ACTUADORES Interfaces

Sistemas Computacionales

ACTUADOR

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.

Tienen como funcin general, el movimiento de los elementos segn las ordenes dadas por una unidad de control.

Principales propiedades de los Actuadores

Potencia.

Control.

Peso.

Volumen.

Velocidad.

Costo.

Mantenimiento.

Se Clasifican en:

Electrnicos y Mecnicos

ACTUADORES ELCTRICOS

caractersticas generales

Solo requieren de energa elctrica

Como solo se necesitan cables para transmitir las

seales. Son muy verstiles

No hay restricciones de distancia entre la fuente de

poder y el actuador

Es un traductor, que transforma seales elctrica en movimientos mecnicos

ACTUADORES ELECTRNICOS

La estructura de un actuador elctrico es simple en

comparacin con la de los actuadores hidrulicos

y neumticos, ya que slo se requieren de energa

elctrica como fuente de poder. Como se utilizan

cables elctricos para transmitir electricidad y las

seales, es altamente verstil y prcticamente no

hay restricciones respecto a la distancia entra la

fuente de poder y el actuador.

FUNCIONAMIENTO DE LOS ACTUADORES

Existe una gran cantidad de modelos y es fcil

utilizarlos con motores elctricos estandarizados

segn la aplicacin. En la mayora de los casos es

necesario utilizar reductores, debido a que los

motores son de operacin continua.

Utilizacin de un pistn elctrico para el

accionamiento de una vlvula pequea. La forma

mas sencilla para el accionamiento con un pistn,

seria la instalacin de una palanca solidaria a

una bisagra adherida a una superficie paralela al

eje del pistn de accionamiento y a las entradas

roscadas.

VENTAJAS - DESVENTAJAS

Ventajas:

Precisos

Fiables

Fcil control

Sencilla instalacin

Silenciosos

Desventajas:

Potencia limitada

CLASIFICACIN

Dentro de los actuadores elctricos pueden

distinguirse tres tipos diferentes:

Motores de corriente continua (DC).

Servomotores

Motor paso a paso

Motor de corriente alterna (AC)

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

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Principio de funcionamiento

Se basa en la segunda Ley de Lorentz, un conductor por el que pasa una corriente elctrica causa un campo magntico a su alrededor que tiende a ser expulsado si se le quiere introducir en otro campo magntico.

as que las fuerzas magneticas quedan rechazadas por las bobinas del motor haciendo que el

rotor del motor gire.

EL MOTOR DE C.C. ESTA

CONSTITUIDO POR DOS PIEZAS

FUNDAMENTALES

Rotor: 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

SERVOMOTORES

Los 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

Estn generalmente formados:

Amplificador

Un motor

Un sistema reductor :

- por ruedas dentadas

- un circuito de realimentacin

(todo en un misma caja de pequeas dimensiones)

EJEMPLO Y APLICACIONES

EJEMPLO Y APLICACIONES

MOTOR PASO A PASO

es 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.

CARACTERISTICAS

Ventajas

es capaz de asegurar un

posicionamiento simple y

exacto

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.

Son ideales donde se requiere

un movimiento preciso

Desventajas

El funcionamiento a bajas

velocidades no es suave, ya

que existe el peligro de

perdida de una posicin por

trabajar en bucle abierto

Tienden a sobrecalentarse

trabajando a velocidades

elevadas y presentan un

limite en el tamao que

pueden alcanzar.

CLASIFICACIN

EXISTEN TRES TIPOS DE MOTORES PASO A

PASO:

de imanes permanentes

de reluctancia variable

hbridos.

DE IMANES PERMANENTES

El rotor, que posee una polarizacin magntica constante, gira para orientar sus polos de acuerdo al campo magntico creado por las fases del estator.

Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no est energizado. Dependiendo de la construccin del motor, es tpicamente posible obtener pasos angulares de 7.5, 11.25, 15, 18, 45 o 90. El ngulo de rotacin se determina por el nmero de polos en el estator

DE RELUCTANCIA VARIABLE

Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanado laminado, y rota cuando los dientes del rotor son atrados a los dientes del estator electromagnticamente energizados. La inercia del rotor de un motor de paso de reluctancia variable es pequea y la respuesta es muy rpida, pero la inercia permitida de la carga es pequea. Cuando los devanados no estn energizados, el par esttico de este tipo de motor es cero. Generalmente, el paso angular de este motor de paso de reluctancia variable es de 15

HBRIDOS.

Combinan el modo de funcionamiento de

los dos anteriores.

Se caracteriza por

tener varios dientes

en el estator y en el

rotor, el rotor con

un imn concntrico

magnetizado axialmente alrededor de su eje. Se puede ver que esta configuracin es una mezcla de los tipos de reluctancia variable e imn permanente. Este tipo de motor tiene una alta precisin y alto par y se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeo como 1.8.

EJEMPLO imn permanente

Rotor Estator

hbrido

MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA (AC)

Se basa en la utilizacin de corriente alterna

La 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)

EJEMPLOS

rotor

Imn permanente

Los motores de corriente alterna son

utilizados:

fbricas, bombas, ventiladores,

compresores, elevadores, etc.

ACTUADORES MECNICOS

Los actuadores mecnicos son dispositivos que

transforman el movimiento rotativo a la entrada, en

un movimiento lineal en la salida.

FUNCIONAMIENTO

Los actuadores mecnicos

son aplicables para los

campos donde se

requiera movimientos

lineales tales como:

elevacin, traslacin y

posicionamiento lineal.

CLASIFICACIN

Hidrulicos Neumticos

CARACTERSTICAS Caractersticas de los distintos tipos de actuadores mecnicos

Neumtico Hidrulico

Energia Aire a presion

Aceite mineral

Opciones

Cilindros

Motor de paletas

Motor de pistn

Cilindros

Motor de paletas

Motor de pistones axiales

Ventajas

Baratos

Rpidos

Sencillos

Robustos

Rpidos

Alta relacin potencia-peso

Autolubricantes

Alta capacidad de carga

Estabilidad frente a cargas

estticas

Desventajas

Dificultad de control

continuo

Instalacin especial

(compresor, filtros)

Ruidoso

Difcil mantenimiento

Instalacin especial(filtros,

eliminacin aire)

Frecuentes fugas

Caros

MODOS DE COMUNICACIN

Los actuadores

hidrulicos son los ms

antiguos y funcionan en

base a fluidos a presin.

Existen tres tipos segn

su forma de operar:

cilindro hidrulico, motor

hidrulico y motor

hidrulico de oscilacin.

Se denominan actuadores neumticos a los mecanismos que convierten la energa del aire comprimido en trabajo mecnico. Son idnticos a los actuadores hidrulicos aunque aqu el rango de compresin es mayor, adems debido a la diferencia de viscosidad del fluido hay una diferencia en relacin al uso y a su estructura.