Post on 05-Dec-2015
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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.