ACTUADORES

ACTUADORES

OBJETIVOS:

Conocer el concepto y tipos de actuadores.

Conocer su modo de funcionamiento.

Conocer sus aplicaciones principales.

INTRODUCCIN

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de lquidos, de energa elctrica y gaseosa.

El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las vlvulas

Las caractersticas a considerar son entreotras: Potencia.Controlabilidad.Peso y volumen.Precisin.Velocidad.Mantenimiento.Coste.

A) ACTUADORES NEUMATICOSLos actuadores neumticos utilizan airecomprimido como fuente de energa.Se utilizan en aplicaciones donde serequieran movimientos rpidos pero pocoprecisos.Fluido compresible, aire 5-10 bares.Requieren de equipo como: compresor,mangueras, vlvulas, filtros y secadores deaire.

CILINDRO NEUMATICOSe consigue el desplazamiento del embolo encerrado en un cilindro, se da como consecuencia de la diferencia de presin a ambos lados de este. Existen dos clases de cilindros neumticos que son de simple o de doble efecto.

De Efecto simple.

Estos cilindros tienen una sola conexin de aire comprimido. No pueden realizar trabajos ms que en un sentido. Se necesita aire slo para un movimiento de traslacin. El vstago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.

De efecto Doble.

La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al mbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslacin en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza til tanto en la ida como en el retorno Se emplean especialmente en los casos en que el mbolo tiene que realizar una misin en el retorno a su posicin inicial

MOTOR NEUMATICO

El movimiento angular se hace a travs de aletas rotativas generalmente.Entre ellos tenemos:Con engranaje.Motor neumtico con veleta. Con pistn. Con una veleta a la vez. Multiveleta.Motor rotatorio con pistn. De ranura vertical.Fuelles, diafragma y msculo artificial

B) ACTUADORES HIDRULICOS

Los actuadores hidrulicos sonrecomendables en aplicaciones donde serequiera gran capacidad de carga o fuerza.Ofrecen una precisa regulacin de velocidad.Utilizan fluidos como el aceite a altaspresiones.Mantenimiento costoso.

Aceite mineral a 50-100 bares.

Fuerzas y pares elevados, grandescargas.

Estabilidad en esttico.

Problemas: fugas, mantenimiento.

CILINDRO HIDRULICODe acuerdo con su funcin podemos clasificar a los cilindros hidrulicos en los sgtes tipos: Efecto simple.Este tipo se utiliza fuerza hidrulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. Doble efecto.Se emplea la fuerza hidrulica para efectuar ambas acciones. El control de direccin se lleva a cabo mediante un solenoide. En el interior poseen un resorte que cambia su constante elstica con el paso de la corriente. Es decir, si circula corriente por el pistn elctrico este puede ser extendido fcilmente.

Cilindro telescpico. La barra de tipo tubo multietpico es empujada sucesivamente conforme se va aplicando al cilindro aceite a presin. Se puede lograr una carrera relativamente en comparacin con la longitud del cilindro Entre otros

MOTOR HIDRULICO

En los motores hidrulicos el movimiento rotatorio es generado por la presin. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupo: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presin, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la accin oscilatoria de un pistn o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. A continuacin se muestra la clasificacin de este tipo de motores:Motor de engranaje. Tipo Rotatorio Motor de Veleta. Motor de Hlice. Motor Hidrulico Motor de Leva excntrica.Pistn Axial. Tipo Oscilante Motor con eje inclinado. Motor de Engranaje.

C) ACTUADORES ELCTRICOS.

Fciles de controlar.Se utilizan en aplicaciones que requieranprecisin.Relativamente baratos.Dentro de los actuadores elctricosencontramos: Motores, pistones, alambremuscular.

Estator (imanes) y rotor.

Interaccin entre campo magntico yelctrico provoca movimiento.

A mas corriente mas par.

Eficientes para girar con poca fuerza ygran velocidad.

Sistemas digitales lo modulan con PWM.

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA (DC):Controlados por induccin.Controlados por excitacin.MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA (AC):Sncronos.Asncronos.Motores paso a paso.CLASIFICACION

Son los mas usados en la actualidad debido a su facilidad de control. En este caso, se utiliza en el propio motor un sensor de posicin (Encoder) para poder realizar su control.Los motores de DC estn constituidos por dos devanados internos, inductor e inducido, que se alimentan con corriente continua. El inducido, tambin denominado devanado de excitacin, est situado en el estator y crea un campo magntico de direccin fija, denominado excitacin MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Ventajas:

Diferentes tamaos. 6,000 a 20,000 RPM.

Desventajas:

Tienen un torque muy pequeo.Demanda de corriente dependiendo de la carga a desplazar.

MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA.

Debido a su difcil control, este tipo de motores no han tenido aplicaciones en la robtica hasta hace algunos aos. Sin embargo, las mejoras que se han introducido en las maquinas sncronas hacen que se presente como un claro competidor de los motores de corriente continua.

a) MOTORES ASNCRONOS DE INDUCCIN.

Son 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 y por eso se le denomina tambin motor de jaula de ardilla. El estator consta de un conjunto de bobinas, de modo que cuando la corriente alterna trifsica las atraviesa, se forma un campo magntico rotatorio en las proximidades del estator. Esto induce corriente en el rotor, que crea su propio campo magntico. La interaccin entre ambos campos produce un par en el rotor. No existe conexin elctrica directa entre estator y rotor.

b) MOTORES SNCRONOS

El motor sncrono, como su nombre indica, opera exactamente a la misma velocidad que le campo del estator, sin deslizamiento. El inducido se sita en el rotor, que tiene polaridad constante (imanes permanentes o bobinas), mientras que el inductor situado en el estator, esta formado por tres devanados iguales decalados 120 elctricos y se alimenta con un sistema trifsico de tensiones. Es preciso resaltar la similitud existente entre este esquema de funcionamiento y el del motor sin escobillas. En los motores sncronos la velocidad de giro depende nicamente de la frecuencia de la tensin que alimenta el inducido.

c) MOTORES PASO A PASO

Los motores paso a paso de desarrollaron debido principalmente a que los pares para los que estaban disponibles eran muy pequeos y los pasos entre posiciones consecutivas eran grandes.Su principal ventaja con respecto a los servomotores tradicionales es su capacidad para asegurar un posicionamiento simple y exacto. Pueden girar adems de forma continua, con velocidad variable, como motores sncronos, ser sincronizados entre s, obedecer a secuencias complejas de funcionamiento, etc. Se trata al mismo tiempo de motores muy ligeros, 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

Es aquel al que se le puede indicar cuantos pasos o posiciones girar en uno u otro sentido.Aplicaciones:Donde se requiera precisin del movimiento del eje del motor:Impresoras.Scanner.Lectoras de disco.

La cantidad de pasos depende de: El Rotor. A mayor nmero de polos magnticos, mayor nmero de pasos en 360.

Tipos:

UnipolarBipolarUNIPOLARMuy sencillo de utilizar, haciendo el encendidosecuencial de bobinas. Tipos de secuencias para controlarlo:Paso Simple.Paso Doble.Medio Paso.

BIPOLARMs fuerte y rpido que el Unipolar.

Desventaja:

Requiere de un control ms complejo

NEUMATICOSHIDRAULICOSELECTRICOSENERGIAAire a presion (5-10 bar) Aceite mineral (50-100 bar) Corriente elctrica OPCIONESCilindros Motor de paletas Motor de pistn Cilindros Motor de paletas Motor de Pistones axiales Corriente continua Corriente alterna Motor paso a paso VENTAJASBaratos Rpidos Sencillos Robustos Rpidos Autolubricantes Alta capacidad de carga Estabilidad frente a cargas estticas Precisos Fiables Fcil control Sencilla instalacin Silenciosos DESVENTAJASDificultad de control Continuo Instalacin Especial Ruidoso Difcil mantenimiento Instalacin especial Frecuentes fugas Caros Potencia limitada

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