ACTUADORESTEMA 2

Genricamente se conoce con el nombre de actuadores a los elementos finales que permiten modificar las variables a controlar en una instalacin automatizada. Se trata de elementos que ejercen de interfaces de potencia, convirtiendo magnitudes fsicas, normalmente de carcter elctrico en otro tipo de magnitud que permite actuar sobre el medio o proceso a controlar. Al mismo tiempo aslan la parte de control del sistema de las cargas que gobiernan el proceso. Entre los accionamientos ms habituales se encuentran los destinados a producir movimiento (motores y cilindros), los destinados al trasiego de fluidos (bombas) y los de tipo trmico (hornos, intercambiadores, etc.)

DefinicinLos actuadores son dispositivos (elctricos) por medio de los cuales se modifican estados de sistemas como pueden ser: iluminacin, climatizacin, persianas y motores entre otros. Para cada tipo de carga existe un determinado tipo de actuador. Segn se trate de un circuito de iluminacin, de un motor o de una vlvula, habr que seleccionar el actuador correspondiente para el correcto funcionamiento del sistema. 2. ACTUADORESExisten tres tipos de actuadores:ElctricosMecnicosHidrulicos

2.1 ACTUADORES ELECTRICOSEs un traductor, que transforma seales elctrica en movimientos mecnicos

Caractersticas Generales

Solo requieren de energa elctricaComo solo se necesitan cables para transmitir las seales. Son muy verstilesNo hay restricciones de distancia entre la fuente de poder y el actuador

Ventajas: Precisos Fiables Fcil control Sencilla instalacin Silenciosos

Desventajas: Potencia limitada

2.1.1 Tipos Actuadores Elctricos Dentro de los actuadores elctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:

Motores de corriente continua (DC). Servomotoreshttps://www.youtube.com/watch?v=NYGy1R3OKBQMotor paso a pasoMotor de corriente alterna (AC)

Ver video:https://www.youtube.com/watch?v=mFsPxpFHajM

Motores de corriente continua

El motor de corriente continua es una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica, principalmente mediante el movimiento rotatorio.La principal caracterstica es la posibilidad de regular la velocidad desde vaco a plena carga

El motor de C.C. esta constituido por dos piezas fundamentalesRotor: constituye la parte mvil del motor y proporciona el torque para mover la carga

Estator: constituye la parte fija y su funcin es suministrar el flujo magntico que ser usado por el bobinado del rotor para realizar el movimiento giratorio

ServomotoresLos servos son un tipo especial de motor de c.c.(aunque ya los hay de c.a.) que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posicin dentro de su intervalo de operacin. Para ello, el servomotor espera un tren de pulsos que se corresponde con el movimiento a realizar

El resultado es un servo de posicin con un margen de operacin de 180 aproximadamente

Motor paso a pasoes un dispositivo electromecnico que convierte una serie de impulsos elctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. CaractersticasVentajases capaz de asegurar un posicionamiento simple y exactoligeros, fiables, y fciles de controlar, pues al ser cada estado de excitacin del estator estable, el control se realiza en bucle abierto, sin la necesidad de sensores de realimentacin.Son ideales donde se requiere un movimiento precisoDesventajasEl funcionamiento a bajas velocidades no es suave, ya que existe el peligro de perdida de una posicin por trabajar en bucle abiertoTienden a sobrecalentarse trabajando a velocidades elevadas y presentan un limite en el tamao que pueden alcanzar.Ver Videohttps://www.youtube.com/watch?v=Y1HOk1jA_8Q

Clasificacin Existen tres tipos de motores paso a paso: Imanes permanentesReluctancia variableHbridos.

ACTIVIDAD:Investigar cada uno de ellos y dar un ejemplo de la industria

Motor de corriente alterna (AC)Se basa en la utilizacin de corriente alternaLa corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de direccin peridicamente en un conductor. como consecuencia del cambio peridico de polaridad de la tensin aplicada en los extremos de dicho conducto

La variacin de la tensin con el tiempo puede tener diferentes formas: senoidal, triangular, trapezoidal.

Corriente alterna senoidal

VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA

La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la produccin y transporte de la energa elctrica, respecto a la corriente continua:1-Generadores y motores mas baratos y eficientes, y menos complejos 2-Posibilidad de transformar su tensin de manera simple y barata (transformadores) 3-Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energa a largas distancias con un mnimo de seccin de conductores ( a alta tensin) 4-Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de induccin asncrono de rotor en cortocircuito) 5-Desaparicin o minimizacin de algunos fenmenos elctricos indeseables (magnetizacin en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolticas en pares metlicos)

Existen dos tipos fundamentales de motores de corriente alterna:

motores asncronos

motores sncronos

Motores asncronosSon probablemente los ms sencillos y robustos de los motores elctricos El rotor est constituido por varias barras conductoras dispuestas paralelamente el eje del motor y por dos anillos conductores en los extremos. El conjunto es similar a una jaula de ardilla

Motores sncronosEl motor sncrono, como su nombre indica, opera exactamente a la misma velocidad que el campo del estator, sin deslizamiento.El motor sncrono, utiliza el mismo concepto de un campo magntico giratorio producido por el estator, pero ahora el rotor consta de electroimanes o de imanes permanentes (PM) que giran sincrnicamente con el campo del estatorMotor Asncrono (InduccinMotor (AC) Sncrono

2.2 Actuadores Mecnicos. Los actuadores mecnicos son dispositivos que transforman el movimiento rotativo a la entrada, en un movimiento lineal en la salida. Los actuadores mecnicos aplicables para los campos donde se requiera movimientos lineales tales como: elevacin, traslacin y posicionamiento lineal.

Algunas de las ventajas que nos ofrecen los actuadores mecnicos son: Alta fiabilidad, simplicidad de utilizacin, mnima manutencin, seguridad y precisin de posicionamiento; irreversivilidad segn el modelo de aplicacin, sincronismo de movimiento.

Dentro del campo de los actuadores mecnicos encontramos dos tipos de movimiento: A) Actuadores mecnicos/ lineales con husillo traslante ( Serie ST, M tipo1) (B2 tipo1)B) Actuadores mecnicos/ lineales con husillo rotante. ( Serie SR, Serie M tipo2) ( Serie BL tipo2)

Ver video:https://www.youtube.com/watch?v=U-WMf8Zv9Qs Actividad por equipo: Realizar esta prctica en el siguiente link https://sites.google.com/site/arduinoreciclar/piston-mecanico

FUNCIONAMIENTO DE ACTUADORES MECANICOS

Cuando un proceso de automatizacin se realiza sin la intervencin humana decimos que se trata de un proceso automatizado. La automatizacin permite la eliminacin total o parcial de la intervencin del hombre. Los automatismos son dispositivos de realizar tareas sin la intervencin humana. Algunas maquinas coma las lavadoras tienen programadores y las ordenes que proporcionan se llaman programas.

Tipos de Automatizado Elctricos: son aquellos que funcionan mediante corriente elctrica. Ej: vdeo.Hidraulicos: son aquellos que se transmiten a travs de lquidos cuando son presionados. Ej: gra.Neumaticos: son aquellos que funcionan mediante la fuerza de aire comprimido. Ej: lavacoches. Generalmente la mayora de las mquinas automticas utilizan combinaciones de mecanismos. As pues existen automatismos electroneumaticos, automatismos electrohidraulicos y hidroneumaticos.

CARACTERISTICAS DE ACTUADORES MECANICOS Perifericos de entradaCPUPERIFERICOS DE SALIDA. Perifricos de entrada: Son aquellos que proporcionan a la unidad de control del automatismo la informacin que necesita para activar, desactivar o regular el funcionamiento de los perifricos de salida. Estos dispositivos transmiten informacin mediante seales que pueden ser de diferente naturaleza: Luz.Elctrica: interruptor.Neumticos: botn hidrulico.Magntico.

Ejemplo: Todos los botones que intervienen en la puesta en marcha y los mandos a distancia son dispositivos de entrada. Tambin hay perifricos de entrada capaces de detectar la variacin de diferentes magnitudes (presin, volumen, temperatura etc.) y comunicarlas a la unidad de control.

MODO DE COMUNICACION DE ACTUADORES MECANICOSCuando aplicamos una fuerza sobre una superficie determinada decimos que ejercemos presin. Cuando mas grande sea la superficie sobre la cual aplicamos la fuerza mas pequea ser la presin que ejercemos encima y cuanto ms pequea sea la superficie mayor ser la presin. Si la fuerza se mide en Newtones y la superficie en m. El cociente entre estas unidades nos da la unidad de presin, los Pascales Pa= F/S En neumtica el pascal resulta una unidad muy pequea, por eso se utiliza un Bar que es igual a 105 pascales. Otras unidades que se utilizan para medir la presin son: atmsferas que equivalen a la presin atmosfrica nivel del mar.

Kp/cm: 1Kp = 1Kg. PSI: libra por pulgada. mm de mercurio. Equivalencias entre ellas1 bar = 1Kg/cm = 105 pas = 760 mm de Hg = 14,3 PSI. 1 atmsfera 1,0131 bares.

ACTUADORES NEUMTICOS E HIDRULICOS.

Los actuadores hidrulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidrulicos requieren demasiado equipo para suministro de energa, as como de mantenimiento peridico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumticos tambin son limitadas desde el punto de vista de precisin y mantenimiento. ACTUADOR HIDRAULICO LINEAL El trabajo realizado por un actuador neumtico puede ser lineal o rotativo. El movimiento lineal se obtiene por cilindros de mbolo (stos tambin proporcionan movimiento rotativo con variedad de ngulos por medio de actuadores del tipo pin-cremallera). Su tamao va en funcin de las cargas operacionales que tenga que sufrir y bsicamente consiste en un cilindro exterior dentro del cual se desliza un pistn. Unido al pistn se encuentra un vstago que atraviesa el fondo del cilindro y es el que transmite el movimiento linealmente.

Ver Video:https://www.youtube.com/watch?v=U4cAeWZHyNE

Los actuadores elctricos tambin son muy utilizados en los aparatos mecatrnicos, como por ejemplo, en los robots

Aunque en esencia los actuadores neumticos e hidrulicos son idnticos, los neumticos tienen un mayor rango de compresin y adems existen diferencias en cuanto al uso y estructura. Se clasifican en actuadores lineales y giratorios.

ACTUADORES NEUMTICOS LINEALES

El cilindro neumtico consiste en un cilindro cerrado con un pistn en su interior que desliza y que transmite su movimiento al exterior mediante un vstago

ACTUADORES NEUMTICOS GIRATORIOSLos actuadores rotativos o giratorios son los encargados de transformar la energa neumtica en energa mecnica de rotacin. Dependiendo de si el mvil de giro tiene un ngulo limitado o no, se forman los dos grandes grupos a analizar:

Actuadores de giro limitado para ngulos de giro de 90, 180..., hasta un valor mximo de unos 300 (aproximadamente).

Los cilindros hidrulicos de movimiento lineal son utilizados comnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistn y su desplazamiento son elevados.

Los cilindros hidrulicos pueden ser de simple efecto, de doble efecto y telescpicos.

En el cilindro de efecto simple, el fluido hidrulico empuja en un sentido el pistn del cilindro y una fuerza externa (resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario.

El cuerpo del cilindro es la caja externa tubular y contiene el pistn, el sello del pistn y el vstago.

El cilindro de accin doble utiliza la fuerza generada por el fluido hidrulico para mover el pistn en los dos sentidos, mediante una vlvula de solenoide. El cilindro de accin doble es el accionador hidrulico ms comn utilizado actualmente y se usa en los sistemas del implemento, la direccin y otros sistemas donde se requiera que el cilindro funcione en ambas direcciones.

El cilindro telescpico contiene otros de menos dimetro en su interior y se expanden en etapas, son muy utilizados en gras. Est constituido por los tubos cilndricos y vstago de mbolo. En el avance sale primero el mbolo interior, siguiendo desde dentro hacia fuera los siguientes vstagos o tubos. La reposicin de las barras telescpicas se realiza por fuerzas externas. La fuerza de aplicacin est determinada por la superficie del mbolo menor

ACTIVIDAD:

Ver video de Actuadores de Automovil parte 1https://www.youtube.com/watch?v=1SxdLd8lb14

Ver video de Actuadores de Automovil parte 2

https://www.youtube.com/watch?v=mFcPN12byN0

Que actuadores Mecnicos, elctricos e hidrulicos encuentras en estos videos?

Listalos por su clasificacin y asigna una imagen de ejemplo.