ACTUADORES CRISTIAN QUISPE VENTURA

RICHARD CHÁVEZ LÓPEZ

NANCY

ACTUADORES Son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.

TIPOS DE ACTUADORES

Eléctricos

Hidráulicos

Neumáticos

ACTUADORES ELÉCTRICOS

VENTAJAS

Solo requieren de energía eléctrica

Como solo se necesitan cables para transmitir las señales por lo tanto son muy versátiles.

No hay restricciones de distancia entre la fuente de poder y el actuador

CLASIFICACIÓN Dentro de los actuadores eléctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:

Motores de corriente continua (DC)

Servomotores

Motor paso a paso

Motor de corriente alterna (AC)

MOTOR PASO A PASO

El motor de paso a paso es un elemento capaz de transformar pulsos eléctricos (información digital) en movimientos mecánicos. El eje del motor gira un determinado ángulo por cada impulso de entrada. El resultado de este movimiento, fijo y repetible, es un posicionamiento preciso y fiable.

Características:Potencias pequeñas

Velocidades bajas

Posicionamientos con precisión

VENTAJAS

Es capaz de asegurar un posicionamiento simple y exacto

Ligeros, fiables y fáciles de controlar, pues al ser cada estado de excitación del estator estable, el control se realiza en bucle abierto, sin la necesidad de sensores de realimentación.

Son ideales donde se requiere un movimiento preciso.

DESVENTAJASEl funcionamiento a bajas velocidades no es suave, ya que existe el peligro de perdida de una posición por trabajar en bucle abierto

Tienden a sobrecalentarse trabajando a velocidades elevadas y presentan un limite en el tamaño que pueden alcanzar

FUNCIONAMIENTO Se basa en las fuerzas de atracción y repulsión ejercidas entre polos magnéticos. Teniendo en cuenta que los polos magnéticos del mismo signo se repelen, si los bobinados del estator 1, se alimentan de tal manera que éste se comporta como un polo norte y el estator 2 como un polo sur, el rotor imantado (imán permanente), si es giratorio, se mueve hasta alcanzar la posición de equilibrio magnético.

Si cambiamos por algún método, al alcanzar el rotor la posición de equilibrio que el estator cambie la orientación de sus polos, aquél tratará de buscar la nueva posición de equilibrio; manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del rotor. El rotor girará 180º cada vez que cambian las condiciones

APLICACIONES

La industria textil

Máquinas de envase – embalaje

Equipos médicos

En máquinas de oficinas como fotocopiadoras, faxes, etc. También se puede encontrar en instrumentos médicos y científicos.

SERVOMOTOR Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimiento controlado.

Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots.

PARTES DE UN SERVOMOTOR

Un servomotor es un sistema compuesto por un:

Un motor eléctrico

Un sistema de regulación: formado por engranajes

Un sistema de control o sensor: circuito electrónico que controla el movimiento del motor mediante el envío de pulsos eléctricos.

Un potenciómetro: conectado al eje central del motor que nos permite saber en todo momento el ángulo en el que se encuentra el eje del motor.

CARACTERISTICAS

Gran precisión de posicionamiento

Estabilidad de velocidad

Alta estabilidad de par

Repetitividad del movimiento

Elevada respuesta dinámica

FUNCIONAMIENTO

El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro esta conectada al eje central del servo motor. Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta llegar al ángulo correcto. Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180.

La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor correrá a una velocidad más lenta. A esto se le llama control proporcional.

APLICACIONES

Robótica, brazos, zoom de una cámara de fotos, puertas automáticas de un ascensor, en las impresoras para el control de avance y retroceso del papel, máquinas herramientas, robots industriales, sistemas de producción, coches de radiocontrol, en el timón de los aviones, timones.

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Convierte energía eléctrica continua en mecánica, generalmente giro.

Ventajas:

• Fácil control de posición, par y velocidad.

• Posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga.

• La velocidad depende de la tensión de alimentación.

Inconvenientes:

• Conmutación electromecánica (colector)

APLICACIONES Regulación de velocidad en general:

• Máquinas de envase y embalaje

• Cintas transportadoras

• Ventilación

Aplicaciones que requieren precisión:

• Posicionamiento

Regulación de par y par a cero rpm:

• Enrolladoras

• Elevación

Regulación de motores de potencias grandes:

• Laminadoras

• Extrusoras

MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA ASÍNCRONO

Se basa en la utilización de corriente alterna. La corriente alterna es aquella en que intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor.

CARACTERISTICAS De potencias fraccionarias hasta centenas de KW

Coste motor bajo

Arranque por contactores, arrancadores con contactores

Coste de arranque con contactores bajo

Regulación de velocidad hasta la decena de KW

Buena precisión entre 10 y 100% de la velocidad nominal

Par nominal en ese tramo

Coste variador alto

Coste variador + motor mas caro que otras alternativas

APLICACIONES

Accionamientos directos con contactores

Accionamientos con arrancadores electrónicos

Variadores de velocidad de poca potencia y precisión

Aplicaciones sin regulación

ACTUADOR HIDRÁULICO

Trasforma la presión de un fluido en movimiento mecánico.

Fluido: habitualmente aceite.

Ventajas Fuerzas/pares elevados

Controlable en posición

Rapidez y precisión en la respuesta

Inconvenientes:Fugas

Instalaciones complejas

Precisa circuito de retorno

Mantenimiento complejo

Existen tres grandes grupos:

Cilindro hidráulico

Motor hidráulico

Motor hidráulico de oscilación

CILINDRO HIDRÁULICO Podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos:

De efecto simple: se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer.

De acción doble: se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones.

MOTOR HIDRÁULICO El movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos:

El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranajes son accionados directamente por aceite a presión

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.

TIPOS DE MOTORES HIDRÁULICOS

CLASIFICACIÓN:

motor de engranaje

tipo rotatorio motor de paleta

motor de hélice

Motor hidráulico

tipo oscilante pistón axial

CARACTERÍSTICAS

La precisión obtenida es mayor que las de los actuadores neumáticos

Permiten desarrollar elevadas fuerzas y pares

Estabilidad frente a cargas estáticas

Elevada capacidad de carga y relación potencia peso

Auto lubricación y robustez

APLICACIONESMontacargas Industrial

Sistema de aparcamiento de autos

ACTUADORES NEUMÁTICOS

ALGUNOS CONCEPTOS

EJEMPLO DE UN CIRCUITO NEUMATICO

CONCEPTOS DE ACTUADORES NEUMÁTICOSTrasforman la presión de un fluido en movimiento mecánico

Fluido: aire

Ventajas El aire es abundante y barato

Se transforma y almacena fácilmente

Es limpio

No inflamable

Inconvenientes: Difícil de controlar en posición

Fuerzas/pares no muy grandes

ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO

Ingresa aire de la atmosfera

Compresor

Acondicionador

Almacenamiento y distribución

Válvulas Actuadores

Maquinas

COMPRESOR

Principales especificaciones

Presión

Caudal

Principales tipos de compresores

Émbolo

Centrífugos

COMPRESORES DE ÉMBOLOCompresores monoetapa y multietapa

Suelen ser muy ruidosos

Presiones máximas

• Compresores de una etapa (hasta 10 bar)

• Compresores de 2 etapas (hasta 50 bar)

• Compresores de 3 etapas (hasta 250 bar)

Normalmente no se alcanzan las presiones

máximas (Ej. Compresor de 2 etapas para más

de 6/8 bar)

COMPRESORES CENTRÍFUGOS Utilizan un eje con palas o álabes para impulsar y comprimir el fluido

ACONDICIONAMIENTOEl aire a la salida del compresor esta sucio, a alta temperatura y con exceso de humedad

Tratamientos

• Filtrado: Filtros de aire para la eliminación de polvo, aceite, etc.

• Secado: Condensadores de agua y aceite

• Refrigerado

• Regulación de la presión

ALMACENAMIENTO

Se usan depósitos de aire comprimido para:

Almacenar aire comprimido.

Compensar las fluctuaciones de producción y consumo.

DISTRIBUCIÓN

Circuito primario de gran caudal

Conducciones secundarias de menor caudal

Pendientes reducidas para facilitar la evacuación de agua condensada

Acumuladores intermedios

Purgadores

Tomas para dispositivos

ELEMENTOS NEUMÁTICOS FINALES

Válvulas (pre actuadores)

Cilindros (desplazamiento)

Motores (giro)

Elementos auxiliares

VÁLVULAS: representación y nomenclatura

DIN 24300

P = Alimentación de aire comprimido

A,B,C = Salidas de trabajo

R,S,T = Escape de aire

X,Y,Z = Conexión de mando

CETOP

1 = Alimentación de aire comprimido

2 y 4 = Salidas de trabajo

3 y 5 = Escape de aire

12 y 14 = Conexión de mando

VÁLVULAS: tipos más empleados y denominación

CILINDROSCilindro de simple efecto

Cilindro de doble efecto

APLICACIONES

CONCLUSIONES Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y de gas. Los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, pero es muy costosa. Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecánicos y electrónicos. Los actuadores neumáticos, los más usados en las industrias son actuadores de posicionamiento, es decir: posicionar objetos.

Los actuadores son elementos importantes en la industria ya que debido a ellos es posible que los robots puedan realizar diversas tareas ya que su misión es generar el movimiento de los elementos de estos según las órdenes dadas por una unidad de control.