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Actuadores




Enviado por nelson_fime



    1. Actuadores
      hidráulicos
    2. Actuadores
      Neumáticos
    3. Partes de un
      Actuador
    4. Actuadores
      Eléctricos
    5. Motores a paso

    Los actuadores son dispositivos capaces de generar una
    fuerza a
    partir de líquidos, de energía
    eléctrica 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 válvulas.

    Existen tres tipos de actuadores:

    • Hidráulicos
    • Neumáticos
    • Eléctricos

    Los actuadores hidráulicos, neumáticos
    eléctricos son usados pera manejar aparatos mecatronicos.
    Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean
    cuando lo que se necesita es potencia, y los
    neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los
    hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de
    energía, así como de mantenimiento
    periódico. Por otro lado, las aplicaciones
    de los modelos
    neumáticos también son limitadas desde el punto de
    vista de precisión y mantenimiento.

    Los actuadores eléctricos también son muy
    utilizados en los aparatos mecatronicos, como por ejemplo, en los
    robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el
    futuro como actuadores de posicionamiento
    preciso debido a la demanda de
    funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento

    Por todo esto es necesario conocer muy bien las características de cada actuador para
    utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación
    especifica

    Actuadores hidráulicos

    Los actuadores hidráulicos, que son los de
    mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la
    forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión.
    Existen tres grandes grupos:

    1. cilindro hidráulico
    2. motor hidráulico
    3. motor hidráulico de
      oscilación

    Cilindro hidráulico

    De acuerdo con su función
    podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos:
    de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se
    utiliza fuerza
    hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente,
    para contraer. El segundo tipo se emplea la fuerza
    hidráulica para efectuar ambas acciones. El
    control de
    dirección se lleva a cabo mediante un
    solenoide que se muestra a
    continuación

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    En el interior poseen un resorte que cambia su constante
    elástica con el paso de la corriente. Es decir, si circula
    corriente por el pistón eléctrico este puede ser
    extendido fácilmente.

    Cilindro de presión
    dinámica

    Lleva la carga en la base del cilindro. Los costos de
    fabricación por lo general son bajos ya que no hay partes
    que resbalen dentro del cilindro.

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    Cilindro de Efecto simple.

    La barra esta solo en uno de los extremos del
    pistón, el cual se contrae mediante resortes o por la
    misma gravedad. La carga puede colocarse solo en un extremo del
    cilindro.

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    Cilindro de Efecto doble.

    La carga puede colocarse en cualquiera de los lados del
    cilindro. Se genera un impulso horizontal debido a la diferencia
    de presión entre los extremos del pistón

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    Cilindro telescópico.

    La barra de tipo tubo multietápico es empujada
    sucesivamente conforme se va aplicando al cilindro aceite a
    presión. Se puede lograr una carrera relativamente en
    comparación con la longitud del cilindro

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    Motor hidráulico

    En los motores
    hidráulicos el movimiento
    rotatorio es generado por la presión. 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 presión, 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 de este tipo de motores

    Motor de engranaje

    Tipo Rotatiorio 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.

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    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.

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    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.

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    Actuadores Neumáticos

    A los mecanismos que convierten la energía del
    aire comprimido
    en trabajo mecánico se les denomina actuadores
    neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los
    actuadores hidráulicos, el rango de compresión es
    mayor en este caso, además de que hay una pequeña
    diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura,
    debido a que estos tienen poca viscosidad.

    En esta clasificación aparecen los fuelles y
    diafragmas, que utilizan aire comprimido y
    también los músculos artificiales de hule, que
    últimamente han recibido mucha atención.

    De Efecto simple

    Cilindro Neumático

    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

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    Cremallera

    Transforman un movimiento lineal en un movimiento
    rotacional y no superan los 360°

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    Rotativos de Paletas

    Son elemento motrices destinados a proporcionar un giro
    limitado en un eje de salida. La presión del aire
    actúa directamente sobre una o dos palas imprimiendo un
    movimiento de giro. Estos no superan los 270° y los de paleta
    doble no superan los 90°.

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    Partes de
    un Actuador

    1 SISTEMA DE "LLAVE DE SEGURIDAD" : Este
    método de
    llave de seguridad para la
    retención de las tapas del actuador, usa una cinta
    cilíndrica flexible de acero inoxidable
    en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Esto
    elimina la concentración de esfuerzos causados por cargas
    centradas en los tornillos de las tapas y helicoils. Las Llaves
    de Seguridad
    incrementan de gran forma la fuerza del ensamblado del actuador y
    proveen un cierre de seguridad contra desacoplamientos
    peligrosos.

    2 PIÑÓN CON RANURA: Esta ranura en la parte
    superior del piñón provee una transmisión
    autocentrante, directa para indicadores de
    posición e interruptores de posición, eliminando el
    uso de bridas de acoplamiento. (Bajo la norma Namur).

    3 COJINETES DE EMPALME: Estos cojinetes de empalme
    barrenados y enroscados sirven para simplificar el acoplamiento
    de accesorios a montar en la parte superior. (Bajo normas ISO
    5211 Y VDI).

    5 PASE DE AIRE GRANDE: Los conductos internos para el
    pasaje de aire extra grandes permiten una operación
    rápida y evita el bloqueo de los mismos.

    6 MUÑONERAS: Una muñonera de nuevo
    diseño
    y de máxima duración, permanentemente lubricada,
    resistente a la corrosión y de fácil reemplazo,
    extiende la vida del actuador en las aplicaciones más
    severas.

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    7 CONSTRUCCIÓN: Se debe
    proveer fuerza máxima contra abolladuras, choques y
    fatiga. Su piñón y cremallera debe ser de gran
    calibre, debe ser labrado con maquinaria de alta
    precisión, y elimina el juego para
    poder obtener
    posiciones precisas.

    8 CERAMIGARD: Superficie fuerte, resistente a la
    corrosión, parecida a cerámica. Protege todas las partes del
    actuador contra desgaste y corrosión.

    9 REVESTIMENTO: Un revestimiento doble, para
    proveer extra protección contra ambientes
    agresivos.

    11 ACOPLE: Acople o desacople de módulos
    de reposición por resorte, o de seguridad en caso de falla
    de presión de aire.

    12 TORNILLOS DE AJUSTE DE CARRERA: Provee ajustes
    para la rotación del piñón en ambas
    direcciones de viaje; lo que es esencial para toda válvula
    de cuarto de vuelta.

    16 MUÑONERAS RADIALES Y DE CARGA DEL
    PIÑÓN:
    Muñoneras reemplazables que
    protegen contra cargas verticales. Muñoneras radiales
    soportan toda carga radial.

    17 SELLOS DEL PIÑÓN – SUPERIOR E
    INFERIOR:
    Los sellos del piñón están
    posicionados para minimizar todo hueco posible, para proteger
    contra la corrosión.

    19 RESORTES INDESTRUCTIBLES DE SEGURIDAD EN CASO DE
    FALLA:
    Estos resortes son diseñados y fabricados
    para nunca fallar y posteriormente son protegidos contra la
    corrosión. Los resortes son clasificados y asignados de
    forma particular para compensar la pérdida de memoria a la cual
    esta sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de
    falla en el suministro de aire.

    Actuadores Eléctricos

    La estructura de un actuador eléctrico es
    simple en comparación con la de los actuadores
    hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se
    requieren de energía
    eléctrica como fuente de
    poder. Como 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.

    Utilización de un pistón
    eléctrico para el accionamiento de una válvula
    pequeña.

    La forma mas sencilla para el accionamiento con un
    pistón, seria la instalación de una palanca
    solidaria a una bisagra adherida a una superficie paralela al eje
    del pistón de accionamiento y a las entradas roscadas, tal
    y como se observa en el siguiente diagrama:

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    superior

    El pistón eléctrico puede ser
    accionado por una corriente, con lo cual para su accionamiento,
    solo hará falta utilizar un simple relé. En caso
    que se decidiera alimentarlo con cc, la corriente deberá
    ser del mismo valor pudiendo
    ser activado por una salida a transistor de un
    PLC.

    Accionamiento con Alambres
    Musculares

    Los Alambres Musculares , también son
    actuadores. Tienen una apariencia semejante a la de un pelo, con
    la gran diferencia que al activarlos con corriente
    eléctrica estos se contraen generando fuerzas desde
    los 20 a los 2000 gramos, dependiendo de su
    diámetro.

    Podría construirse un sistema semejante
    al utilizado con el pistón, lográndose aun una
    mayor rapidez para el accionamiento del
    mecanismo.

    También podrían implementase
    montajes mas sencillos, como el de una alambre en V invertida que
    posea los dos terminales del alambre solidarios a un chasis
    montado por debajo de la base de la válvula, de tal manera
    que el vértice de la V invertida este sobre el mecanismo
    de cierre de la válvula. Como se observa en el siguiente
    esquema:

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    Motores
    a paso

    Es un dispositivo electromecánico que
    convierte pulsos eléctricos en movimientos
    mecánicos distintos. El eje de un motor a pasos gira con
    incrementos discretos a paso del paso cuando pulsos
    eléctricos son aplicados en la secuencia
    apropiada.

    Existen tres tipos básicos de motores a
    Pasos. Ellos son:

    Reductancia variable

    Imán permanente

    Híbrido

    Bibliografía

    Enciclopedia Encarta 2002 y
    2003

    libro "Basics of Hydraulic flow" de Anthony
    Esposito.

     

    Nelson Diaz Tapia

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