sentido.
Aplicaciones donde se requiere
movimientos rotacionales que necesiten
mucha potencia y en transporte de cargas
que tengan mucha resistencia mecánica.
También es conocido como alternador.

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Se pueden encontrar:
 Asíncronos.
 Síncronos.
Este motor está construido de manera que
cuando los devanados inducido e inductor,
están unidos en serie y circula una
corriente por ellos, se forman dos flujos
magnéticos que al ser alimentados con
tensión alterna, provocan el giro del rotor.
Motor DC
Es una máquina que convierte la energía
eléctrica en mecánica, principalmente
mediante el movimiento rotatorio. Su
característica principal, es la capacidad
para el cambio de sentido de giro,
invirtiendo la polaridad de alimentación.
Se utiliza en aplicaciones donde se
requiera movimientos rotacionales, que no
necesiten mucha potencia, juguetes y
extractores de calor de equipos
electrónicos, que ofrezcan poca
resistencia mecánica.
Están constituidos por dos devanados
internos, inductor e inducido, alimentados
con corriente continua.
Para que se pueda dar la conversión de
energía eléctrica en energía mecánica de
forma continua, es necesario que los
campos magnéticos del estator y el rotor,
permanezcan estáticos entre sí. Esta
transformación es máxima cuando se
encuentran en cuadratura.
Se pueden encontrar dos tipos:
1. Controlados por inducción.
2. Controlados por excitación.

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Motor Paso a Paso
Es un dispositivo electromecánico que
convierte una serie de impulsos eléctricos,
en desplazamientos angulares discretos,
lo que significa es que es capaz de
avanzar una serie de grados (paso),
dependiendo de sus entradas de control.
El motor paso a paso, se comporta de la
misma manera que un convertidor digital-
analógico y puede ser gobernado por
impulsos procedentes de sistemas
lógicos.
Este motor presenta las ventajas de tener
alta precisión y repetibilidad en cuanto al
posicionamiento.
Se diferencia de un motor convencional,
en que en este se puede posicionar su eje
en posiciones fijas o pasos, pudiendo
mantener la posición.
Motobomba
Es un sistema mecánico compuesto por
una bomba (medio de transporte de
fluidos líquidos) y el mando (motor),
cuando se activa succiona líquido y lo
descarga a una presión mayor.
Se utiliza en la industria de la construcción
o en la agrícola, principalmente con la
finalidad de bombear agua de un depósito
y trasvasarla hacia otro lugar, a través de
una manguera.
El aumento en volumen entre dos álabes
contiguos en el orificio de entrada,
produce un vacío que hace que el líquido
circule hacia ese espacio más grande. La
reducción volumétrica en el orificio de
descarga, a su vez, obliga al líquido a salir
al tubo de descarga.

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Electroválvula
Es un elemento final de control, ya sea
automático o manual. Su función es variar
el caudal del fluido de control, que
modifica a su vez el valor de la variable
controlada, comportándose como un
orificio de área continuamente variable.
Permite el paso de líquido cuando es
activada y lo bloquea cuando se apaga.
Usada en aplicaciones donde se requiera
control de fluidos, a través de una tubería.
Al conectar la válvula a la alimentación de
110 VAC, se genera un electroimán en la
bobina.
El campo magnético atrae al vástago
metálico y deja pasar el fluido. Cuando se
desconecta la válvula, un resorte hace
que el vástago baje e interrumpe el paso
de fluido.
Piloto
Indicador que transforma la energía
eléctrica en energía lumínica. Es utilizado
donde se requiera señalización y alarmas
como en avisos y semáforos.
El actuador de luz es el encargado de
reaccionar ante un estado de un sistema,
por medio de la emisión de luz. Son
elementos de monitoreo en diferentes
procesos.
Los pilotos del módulo están compuestos
por Micro Diodos. Ellos poseen un circuito
de acondicionamiento que permite que
sean alimentados con voltajes en el rango
de 50 220 VAC, sin problemas de
funcionamiento.
Fuente de imágenes: Mondragón (s.f.)

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Referencias
Ameriflex. (s.f.). Cilindros. Recuperado de
http://ameriflex.com.br/produtos/produtos_festo.asp
Festo. (2008). Libro Técnico. Fundamentos de la técnica de automatización.
Mondragón. (s.f.). Actuadores. Unidad 2. Recuperado de
http://www.academia.edu/11559156/ACTUADORES_Unidad_2
Torres, F. (s.f.). Introducción a la automatización y el control. Recuperado de
https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/18432/1/Tema%201_Introduccion.
pdf