El ciclo de trabajo de un actuador lineal no es un porcentaje universal aplicable a todas las tecnologías de accionamiento. En un actuador eléctrico con motor, suele expresar el tiempo durante el cual permanece alimentado como proporción del tiempo conectado más el tiempo desconectado. En un cilindro neumático, los ingenieros suelen necesitar un perfil de trabajo más amplio: frecuencia de ciclo, tiempo de carrera, pausas, carga, velocidad, amortiguación, demanda de aire, trabajo de la válvula y recorrido acumulado.
Esta distinción evita un error habitual de dimensionamiento. Un cilindro neumático puede funcionar todo el día sin necesitar una pausa para enfriar un motor y, aun así, superar la velocidad permitida, la energía de impacto, la frecuencia de funcionamiento, la carga sobre las guías o las hipótesis de vida útil de sus componentes. Un actuador eléctrico puede realizar menos carreras y sobrecalentarse porque el motor sigue alimentado bajo carga.
Conclusiones principales
- Thomson define el ciclo de trabajo eléctrico a partir del tiempo de alimentación del motor.
- SMC indica hasta 15 Hz únicamente para un cilindro específico de alta frecuencia y con el circuito recomendado.
- La selección neumática también exige comprobar velocidad, carga, amortiguación, demanda de aire, trabajo de la válvula, recorrido acumulado y criterios de fallo definidos, en lugar de adoptar un porcentaje eléctrico.
El ciclo de trabajo de un actuador eléctrico es la fracción de un periodo de referencia especificado durante la cual el motor del actuador está alimentado. El perfil de trabajo neumático registra ciclos, carrera, pausas, velocidad, carga, presión, entorno, método de parada, horas de funcionamiento y criterios de fallo utilizados para la aceptación. El tiempo de ciclo comprende avance, pausa en avance, retroceso y pausa en retorno.
La especificación más clara separa tres preguntas: cuánto tiempo está alimentado el motor eléctrico, con qué frecuencia se mueve el mecanismo neumático y cuánta energía debe disipar la carga en movimiento. Un solo porcentaje no puede responder a las tres.
Según nuestra experiencia al revisar aplicaciones, los equipos suelen registrar el tiempo de ciclo ordenado, pero omiten la pausa con alimentación en un eje eléctrico o la velocidad de entrada en la amortiguación de un eje neumático. Estas condiciones ausentes pueden cambiar el límite dominante aunque el número nominal de ciclos no varíe.
¿Qué significa el ciclo de trabajo en los distintos actuadores lineales?
En el ejemplo de actuador eléctrico de Thomson, el equipo funciona durante 15 segundos y descansa 45 segundos, lo que da un ciclo de trabajo del motor del 25 % (Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle, consultado en 2026). Esta fórmula es adecuada para el tiempo de alimentación del motor; los cilindros neumáticos requieren, en cambio, comprobaciones de ciclo, velocidad, energía y vida útil.
El significado de la expresión cambia según el componente del que se hable. Pregunte qué se conecta, qué se mueve y qué límite intenta proteger el fabricante.
| Componente o sistema | Medida de trabajo útil | Principal mecanismo limitante | Datos que deben solicitarse |
|---|---|---|---|
| Actuador lineal eléctrico | Porcentaje de tiempo de alimentación del motor durante el periodo indicado | Motor, reductor, freno, electrónica, husillo, temperatura | Gráfico de carga y trabajo, periodo de referencia, límite ambiental, regla de mantenimiento con alimentación |
| Cilindro neumático | Ciclos/min, carreras/min, velocidad, recorrido, energía de impacto, horas de funcionamiento | Juntas, guías, amortiguadores, topes, conducto de aire, contaminación | Límite de frecuencia/velocidad del modelo, datos de carga y momento, capacidad de amortiguación, condiciones de ensayo |
| Bobina de electroválvula | Tiempo energizado o régimen continuo/intermitente de la bobina | Temperatura y aislamiento de la bobina | Tensión, frecuencia, límite ambiental, régimen de trabajo de la bobina |
| Compresor | Tiempo en carga/en marcha o demanda media dividida por la capacidad disponible | Temperatura del motor y del elemento compresor, método de control | Capacidad FAD, banda de presión, depósito, reserva, trabajo objetivo |
No traslade una clasificación de una fila a otra. Una bobina de válvula apta para servicio continuo no hace que el cilindro sea adecuado para ciclos ilimitados. Que un cilindro soporte el ciclo mecánico tampoco demuestra que el actuador eléctrico situado junto a él pueda permanecer alimentado durante el mismo periodo.
Para una comparación tecnológica más amplia, consulte la guía sobre los distintos tipos de actuadores lineales y la guía de selección de cilindros neumáticos frente a actuadores eléctricos. La guía independiente de terminología de cilindros y actuadores explica la relación entre la categoría superior y sus componentes; utilice esta página para calcular el perfil de trabajo.
¿Cómo se calcula el ciclo de trabajo de un actuador lineal eléctrico?
Thomson define el ciclo de trabajo de un actuador eléctrico como el tiempo de alimentación del motor dividido por la suma del tiempo conectado y el tiempo desconectado; su ejemplo WhisperTrak utiliza 10 segundos conectado y 90 segundos desconectado para obtener un 10 % (Thomson, actuador lineal eléctrico WhisperTrak, consultado en 2026). Calcule la proporción y después compruebe las condiciones de carga y temperatura.
Utilice el periodo de referencia y la definición del fabricante:
Ciclo de trabajo (%) = tiempo con alimentación / (tiempo con alimentación + tiempo sin alimentación) x 100Suponga que una secuencia de máquina incluye 8 segundos de avance, 7 segundos de retroceso, 5 segundos de mantenimiento con alimentación y 80 segundos con el motor sin alimentación:
Tiempo con alimentación = 8 + 7 + 5 = 20 segundos
Periodo de referencia = 20 + 80 = 100 segundos
Ciclo de trabajo = 20 / 100 x 100 = 20 %Cuente el tiempo de mantenimiento únicamente cuando el motor, el freno o el accionamiento sigan energizados según la definición del producto. Un actuador autoblocante que mantiene la posición mecánicamente sin alimentación tiene un perfil térmico distinto al de un accionamiento que suministra corriente de forma continua estando parado.
El porcentaje por sí solo es insuficiente. Thomson señala que el ciclo permitido depende de la carga nominal máxima y de la temperatura ambiente, por lo que un cálculo válido también necesita las condiciones de producto con las que se estableció el límite. Registre estos seis datos:
- Tiempos medidos de avance y retroceso.
- Pausa con alimentación, liberación del freno, movimientos por impulsos y movimientos de ajuste dentro de la secuencia de producción real.
- Temperatura ambiente.
- Dirección de la carga, carga lateral, alineación del montaje y reacción del mecanismo en la extensión completa.
- Tensión de alimentación y límites del controlador.
- Periodo de referencia exacto de la ficha técnica, incluida cualquier curva de carga o temperatura que modifique el porcentaje permitido.
No convierta un cálculo del 20 % en la aprobación de un actuador solo porque el folleto indique 25 %. Ambos valores deben utilizar la misma carga, condición ambiental, convención temporal y configuración de producto.
El trabajo de un cilindro neumático es un problema de ingeniería distinto
SMC publica una frecuencia máxima de funcionamiento de 12 Hz para su CM2-X3423 con una carrera de 25 mm y de 15 Hz para su CQ2-X3423 con una carrera de 5 mm bajo las condiciones de circuito recomendadas (SMC, High Speed/High Frequency Cylinder, consultado en 2026). Por tanto, el trabajo neumático depende del producto y de sus condiciones.
El aire comprimido no crea el mismo problema de refrigeración del bobinado que un actuador eléctrico. Los límites del cilindro neumático provienen del deslizamiento repetido, el estado de las juntas, la carga sobre las guías, los impactos, la capacidad de amortiguación, el caudal de los tubos y válvulas, la lubricación, la temperatura, la contaminación y la distancia total recorrida.
Un cilindro sin vástago puede repetir movimientos lineales sin un vástago exterior, pero la carga del carro, la velocidad, la entrada en amortiguación, el caudal del circuito y el recorrido acumulado siguen definiendo el perfil de trabajo aceptable.
Los límites eléctricos siguen siendo relevantes. Una bobina de electroválvula puede permanecer energizada durante una pausa prolongada aunque el cilindro esté detenido, por lo que su exposición térmica continúa sin que se produzca otra carrera. Los sensores y frenos tienen límites propios. Lo mismo ocurre con las válvulas proporcionales y los controladores. Evalúe cada componente por separado en lugar de reducirlos a un único porcentaje del actuador.
En equipos neumáticos, el «tiempo de descanso» no suele ser la primera variable de dimensionamiento. Una pausa de diez segundos puede enfriar una bobina de válvula, pero no elimina el recorrido de las juntas, no invierte un patrón de desgaste por carga lateral ni reduce la energía cinética del siguiente impacto de fin de carrera.
Utilice la lista de comprobación para cilindros neumáticos de alta velocidad cuando el tiempo de ciclo sea exigente y revise la carga lateral en actuadores lineales cuando la herramienta móvil tenga el centro de gravedad desplazado.
¿Cómo se elabora un perfil de trabajo neumático?
ISO 19973-3:2015 especifica procedimientos de ensayo de fiabilidad e informes para cilindros neumáticos con vástago, mientras que ISO 19973-1 exige declarar las condiciones de ensayo y aplicar una evaluación estadística (ISO, ISO 19973-3:2015, 2015; ISO, ISO 19973-1:2015, 2015). Elabore un perfil de funcionamiento reproducible, no una vaga etiqueta «24/7».
Empiece por un ciclo completo de la máquina. Registre por separado cada movimiento y cada pausa; después calcule la frecuencia y el recorrido.
Tiempo de ciclo = avance + pausa en avance + retroceso + pausa en retroceso
Ciclos por minuto = 60 / tiempo de ciclo en segundos
Recorrido de ida y vuelta por ciclo = 2 x carrera
Recorrido por turno = recorrido de ida y vuelta x ciclos por turnoEjemplo: un cilindro funciona a 6 ciclos/min con una carrera de 400 mm durante un turno de 8 horas.
Ciclos por turno = 6 x 60 x 8 = 2.880 ciclos
Recorrido por ciclo = 2 x 0,4 = 0,8 m
Recorrido por turno = 2.880 x 0,8 = 2.304 m, o 2,304 kmEste resultado no es una predicción de vida útil. Es el valor de exposición que debe compararse con los ensayos del proveedor, los intervalos de mantenimiento, los datos de las juntas, los límites de las guías y la pérdida de prestaciones aceptable para la aplicación.
| Dato del perfil de trabajo | Qué registrar | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Definición del ciclo | Avance, pausa, retroceso, pausa, ciclos abortados | Evita que distintos equipos contabilicen eventos diferentes |
| Carrera y frecuencia | mm, ciclos/min, horas/turno | Convierte el tiempo de calendario en ciclos y recorrido |
| Geometría de la carga | Masa, dirección, desplazamientos del centro de gravedad, momentos | Define las reacciones en guías y rodamientos |
| Movimiento | Velocidad media y máxima, aceleración, velocidad de entrada en amortiguación | Controla la demanda de caudal y la energía de parada |
| Circuito de aire | Presión dinámica, válvula, diámetro interior del tubo, racores, restricción de escape | Muestra si el cilindro recibe poco caudal o sufre contrapresión |
| Entorno | Temperatura, partículas, agua, aceite, lavado, productos químicos | Modifica juntas, lubricante, corrosión y detección |
| Mantenimiento | Inspección, limpieza, lubricación, ajuste, límites de sustitución | Permite comparar los ensayos del proveedor con la práctica de la planta |
Calcule la demanda en el punto de uso con la calculadora de consumo de aire neumático. Si se conoce el caudal disponible pero no el tiempo de movimiento, utilice la calculadora de tiempo de carrera como primera estimación y confirme después el comportamiento dinámico en la máquina real.
Los límites que controlan el funcionamiento neumático de alta frecuencia
La serie de alta frecuencia de SMC citada alcanza 2.500 mm/s, pero su catálogo también limita la energía cinética admisible a 0,16-0,98 J según el modelo y el diámetro (SMC, High Speed/High Frequency Cylinder, consultado en 2026). Frecuencia, velocidad, carga y energía de parada deben ser válidas simultáneamente.
Identifique el límite más bajo.
El menor límite publicado gobierna la selección. Un cilindro puede cumplir los ciclos por minuto requeridos y seguir siendo inadecuado porque la carga útil alcanza la tapa final con demasiada energía cinética. Los datos de ingeniería de Parker indican que la capacidad de amortiguación del cilindro debe evaluarse con la carga móvil y la velocidad máxima del pistón (Parker, datos de ingeniería de aplicaciones de actuadores neumáticos, consultado en 2026).
Compruebe estos límites como un sistema interrelacionado:
- Frecuencia de funcionamiento: límite del modelo exacto.
- Velocidad del pistón o carro: recorrido normal más zonas de aceleración y deceleración.
- Energía cinética: masa en movimiento, velocidad máxima, orientación, fuerza externa, condición de entrada en amortiguación y capacidad publicada del dispositivo de parada seleccionado.
- Cargas y momentos sobre las guías: centro de gravedad de la carga útil en cada eje pertinente.
- Presión dinámica y caudal: presión medida en el puerto del cilindro durante la carrera de mayor demanda, con la válvula, tubos, racores y recorrido de escape reales.
- Temperatura: cuerpo del cilindro, juntas, bobina de válvula, sensor y envolvente circundante.
- Recorrido acumulado: contar solo los ciclos oculta la gran diferencia de exposición mecánica entre una carrera de ensayo de 5 mm y una carrera de producción de 2.000 mm que funcionan a la misma frecuencia.
- Criterios de fallo: fugas, deriva, pérdida de velocidad, holgura, error de sensor, desgaste de juntas o incapacidad para completar el ciclo.
Un ensayo de resistencia solo es aplicable a la configuración declarada. ISO 19973-1 señala que la vida útil de los componentes varía y exige interpretación estadística, condiciones documentadas y métodos de evaluación definidos cuando se comunican resultados de fiabilidad. Una sola muestra demuestra muy poco.
Para producción continua, la guía independiente sobre durabilidad de cilindros sin vástago en funcionamiento 24/7 explica cómo convertir los ciclos en recorrido, pruebas de cualificación y un plan de ensayo piloto. La guía de amortiguación neumática aborda la parte de la parada.
¿Cómo deben compararse las clasificaciones del 25 %, 50 % y 100 %?
IEC 60034-1:2026 se aplica a máquinas eléctricas rotativas, mientras que Thomson indica que las clasificaciones de trabajo de los actuadores eléctricos varían con la carga y la temperatura ambiente (IEC, IEC 60034-1:2026, 2026; Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle, consultado en 2026). Trate 25 %, 50 % y 100 % como declaraciones específicas de cada producto, no como clases universales de actuadores.
Dos actuadores marcados como 25 % pueden utilizar periodos de referencia distintos. Uno puede restringir la clasificación por debajo de una carga determinada; otro puede emplear un gráfico de carga frente a temperatura. Incluso una clasificación nominal del 100 % puede tener límites de fuerza, velocidad, temperatura ambiente, montaje, corriente del controlador, uso del freno o carga lateral admisible.
Siga esta secuencia de comparación:
- Identifique los números de pieza exactos.
- Confirme la definición de ciclo de trabajo del fabricante y el periodo de referencia indicado.
- Compare la carga continua y máxima en ambas direcciones de carrera, utilizando la curva de carga frente a temperatura cuando se facilite.
- Compruebe la temperatura ambiente.
- Determine si el mantenimiento con alimentación, el frenado, los movimientos por impulsos, la inversión, el retorno al origen y los movimientos de ajuste cuentan como tiempo conectado.
- Compruebe velocidad, carga lateral, juego, vida del husillo, uso del freno y límites del controlador por separado del porcentaje.
- Obtenga una aclaración por escrito que identifique la secuencia, carga, temperatura y condición de montaje reales cuando la ficha técnica no defina una condición necesaria.
En un cilindro neumático, no convierta estos porcentajes en un supuesto programa de refrigeración. Utilice, en cambio, la frecuencia, velocidad, energía cinética, carga, entorno y datos de ensayo de vida útil publicados.
Verificación en la máquina antes de producir
ISO 4414:2010 aborda los peligros importantes de los sistemas neumáticos e incluye en su alcance el funcionamiento previsto, el ajuste, el mantenimiento, la operación fiable y el servicio ininterrumpido (ISO, ISO 4414:2010, 2010). Verifique el actuador en la máquina real mediante ciclos medidos y aplicando los procedimientos de control de energía y protección del centro.
Antes de realizar ensayos o mantenimiento, aísle la energía eléctrica y neumática peligrosa. OSHA 29 CFR 1910.147 exige controlar la energía eléctrica, mecánica, hidráulica, neumática, térmica y otras energías peligrosas durante los trabajos de mantenimiento cubiertos por la norma (OSHA, Control of Hazardous Energy, consultado en 2026).
Ejecute una secuencia de verificación controlada:
- Registre la receta de producción.
- Añada la carga útil real, la carrera, la orientación, la presión regulada, la condición ambiental, los turnos diarios y cada modo de ajuste o limpieza que mueva el eje.
- Mida los tiempos de avance, pausa, retroceso y pausa de retorno durante suficientes ciclos repetidos para detectar deriva.
- Registre la corriente del motor y la temperatura de la carcasa en ejes eléctricos; registre el comportamiento del cilindro, la bobina de la válvula y el escape en ejes neumáticos.
- Confirme la entrada en amortiguación con la carga y velocidad máximas.
- Inspeccione soportes, guías, tubos, cables y sensores para detectar cargas de reacción o interferencias.
- Compare cada valor medido con el límite de producto aplicable.
- Defina umbrales para detener el trabajo por temperatura, fugas, impactos, deriva, cambios en el tiempo de ciclo, ruido anómalo, montaje flojo, error del sensor o imposibilidad de alcanzar la posición ordenada.
No valide solo durante la puesta en marcha. Repita la comprobación después de cambios en la velocidad de producción, nuevas herramientas, variaciones de carga útil, revisiones del programa de control, sustituciones de válvulas o tubos y modificaciones de la envolvente. Estos cambios pueden alterar el trabajo sin modificar la placa de características del actuador.
Por ejemplo, una pinza más pesada puede mantener los mismos ciclos por minuto mientras aumenta el momento sobre las guías y la energía de parada. Una válvula de sustitución más pequeña puede dejar intacto el programa mientras alarga el tiempo de carrera y reduce la presión dinámica.
Un registro de puesta en marcha útil contiene un temporizador y un cuentakilómetros: el tiempo revela la exposición térmica, mientras que el número de ciclos y el recorrido muestran la exposición mecánica. Añada la geometría de la carga y la energía de parada, y el registro será lo bastante específico para compararlo con las pruebas del proveedor.
Preguntas frecuentes sobre el ciclo de trabajo de los actuadores lineales
El ejemplo de Thomson de 15 segundos conectado y 45 segundos desconectado equivale al 25 %, mientras que SMC publica límites neumáticos como 12 Hz con 25 mm de carrera y 15 Hz con 5 mm de carrera (Thomson, consultado en 2026; SMC, consultado en 2026). La respuesta correcta depende de la tecnología del actuador y de las condiciones del producto.
¿Es el 25 % un ciclo de trabajo estándar para todos los actuadores lineales?
No. Thomson utiliza el 25 % como ejemplo de cálculo, no como clasificación universal. El porcentaje permitido para un actuador puede depender del periodo de referencia, la carga, la temperatura ambiente, el controlador y el montaje. Consulte el gráfico del producto exacto. Para cilindros neumáticos, utilice datos específicos del modelo sobre frecuencia, velocidad, energía, carga y recorrido en lugar de adoptar ese porcentaje.
¿Necesita un cilindro neumático un 75 % de tiempo de descanso si un actuador eléctrico está clasificado al 25 %?
No. Una clasificación eléctrica del 25 % suele proteger un actuador motorizado bajo las condiciones indicadas. No crea una regla de descanso neumático. El cilindro sigue necesitando comprobaciones de ciclos por minuto, velocidad del pistón, energía de amortiguación, carga sobre las guías, calidad del aire, trabajo de la bobina de la válvula, temperatura y recorrido acumulado dentro de la secuencia de producción real.
¿El mantenimiento de posición con alimentación cuenta como tiempo conectado del actuador eléctrico?
Cuéntelo cuando siga aplicándose alimentación. En una secuencia de 100 segundos, 15 segundos de movimiento más 5 segundos de mantenimiento con alimentación producen un tiempo conectado del 20 % según esa definición, aunque la posición de salida permanezca inmóvil durante parte del intervalo. Un mecanismo autoblocante puede comportarse de otra manera. Compruebe el manual del producto.
¿Puede un actuador superar brevemente su ciclo de trabajo nominal?
No presuponga que una superación breve sea aceptable. El resultado térmico depende de la temperatura previa, la carga, la condición ambiental, el periodo de referencia, la protección del controlador y las reglas de sobrecarga del fabricante. Un descanso posterior no autoriza automáticamente la superación. Utilice límites escritos del producto u obtenga la aprobación del proveedor para la aplicación antes de cambiar la secuencia.
¿Debe incluirse el trabajo de la bobina de la electroválvula en el cálculo del cilindro neumático?
Regístrelo por separado. El perfil de trabajo mecánico del cilindro comprende movimiento, velocidad, energía, carga y recorrido. La bobina de la válvula tiene su propia clasificación de tiempo energizado y temperatura ambiente. El cilindro puede detenerse durante una pausa larga mientras la bobina sigue alimentada, de modo que el componente eléctrico puede convertirse en el primer límite térmico.
La respuesta práctica es sencilla: calcule el tiempo de alimentación del motor para actuadores eléctricos, describa el perfil completo de funcionamiento de los cilindros neumáticos y valide cada componente con sus propios límites documentados. El «ciclo de trabajo» solo es útil cuando se identifican la variable controlada y las condiciones de referencia.
Referencias técnicas externas y fechas de consulta
Thomson, Actuadores lineales: ciclo de trabajo. Consultado el 2026-07-15.
Thomson, Actuador lineal eléctrico WhisperTrak. Consultado el 2026-07-15.
SMC, Cilindro de alta velocidad y alta frecuencia CM2/CQ2-X3423. Consultado el 2026-07-15.
ISO 19973-1:2015, Fiabilidad de componentes neumáticos: procedimientos generales. Consultado el 2026-07-15.
ISO 19973-3:2015, Ensayos de fiabilidad de cilindros neumáticos. Consultado el 2026-07-15.
IEC 60034-1:2026, Máquinas eléctricas rotativas: características nominales y rendimiento. Consultado el 2026-07-15.
Parker, Datos de ingeniería de aplicaciones de actuadores neumáticos. Consultado el 2026-07-15.
ISO 4414:2010, Requisitos de seguridad para potencia fluida neumática. Consultado el 2026-07-15.
OSHA 29 CFR 1910.147, Control de energías peligrosas. Consultado el 2026-07-15.