Actuadores Neumáticos Explicados: Tipos, Aplicaciones y Usos Clave

Por Vitor Rangel, Especialista en Marketing de Producto, Actuadores, de Emerson

Los actuadores neumáticos, en algunos casos denominados cilindros neumáticos, pueden encontrarse en sistemas automatizados y maquinaria en cada industria y vienen en una amplia gama de tamaños, estilos y diseños. Fáciles de mantener, estos componentes pueden operar a altas velocidades, ofreciendo tremenda flexibilidad y valor para un número aparentemente interminable de aplicaciones.

Además de ser rápidos, económicos y confiables, los actuadores neumáticos también son más limpios y seguros que otras soluciones, lo que los hace ideales para manufactura, empaque, paletizado, manejo de materiales, alimentos y bebidas y muchas más aplicaciones. (Cubriremos algunas de estas aplicaciones en una futura publicación de blog.)

Este sistema multi-eje está construido con actuadores neumáticos AVENTICS^TM de Emerson. La cartera probada de Emerson presenta cilindros y actuadores para cada aplicación.

Para comprender mejor exactamente para qué se usan los actuadores neumáticos, comencemos con lo que hacen. En los términos más básicos, los actuadores neumáticos son dispositivos que usan aire comprimido para impulsar movimiento. Ese movimiento puede ser a lo largo de una trayectoria rotacional o lineal, en última instancia asistiendo o realizando una tarea como empujar, tirar, agarrar, girar, alimentar, expulsar, abrir, cerrar, sostener, detener, sujetar, estampar y, como puede adivinar, la lista continúa. Las fuerzas que estos actuadores pueden producir dependen principalmente del tamaño del orificio del cilindro (diámetro del pistón) y la presión de operación, pero el tamaño de la varilla también es una consideración muy importante en cilindros de varilla.

Tipos de Actuadores Neumáticos

Para satisfacer una gama tan amplia de aplicaciones e industrias, la variedad de actuadores neumáticos disponibles es completa y versátil. Van desde actuadores extremadamente compactos usados para aplicaciones de manejo pequeño hasta actuadores grandes para los trabajos más poderosos, así como diseños sin varilla que proporcionan longitudes de carrera como cilindros convencionales en una huella mucho más pequeña. Cada tipo de actuador y sus variaciones ofrecen un conjunto único de características y ventajas basadas en las aplicaciones que sirven. Echemos un vistazo más de cerca a algunos de los tipos más comunes:

Cilindros de perfil y de tirantes son soluciones universales probadas que proporcionan precisión y fuerza regulada incluso en aplicaciones con requisitos de alta fuerza y longitudes de carrera largas. Robustos, confiables y altamente configurables, se usan frecuentemente en aplicaciones de automatización general, y vienen en numerosos diseños para satisfacer una amplia gama de aplicaciones, necesidades y presupuestos. Disponibles en construcciones de aluminio, acero y acero inoxidable, estos cilindros se fabrican típicamente según estándares dimensionales NFPA e ISO para simplificar la instalación e intercambiabilidad mundial.

De izquierda a derecha: Cilindros Neumáticos AVENTICS^TM Serie PRA (perfil) y TRB (tirante) ISO 15552, Cilindros Neumáticos AVENTICS^TM Serie TM5 TaskMaster^TM, A y PPT NFPA, todos de Emerson.

Cilindros mini y de cuerpo redondo vienen en una amplia gama de tamaños, resistencias y propiedades, lo que los convierte en excelentes soluciones para muchas aplicaciones diferentes. Son ligeros, altamente personalizables, asequibles y proporcionan control de fuerza infinitamente ajustable, lo que los hace ideales para aplicaciones de manejo pequeño e industria alimentaria. Principalmente no reparables, estos cilindros típicamente tendrán tapas finales de aluminio o polímero remachadas a un tubo de acero inoxidable, lo que los convierte en una solución atractiva, popular y rentable para aplicaciones básicas de empuje y posicionamiento. Algunos modelos presentan una construcción totalmente de acero inoxidable para resistir entornos cáusticos o corrosivos. Diseños higiénicos con superficies limpias y lisas también están disponibles para prevenir acumulación de suciedad o bacterias en aplicaciones con requisitos estrictos de limpieza.

El diseño compacto y robusto del cilindro mini AVENTICS^TM Serie MNI de Emerson ofrece durabilidad duradera en una huella pequeña.

Cilindros de carrera corta y compactos son más cortos que los cilindros neumáticos estándar hasta en un 50% o 60%, pero proporcionan la misma potencia concentrada, precisión y confiabilidad. Su tamaño les permite encajar perfectamente en prácticamente cualquier entorno de máquina donde el espacio de instalación es limitado, lo que los hace excelentes para manufactura, empaque, paletizado, semiconductores y aplicaciones de robótica. Son fáciles de montar y disponibles en modelos de simple y doble efecto, así como versiones no rotativas.

Cilindros sin varilla no tienen una varilla de pistón, lo que elimina el riesgo de flexión o pandeo de la varilla en comparación con cilindros convencionales. Ofrecen alta funcionalidad y fuerza de impulso en una pequeña cantidad de espacio y vienen en una amplia gama de tamaños y diseños, lo que los hace fundamentales para tecnología de manejo automatizado. Muchos cilindros sin varilla incorporan características de guía de carga como cojinetes deslizantes dentro del cilindro o rieles externos con bloques corredores para soportar cargas pesadas con alta precisión repetitiva. La serie AVENTICS^TM RTC de Emerson presenta un pistón de forma ovalada que proporciona gran resistencia a cargas laterales y un diseño de altura total baja. Las aplicaciones comunes van desde flujo de materiales hasta abridores de puertas y desde procesos de corte e impulso hasta aplicaciones de manejo de materiales que involucran cargas ligeras a pesadas.

Además de los actuadores neumáticos mencionados arriba, también hay actuadores neumáticos especializados como fuelles (resortes de aire), pinzas, cilindros de guillotina, actuadores rotativos de cremallera y piñón, cilindros roscados, cilindros de diafragma flexible y numerosos otros.

Fuelles son un tipo de actuador sin varilla que proporcionan altas fuerzas en espacios de instalación pequeños y son increíblemente de bajo mantenimiento en comparación con cilindros convencionales ya que no requieren partes móviles mecánicas. Las versiones convolutas son la variante más popular y presentan un cuerpo de goma natural corrugado, haciendo el producto ideal para aplicaciones de aislamiento de vibración, choque y ruido, aunque también pueden usarse para tensado, elevación y prensado.

Pinzas ofrecen movimiento paralelo o angular y se usan comúnmente para sujeción de piezas, pick-and-place y aplicaciones de brazo robótico.

Cilindros de guillotina están específicamente diseñados para automatizar válvulas de guillotina comúnmente encontradas en minería y procesamiento mineral, energía, pulpa y papel, aguas residuales e industrias químicas.

Actuadores rotativos de cremallera y piñón consisten en un pistón y cremallera que se mueven linealmente y causan que un piñón de engranaje y eje de salida roten. Se usan comúnmente para abrir y cerrar válvulas o amortiguadores y proporcionan alto par y ángulos de rotación ajustables.

Cilindros roscados se usan principalmente para tensado y posicionamiento de componentes pequeños y, debido a su diseño roscado, pueden instalarse directamente en entornos de trabajo sin ocupar espacio.

Cilindros de diafragma flexible son virtualmente sin fricción y pueden activarse a baja presión para proporcionar equilibrio preciso de fuerzas, especialmente en sistemas finamente ajustados.

Con tantos tipos de actuadores neumáticos y opciones para elegir, puede parecer desalentador encontrar el producto correcto para su aplicación. Si bien hay muchos factores para tomar en consideración, herramientas en línea como el Buscador de Cilindros AVENTICS de Emerson buscan simplificar la selección de un actuador basado en parámetros de aplicación y características de producto deseadas.

Para más información sobre para qué se usan los actuadores neumáticos y para encontrar el adecuado para su aplicación, visite www.emerson.com/aventics.