¿Qué es un actuador automotriz? - El dispositivo que le da fuerza al motor de tu auto

Un actuador automotriz es un componente esencial en los vehículos modernos que convierte la corriente eléctrica en movimiento mecánico para controlar una variedad de funciones.

Desde calibrar ventanas eléctricas hasta mover espejos retrovisores, reajustar asientos, avisar sobre el motor hidráulico. Los actuadores son la fuerza detrás de numerosas comodidades y sistemas de control en un automóvil. Sigue leyendo para descubrir cómo funcionan y los diversos tipos de actuadores utilizados en la industria automotriz.

Partes de un actuador

Son elementos esenciales en los vehículos modernos, ya que desempeñan un papel crucial en el funcionamiento de numerosos sistemas y piezas. Aquí tienes una descripción general de las partes clave de un actuador automotriz:

1. Carcasa o cuerpo: La carcasa o cuerpo es la parte exterior que protege y encapsula los componentes internos. Está diseñada para soportar condiciones adversas como calor, frío, humedad y vibraciones, la mayoría de autos como Ford, Chevrolet o Toyota ya incluyen todos estos tipos de actuadores.
2. Motor o motor eléctrico: El motor es el corazón del actuador. Puede ser un motor eléctrico que al usar el acelerador convierte la energía en movimiento mecánico. Estos varían en tamaño, efecto y potencia según la aplicación específica del actuador.
3. Engranajes: En muchos actuadores, se utilizan piñones para convertir la alta velocidad de rotación del motor en un movimiento de salida más lento, pero de mayor fuerza. Estos pueden ser de diferentes tipos, como engranajes helicoidales, planetarios o de tornillo sin fin, según la aplicación.
4. Eje de salida: Es la parte del actuador que se mueve en respuesta al funcionamiento del motor y los engranajes. Este eje se conecta a otros componentes o sistemas en el vehículo para realizar una acción específica, como abrir o cerrar una válvula, ajustar un espejo retrovisor o mover una puerta.
5. Sensores y retroalimentación: Muchos actuadores están equipados con sensores y sistemas de retroalimentación. Con el fin de monitorear y controlar su posición y rendimiento. Esto permite que la unidad de control del vehículo ajuste el funcionamiento del actuador según sea necesario para garantizar un rendimiento óptimo.
6. Conexiones eléctricas: Los actuadores se conectan al sistema eléctrico del vehículo a través de cables y conectores. Estos vínculos proporcionan la energía necesaria para que el motor funcione y, en algunos casos, también permiten la comunicación de datos entre el actuador y la unidad de control del vehículo.
7. Circuitos electrónicos de control: Algunos actuadores incluyen circuitos electrónicos de control integrados que ayudan a regular la velocidad, la fuerza y la posición del actuador. Estos pueden recibir señales de la unidad de control del vehículo y ajustar el funcionamiento del actuador en consecuencia.
8. Mecanismo de retorno o resorte: En ciertas aplicaciones, como los actuadores utilizados en sistemas de bloqueo de puertas, se incorporan mecanismos de retorno o resortes. Con el fin de asegurar que el actuador regrese a su posición original cuando no esté en funcionamiento.

¿Cómo funcionan los actuadores?

Funcionan convirtiendo la energía eléctrica en movimiento mecánico. Su operación puede variar según su tipo y su aplicación específica en un vehículo. Aquí tienes una descripción general de cómo funcionan estos dispositivos:

1. Recepción de señales: La operación de un actuador automotriz comienza con el recibimiento de frecuencias desde la unidad de control del vehículo. Esta recibe información de varios sensores y sistemas dentro del automóvil. Como por ejemplo sensores de posición, temperatura, interruptores o incluso a través de comandos del conductor desde los controles del vehículo.
2. Interpretación de señales: La unidad de control procesa estas frecuencias y determina la acción que debe llevar a cabo el actuador. Por ejemplo, si el conductor ajusta el espejo retrovisor eléctrico desde el interior del vehículo, la unidad de control interpreta esta acción y Envía una señal al actuador pertinente para orientar el espejo en la dirección deseada.
3. Suministro de energía eléctrica: La unidad de control también abastece energía al motor del actuador. La cantidad suministrada puede variar según la acción requerida y la posición actual del actuador.
4. Funcionamiento del motor: El motor eléctrico en el actuador recibe esta energía y comienza a rotar. Dependiendo del diseño del actuador y su aplicación, el motor puede girar en una dirección específica para abrir o cerrar una válvula, ajustar una posición, mover un espejo, etc.
5. Transmisión de movimiento: Si se utilizan piñones, el motor hace girar los engranajes, lo que reduce la velocidad, pero aumenta la fuerza del movimiento en el eje de salida. Esto permite que el actuador realice la tarea requerida con la precisión y el poder necesario.
6. Acción mecánica: El movimiento generado se comunica a través del eje de salida del actuador. Por ejemplo, si es un actuador que maneja el ajuste de un espejo retrovisor, el movimiento se transmite al espejo, lo que cambia su posición.
7. Retroalimentación y control continuo: En muchos casos, el actuador tiene sensores de respuesta que informan a la unidad de control sobre la ubicación actual del actuador. Esto permite un manejo preciso y continuo, lo que garantiza que el actuador se detenga en la posición deseada y que se realicen ajustes si es necesario.
8. Finalización de la acción: Una vez que se ha alcanzado la posición querida o se ha completado la acción requerida, la unidad de control puede detener la alimentación de energía al motor del actuador, y este se detendrá en su posición final.

Clasificación o tipos de actuadores

Se pueden catalogar en diferentes categorías según el principio de funcionamiento y la tecnología que utilizan. A continuación, se presentan algunos tipos comunes de actuadores automotrices:

Actuadores electrónicos

• Actuadores de servomotor: Estos utilizan un motor eléctrico para realizar movimientos precisos y controlados. Se encuentran en aplicaciones como el ajuste de espejos retrovisores, el manejo de ventanas eléctricas y la configuración de asientos eléctricos.
• Actuadores de motor paso a paso: Los motores paso a paso dividen el movimiento en secuencias discretas y se utilizan en aplicaciones que requieren un posicionamiento preciso. Como por ejemplo la apertura y cierre de válvulas en el motor o la regulación del flujo de aire en el sistema de admisión.
• Actuadores lineales eléctricos: Estos convierten la energía eléctrica en movimiento lineal y se utilizan en aplicaciones como los sistemas de cierre centralizado de puertas y los sistemas de ajuste de faros.
• Actuadores piezoeléctricos: Los actuadores piezoeléctricos utilizan cristales piezoeléctricos para generar movimiento en respuesta a cambios en el voltaje aplicado. Se usan en aplicaciones que requieren desplazamientos precisos y rápidos, como los inyectores de combustible y las unidades de control de la inyección.

Actuadores hidráulicos

• Actuadores de cilindro hidráulico: Estos utilizan fluido hidráulico para generar fuerza y movimiento lineal. Se encuentran en mecanismos de suspensión, frenos hidráulicos y en algunos sistemas de dirección asistida.
• Actuadores de motor hidráulico: Usan fluido hidráulico para generar movimiento rotativo. Se encuentran en sistemas de dirección asistida, de frenado antibloqueo (ABS) y en algunas aplicaciones de ajuste de asientos.

Otros tipos de actuadores

1. Actuadores neumáticos:

• Actuadores de cilindro neumático: Estos utilizan aire comprimido para generar movimiento lineal. Se utilizan en aplicaciones como el control de puertas y ventanas, así como en sistemas de frenado en algunos vehículos comerciales.

2. Actuadores electromagnéticos:

• Solenoide: Un solenoide es un dispositivo electromagnético que utiliza un núcleo de metal móvil dentro de una bobina para realizar movimientos lineales. Se usan en aplicaciones como la apertura de las cerraduras de las puertas y el cambio de marchas en las transmisiones automáticas.

3. Actuadores mecánicos:

• Actuadores de tornillo sin fin: Emplean un borne sin fin para convertir el desplazamiento de rotación en movimiento lineal. Se encuentran en aplicaciones como el ajuste de faros y algunas válvulas de control.

4. Actuadores de memoria de forma:

• Actuadores SMA (aleaciones con memoria de forma): Estos utilizan aleaciones de memoria de forma que cambian de dimensión cuando se calientan y vuelven a su figura original cuando se enfrían. Se utilizan en aplicaciones como los espejos con memoria de forma que pueden plegarse en espacios estrechos.

Desarrollo de los actuadores del vehículo

El avance de los actuadores en los autos ha sido un proceso continuo y evolutivo a lo largo de la historia del automóvil. Estos son esenciales para la operación y el control de numerosos sistemas en un vehículo. Aquí se describe el desarrollo de los actuadores automotrices en términos generales:

1. Actuadores mecánicos tempranos: En los primeros automóviles, los actuadores eran mecánicos y manuales. Por ejemplo, los conductores ajustaban los espejos retrovisores, giraban una manivela para subir o bajar las ventanas, y utilizaban palancas para controlar la dirección y los frenos.
2. Actuadores eléctricos iniciales: Con la llegada de la electricidad a los automóviles, se introdujeron actuadores eléctricos para simplificar y automatizar muchas funciones. Los espejos retrovisores eléctricos y los sistemas de ventanas eléctricas se convirtieron en características comunes en los vehículos.
3. Actuadores electrónicos y control por computadora: A medida que la electrónica se volvió más avanzada, se introdujeron actuadores electrónicos controlados por computadora. Esto permitió una mayor precisión en el manejo de sistemas como la inyección de combustible, la transmisión automática y la suspensión adaptativa.
4. Desarrollo de actuadores de alta tecnología: Con avances en la tecnología de motores eléctricos, se desarrollaron actuadores más compactos, potentes y eficientes. Se utilizaron motores paso a paso, actuadores lineales y piezoeléctricos en aplicaciones que requieren un control preciso y una respuesta rápida.
5. Actuadores para la electrificación: Con la creciente electrificación de los vehículos, los actuadores desempeñan un papel crucial en la operación de sistemas de propulsión eléctrica, como motores eléctricos y sistemas de dirección asistida eléctrica.
6. Integración de sensores y retroalimentación: Los actuadores modernos a menudo incluyen un sensor de retroalimentación. Estos permiten un control más preciso y la monitorización de la posición y el rendimiento en tiempo real.
7. Mejoras en la durabilidad y la confiabilidad: Los materiales y los diseños de los actuadores han evolucionado. Con el fin de garantizar una mayor durabilidad y confiabilidad en condiciones de funcionamiento adversas, como altas temperaturas, vibraciones y humedad.
8. Tecnología futura: A medida que avanza la tecnología, se esperan desarrollos adicionales en los actuadores automotrices. En especial en el contexto de vehículos autónomos y sistemas de conducción avanzada.

Principales ejemplos de actuadores en el interior del automóvil

Algunos ejemplos de actuadores que se encuentran comúnmente en el interior de un vehículo son:

1. Actuadores de ventanas eléctricas: Estos controlan el movimiento de las ventanas. Los conductores y pasajeros pueden subir o bajar las ventanas utilizando interruptores en las puertas.
2. Actuadores de espejos retrovisores eléctricos: Permiten ajustar la posición de los espejos retrovisores exteriores desde el interior del vehículo para obtener una mejor visibilidad.
3. Actuadores de asientos eléctricos: Los asientos eléctricos están equipados con actuadores que permiten ajustar la posición del asiento, la inclinación del respaldo y el soporte lumbar para proporcionar un mayor confort y comodidad al conductor y a los pasajeros.
4. Actuadores de calefacción y ventilación: Estos controlan las compuertas de los conductos del sistema de calentamiento, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Esto regula la dirección y la cantidad de aire caliente o frío que fluyen de los orificios de aire y la distribuye por el habitáculo.
5. Actuadores de válvulas de refrigerante: En los sistemas de calefacción y refrigeración, los actuadores controlan los grifos que regulan el flujo de refrigerante a través del radiador y el calentador del automóvil.
6. Actuadores de aire acondicionado automático: Estos ajustan la temperatura y la velocidad del ventilador según las preferencias del conductor y los pasajeros en los sistemas de aire acondicionado automáticos.
7. Actuadores de compartimentos de almacenamiento: Algunos vehículos tienen compartimentos de almacenamiento con cierres eléctricos o actuadores para abrir o cerrar la guantera, la consola central o el maletero.
8. Actuadores de cierre centralizado de puertas: Estos permiten bloquear o desbloquear todas las puertas del vehículo desde un botón o control remoto. También pueden ser utilizados en sistemas de alarma antirrobo.
9. Actuadores de luces interiores: Manejan la iluminación interior, permitiendo encender o apagar las luces del techo, de lectura y otras del habitáculo.
10. Actuadores de volante ajustable: Si el vehículo tiene una columna de dirección modificable, los actuadores permiten que el conductor reajuste la inclinación y la profundidad del volante.
11. Actuadores de maletero eléctrico: En vehículos con maleteros eléctricos, los actuadores facilitan la apertura y el cierre automático del maletero con un botón o control remoto.
12. Actuadores de parasoles y cortinas: Algunos vehículos de gama alta tienen actuadores que manejan la posición de los parasoles y cortinas para proteger del sol.