ACTUADORES QUÉ SON? QUÉ SON?

Transcripción

1 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. 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. 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: Potencia. Controlabilidad Peso y volumen. Precisión. Velocidad. Mantenimiento. Costo. QUÉ SON?

2 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. 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. QUÉ SON? 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.

3 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. QUÉ SON? Entre los criterios más importantes de selección para un actuador, tenemos el tipo de señal, si es de corriente continua o de corriente alterna.

4 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. 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.

5 APLICACIÓN DE MOVIMIENTO 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. 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.

6 APLICACIONES DE FLUIDOS 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.

7 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 Hz se denominan ultrasonidos. El actuador de luz es el encargado de reaccionar ante un estado de un sistema por medio de la emisión de luz. Son elementos de monitoreo en diferentes procesos.

8 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: 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.

9 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. Entre los cuales tenemos: Válvula solenoide Motobomba Motor AC Motor DC Motor paso a paso Piloto Zumbador

10 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. En los motores paso a paso su alimentación es de corriente continua, es muy utilizado para la operación de bandas transportadoras. CÓMO FUNCIONAN? 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.