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Actuadores vs cilindros neumáticos ¿Cuál es mejor?

En sistemas de automatización, industrial y robótica, los cilindros neumáticos han sido excelentes aliados por sus bajos costos, pero los actuadores eléctricos han incrementado su popularidad al otorgar mayor nivel de precisión y control.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Requerimientos como robustez, eficiencia energética, y precisión operativa en sistemas industriales y automotrices, han dividido a la comunidad de ingenieros toda vez que existen quienes prefieren sacrificar precisión o control por eficiencia y costo, y aquellos que optan por mayor control y funcionalidad.

Actuadores vs cilindros neumáticos ¿Cuál es mejor?

Para conferir a los sistemas durabilidad a bajo costo, los especialistas suelen elegir cilindros neumáticos sobre todo cuando se trata de diseñar equipo de automatización industrial. Sin embargo, desde que el atributo “flexibilidad” se expandió en el argot industrial, los actuadores eléctricos han sido indispensables para aplicar mayor control y precisión a los sistemas, incluyendo características como posición, velocidad, aceleración y potencia, aunque a un costo superior a los cilindros neumáticos.

Para determinar cuál componente es el más apropiado para integrarlo en un sistema automotriz o industrial, la compañía desarrolladora de módulos neumáticos y eléctricos, Motion Control Products, publicó un artículo en el que sugiere utilizar un par de parámetros para elegir el más apropiado.

En su análisis la compañía utiliza factores como presupuesto inicial a invertir, años de servicio del equipo (en caso de escalar un equipo existente), costo de los componentes que serán integrados, compatibilidad técnica, eficiencia energética y precisión, por mencionar algunos.

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Actuadores
Entre los actuadores neumáticos y eléctricos, los ingenieros de elegir cuáles son los más apropiados para su proyecto

“Para la mayoría de las aplicaciones que requieren movimiento lineal, las diferencias de eficiencia entre un sistema eléctrico y uno neumático pueden derivar en discrepancias en cuanto a costos de utilidad durante la vida útil de un dispositivo”, comenta el reporte de la compañía. “Permítenos asumir que cada sistema neumático tiene una eficiencia del 20% y que cada sistema eléctrico tiene una eficiencia del 80%. Con los sistemas neumáticos, la eficiencia puede variar de un 10% a un 30% dependiendo de la cantidad del aire, la calidad del sellado y la estructura que lo recubre, así como fugas que pudieran estar presentes, entre otros elementos a considerar. Todos estos elementos requieren de una constante atención y mantenimiento o de lo contrario sufrirán (…)”, refiere el informe.

Para el caso de los actuadores eléctricos, Motion Control Products explica que su eficiencia no cambia tan drásticamente, y tomando en cuenta las anteriores consideraciones, se expone como ejemplo un sistema neumático con cilindros de 25mm, 80mm y 125mm.

Para estimar su factibilidad técnica en términos de estimación de costos y su asociación con un movimiento basado en un solo eje, se pueden aplicar algunas fórmulas sencillas:


- Potencia-Salida (kW)=Velocidad (m/segundos) x Fuerza (kN).
- Potencia-Entrada (kW)=Potencia de Salida (kW) / Eficiencia (%).
- Costo de utilidad eléctrica del sistema=(Potencia-Entrada) x (Horas/año) x (Costo de electricidad por kW/hr).

Costos actuadores
Los costos de los actuadores varía en función de su desempeño en ciclos operativos

De acuerdo a Motion Control, uno de los factores más valorados en la actualidad es el consumo de energía por parte de un componente eléctrico-electrónico, y su desempeño se calcula en relación a los ciclos que produce y la cantidad nominal de electricidad con la que trabaja para cada ‘loop’.gética requerida, entonces es cuando el ingeniero debe elegir entre un cilindro neumático o un actuador eléctrico para garantizar buenos niveles de rendimiento.

Tal como se muestra en la siguiente ilustración, desde que los componentes neumáticos son diseñados para consumir menos electricidad, irónicamente los costos energéticos aumentan abruptamente conforme los ciclos rudos incrementan en los sistemas.

En conclusión, para Motion Control Products, los cilindros neumáticos son una excelente opción para la creación de sistemas industriales robustos, debido a que otorgan mayor durabilidad a un menor costo, pero los actuadores eléctricos son apropiados para sistemas diseñados para realizar tareas más complejas, por lo que su aplicación involucrará tomar en cuenta mayor inversión.

Acerca de Motion Control Products

Desde 1994 la compañía se dedica al diseño y desarrollo de sistemas eléctricos automotrices, incluyendo partes motrices, cajas de transmisión, actuadores, módulos automáticos, sistemas de control multi-ejes para posiciones y otros componentes mecánicos que son utilizados para la fabricación de sistemas para sectores como médico, agroalimenticio, automotriz, semiconductores e industrial. Para mayor información: http://www.motioncontrolproducts.com/

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