Subido por Ricardo Baquera Frescas

Actuadores

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ACTUADORES
¿QUÉ SON?
Los actuadores son dispositivos por medio de los cuales se modican
estados de sistemas como la iluminación, climatización, y persianas,
entre otros.
Transforman una energía de entrada en una energía de salida, utilizable
para realizar una acción, por este motivo se requieren de dispositivos
que realicen funciones de fuerza, movimiento, estabilidad, control de
uidos y temperatura.
Para cada tipo de carga existe un determinado tipo de actuador.
Según se trate de un circuito de iluminación, de un motor o de una
válvula, habrá un actuador correspondiente para el funcionamiento del
sistema.
El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida
necesaria para activar a un elemento nal de control como lo son las
válvulas.
Tienen como función general, el movimiento de los elementos según las
órdenes dadas por la unidad de control. Los actuadores utilizados en la
robótica pueden emplear energía neumática, hidráulica o eléctrica.
Las características a considerar son entre otras:
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Potencia.
Controlabilidad
Peso y volumen.
Precisión.
Velocidad.
Mantenimiento.
Costo.
¿QUÉ SON?
Éstos son de distintas formas según el tipo de montaje que se quiera
realizar.
Los actuadores generan una fuerza a partir de líquidos, de energía
eléctrica y gases.
ACTUADORES
ANALOGÍA CON LOS MÚSCULOS
Los actuadores tienen un funcionamiento análogo a los músculos del
cuerpo humano, están diseñados para cumplir funciones especícas,
ya que son el medio físico con los cuales se ejerce el control de un
proceso.
Se requieren dispositivos que realicen funciones de fuerza,
movimiento, estabilidad, control de uidos, temperatura, entre
otros.
¿QUÉ SON?
Los
músculos
son
los
encargados de tener control
sobre cualquier sistema, ya que
son los que cumplen la función
de producir no solo la potencia,
sino también la estabilidad para
que funcionen bien en
un
determinado proceso natural o
articial.
Un ejemplo de un sistema
natural es el de la circulación
sanguínea
porque
nuestro
corazón
como
elemento
actuador es el encargado de
irrigar sangre a través de las
venas a todas partes de nuestro
cuerpo.
ACTUADORES
CRITERIOS DE SELECCIÓN
La selección está en función de la aplicación, es necesario conocer si el tipo
de control del proceso es de interrupción, regulación o rotación.
Los actuadotes son de distintas formas según el tipo de montaje que
se quiera realizar. Modican estados de sistemas como la iluminación,
climatización y persianas.
Para cada tipo de aplicación existe un determinado tipo de actuador.
También se debe tener en cuenta factores como:
Potencia
Controlabilidad
Peso y volumen
Precisión
Velocidad
Mantenimiento
Costo
En general cuando vamos a automatizar un sistema debemos notar de
alguna u otra forma qué necesitaremos mover, desplazar o soportar algún
peso, para ello, requeriremos de actuadores de movimiento como lo son:
Los motores paso a paso, de corriente continua y de corriente alterna.
Cuando trabajamos con liquidos utilizamos motobombas y electroválvulas.
Ademàs hay procesos en los cuales, es muy importante el tener un
indicador, que nos este informando el estado de cada etapa, para ello
podemos utilizar alarmas e indicadores luminosos.
Y en cuanto a control de temperatura se reere, utilizaremos resistencias,
ventiladores y extractores .
Entre los criterios más importantes de selección para un actuador,
tenemos el tipo de señal, si es de corriente continua o de
corriente alterna.
¿QUÉ SON?
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ACTUADORES
¿CÓMO SON?
Los actuadores son capaces de generar una fuerza a partir de líquidos,
de energía eléctrica y de gases.
El actuador recibe la orden de un
controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento de
control.
Los actuadores se clasican en:
· Hidráulicos
· Neumáticos
· Eléctricos
Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando se necesita
potencia, y los neumáticos son de posicionamiento.
Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos
mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots.
¿CÓMO SON?
Tipos de señales
Como característica en este documento, un criterio de selección de los
actuadores es por su tipo de señal si es de corriente continua o corriente
alterna, por eso es importante conocer estos dos tipos de corrientes:
La corriente continua: Es aquella que mantiene su valor de tensión
constante y sin cambio de polaridad, un ejemplo es una batería o pila de
las que se utilizan en los electrodomésticos. A este tipo de corriente se la
conoce como corriente continua (C.C) o corriente directa (C.D).
La corriente alterna también mantiene una diferencia de potencial
constante, pero su polaridad varía con el tiempo. Se la suele denominar
corriente alterna( C.A o A.C en inglés).
Para implementar los actuadores, se deben considerar las condiciones de
operación, teniendo en cuenta los requerimientos de consumo, ya que
cada actuador se alimenta con diferente tipo de señal.
Se pueden clasicar según su aplicación en: Fuerza, Fluidos,
Alarmas y Térmica.
ACTUADORES
APLICACIÓN DE MOVIMIENTO
Estos actuadores son utilizados para manejar aparatos mecatrónicos. Por
lo general, estos actuadores se emplean cuando lo que se necesita es
potencia o simples posicionamientos.
La estructura de este actuador es simple ya que sólo se requiere de energía
eléctrica como fuente de poder. Se utilizan cables eléctricos para transmitir
electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay
restricciones respecto a la distancia entra la fuente de poder y el actuador.
Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores
eléctricos estandarizados según la aplicación. En la mayoría de los casos
es necesario utilizar reductores, debido a que los motores son de operación
continua.
¿CÓMO SON?
Hay procesos en los que se requieren movimientos y desplazamientos,
además de soportar un determinado peso, para esto existen unos actuadores
con las características necesarias, como: motores paso a paso, motores de
corriente continua, motores de corriente alterna, entre otros.
ACTUADORES
APLICACIONES DE FLUIDOS
¿CÓMO SON?
Hay procesos en los que se requiere desplazar una sustancia líquida de
un punto a otro, para ésto existen unos actuadores con las características
necesarias, como: motobombas, electroválvulas, entre otros.
Los actuadores de uido como lo son las elctrovávulas son las encargadas
de permitir el paso de líquidos y gases, son muy útiles en sistemas de
seguridad cuando son detectados inundaciones o en caso de fuego para
los gases.
En el caso de las motobombas eléctricas sumergibles son altamente
requeridas para ser instaladas en pozos de succión pues no requieren
un tipo de anclaje especial.
ACTUADORES
APLICACIONES DE ALARMAS
Hay procesos en los que se requiere algún tipo de aviso al nalizar una
tarea, al llegar a un límite, o simplemente generar una advertencia de
peligro, para ésto existen actuadores como: Zumbadores y pilotos.
Los actuadores de sonido son los
encargados de propagar ondas a
través de un medio que puede
ser sólido, líquido o gaseoso.
Las partículas materiales que
transmiten tales ondas oscilan en
la dirección de la propagación de
las mismas ondas.
Los actuadores que generan
sonidos a más de 20.000 Hz se
denominan ultrasonidos.
Son elementos de monitoreo en diferentes procesos.
¿CÓMO SON?
El actuador de luz es el encargado de reaccionar ante un estado de un
sistema por medio de la emisión de luz.
ACTUADORES
APLICACIONES TÉRMICAS
Hay procesos en los que se requiere un control de temperatura, para
esto, existen unos actuadores con las características necesarias como:
Resistencia Eléctrica, Ventiladores, Extractores, entre otros.
Los actuadores de calor están conformados por semiconductores en donde
el ujo de la de la corriente eléctrica produce una pérdida de energía que
se transforma en calor.
El calor produce un incremento de la temperatura del dispositivo. Si
este incremento es excesivo e incontrolado, inicialmente provocará una
reducción de la vida útil del elemento y en el peor de los casos lo
destruirá.
El calor producido por un actuador caloríco se propaga por todo el
espacio que lo rodea. Esta transmisión del calor puede producirse de tres
formas:
¿CÓMO SON?
Conducción: Es el principal medio de transferencia de calor. Se realiza
por la transferencia de energía cinética entre moléculas, es decir, se
transmite por el interior del cuerpo estableciéndose una circulación de
calor. La máxima cantidad de calor que atravesará dicho cuerpo será
aquella para la cual se consigue una temperatura estable en todos los
puntos del cuerpo.
Convección: El calor de un sólido se transmite mediante la circulación de
un uido que le rodea y este lo transporta a otro lugar, a este proceso se
le llama convección natural. Si la circulación del uido está provocada por
un medio externo se denomina convección forzada.
Radiación: El calor se transere mediante emisiones electromagnéticas
que son irradiadas por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor a
Cero Grados Kelvin. El estado de la supercie inuye en gran medida en
la cantidad de calor radiado. Las supercies mates son más favorables
que las pulidas y los cuerpos negros son los de mayor poder de radiación,
por este motivo se efectúa un ennegrecimiento de la supercie radiante.
La transferencia de calor por radiación no se tiene en cuenta puesto que
a las temperaturas a que se trabaja ésta, es despreciable.
ACTUADORES
¿CÓMO FUNCIONAN?
Cuando nos dedicamos al estudio y aplicación de los actuadores, es de
suma importancia tener en cuenta los criterios de selección entre una
amplia gama de ellos
Al referimos a técnicas de conexión estamos mostrando que cada tipo
de actuador tiene una especial forma de conectarse a la carga y una
especíca fuente de alimentación, como lo son la corriente alterna y
corriente directa.
La forma de operación es de suma importancia, pues así nos daremos
cuenta de cómo los podemos manipular.
Finalmente conocer las características técnicas será un factor primordial
para su implementación.
Como estamos dedicados al estudio de los actuadores y como ya se
ha podido notar que existe una amplia gama de ellos , en esta sección
dedicaremos principalmente aquellos actuadores de los cuales podremos
usar, conocer sus características de conexión, modos de operación, y sus
principales especicaciones.
Válvula solenoide
Motobomba
Motor AC
Motor DC
Motor paso a paso
Piloto
Zumbador
¿CÓMO SON?
Entre los cuales tenemos:
ACTUADORES
USOS
Es necesario conocer usos, conexiones, y el funcionamiento de cada
actuador, para utilizarlo en su aplicación especíca y realizar un buen
diseño.
Cada tipo de actuador tiene una especial forma de conectarse y una
especíca fuente de alimentación, como lo son la corriente alterna y la
corriente directa.
Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados pera manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos
se emplean cuando se necesita potencia, y los neumáticos para simples
posicionamientos. Los actuadores eléctricos también son muy utilizados
en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots
Identicar la forma de operación es de suma importancia, pues así nos
daremos cuenta de cómo los podemos manipular.
Los motores DC son los más usados en la actualidad debido a su facilidad
de control.
Los motores AC son de funcionamiento continuo, son muy utilizados en
procesos industriales, como ventiladores, extractores, mezclas .
¿CÓMO FUNCION AN?
En los motores paso a paso su alimentación es de corriente continua, es
muy utilizado para la operación de bandas transportadoras.
Una de las aplicaciones más populares de los pilotos es la de señalización.
La aplicación más común en los actuadores zumbadores es en alarmas,
sistemas de alerta.
La motobomba es muy utilizada en procesos donde haya que eliminar
excesos de agua, ellos son sumergibles y se usan en procesos de succión.
ACTUADORES
CONEXIONES
Los actuadores se conectan según su aplicación, pero un factor que no se
puede dejar pasar es la alimentación, si son de corriente continua o corriente
alterna, la tensión si es a 220V 0 a 110V
VÁLVULA SOLENOIDE
MOTOR PASO A PASO
A la salida del motor, se tiene un cable con seis lamentos dos son comunes
y se conectan a tierra, los otros cuatro son las fases y dependiendo de la
secuencia de energización, permiten girar el rotor libremente hacia cualquier
dirección aunque cada fase se puede energizar con cinco voltios
¿CÓMO FUNCION AN?
A la salida de la bobina en la válvula solenoide, se tienen tres cables, uno
que corresponde a la fase (café), otro que corresponde al neutro (azul),
y el tercero que es utilizado como tierra (verde - amarillo), los cuales se
energizan a 110V.
ACTUADORES
MOTOBOMBA
A la salida del motor, se tiene un cable con tres lamentos, uno que
corresponde a la fase, otro que corresponde al neutro y un último que es
utilizado como tierra; éstos deben ir conectados a 110V AC.
MOTOR AC
A la salida del motor, se tiene un cable con dos lamentos, uno que
corresponde a la fase, otro que corresponde al neutro, éstos deben ir
conectados a 110V.
MOTOR DC
A la salida del motor, se tienen dos cables, uno que corresponde al voltaje
de alimentación positivo, otro que corresponde a la tierra; éstos deben ir
conectados al voltaje del circuito.
¿CÓMO FUNCION AN?
PILOTO
A la salida del piloto, hay dos contactos con tornillo, por medio de los cuales
se puede energizar con el voltaje de alimentación (50-220V).
ZUMBADOR
A la salida del zumbador, se tienen dos cables, uno que corresponde al
voltaje de alimentación positivo, otro que corresponde a la tierra; éstos
deben ir conectados al voltaje del circuito.
ACTUADORES
OPERACIÓN
VÁLVULA SOLENOIDE
Es un mecanismo para regular el paso de un uido. Se compone de
una bobina y una válvula con un émbolo. Cuando se energiza la bobina
produce un campo magnético e inmediatamente hala el vástago o émbolo
dejando pasar el uido libremente.
MOTOBOMBA
MOTOR PASO A PASO
Es un motor eléctrico, cuyo eje se mueve gradualmente cuando sus bobinas
reciben impulsos eléctricos. Dependiendo de la velocidad y el orden en
que se energicen las bobinas, el eje puede rotar en ambas direcciones y a
diferentes velocidades.
¿CÓMO FUNCION AN?
Tienen un impulsor que por medio de la fuerza centrífuga de su alta
velocidad arrastran agua por su eje y la expulsan radialmente. Estas
bombas pueden ser sumergibles o de y supercie, son capaces de bombear
el agua a 60 metros o más, dependiendo del número y tipo de impulsores.
Están optimizadas para un rango estrecho de cargas dinámicas totales y la
salida de agua se incrementa con su velocidad rotacional.
ACTUADORES
MOTOR AC
Aparato que convierte energía eléctrica en mecánica, que gira su eje
cuando las bobinas son energizadas por la corriente, cuya variación en el
tiempo se denomina frecuencia.
MOTOR DC
Los motores de corriente directa están formados por una pieza en acero
dulce y un giratorio, así como el motor AC. Sobre el rotor se extienden
las bobinas donde se deslizan las escobillas que alimentan éstas bobinas.
El campo magnético que los opera los impulsa a girar.
PILOTO
Es un dispositivo destinado a la producción de luz articial; mediante
el uso de combustibles o por la transformación de energía eléctrica en
luminosa.
¿CÓMO FUNCION AN?
ZUMBADOR
Dispositivo de alarma alimentado con corriente alterna o continua, que
emite un zumbido con intensidad moderada.
ACTUADORES
FICHAS TÉCNICAS
VÁLVULA SOLENOIDE
Fabricante: Danfoss
Modelo:018F6260
Voltaje máximo de alimentación:115V
Frecuencia:60Hz
Potencia:10W
Apertura :1/4
MOTOBOMBA
Fabricante: SHOTT
Modelo:12.10/370A
Voltaje máximo de alimentación:115V AC
Consumo de potencia:35W
Frecuencia:60 Hz
Flujo de líquido: 310 L/h
Máxima corriente: 30mA
MOTOR PASO A PASO
Marca: eastern air devices
Modelo: la23eck-73
Unipolar (4fases)
Diámetro: 57mm
Largo motor: 50mm
Largo total: 71mm
Largo eje: 21mm
Diámetro eje: 1/4”
Torque: 35 oz-in
Pasos: 200 por vuelta
Alimentación: 5v
Consumo: 1a por fase
Tem. Máx.:65 grados centígrados
Cod:350-600-007
ACTUADORES
MOTOR AC
Motor monofásico
Voltaje máximo de alimentación:110VAC
Velocidad:1300/1550 rpm
Corriente máx. : 0.56A
Consumo de potencia:10/38W
Frecuencia:50/60 Hz
Polos auxiliares necesarios para arranque.
Polos: 4
MOTOR DC
Fabricante: KSA
Voltaje máximo de alimentación:12V DC
Consumo de potencia: 10W
Frecuencia:60 Hz
¿CÓMO FUNCION AN?
PILOTO
Fabricante: EBC
Modelo: AD22-22DS
Voltaje máximo de alimentación:50 a 220V AC
ZUMBADOR
Fabricante: SMB
Voltaje máximo de alimentación:12V AC
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