Es posible que hayas escuchado esta palabra en alguna ocasión. Salvo que seas ingeniero, mecánico o te guste la electrónica, es más que posible que aun habiéndola escuchado, no te diga nada. Pero los servos están ahí, en los mecanismos. Al menos en algunos de ellos. En cuales o cuál es su función, es algo que vamos a averiguar a lo largo de este post. Porque el saber no ocupa lugar y nunca está de más ampliar nuestros conocimientos.
Este tipo de mecanismos o sistemas, conocidos como servomecanismos o servosistemas, “servos” para abreviar, han sufrido una evolución historia que se convierte en el fiel reflejo de los avances tecnológicos que ha sufrido nuestra sociedad actual. Si nos remontamos a sus orígenes, los servomecanismos se crearon para controlar el fuego naval. Merced a los avances de la industria, estos mecanismos, se han convertido en componentes esenciales dentro de la maquinaria moderna, la robótica e incluso, la electrónica de consumo doméstico. En todos estos campos, el control de precisión es esencial, por eso, los servos forman parte de su estructura.
Como ignorantes por completo de la materia, nos hemos aventurado a consultar con expertos en la materia como Tecnomotion Control, encargados de la reparación y venta de este tipo de sistemas, entre otros. Gracias a ellos, hemos aprendido algunas cosas sobre los servomecanismos que vamos a compartir con todo aquel a quien pueda interesarle.
Antes de entrar en materia, diremos que los servos, representan un sistema de control automatizado. Este sistema es perfectamente capaz de ajustar la salida a razón de la retroalimentación que lo sustenta. De esta manera se obtiene una precisión absoluta en el control de parámetros como la posición, la velocidad y el movimiento del objeto en cuestión. Básicamente, un servomecanismo es un sistema de control realimentado. Este sistema está compuesto por sus sensores, un controlador y lo que dan en llamar, actuadores. Cada uno con su misión correspondiente.
Los sensores miden la posición o la velocidad y envían la información al controlado que la procesa y ajusta. En ese momento los actuadores, actúan, ejecutan los ajustes para que la salida real y la deseada, coincidan. Este tipo de control en bucle es fundamental en aplicaciones en las que la precisión no puede fallar.
Los servos y sus orígenes
Para los amantes de la electrónica, robótica, industria aeroespacial, etc. La belleza de los servos se encuentra en una capacidad absoluta para realizar correcciones en tiempo real. Correcciones sobre el movimiento del mecanismo en cuestión, cabe decir. Esto es posible debido al proceso de ajuste continuo que realiza. Pero… ¿de dónde viene y a donde va este mecanismo?
El concepto de los servomecanismos viene de lejos. El siglo XVIII vio nacer el concepto de retroalimentación en el que se basan. Un siglo después, se desarrolló el primer servomecanismo eléctrico que permitía controlar la posición de los timones de los barcos. En los años treinta del siglo pasado, se desarrollan los amplificadores electrónicos que permiten la creación de sistemas de control más precisos y con una capacidad de respuesta cada vez mayor.
La Segunda Guerra Mundial hizo historia porque los servomecanismos fueron muy utilizados en aplicaciones militares entre las cuales se encontraban la colocación de cañones y el control de tiro. En los cincuenta, la maquinaria industrial incluyo los servos y se produjo una revolución en los procesos de fabricación. Durante los años sesenta, la carrera espacial se lanzó a desarrollar sofisticados servosistemas para posicionar cohetes y satélites. Llegados los setenta, los avances en microelectrónica y los sistemas de control digital, ampliaron las capacidades de los servos y los integraron en sistemas de mayor complejidad y tamaño más compacto. A partir de los años ochenta, gracias a los ordenadores y la tecnología digital, los servos forman parte integral de infinidad de aplicaciones que abarcan desde campos como la robótica hasta sistemas de energías renovables.
Ya, ya, pero ¿qué es un servosistema? Podríamos decir que es sencillamente un controlador. Un controlador que hace posible que los mecanismos en los que se incorporan sean tan precisos como sea necesario. Aunque su funcionamiento conlleva un compleja interacción de los componentes, en esencia, un servomecanismo, funciona sobre la base de los sistemas de control de bucle cerrado. Es decir que repiten su función una y otra vez, pero con la diferencia de que retroalimentan para autorregularse.
El principio de funcionamiento los servos puede resumirse en dos conceptos: retroalimentación y control. Por lo general cuentan con un sensor que mide la salida, un controlador que procesa la información y determina la respuesta y un actuador que la ejecuta. Si, ya lo dijimos antes, pero para que quede claro que esta configuración es la que hace posible que el sistema puede ajustar de manera continua sus acciones. En función de la retroalimentación que reciba, garantiza que la salida se ajuste a la orden.
De que se compone un servo
Estos sistemas son muy precisos debido a sus componentes. De ellos depende la precisión y eficacia que ofrezca el servo en cuestión. Cada una de las piezas que componen el sistema juega un papel crucial en su desempeño para garantizar que el sistema se fiable y funcional. Veamos las partes con las que cuenta un servosistema y de qué manera se unen para tener un servomecanismo eficaz.
En primer lugar, encontramos la pieza elemental: el servomotor. Esta pieza es el musculo del servomecanismo, como un corazón, traduce las señales eléctricas y las convierte en movimiento. Pasamos a los servo controladores y amplificadores que actúan como puente entre el controlador y el motor, modulando la potencia a razón de las señales de control. De ahí, vamos al servo controlador que se convierte en el cerebro del sistema y procesa las señales de entrada para dirigir el movimiento del motor. Gracias a los codificadores se obtiene la retroalimentación mediante el seguimiento de la posición o el eje del motor. Los sistemas de servo trasmisión incluyen engranajes y correas que permiten amplificar el movimiento del motor. Como colofón, la carcasa mecánica protege todos estos componentes.
Ahora sí, pasamos a las aplicaciones de los servomecanismos que, con toda probabilidad, nos ayudaran a comprender la función de estos sistemas tan interesantes. Debido a su control preciso sobre el movimiento y la fuerza, estos sistemas cuentan, como ya hemos adelantado, con incontables aplicaciones en infinidad de sectores. Desde los movimientos de la robótica hasta la maquinaria industrial, los servos tienen un impacto más que significativo en sus aplicaciones.
Dentro del control de posición, la aplicación de los servos es fundamental. El movimiento y la colocación es primordial por lo que los servos son de gran ayuda en la robótica, donde garantizan el movimiento preciso de los brazos (esencial en cirugía); en los sistemas de comunicación donde el posicionamiento de la antena; la observación de los cielos cuenta con servos de gran precisión para posicionar los telescopios; la impresión en tres dimensiones se sirve de los servos para controlar los cabezales de impresión con precisión milimétrica; las máquinas CNC y los vehículos de guiado automático, también cuentan con servos para el control de la posición.
En el campo de las aplicaciones de control de velocidad donde la precisión debe ser máxima, los servomecanismos son esenciales. Algunas de sus aplicaciones las podemos encontrar en sistemas de transporte como la fabricación y logística, donde regulan la velocidad de las cintas transportadoras. Controlan bombas y ventiladores ajustando la velocidad en función de la demanda del sistema. Los coches y vehículos eléctricos, cuentan con servos para modular la velocidad de los motores. Fresadoras y tornos tienen la velocidad garantizada gracias al control de los servos, así como la maquinaría textil utiliza los servosistemas para que sus máquinas produzcan tejidos uniformes. Los equipos de mezcla y agitación controlan su velocidad con máxima precisión y garantizando mezclas homogéneas gracias a los servos.
Por si fueran pocas sus aplicaciones, aquí tenemos algunas más, en lugares menos convencionales e incluso, innovadores. La versatilidad de estos mecanismos es tal que puedes encontrarlos para estabilizar cámaras de cine y fotografía, compensando los movimientos. Dentro de las instalaciones artísticas en las que el arte interactivo utiliza los servomotores para dinamizar movimientos e interactuar. Los productos de uso sanitario como las prótesis o máquinas de diagnóstico cuentan con servos para ganar en movimientos y ajustes de gran precisión.
Los simuladores de vuelo en entornos realistas deben su veracidad a los servos que crean el movimiento y la retroalimentación de fuerza, recreando a la perfección las condiciones de vuelo reales necesarias para los que quieren ser piloto. Hasta las viviendas y edificios inteligentes lo serían menos si los servos, no existieran. Los servo motores ajustan ventanas y rejillas de ventilación de tal manera que se logran las condiciones ambientales necesarias. Hasta el mundo de la agricultura cuenta con los siervos como excelentes aliados, pues realizan con precisión tareas como la siembra a intervalos o a ciertos niveles de profundidad.
El apasionante mundo de los servos va mucho más allá de lo aquí contado. Si te interesa todo lo que tiene que ver con estos interesantes sistemas que podemos encontrar en prácticamente, cualquier parte, ya puedes seguir investigando.