Sistema Integrador Ciencia y tecnología ACTUADORES

Transcripción

1 Sistema Integrador Ciencia y tecnología ACTUADORES

2 ACTUADORES Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado, modificando los estados de un sistema. Su función es generar el movimiento de los elementos según las órdenes dadas por la unidad de control. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar un elemento final de control, transformando la energía de entrada en energía de salida utilizable para realizar una acción. Los actuadores generan una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica o gaseosa, por este motivo se requieren de dispositivos que realicen funciones de fuerza, movimiento, estabilidad, control de fluidos, temperatura o señales de alarma. Imagen 1. Robot Analogía con los músculos Los actuadores tienen un funcionamiento análogo a los músculos, están diseñados para cumplir funciones específicas, ya que son el medio físico con los cuales se ejerce el control de un proceso. 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 para el movimiento, sino también la estabilidad para que funcionen bien en un determinado proceso natural o artificial. Un ejemplo de un sistema natural es el de la circulación sanguínea porque el corazón como elemento actuador es el encargado de irrigar sangre a través de las venas a todas partes del cuerpo. Imagen 2. Sistema muscular. 2

3 Criterios de Selección 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. Figura 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 actuadores son de distintas formas según el tipo de montaje que se quiera realizar. Para la selección se debe tener en cuenta factores como: Potencia Controlabilidad Peso y volumen Precisión Velocidad Mantenimiento Costo En general cuando se va automatizar un sistema la selección puede darse así: Cuando se necesita mover, desplazar o soportar algún peso, para ello, se requiere de actuadores de movimiento como lo son: Los motores paso a paso, de corriente continua y de corriente alterna. Cuando se trabaja con líquidos se utilizan motobombas y electroválvulas. En los procesos en los cuales, es importante utilizar un indicador que informe el estado de cada etapa, para ello se pueden utilizar alarmas e indicadores luminosos. Para el control de temperatura se utilizan resistencias, ventiladores y extractores. Entre los criterios más importantes de selección para un actuador, se encuentran el tipo de señal, si es de corriente continua o de corriente alterna. 3

4 Tipos de actuadores Motor AC Motor que funciona con corriente alterna tiene velocidad constante, torque moderado y giro en un solo sentido. Aplicaciones donde se requiera movimientos rotacionales que necesiten mucha potencia y en transporte de cargas que tengan mucha resistencia mecánica. También es conocido como alternador. Podemos encontrar dos tipos: Síncronos Asíncronos Este motor está construido de manera que cuando los devanados inducido e inductor están unidos en serie y circula una corriente por ellos, se forman dos flujos magnéticos que al ser alimentados con tensión alterna provocan el giro del rotor. Corriente alterna 4

5 Motor DC Es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio. Su característica principal es la capacidad para el cambio de sentido de giro invirtiendo la polaridad de alimentación. Se utiliza en aplicaciones donde se requiera movimientos rotacionales que no necesiten mucha potencia, juguetes y extractores de calor de equipos electrónicos que ofrezcan poca resistencia mecánica. Están constituidos por dos devanados internos, inductor e inducido, alimentados con corriente continua. Para que se pueda dar la conversión de energía eléctrica en energía mecánica de forma continua es necesario que los campos magnéticos del estator y el rotor permanezcan estáticos entre sí. Esta transformación es máxima cuando se encuentran en cuadratura. Corriente continúa Podemos encontrar dos tipos: Controlados por inducción Controlados por excitación 5

6 Motor Paso a Paso Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos. Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetibilidad en cuanto al posicionamiento. Se diferencia de un motor convencional en que en este se puede posicionar su eje en posiciones fijas o pasos, pudiendo mantener la posición. 6

7 Motobomba Es un sistema mecánico compuesto por una bomba (medio de transporte de fluidos líquidos) y el mando (motor), cuando se activa succiona líquido y lo descarga a una presión mayor. Se utiliza en la industria de la construcción o en la agrícola principalmente con la finalidad de bombear agua de un deposito y trasvasarla hacia otro lugar a través de una manguera. El aumento en volumen entre dos álabes contiguos en el orificio de entrada, produce un vacío que hace que el líquido circule hacia ese espacio más grande. La reducción volumétrica en el orificio de descarga, a su vez, obliga al líquido a salir al tubo de descarga. 7

8 Electroválvula Es un elemento final de control, ya sea automático o manual. Su función es variar el caudal del fluido de control, que modifica a su vez el valor de la variable controlada, comportándose como un orificio de área continuamente variable. La cual permite el paso de líquido cuando es activada y lo bloquea cuando se apaga. Usada en aplicaciones donde se requiera control de fluidos a través de una tubería. Al conectar la válvula a la alimentación de 110 VAC, se genera un electroimán en la bobina. El campo magnético atrae al vástago metálico y deja pasar el fluido. Cuando se desconecta la válvula, un resorte hace que el vástago baje e interrumpe el paso de fluido. 8

9 Piloto Indicador que transforma la energía eléctrica en energía lumínica. Es utilizado donde se requiera señalización y alarmas como en avisos y semáforos. 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. Los pilotos del módulo están compuestos por microdiodos. Ellos poseen un circuito de acondicionamiento que permite que sean alimentados con voltajes en el rango de VAC, sin problemas de funcionamiento. 9

10 Zumbador Es un dispositivo electrónico que produce un sonido o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono. Sirve como mecanismo de señalización o aviso, y son utilizados en múltiples sistemas como en automóviles o en electrodomésticos. Puede ser conectado a circuitos integrados especiales para así lograr distintos tonos. Cuando se acciona, la corriente pasa por la bobina del electroimán y produce un campo magnético variable que hace vibrar la lámina de acero sobre la armadura. Cuando el zumbador se conecta, empiezan a vibrar unas membranas, las cuales producen el sonido característico. 10