INTEGRANTES DEL EQUIPO

Ballote Lizama José Roberto

Denis Salazar José Luis

Muñoz Cruz Dainiznorai Antonio

TIPOS DE ACTUADORES PARA VALVULAS

Válvulas de control

La función de toda válvula, es regular el paso de

caudal mediante la variación del área de un

orificio. Una válvula de control, es aquella que

pertenece a un lazo cerrado de control, como

elemento final del proceso.

Característica del actuador, según,

las variables que controla

Elementos finales de control: son aquellos

instrumentos que actúan en forma directa sobre la

variable, ejerciendo paso a paso las órdenes del

controlador que van dirigidos hacia la variable.

El actuador mas común es el actuador manual o

humano. Es decir, una persona mueve o actúa un

dispositivo para promover su funcionamiento.

Los actuadores lineales, generan una fuerza en línea

recta, tal como haría un pistón.

hay tres tipos de actuadores lineales:

• Neumáticos

• Eléctricos

• Hidráulicos

ACTUADORES LINEALES

ACTUADORES ELÉCTRICOS

Definición

Dispositivo inherentemente mecánico, cuya función

es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro

dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el

actuador, proviene de tres fuentes posibles: Presión

neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz.

Dependiendo de el origen de la fuerza, el

actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o

“eléctrico”.

Ventajas

Simple en comparación a otros actuadores

Ideal cuando es necesario generar fuerza

rápidamente

Posicionamiento preciso.

Usos

Generación de movimientos

rotatorios para diferentes

aplicaciones: líneas de producción,

electrodomésticos, juguetes,

herramientas, etc.

Automatización de válvulas

industriales.

Ampliamente utilizados en procesos

industriales.

Motores

Motor CA

Motores Asíncronos

Motores Síncronos

Motor CD

Interacción entre dos campos magnéticos

provoca el movimiento.

Son los más utilizados en la actualidad

debido a:

Facilidad de control

Mayor potencia/peso

Rendimiento

Precio

Accionamiento Directo

Ventajas:

Incrementa Eficiencia.

Posicionamiento rápido y preciso.

Mucho torque a poca velocidad.

Desventajas.

Complicado mecanismo de control.

Motor especial.

Servomotores

Conformado por:

Tienen una gran precisión

Motor

Caja reductora

Circuito de control.

proporcionan la fuerza y el

movimiento del obturador. Puede ejercer tres tipos de control:

on-off, flotante y proporcional.

Motores de Pasos

Dispositivo electromecánico que convierte una serie

de impulsos eléctricos en desplazamientos

angulares discretos.

Avanza una serie de grados (paso), dependiendo

de sus entradas de control.

Solenoide

Forma simple de electroimán, que consiste de una

bobina de alambre de cobre aislado, o de otro

conductor apropiado, el cual está enrollado en

espiral alrededor de la superficie de un cuerpo

cilíndrico, generalmente de sección transversal

circular. Cuando se envía corriente eléctrica a

través de estos devanados, actúan como

electroimán.

El campo magnético que se crea, es la fuerza

motriz para abrir la válvula.

Solenoide

Dentro del núcleo va un émbolo móvil de acero

magnético, el cual es jalado hacia el centro al ser

energizada la bobina.

La válvula de solenoide, es

utilizada para controlar el flujo de

líquidos o gases en posición

completamente abierta o

completamente cerrada.

Solenoides

Su función básica es la misma que una válvula de

paso operada manualmente.

Debido a su accionamiento eléctrico, se puede

instalar en lugares remotos y puede ser controlada

convenientemente por interruptores eléctricos simple

Utilizado para controlar el flujo de líquidos o gases,

en posición completamente abierta o

completamente cerrada.

Condiciones de servicio

Deben ser confiables en todo tipo

de condiciones climáticas

Factores a tomar en cuenta:

Temperatura ambiente (selección del

lubricante)

Evitar la corrosión

Protección contra explosiones

Los actuadores eléctricos con base en microprocesadores (actuadores tipo inteligente) se deben seleccionar en los siguientes casos:

a) En procesos que requieran control avanzado u optimización.

b) Para aplicaciones críticas que requieren monitoreo continuo y diagnóstico predictivo.

c) Por su flexibilidad para crear redes de comunicación y transmisión de señal tipo digital.

d) Por consideraciones de reducción de costo, al reducir alambrado en las instalaciones por medio del uso de comunicación digital.

e) Por la capacidad del microprocesador debe ser configurado remotamente.

f) Los actuadores inteligentes, se deben contener en cajas a prueba de agua, a prueba de explosión ó con seguridad intrínseca, de acuerdo al requerimiento de diseño, deben ser para operar en un rango de temperaturas ambiente desde 243 K hasta 343 K (- 30°C hasta +70°C) y ser resistentes a la humedad, lodo o polvo.

Ejemplo de un actuador eléctrico

Accionamiento en forma manual

El actuador eléctrico AUMA, tiene un embrague que evita que el volante gire cuando la

válvula está en movimiento a través del motor eléctrico.

Este embrague, se acciona con una palanca ROJA, que está al centro del volante de

accionamiento de emergencia.

Para activarlo, tire de este, luego suelte y comience a girar hacia la apertura o cierre

según necesite.

El embrague, se desactivará automáticamente al activar la válvula a través del motor

eléctrico.

En caso de tener AUMAMATIC, el cabezal posee una botonera que permite abrir y cerrar

con el motor eléctrico pulsando los botones OPEN (abrir) y CLOSE (cerrar).

Es importante notar, que este es un sistema de control con botoneras autoretentivas, por lo

que al darle la orden de cerrar, este continuará cerrando hasta que llegue al finde

carrera o se presione el botón STOP (parar).

Fijación de los límites de carrera (VER FIGURA E)

Dejar el actuador para operación manual

Para fijar en posición cerrado

2.1.) Accione el volante en el sentido de los punteros del reloj, hasta que la válvula cierre

totalmente. Considere una posible sobrecarrera por movimiento inercial y retorne en la

dirección contraria 1 o dos vueltas.

2.2.) Presione y rote la manecilla A, en la dirección de la flecha. Deben percibirse sonidos a

medida que esta rota, el puntero B gira cada 90 º . Cuando la manecilla alcanza el punto C,

esta debe dejar de girarse. En el caso que accidentalmente sobrepase el punto C, aunque sea

solo un poco, debe repetirse el procedimiento.

NOTA : Asegúrese que la manecilla A, retorne a su posición elevada mediante el resorte

como estaba originalmente.

3)Para fijar en posición abierta.

3.1.) Accione el volante contra el sentido de los punteros del reloj, hasta que la válvula cierre

totalmente. Considere una posible sobrecarrera por movimiento inercial y retorne en la

dirección contraria 1 o dos vueltas.

3.2.) Presione y rote la manecilla D, en la dirección de la flecha. Deben percibirse sonidos a

medida que esta rota, el puntero E gira cada 90 º . Cuando la manecilla alcanza el punto F

esta debe dejar de girarse.

Actuadores neumáticos

Tipos de actuadores neumáticos

De Efecto simple

Cilindro Neumático tico

Actuador Neumático De efecto Doble Con engranaje

Motor Neumático Con Veleta

Con pistón

Con una veleta a la vez

Multiveleta

Motor Rotatorio Con pistón

De ranura Vertical

De émbolo

Fuelles, Diafragma y músculo artificial

Cilindro de Simple Efecto

CILINDROS

Los cilindros neumáticos producen un trabajo: transforman la

energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo,

que consta de carrera de avance y carrera de retroceso.

Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según el modo en

que se realiza el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en

tres grupos:

: Cilindros de simple efecto

: Cilindros de doble efecto

: Cilindro de rotación

PARTES QUE COMPONEN A UN

CILINDRO

Generalmente, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular cerrado en

los extremos mediante dos tapas, entre las cuales de desliza un émbolo que separa

dos cámaras. Al émbolo va unido a un vástago que saliendo a través de una ambas

tapas, permite utilizar la fuerza desarrollada por el cilindro (gracias a la presión del

fluido al actuar sobre las superficies del émbolo).

Cilindros de efecto simple

El cilindro de SIMPLE efecto realiza el trabajo en un solo sentido:

- El émbolo se desplaza por la presión del aire comprimido.

- Después retorna a su posición inicial por medio de un muelle recuperador ( o bien

mediante fuerzas exteriores.) Como por regla general la longitud de la carrera no supera los

10 cm, que el diámetro de los cilindros es pequeño y el consumo aire es muy poco entonces se

suelen aplicar: como elementos auxiliares en las automatizaciones.

Podemos encontrar hasta 3 tipos de cilindros de simple efecto:

: Embolo

: Membrana

: Membrana enrollable

CILINDRO DE ÉMBOLO

Funcionamiento:

El perbunan (un material flexible) recubre el pistón para así conseguir que este

cerrado completamente. 1-2) El aire comprimido entra empujando el vástago, y

comprimiendo el muelle. Los bordes de junta se deslizan sobre la pared interna del

cilindro. 2-3) Después el muelle hace volver el vástago a su estado inicial.

Aplicación:

Este cilindro tan simple se usa para frenar objetos rotativos con mucha velocidad, se

aplica sobretodo en los frenos de camiones y trenes, ya que se usa de frenado

instantáneo de emergencia.

1) 2) 3)

Cilindros de membrana

Funcionamiento:

Funciona igual que el cilindro de embolo pero esta vez no es un embolo sino una

membrana que lo sustituye. El vástago se fija al centro de la membrana.

1-2) El aire comprimido entra con fuerza, empujando la membrana y por

consiguiente se empuja el vástago. 2-3) La flexibilidad de la membrana la hace

volver a su estado inicial

1) 2) 3)

Aplicación:

Sus aplicaciones son extensas, sobretodo en la fabricas de automatización. Se

podría usar para estampar, remachar o fijar por ejemplo.

Cilindros de membrana enrollable

Este cilindro es muy parecido al cilindro de membrana, pero el vástago puede salir

mucho más (unos 5 o 8 cm). A parte el rozamiento es mucho menor.

1-2) El aire comprimido entra con fuerza, empujando la membrana, comprimiendo

el muelle y por consiguiente empujar el vástago. 2-3) La flexibilidad de la

membrana y el efecto del muelle hace volver la membrana a su estado inicial.

1) 2) 3)

FUNCIONAMIENTO DEL

ACTUADOR ROTATORIO

El objetivo final del actuador rotatorio es generar un

movimiento giratorio. El movimiento debe estar

limitado a un ángulo máximo de rotación.

Normalmente se habla de actuadores de cuarto de

vuelta, o 90º; fracción de vuelta para ángulos

diferentes a 90º, por ejemplo 180º; y de actuadores

multivuelta, para válvulas lineales que poseen un

eje de tornillo o que requieren de múltiples vueltas

para ser actuados.

Hoy existen 3 tipos de actuadores

neumáticos

• Piñón y cremallera

• Yugo Escocés

• Veleta

Actuador de Piñón y Cremallera (Rack &Pinion)

Torque para Yugo Escocés Simétrico y Yugo

Escocés Inclinado

Actuador de Yugo Escocés (Scotch Yoke)

Actuador Rotatorio Neumático

Para hacer funcionar el actuador neumático, se conecta aire

comprimido a uno de los lados del émbolo o veleta (en adelante,

solo “émbolo”) generando una fuerza en sentido

de la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro

o el cuerpo.

Actuador de

Veleta Única

(Rotary Vane)

Mediante un dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y

cremallera, yugo escocés, o una simple veleta, el movimiento se transforma

en rotatorio. Para mover el actuador en sentido contrario es necesario

introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo.

Ventajas:

- Construcción sencilla ( peso ligero )

- Arranque y paro muy rápido

- Insensibilidad al polvo, agua, calor y frío

- La velocidad varia entre 3.000 y 8.500 rpm .

- Alta aceleración y baja inercia.

Funcionamiento:

Estos motores se constituyen en el principio de la inversión del compresor rotativo.

Un rotor dotado de ranuras gira en una cámara cilíndrica. En las ranuras se deslizan aletas,

que son empujadas contra la pared interior del cilindro por el efecto de la fuerza centrífuga.

Normalmente estos motores tienen de 3 a 10 aletas, estas forman cámaras en el interior del

motor. El aire entra en la cámara más pequeña y se dilata a medida que el volumen de la

cámara aumenta.

Aplicaciones:

Se emplean para trabajos a baja velocidad con grandes cargas,

Motor de aletas

Motor de aletas

Actuadores hidraulicos

Se clasifican en Actuadores Lineales, llamados Cilindros. Y actuadores

rotativos en general denominados motores hidráulicos. Los actuadores son

alimentados con fluido a presión y se obtiene un movimiento con una

determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y momento a

partir de la perdida de presión de un determinado caudal del fluido en

cuestión.

Potencia de Entrada = Presión x Caudal

Potencia Entregada en el Actuador = Variación de Presión x Caudal.

La potencia mecánica de salida estará dada en los actuadores lineales

por:

Potencia de Salida = Fuerza x Velocidad

Y en los actuadores rotativos por:

Potencia de Salida = Momento Motor ( Torque ) x Velocidad Angular

Actuadores Lineales

En la figura 17 se ve el esquema de un cilindro hidráulico. Cuando se alimenta con

fluido hidráulico por la boca posterior avanza.

La velocidad de avance es proporcional al Caudal e inversamente proporcional al

área posterior del pistón. Es de hacer notar que para que el pistón avance será

necesario que el fluido presente en la cámara anterior salga por la boca

correspondiente. Cuando se desea que el pistón entre se debe alimentar por la

boca anterior y sacar el fluido de la cámara posterior . Este cambio de direcciones

del fluido se logra mediante las válvulas direccionales.

Existen cilindros de simple efecto, en ese caso sólo una cámara es alimentada por

aceite, la otra queda vacía conectada al exterior y el movimiento que

correspondería al aceite llenando la cámara se reemplaza por la gravedad , o

bien por un resorte.

MOTOR HIDRAULICO

En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la

presi n. 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 presi n, y el segundo, de tipo oscilante, el

movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón

o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor

eficiencia. A continuación se muestra la clasificación:

Motor de engranaje

Tipo Rotatorio Motor de Veleta

Motor de Hélice

Motor Hidráulico Motor de Leva excéntrica

Pistón Axial

Tipo Oscilante Motor con eje inclinado

Motor de Engranaje.

El aceite a presión fluye desde la entrada que actúa sobre la

cara dentada de cada engranaje generando torque en la

dirección de la flecha. La estructura del motor es simple, por lo

que es muy recomendable su uso en operaciones a alta

velocidad.

Motor con pistón eje inclinado

EL aceite a presión que fluye desde la entrada empuja el pistón contra

la brida y la fuerza resultante en la dirección radial hace que el eje y el

bloque del cilindro giren en la dirección de la flecha. Este tipo de motor

es muy conveniente para usos a alta presión y a alta velocidad. Es

posible modificar su capacidad al cambiar el ángulo de inclinación del

eje.

Motor oscilante con pistón axial

Tiene como función, el absorber un determinado volumen de

fluido a presión y devolverlo al circuito en el momento que

éste lo precise.

?

BIBLIOGRAFIA: