Principios, selección y diseño con actuadores piezoeléctricos Los actuadores piezoeléctricos que aprovechan el efecto piezoeléctrico inverso para producir un desplazamiento en respuesta a una tensión aplicada pueden ofrecer una alternativa a los dispositivos electromagnéticos conocidos, como los motores y los solenoides. Ofrecen ventajas como mayor fiabilidad, menor consumo de energía, menor tamaño y mayor resolución posicional. Patrik Kalbermatten, Director Senior - Gestión de Productos de Promoción de la Distribución Magnética, Sensores y Actuadores en KEMET Electronics Corporation una empresa de Yageo EL EFECTO PIEZOELÉCTRICO Los hermanos Curie demostraron el efecto piezoeléctrico directo a finales del siglo XIX, mostrando cómo la aplicación de tensión a materiales cristalinos naturales como el cuarzo produce una carga eléctrica (figura 1a). También existe un efecto inverso: la aplicación de un campo eléctrico a un material con propiedades piezoeléctricas provoca una distorsión física (figura 1b), que se traduce en un desplazamiento de unas pocas micras. Desde las investigaciones de Curies, se han desarrollado diversos materiales piezoeléctricos sintéticos, o cerámicas ferroeléctricas. Éstos suelen tener una constante piezoeléctrica mucho mayor que los materiales naturales. Tras la sinterización, los dipolos de la estructura cristalina se orientan de forma aleatoria. A continuación, se aplica un fuerte campo eléctrico para polarizar los dipolos. Una vez eliminado el campo, persiste una polarización residual que confiere a la cerámica sus propiedades piezoeléctricas. Entre estos materiales sintéticos, el PZT, o titanato de circonato de plomo (Pb (Zr, Ti) O3), tiene una alta sensibilidad y una elevada temperatura de funcionamiento que permiten su uso en aplicaciones prácticas. Sus propiedades piezoeléctricas directas se aprovechan en dispositivos como sensores de presión, vibración, aceleración y choque, receptores ultrasónicos y equipos de diagnóstico, instrumentos de sonar, buscadores de peces, equipos de ensayos no destructivos y micrófonos. Por otro lado, el aprovechamiento del efecto piezoeléctrico inverso para manipular las dimensiones del cristal permite crear actuadores como etapas de posicionamiento industrial de precisión, válvulas, motores de lentes de cámaras para el zoom y el autoenfoque, fuentes ultrasónicas y altavoces. TIPOS DE ACTUADORES PIEZOELÉCTRICOS Y CONSTRUCCIÓN Se pueden construir varios tipos de actuadores para producir diferentes Figura 1a y 1b. Efectos piezoeléctricos directos e inversos. 50 COMPONENTES
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