Repaso a los actuadores lineales

Dentro de los actuadores lineales nos encontramos con diversidad de sistemas que cumplen con la función de desplazar una masa de forma lineal. Todos ellos parten de un movimiento rotativo (motores, bombas, etc.) que se convierten en movimientos lineales por medio de diferentes tipos de actuadores y mecanismos como son los que se describen a continuación.

Actuadores mecánicos
Los actuadores lineales mecánicos básicamente realizan la conversión del movimiento giratorio en movimiento lineal.
En la mayoría de los diseños de actuadores lineales mecánicos, el principio básico de funcionamiento es el de un plano inclinado. Las roscas de un tornillo de avance actúan como una rampa continua que permite usar una pequeña fuerza de rotación en una larga distancia para lograr el movimiento de una carga grande en una distancia corta. Se han creado muchas variaciones en el diseño básico. La mayoría se enfoca en proporcionar mejoras generales tales como una mayor eficiencia mecánica, velocidad o capacidad de carga. También hay un gran movimiento de ingeniería hacia la miniaturización del actuador.
La conversión se realiza por medio de un mecanismo como: husillo roscado y tuerca (tornillo) actuando como un tornillo de avance, tornillo, husillos con elementos rodantes entre el husillo roscado y la tuerca pudiendo ser estos elementos bolas, rodillos y cilindros roscados de bolas, todos funcionan según el principio de la máquina simple conocida como tornillo. Existen diferentes formas de realizar el montaje de estos elementos pudiendo estar fijo el tornillo y desplazarse la rosca o estar fija la tuerca y desplazarse el tornillo.
Otra forma de accionamiento mecánico es el de elementos tipo rueda giratoria con elementos sobre su periferia los cuales realizan la transformación del movimiento como es el caso de piñón y cremallera, cadenas y correas.
Las levas también permiten este tipo de transformación de movimiento: los actuadores de leva funcionan según un principio similar al de la cuña, pero tienen la limitación de generar un recorrido relativamente limitado. Cuando una leva en forma circular gira, la forma en que está construida, en muchos casos excéntrica, proporciona empuje en la base de un seguidor que es el que realiza el movimiento lineal. Hay que resaltar que existen diferentes tipos de geometrías de levas.
Algunos actuadores lineales mecánicos solo tiran, como polipastos, transmisión de cadena y transmisiones por correa. Otros solo presionan (como un actuador de leva). Los cilindros neumáticos o hidráulicos, o los tornillos de avance pueden diseñarse para generar fuerza en ambas direcciones.

Actuadores electromecánicos
Los actuadores electromecánicos son similares a los actuadores mecánicos, excepto que el actuador de movimiento se reemplaza por un motor eléctrico. El movimiento de rotación del motor se convierte en desplazamiento lineal. Hay muchos diseños de actuadores lineales modernos y cada compañía que los fabrica tiende a tener un método patentado. La siguiente es una descripción generalizada de un actuador electromecánico lineal muy simple.
El montaje más extendido es el un motor eléctrico que está conectado mecánicamente para hacer girar un tornillo de avance. Un tornillo de avance tiene una rosca mecanizada en su circunferencia que se extiende a lo largo de la longitud (similar a la rosca de un tornillo). Enroscada en el tornillo de avance hay una tuerca de avance. Se evita que la tuerca gire con el tornillo de avance (típicamente la tuerca se enclava con una parte no giratoria del cuerpo del actuador). Por lo tanto, cuando se gira el tornillo de avance, la tuerca se impulsará a lo largo de las roscas. La dirección del movimiento de la tuerca depende de la dirección de rotación del tornillo de avance. Al conectar elementos a la tuerca (como por ejemplo carros), el movimiento se puede convertir en desplazamiento lineal utilizable. La mayoría de los actuadores actuales están diseñados para alta velocidad, alta fuerza o un compromiso entre los dos. Al considerar un actuador para una aplicación en particular, las especificaciones más importantes son, por lo general, desplazamiento, velocidad, fuerza, precisión y duración.