TIPOS DE ACTUADORES PARA VALVULAS. INTEGRANTES DEL EQUIPO Ballote Lizama José Roberto Denis Salazar José Luis Muñoz Cruz Dainiznorai Antonio

Transcripción

1 TIPOS DE ACTUADORES PARA VALVULAS INTEGRANTES DEL EQUIPO Ballote Lizama José Roberto Denis Salazar José Luis Muñoz Cruz Dainiznorai Antonio

2 Válvulas de control La función de toda válvula, es regular el paso de caudal mediante la variación del área de un orificio. Una válvula de control, es aquella que pertenece a un lazo cerrado de control, como elemento final del proceso.

3 Característica del actuador, según, las variables que controla Elementos finales de control: son aquellos instrumentos que actúan en forma directa sobre la variable, ejerciendo paso a paso las órdenes del controlador que van dirigidos hacia la variable. El actuador mas común es el actuador manual o humano. Es decir, una persona mueve o actúa un dispositivo para promover su funcionamiento.

4 ACTUADORES LINEALES Los actuadores lineales, generan una fuerza en línea recta, tal como haría un pistón. hay tres tipos de actuadores lineales: Neumáticos Eléctricos Hidráulicos

5 ACTUADORES ELÉCTRICOS

6 Definición Dispositivo inherentemente mecánico, cuya función es proporcionar fuerza para mover o actuar otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador, proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz. Dependiendo de el origen de la fuerza, el actuador se denomina neumático, hidráulico o eléctrico.

7 Ventajas Simple en comparación a otros actuadores Ideal cuando es necesario generar fuerza rápidamente Posicionamiento preciso.

8 Usos Generación de movimientos rotatorios para diferentes aplicaciones: líneas de producción, electrodomésticos, juguetes, herramientas, etc. Automatización de válvulas industriales. Ampliamente utilizados en procesos industriales.

9 Motores

10 Motor CA Motores Asíncronos Motores Síncronos

11 Motor CD Interacción entre dos campos magnéticos provoca el movimiento. Son los más utilizados en la actualidad debido a: Facilidad de control Mayor potencia/peso Rendimiento Precio

12 Accionamiento Directo Ventajas: Incrementa Eficiencia. Posicionamiento rápido y preciso. Mucho torque a poca velocidad. Desventajas. Complicado mecanismo de control. Motor especial.

13 Servomotores Conformado por: Motor Caja reductora Circuito de control. Tienen una gran precisión

14 proporcionan la fuerza y el movimiento del obturador. Puede ejercer tres tipos de control: on-off, flotante y proporcional.

15 Motores de Pasos Dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos. Avanza una serie de grados (paso), dependiendo de sus entradas de control.

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17 Solenoide Forma simple de electroimán, que consiste de una bobina de alambre de cobre aislado, o de otro conductor apropiado, el cual está enrollado en espiral alrededor de la superficie de un cuerpo cilíndrico, generalmente de sección transversal circular. Cuando se envía corriente eléctrica a través de estos devanados, actúan como electroimán. El campo magnético que se crea, es la fuerza motriz para abrir la válvula.

18 Solenoide Dentro del núcleo va un émbolo móvil de acero magnético, el cual es jalado hacia el centro al ser energizada la bobina. La válvula de solenoide, es utilizada para controlar el flujo de líquidos o gases en posición completamente abierta o completamente cerrada.

19 Solenoides Su función básica es la misma que una válvula de paso operada manualmente. Debido a su accionamiento eléctrico, se puede instalar en lugares remotos y puede ser controlada convenientemente por interruptores eléctricos simple Utilizado para controlar el flujo de líquidos o gases, en posición completamente abierta o completamente cerrada.

20 Condiciones de servicio Deben ser confiables en todo tipo de condiciones climáticas Factores a tomar en cuenta: Temperatura ambiente (selección del lubricante) Evitar la corrosión Protección contra explosiones

21 Los actuadores eléctricos con base en microprocesadores (actuadores tipo inteligente) se deben seleccionar en los siguientes casos: a) En procesos que requieran control avanzado u optimización. b) Para aplicaciones críticas que requieren monitoreo continuo y diagnóstico predictivo. c) Por su flexibilidad para crear redes de comunicación y transmisión de señal tipo digital. d) Por consideraciones de reducción de costo, al reducir alambrado en las instalaciones por medio del uso de comunicación digital. e) Por la capacidad del microprocesador debe ser configurado remotamente. f) Los actuadores inteligentes, se deben contener en cajas a prueba de agua, a prueba de explosión ó con seguridad intrínseca, de acuerdo al requerimiento de diseño, deben ser para operar en un rango de temperaturas ambiente desde 243 K hasta 343 K (- 30 C hasta +70 C) y ser resistentes a la humedad, lodo o polvo.

22 Ejemplo de un actuador eléctrico

23 Accionamiento en forma manual El actuador eléctrico AUMA, tiene un embrague que evita que el volante gire cuando la válvula está en movimiento a través del motor eléctrico. Este embrague, se acciona con una palanca ROJA, que está al centro del volante de accionamiento de emergencia. Para activarlo, tire de este, luego suelte y comience a girar hacia la apertura o cierre según necesite. El embrague, se desactivará automáticamente al activar la válvula a través del motor eléctrico. En caso de tener AUMAMATIC, el cabezal posee una botonera que permite abrir y cerrar con el motor eléctrico pulsando los botones OPEN (abrir) y CLOSE (cerrar). Es importante notar, que este es un sistema de control con botoneras autoretentivas, por lo que al darle la orden de cerrar, este continuará cerrando hasta que llegue al finde carrera o se presione el botón STOP (parar).

24 Fijación de los límites de carrera (VER FIGURA E) Dejar el actuador para operación manual Para fijar en posición cerrado 2.1.) Accione el volante en el sentido de los punteros del reloj, hasta que la válvula cierre totalmente. Considere una posible sobrecarrera por movimiento inercial y retorne en la dirección contraria 1 o dos vueltas. 2.2.) Presione y rote la manecilla A, en la dirección de la flecha. Deben percibirse sonidos a medida que esta rota, el puntero B gira cada 90 º. Cuando la manecilla alcanza el punto C, esta debe dejar de girarse. En el caso que accidentalmente sobrepase el punto C, aunque sea solo un poco, debe repetirse el procedimiento. NOTA : Asegúrese que la manecilla A, retorne a su posición elevada mediante el resorte como estaba originalmente. 3)Para fijar en posición abierta. 3.1.) Accione el volante contra el sentido de los punteros del reloj, hasta que la válvula cierre totalmente. Considere una posible sobrecarrera por movimiento inercial y retorne en la dirección contraria 1 o dos vueltas. 3.2.) Presione y rote la manecilla D, en la dirección de la flecha. Deben percibirse sonidos a medida que esta rota, el puntero E gira cada 90 º. Cuando la manecilla alcanza el punto F esta debe dejar de girarse.

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29 Actuadores neumáticos Tipos de actuadores neumáticos De Efecto simple Cilindro Neumático tico 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

30 CILINDROS Los cilindros neumáticos producen un trabajo: transforman la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de retroceso. Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según el modo en que se realiza el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en tres grupos: : Cilindros de simple efecto : Cilindros de doble efecto : Cilindro de rotación

31 PARTES QUE COMPONEN A UN CILINDRO Generalmente, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular cerrado en los extremos mediante dos tapas, entre las cuales de desliza un émbolo que separa dos cámaras. Al émbolo va unido a un vástago que saliendo a través de una ambas tapas, permite utilizar la fuerza desarrollada por el cilindro (gracias a la presión del fluido al actuar sobre las superficies del émbolo).

32 Cilindros de efecto simple El cilindro de SIMPLE efecto realiza el trabajo en un solo sentido: - El émbolo se desplaza por la presión del aire comprimido. - Después retorna a su posición inicial por medio de un muelle recuperador ( o bien mediante fuerzas exteriores.) Como por regla general la longitud de la carrera no supera los 10 cm, que el diámetro de los cilindros es pequeño y el consumo aire es muy poco entonces se suelen aplicar: como elementos auxiliares en las automatizaciones. Podemos encontrar hasta 3 tipos de cilindros de simple efecto: : Embolo : Membrana : Membrana enrollable

33 CILINDRO DE ÉMBOLO Funcionamiento: El perbunan (un material flexible) recubre el pistón para así conseguir que este cerrado completamente. 1-2) El aire comprimido entra empujando el vástago, y comprimiendo el muelle. Los bordes de junta se deslizan sobre la pared interna del cilindro. 2-3) Después el muelle hace volver el vástago a su estado inicial. 1) 2) 3) Aplicación: Este cilindro tan simple se usa para frenar objetos rotativos con mucha velocidad, se aplica sobretodo en los frenos de camiones y trenes, ya que se usa de frenado instantáneo de emergencia.

34 Cilindros de membrana Funcionamiento: Funciona igual que el cilindro de embolo pero esta vez no es un embolo sino una membrana que lo sustituye. El vástago se fija al centro de la membrana. 1-2) El aire comprimido entra con fuerza, empujando la membrana y por consiguiente se empuja el vástago. 2-3) La flexibilidad de la membrana la hace volver a su estado inicial 1) 2) 3) Aplicación: Sus aplicaciones son extensas, sobretodo en la fabricas de automatización. Se podría usar para estampar, remachar o fijar por ejemplo.

35 Cilindros de membrana enrollable Este cilindro es muy parecido al cilindro de membrana, pero el vástago puede salir mucho más (unos 5 o 8 cm). A parte el rozamiento es mucho menor. 1-2) El aire comprimido entra con fuerza, empujando la membrana, comprimiendo el muelle y por consiguiente empujar el vástago. 2-3) La flexibilidad de la membrana y el efecto del muelle hace volver la membrana a su estado inicial. 1) 2) 3)

36 FUNCIONAMIENTO DEL ACTUADOR ROTATORIO El objetivo final del actuador rotatorio es generar un movimiento giratorio. El movimiento debe estar limitado a un ángulo máximo de rotación. Normalmente se habla de actuadores de cuarto de vuelta, o 90º; fracción de vuelta para ángulos diferentes a 90º, por ejemplo 180º; y de actuadores multivuelta, para válvulas lineales que poseen un eje de tornillo o que requieren de múltiples vueltas para ser actuados.

37 Hoy existen 3 tipos de actuadores neumáticos Piñón y cremallera Yugo Escocés Veleta Actuador de Piñón y Cremallera (Rack &Pinion)

38 Actuador de Yugo Escocés (Scotch Yoke) Torque para Yugo Escocés Simétrico y Yugo Escocés Inclinado

39 Actuador Rotatorio Neumático Para hacer funcionar el actuador neumático, se conecta aire comprimido a uno de los lados del émbolo o veleta (en adelante, solo émbolo ) generando una fuerza en sentido de la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo. Actuador de Veleta Única (Rotary Vane) Mediante un dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y cremallera, yugo escocés, o una simple veleta, el movimiento se transforma en rotatorio. Para mover el actuador en sentido contrario es necesario introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo.

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41 Motor de aletas Ventajas: - Construcción sencilla ( peso ligero ) - Arranque y paro muy rápido - Insensibilidad al polvo, agua, calor y frío - La velocidad varia entre y rpm. - Alta aceleración y baja inercia. Funcionamiento: Estos motores se constituyen en el principio de la inversión del compresor rotativo. Un rotor dotado de ranuras gira en una cámara cilíndrica. En las ranuras se deslizan aletas, que son empujadas contra la pared interior del cilindro por el efecto de la fuerza centrífuga. Normalmente estos motores tienen de 3 a 10 aletas, estas forman cámaras en el interior del motor. El aire entra en la cámara más pequeña y se dilata a medida que el volumen de la cámara aumenta. Aplicaciones: Se emplean para trabajos a baja velocidad con grandes cargas,

42 Motor de aletas

43 Actuadores hidraulicos Se clasifican en Actuadores Lineales, llamados Cilindros. Y actuadores rotativos en general denominados motores hidráulicos. Los actuadores son alimentados con fluido a presión y se obtiene un movimiento con una determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y momento a partir de la perdida de presión de un determinado caudal del fluido en cuestión. Potencia de Entrada = Presión x Caudal Potencia Entregada en el Actuador = Variación de Presión x Caudal. La potencia mecánica de salida estará dada en los actuadores lineales por: Potencia de Salida = Fuerza x Velocidad Y en los actuadores rotativos por: Potencia de Salida = Momento Motor ( Torque ) x Velocidad Angular

44 Actuadores Lineales En la figura 17 se ve el esquema de un cilindro hidráulico. Cuando se alimenta con fluido hidráulico por la boca posterior avanza. La velocidad de avance es proporcional al Caudal e inversamente proporcional al área posterior del pistón. Es de hacer notar que para que el pistón avance será necesario que el fluido presente en la cámara anterior salga por la boca correspondiente. Cuando se desea que el pistón entre se debe alimentar por la boca anterior y sacar el fluido de la cámara posterior. Este cambio de direcciones del fluido se logra mediante las válvulas direccionales. Existen cilindros de simple efecto, en ese caso sólo una cámara es alimentada por aceite, la otra queda vacía conectada al exterior y el movimiento que correspondería al aceite llenando la cámara se reemplaza por la gravedad, o bien por un resorte.

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46 MOTOR HIDRAULICO En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presi n. 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 presi n, 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: Motor de engranaje Tipo Rotatorio Motor de Veleta Motor de Hélice Motor Hidráulico Motor de Leva excéntrica Pistón Axial Tipo Oscilante Motor con eje inclinado

47 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.

48 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.

49 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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51 BIBLIOGRAFIA:?