2. Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía
hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con
la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este
recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella
genera la orden para activar un elemento final de control como, por
ejemplo, una válvula.
3. HISTORIA
El actuador mas común es el actuador manual o humano. Es decir,
una persona mueve o actúa un dispositivo para promover su
funcionamiento. Con el tiempo, se hizo conveniente automatizar la
actuación de dispositivos, por lo que diferentes dispositivos hicieron
su aparición. Actualmente hay básicamente dos tipos de actuadores.
Los actuadores lineales generan una fuerza en línea recta, tal como
haría un pistón.
Los actuadores rotatorios generan una fuerza rotatoria, como lo haría
un motor eléctrico
4. Para la selección se debe tener en cuenta factores como:
Potencia
Controlabilidad
Peso y volumen
Precisión
Velocidad
Mantenimiento
Costo
5. Existen tres tipos de actuadores:
Hidráulicos
Neumáticos
Eléctricos
6. ACTUADOR ELECTRÓNICO
Un actuador electrónico solo requiere energía electica como
fuente de poder
7. Actuadores eléctricos
Es un traductor, que transforma señales
eléctrica en movimientos mecánicos
8. Características generales
Solo requieren de energía eléctrica
Como solo se necesitan cables para transmitir
las señales. Son muy versátiles
No hay restricciones de distancia entre la fuente
de poder y el actuador
10. Clasificación
Dentro de los actuadores eléctricos pueden
distinguirse tres tipos diferentes:
Motores de corriente continua (DC). Servomotores
Motor paso a paso
Motor de corriente alterna (AC)
11. Motores de corriente continua
El motor de corriente continua es una máquina que
convierte la energía eléctrica en mecánica,
principalmente mediante el movimiento rotatorio.
La principal característica
es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a
plena carga
12. El motor de C.C. esta constituido
por dos piezas fundamentales
Rotor: constituye la parte
móvil del motor y
proporciona el torque para
mover la carga
Estator: constituye la parte
fija y su función es
suministrar el flujo
magnético que será usado
por el bobinado del rotor
para realizar el movimiento
giratorio
13. Servomotores
Los servos son un tipo especial de motor de
c.c.(aunque ya los hay de c.a.) que se caracterizan por
su capacidad para posicionarse de forma inmediata en
cualquier posición dentro de su intervalo de
operación. Para ello, el servomotor espera un tren de
pulsos que se corresponde con el movimiento a
realizar
El resultado es un servo de posición con un margen de
operación de 180° aproximadamente
15. 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.
16. Ventajas y Desventajas
Ventajas
es capaz de asegurar un
posicionamiento simple y
exacto
ligeros, fiables, y fáciles de
controlar, pues al ser cada
estado de excitación del
estator estable, el control se
realiza en bucle abierto, sin
la necesidad de sensores de
realimentación.
Son ideales donde se
requiere un movimiento
preciso
Desventajas
El funcionamiento a bajas
velocidades no es suave, ya
que existe el peligro de
perdida de una posición por
trabajar en bucle abierto
Tienden a sobrecalentarse
trabajando a velocidades
elevadas y presentan un limite
en el tamaño que pueden
alcanzar.
17. Clasificación
Existen tres tipos de motores paso a paso:
De imanes permanentes
De reluctancia variable
Híbridos.
18. Motor de corriente alterna (AC)
Se basa en la utilización de corriente alterna
La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia
de dirección periódicamente en un conductor. como consecuencia
del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los
extremos de dicho conducto
La variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes
formas: senoidal, triangular, trapezoidal….
Corriente alterna senoidal
19. VENTAJAS DE LA CORRIENTE
ALTERNA
• 1-Generadores y motores mas baratos y
eficientes, y menos complejos
• 2-Posibilidad de transformar su tensión de
manera simple y barata (transformadores)
20. • 3-Posibilidad de transporte de grandes cantidades de
energía a largas distancias con un mínimo de sección de
conductores ( a alta tensión)
• 4-Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de
inducción asíncrono de rotor en cortocircuito)
•
• 5-Desaparición o minimización de algunos fenómenos
eléctricos indeseables (magnetización en las maquinas, y
polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares metálicos)
21. Existen dos tipos fundamentales de motores
de corriente alterna:
motores asíncronos
motores síncronos
22. Motores asíncronos
Son probablemente los más sencillos y robustos de
los motores eléctricos
El rotor está constituido por varias barras
conductoras dispuestas paralelamente el eje del
motor y por dos anillos conductores en los
extremos. El conjunto es similar a una jaula de
ardilla
23. Motores síncronos
• El motor síncrono, como su nombre indica, opera
exactamente a la misma velocidad que el campo del
estator, sin deslizamiento.
• El motor síncrono, utiliza el mismo concepto de un campo
magnético giratorio producido por el estator, pero ahora
el rotor consta de electroimanes o de imanes
permanentes (PM) que giran sincrónicamente con el
campo del estator
a
b
ic
i
i
Stator coil
Rotor coils
Motor Asíncrono (Inducción Motor (AC) Síncrono
24. ACTUADORES
MECÁNICOS
Los actuadores mecánicos son dispositivos
que transforman el movimiento rotativo a la
entrada, en un movimiento lineal en la
salida.
Los actuadores mecánicos aplicables para
los campos donde se requiera movimientos
lineales tales como: elevación, traslación y
posicionamiento lineal.
25. VENTAJAS
Algunas de las ventajas que nos ofrecen los actuadores mecánicos son:
Alta fiabilidad
simplicidad de utilización
mínima manutención
seguridad y precisión de posicionamiento
irreversibilidad según el modelo de aplicación
sincronismo de movimiento.
26. Dentro del campo de los actuadores mecánicos
encontramos dos tipos de movimiento:
A) Actuadores mecánicos/ lineales con husillo traslante
B) Actuadores mecánicos/ lineales con husillo rotante
27. Dentro de los actuadores mecánicos encontramos dos
tipos:
Actuadores hidráulicos
Actuadores neumáticos
28. ACTUADOR HIDRAULICO
LINEAL
Son componentes que transforman la energía hidráulica
que reciben en mecánica
Tienen como función convertir el flujo de fluido
hidráulico en movimiento lineal o rotatorio.
29. Su tamaño va en función de las cargas operacionales
que tenga que sufrir y básicamente consiste en un
cilindro exterior dentro del cual se desliza un pistón.
Unido al pistón se encuentra un vástago que atraviesa el
fondo del cilindro y es el que transmite el movimiento
linealmente.
Los cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados
comúnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje del
pistón y su desplazamiento son elevados.
Los cilindros hidráulicos pueden ser de simple efecto, de
doble efecto y telescópicos.
30. En el cilindro de efecto simple, el fluido hidráulico
empuja en un sentido el pistón del cilindro y una fuerza
externa (resorte o gravedad) lo retrae en sentido
contrario.
El cuerpo del cilindro es la caja externa tubular y contiene
el pistón, el sello del pistón y el vástago.
31. El cilindro de acción doble utiliza la fuerza generada por
el fluido hidráulico para mover el pistón en los dos
sentidos, mediante una válvula de solenoide.
El cilindro de acción doble es el accionador hidráulico más
común utilizado actualmente y se usa en los sistemas del
implemento, la dirección y otros sistemas donde se requiera
que el cilindro funcione en ambas direcciones.
32. El cilindro telescópico
contiene otros de menos diámetro en su interior y se
expanden en etapas, son muy utilizados en grúas. Está
constituido por los tubos cilíndricos y vástago de
émbolo.
En el avance sale primero el émbolo interior, siguiendo
desde dentro hacia fuera los siguientes vástagos o
tubos. La reposición de las barras telescópicas se realiza
por fuerzas externas. La fuerza de aplicación está
determinada por la superficie del émbolo menor
33. ACTUADORES NEUMATICOS
LINEALES
Aunque en esencia los actuadores neumáticos e hidráulicos
son idénticos, los neumáticos tienen un mayor rango de
compresión y además existen diferencias en cuanto al uso
y estructura
El cilindro neumático consiste en un cilindro cerrado con un
pistón en su interior que desliza y que transmite su movimiento al
exterior mediante un vástago. Se compone de las tapas trasera y
delantera, de la camisa donde se mueve el pistón, del propio
pistón, de las juntas estáticas y dinámicas del pistón y del anillo
rascador que limpia el vástago de la suciedad.
34. Existen dos tipos fundamentales de los cuales derivan
construcciones especiales.
Cilindros de simple efecto, con una entrada de aire para
producir una carrera de trabajo en un sentido.
Cilindros de doble efecto, con dos entradas de aire para
producir carreras de trabajo de salida y retroceso.
35.
36. APLICACIONES DE
ACTUADORES
Aplicación de Movimiento:
Podemos encontrar: motores paso a paso, motores de
corriente continua, motores de corriente alterna, entre
otros.
Aplicaciones de movimiento. Son utilizados para manejar
aparatos mecatrónicas. Se emplean cuando lo que se
necesita es potencia o simples posicionamientos. La
estructura de estos actuadores es simple ya que sólo se
requiere de energía eléctrica como fuente de poder. En la
mayoría de los casos es necesario utilizar reductores,
debido a que los motores son de operación continua.
37. Aplicaciones de Fluidos:
Hay procesos en los que se requiere desplazar una
sustancia líquida de un punto a otro, para esto existen
actuadores con las características necesarias para cumplir
este propósito, entre ellos podemos encontrar:
motobombas y electroválvulas.
Los actuadores de fluido como lo son las electroválvulas son
las encargadas de permitir el paso de líquidos y gases, son
muy útiles en sistemas de seguridad cuando son detectadas
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
38. Aplicaciones de Alarmas: Hay procesos en los que se
requiere algún tipo de aviso al finalizar una tarea, al llegar a
un límite, o simplemente generar una advertencia, para esto
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.
39. 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
40. Aplicaciones Térmicas: Hay procesos en los que se
requiere un control de temperatura, para esto, existen
actuadores con las características necesarias para cumplir
éste propósito entre ellos podemos encontrar: Resistencias
Eléctricas, Ventiladores, Extractores, entre otros.
Los actuadores de calor están conformados por
semiconductores en donde el flujo de la corriente eléctrica
produce una pérdida de energía que se transforma en calor.
41. 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 depósito y trasvasarla hacia otro lugar a través
de una manguera
42. 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
43. 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 50 220 VAC, sin
problemas de funcionamiento.
44. 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 se conecta, empiezan a vibrar un
zumbador de membranas, las cuales producen el sonido
característico.
