En el campo de la automatización industrial, es muy importante elegir el actuador adecuado para lograr los mejores resultados. El mercado mundial de actuadores está creciendo a un ritmo rápido y se espera que crezca a una CAGR de 12,05% de 2022 a 2029, de $44,6 mil millones a $98,92 mil millones.
En lo que respecta a los actuadores, existen dos grandes categorías: actuadores neumáticos y actuadores eléctricos. Cada uno tiene sus propias ventajas y es apropiado para usos específicos. Este artículo le proporcionará más información sobre cada tipo de actuador de válvula y le ayudará a elegir el más adecuado.
¿Qué es un actuador neumático?
Un actuador neumático es un dispositivo mecánico que convierte el aire comprimido en movimiento. Funciona utilizando la fuerza creada por la presión del aire para empujar piezas como pistones o cilindros. La forma más común es el cilindro neumático, en el que el aire se bombea al cilindro para empujar un pistón y de ahí el movimiento lineal.
Este movimiento simple puede utilizarse para controlar válvulas, con aplicaciones comunes que incluyen el control de válvulas en industrias como la producción de petróleo y gas, el procesamiento químico, el tratamiento de aguas, los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado y las plantas de fabricación.
El principio de su funcionamiento se basa en la presión del aire, que influye en la fuerza y el movimiento producidos. La fuerza generada por el actuador es proporcional a la presión del aire y al tamaño del pistón, lo que hace que estos actuadores sean adecuados para aplicaciones en las que el movimiento es directo, rápido y preciso.
¿Qué es un actuador eléctrico?
Un actuador eléctrico es un dispositivo que se utiliza para convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Emplea un motor eléctrico para accionar piezas mecánicas, como engranajes o tornillos, para producir un movimiento lineal o rotativo. El motor recibe energía eléctrica en forma de CA o CC y la convierte en energía mecánica para accionar el actuador.
En este proceso, el motor eléctrico es la pieza más importante, que convierte la energía eléctrica en mecánica y la transmite. Este movimiento se controla con precisión, por lo que los actuadores eléctricos son adecuados para su uso en aplicaciones que requieren gran exactitud y precisión, como la fabricación automatizada.
Principales diferencias entre actuadores neumáticos y eléctricos
Una vez analizada la información general sobre los actuadores neumáticos y eléctricos, ha llegado el momento de comparar ambos tipos de actuadores.
| Característica | Actuadores neumáticos | Actuadores eléctricos |
| Velocidad de respuesta | Rápido (0,1 segundos) | Más lento (de 0,3 a 1 segundo) |
| Control Precisión | Precisión de 1-2 mm | Alta precisión (0,01 mm) |
| Fuerza y velocidad | Fuerza rápida grande (1000 N < 0,1s) | Fuerza moderada (hasta 500 N) con precisión |
| Temperatura adecuada | Funciona entre 5°C y 60°C | Funciona entre -20 °C y 80 °C |
| Adecuación a la humedad | Hasta 80% de humedad relativa | Adecuado para una humedad relativa de hasta 95% |
| Requisitos de mantenimiento | Menos frecuente, sustitución de juntas y limpieza de filtros cada 6-12 meses | Más frecuente, engrasar los engranajes cada 3-6 meses e inspeccionar los circuitos eléctricos. |
| Coste de los componentes (coste inicial) | $50 – $500 | $200 – $1,500 |
| Costes de explotación | Superior (requiere sistema de compresor de aire) | Inferior (eficiencia energética) |
| Diseño | Estructura simple, normalmente de mayor tamaño | Diseño más compacto, adecuado para aplicaciones con espacio limitado |
Velocidad de respuesta
En términos de capacidad y tiempo de respuesta, los actuadores neumáticos suelen ser más rápidos que los eléctricos. Los actuadores neumáticos son capaces de realizar movimientos en tan sólo 0,1 segundos debido a la alta tasa de aplicación de presión de aire, lo que los hace adecuados para su uso en procesos de automatización industrial que implican operaciones repetitivas y rápidas, como las operaciones de válvulas. Por otro lado, los actuadores eléctricos son relativamente más lentos, con un tiempo de respuesta que oscila entre 0,3 y 1 segundo, esto se debe a que los motores tardan cierto tiempo en desarrollar el par necesario.
Control Precisión
En términos de control, los actuadores eléctricos ofrecen un control exacto y son más precisos que otros tipos de actuadores. Pueden tener una precisión de 0,01 mm, lo que resulta ideal para aplicaciones que requieren precisión, como el control de válvulas en sistemas delicados. Sin embargo, los actuadores neumáticos son muy fiables, pero no son tan precisos como los hidráulicos; sólo pueden alcanzar una precisión de 1-2 mm debido a la fluctuación de la presión del aire.
Fuerza y velocidad
Los actuadores neumáticos son especialmente buenos para producir una gran fuerza con rapidez, algunos modelos pueden producir 1000 N de fuerza en menos de 0,1 s. Esto los hace adecuados para su uso en aplicaciones en las que se necesitan movimientos frecuentes y enérgicos. Sin embargo, los actuadores eléctricos son más versátiles en términos de fuerza y velocidad cuando se trata de controlar el movimiento con precisión, especialmente en aplicaciones en las que tanto la fuerza como la precisión son importantes. Por ejemplo, pueden aplicar fuerzas de hasta 500 N con gran precisión, y la velocidad es de 20-30 mm/s, además de regular la tensión para un rendimiento óptimo.
Idoneidad medioambiental
En cuanto a las condiciones ambientales, los actuadores eléctricos suelen ser más adecuados para diversas condiciones. Pueden trabajar en un rango de temperaturas de -20°C a 80°C y no les afecta la humedad, por lo que pueden utilizarse en interiores y exteriores. Los motores eléctricos no se ven muy afectados por la humedad y pueden funcionar en condiciones de hasta 95% de humedad relativa.
Por otro lado, los actuadores neumáticos no son muy adecuados para entornos húmedos o mojados. Se convierten en un problema cuando se exponen a una humedad elevada o al agua, como en el caso de las fugas de aire y la corrosión. Los actuadores neumáticos son más eficaces en condiciones que no superen los 80% de humedad relativa y temperaturas entre 5°C y 60°C. Por lo tanto, los actuadores eléctricos se utilizan en la mayoría de los casos en los que el entorno no perdona o varía en términos de temperatura, humedad, etc.
Requisitos de mantenimiento
Los actuadores neumáticos son relativamente fáciles de mantener porque tienen pocas piezas y dependen del aire comprimido. Sin embargo, pueden surgir algunos problemas como fugas de aire o daños en la válvula neumática, lo que puede reducir su eficiencia, requiere un mantenimiento frecuente como la sustitución de juntas y limpieza de filtros cada 6-12 meses dependiendo del uso.
En cambio, los actuadores eléctricos necesitan un mantenimiento más frecuente. Esto implica engrasar los engranajes cada 3-6 meses e inspeccionar los circuitos eléctricos en busca de signos de desgaste o fallos. Sin embargo, los actuadores eléctricos suelen ser más fiables a largo plazo, sobre todo en aplicaciones en las que el actuador se utiliza con frecuencia, ya que no sufren problemas como fugas de aire o daños por humedad, como los actuadores neumáticos.
Coste
Los actuadores neumáticos son relativamente más baratos que otros tipos de actuadores, y su coste puede oscilar entre $50 y $500 en función del modelo. También tienen menores costes de sustitución y son más fáciles de instalar, lo que los hace adecuados para proyectos no muy grandes o en los que no se requiera una gran precisión. Sin embargo, necesitan un sistema de compresor de aire que añade 20-30% al coste total de funcionamiento debido al consumo de energía y al mantenimiento.
Los actuadores eléctricos son relativamente caros y cuestan entre $200 y $1.500 para la inversión inicial. Aunque su adquisición inicial es más cara, su funcionamiento es más barato a largo plazo, sobre todo en aplicaciones que requieren un ajuste fino. A largo plazo, los actuadores eléctricos suelen ser más rentables, sobre todo en aplicaciones que requieren gran precisión y poco mantenimiento.
Cómo determinar el mejor actuador para su proyecto
La selección del actuador adecuado para el proyecto depende de los requisitos y las limitaciones del mismo.
En primer lugar, decida si necesita un movimiento lineal o giratorio y, a continuación, decida la fuerza, la velocidad y la precisión necesarias. Los actuadores neumáticos se utilizan cuando es necesario un movimiento rápido y potente, mientras que los eléctricos se emplean cuando se requiere precisión.
A continuación, evalúa la fuente de alimentación. En situaciones en las que la electricidad no es fácilmente accesible o no está disponible o en condiciones extremas, los actuadores neumáticos que funcionan mediante aire comprimido pueden ser más útiles. Por otro lado, si necesita un actuador que sea más eficiente energéticamente y que pueda ajustarse hasta cierto punto, los actuadores eléctricos pueden proporcionar un control motor fino de un motor eléctrico.
Tenga en cuenta las condiciones ambientales en las que se utilizará el actuador. Por ejemplo, si la aplicación requiere el uso de altas temperaturas, alta humedad o exposición a sustancias peligrosas, suelen preferirse los actuadores eléctricos por su robustez. En estas condiciones, los actuadores neumáticos pueden presentar problemas como fugas de aire o corrosión.
También es importante evaluar los costes a largo plazo del funcionamiento de la empresa y los costes de mantenimiento. Los actuadores neumáticos son menos complejos en su construcción y utilizan aire comprimido, lo que significa que incurren en costes continuos de compresión de aire. Estos costes, que incluyen el consumo de energía de los compresores y el mantenimiento periódico, son recurrentes y a largo plazo. En cambio, los actuadores eléctricos son relativamente más costosos que los neumáticos, pero resultan más baratos a largo plazo. Son más fáciles de manejar y más adecuados para su uso en sistemas que requieren constantes retoques o ajustes finos, lo que abarata su mantenimiento a largo plazo.
Por último, pero no por ello menos importante, evalúe la limitación de espacio en cuanto al tamaño y la forma de instalación del actuador. Asegúrese de que el actuador puede instalarse en el área determinada, especialmente en el caso de un espacio reducido o de determinadas condiciones de instalación. Hay algunas aplicaciones en las que puede ser necesario que el equipo sea compacto o esté diseñado para un área de uso específica.
Si tiene en cuenta estos factores, podrá seleccionar el actuador más adecuado para su proyecto.
¿Por qué elegir Vincer para su proyecto?
Al seleccionar el actuador para el proyecto, también es importante tener en cuenta la fiabilidad de los proveedores del actuador. Vincer es un fabricante de renombre que ha estado en el negocio de proporcionar actuadores eléctricos y neumáticos de calidad para diversas industrias.
Hemos realizado más de 800 proyectos y tenemos más de 650 clientes satisfechos, y ofrecemos sistemas de actuadores fiables, duraderos y asequibles. Los productos que ofrecemos son de la mejor calidad y están diseñados para ofrecer el mejor rendimiento y precisión. Los actuadores Vincer están certificados con ISO9001:2015 y CE, lo que significa que son duraderos y cumplen todos los requisitos necesarios.
Si está interesado en soluciones de actuadores de alto rendimiento para su sistema, por favor póngase en contacto con Vincer para saber cómo nuestras soluciones pueden ayudarle a mejorar su negocio.
Conclusión
En conclusión, está claro que los actuadores neumáticos y eléctricos son dos tipos diferentes de actuadores que tienen sus propias ventajas e inconvenientes, y la elección entre uno y otro depende del proyecto concreto. Los actuadores neumáticos son adecuados para aplicaciones que requieren movimientos rápidos, potentes y de bajo coste, mientras que los actuadores eléctricos son adecuados para aplicaciones que requieren movimientos precisos, duraderos y controlados. Así, teniendo en cuenta la velocidad, la precisión, las condiciones ambientales y los costes a largo plazo, etc., podrá elegir el actuador que ofrezca el mejor rendimiento, fiabilidad y rentabilidad para su proyecto.
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