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  1. 1. 1. Índice2. Resumen (uno o dos párrafos con la síntesis del informe final del proyecto)3. Introducción (explicación de los componentes del diseño – ítems del 1 al 7 del perfil del proyecto)4. Capitulado4.1. Fundamentación Teórica4.1.1. LimpiezaLa limpieza se define como la ausencia de suciedad. (Realce, 2009) También sepuede decir que la limpieza es Conjunto de operaciones destinadas a eliminar lasuciedad adherida a una superficie, sin alterar a ésta.(Gutiérrez, 2007)No es lo mismo limpiar un taller en donde solo sería necesario recoger losartículos tirados y poco más, a limpiar un hospital, donde tendríamos queconseguir la ausencia de microorganismos infecciosos. (Realce, 2009)Factores que influyen en el proceso de limpieza:  Tipo de superficie.  Tipo de suciedad.  Tiempo empleado en la operación.  Aplicación de efecto mecánico. (Gutiérrez, 2007)Tipo de superficieEl piso es el pavimento ya sea artificial o natural que se encuentra en calles,caminos, rutas o habitaciones. Dentro de una vivienda puede encontrarse unagran variedad de tipos de pisos.(Tiposde.og, 2012)Los pisos de una casa puedendividirse en dos tipos:  Los de superficie blanda, como las alfombras.
  2. 2.  Los de superficie dura, comomadera, laminados, vinilo y linóleo(Armstrong, 2000-2012)Pisos de superficie blanda Alfombra Se caracteriza por transmitir confort y calidez. Una de sus cualidades más importantes es que ofrecen aislamiento acústico y térmico y además, son económicos y fáciles de colocar. Los pisos alfombrados no son recomendables en baños y cocinas ya que el contacto con la humedad los estropea. La desventaja que presentan estos pisos es que acumulan suciedad, por lo que se los debe mantener y limpiar constantemente. De goma Estos se producen en láminas o baldosas y se caracterizan por su practicidad y economicidad. Generalmente se los coloca en lugares transitados como negocios, oficinas o incluso en habitaciones infantiles. Son muy resistentes y fáciles de colocar.Pisos de superficie dura De madera Estos pisos se caracterizan por su perdurabilidad y por transmitir calidez en ambientes impersonales y fríos. Estos pisos pueden colocarse en cualquier habitación de la casa. Su colocación no es sencilla, sino que se requiere tener ciertos conocimientos sobre el secado y el estacionamiento de la madera ya que esto condiciona su durabilidad y calidad. Porcelanatos y cerámicos Pueden ser texturizados, lisos o sólidos además son a prueba de agua. Estos pisos se caracterizan por su pesadez y durabilidad. Además de esto, son fáciles de mantener y son impermeables, por lo que se pueden utilizar en cualquier ambiente. La desventajas que presentan son que si reciben un golpe muy fuerte, pueden marcarse, además, en lugares muy transitados se desgastan y pierden color.
  3. 3. De cemento alisadoEs hormigón compuesto por ligante y agregado fino y grueso. La ventaja quepresenta este tipo de piso es que es fácil de limpiar y permite usos, diseños yformas muy variadas. La desventaja es que si no se le presta atención acuestiones técnicas y es poco protegido puede quebrarse o perder resistencia.Lo ideal entonces el que lo coloque alguien especializado.De micro cemento alisadoEs una versión mejorada del anterior y se puede colocar sobre el piso actualsin necesidad de removerlo. Se caracterizan por su rápida colocación y porpoder ser utilizados en cualquier habitación del hogar, tanto dentro como fueradel mismo. Es fácil de limpiar y no se quiebra como el de cemento aislado yofrece más variedades de colores que este. Es recomendable que este pisotambién sea colocado por especialistas.De piedraEste es el piso más resistente y duradero. Suelen ser utilizados para patios,terrazas y balcones, así como también en cocinas y baños. Las desventajasque presenta es que son fríos, no resultan sencillos de colocar y suelen sercostosos.FlotantesEstos son colocados sin clavos, tornillos ni pegamento, sino que se apoyan lastablas sobre una superficie lisa y se las encastra. Se colocan rápidamente,incluso sobre el piso actual. Son resistentes, perdurables, térmicos yacústicos.PintadosEstos pueden encontrarse sobre cualquier revestimiento o piso pulido al quese le coloca pintura. Las terminaciones que se le pueden dar son: dibujos,esponjeados, pátinas, guardas, etcétera.De ladrillo
  4. 4. Estos se hacen con ladrillos de pared. Se caracterizan por ser económicos y muy decorativos. Se colocan en exteriores como terrazas o patios. Su desventaja es que se desgastan en zonas muy transitadas.(Tiposde.og, 2012)Tipo de suciedadLa suciedad se puede definir como un fallo en la colocación o en el orden de unasustancia determinada.La suciedad o las manchas son un concepto relativo. Seconsideran de diferentes formas según se hable de ellas.Para clasificar la suciedad debemos prestar atención a su eliminación, pues sólode esta manera es posible determinar la suciedad y los procesos de limpieza aaplicar.La Sociedad Americana de Testado y Materiales (ASTM AmericanSocietyforTesting and Materials) en su manual ―Elección de un proceso delimpieza‖ relaciona la suciedad con los métodos de limpieza más frecuentes, yasí describe en detalle la idoneidad de los métodos de limpieza para laeliminación de cada tipo de suciedad. (ASTM, 2008)Podemos hablar de dos tipos fundamentales de suciedades:Suciedad de origen sólido: el polvo. El polvo es un conjunto de micro partículas disgregadas que se pueden encontrar, cubriendo el suelo o en suspensión en el aire, depositándose sobre los objetos, puede tener diferentes tamaños y diferentes orígenes: como el polen , restos de hojas trituradas, el humo de los coches, las calderas de la calefacción, la contaminación atmosférica, etc. El polvo se elimina fácilmente por barrido húmedo o por aspiración, pero nunca por barrido seco, ya que lo único que se consigue es poner las pequeñas partículas en movimiento y éstas pueden llegar a estar en suspensión en el aire hasta 7 horas, depositándose otra vez en el mismo sitio o en diferente lugar. Si limpiamos superficies con productos como las ceras (que tienen gran poder de acumulación de electricidad estática), el
  5. 5. problema aumentaría, pues estas micro partículas que estaban en suspensión acabarían pegándose a muebles y superficies.(Realce, 2009)Suciedad de origen líquido: Suciedad grasa (aceites, grasas animales, algunas pinturas, etc.) y suciedad no grasa (vino, café, tinta, etc.). Este tipo de suciedad tiene que ser identificada, solubilizada y posteriormente arrastrada por medio de los detergentes adecuados.(Realce, 2009) Para remover este tipo de suciedad se suelen utilizar aspiradoras o a su vez toallas.Control del proceso de limpieza y desinfección:Varios métodos:  Control Visual  Microbiología, tomar muestras de las superficies limpiadas y realizar cultivo en ellaboratorio para detectar la presencia de microorganismos.  Bioluminiscencia, se basa en la detección de moléculas de ATP. Figura 1. Aparato para medir la bioluminiscencia Los inconvenientes de este sistema son: No diferencia entre el ATP de la materia orgánica y el de losmicroorganismos. No permite diferenciar microorganismos.  Detector de residuos proteicos, también conocido como control de limpieza ―insitu‖, permite detectar residuos orgánicos sobre una superficie mediante unareacción coloreada (figura 2). (Gutiérrez, 2007)
  6. 6. Figura 2. Equipo insitu4.1.2. Mecanismos básicos de limpiezaLa limpieza se produce por: Solubilización La suciedad es adsorbida por el líquido formando una solución. Emulsión La suciedad forma gotitas que son transferidas a la solución. Micelación La suciedad forma micelas que son transferidas a la solución. Energía cinética La suciedad es arrancada de la superficie sólida por la energía cinética de la solución.(Burchard, 2005)4.1.3. RobotLa tecnología ha hecho que muchas tareas que son realizadas por operarioshumanos sean realizados por robots que es una maquina provista de sensores yactuadores que, debidamente programada.(Jose Angulo, 2005)Un robot es un agente con un cuerpo físico con capacidades motrices y situadoen un entorno real con el que el robot interactúa. La autonomía en un agente deeste tipo requiere de capacidades complejas como trabajar durante largosperiodos de tiempo sin supervisión en entornos dinámicos en los que es imposiblepredecir el estado del mismo. (Edison Samaniego,2009)Existen muchos tipos de robots y diversas clasificaciones. El desarrollo de nuevosmateriales, sensores y chips, está facilitando y abaratando considerablemente laconstrucción de robots, haciéndolos cada vez más asequibles para su uso entareas cotidianas como limpiar polvo o cortar el césped, llegando a lo que
  7. 7. conocemos como microbot o robot de servicio. Estos robots requieren ademástener programas más inteligentes, ya que deben desenvolverse en ambientescambiantes, y con objetos y personas en el mismo recinto. (Jose Angulo, 2005)Robot de limpiezaDentro de los robots domésticos actualmente podemos encontrar modelos quelimpian el suelo de oficinas, casas, etc. Actualmente pueden encontrar en elmercado robots que realizan la limpieza del suelo (figura 3).(J.A., 2003) Figura 3. BombaLos robots de limpieza domésticos deben ser totalmente autónomos. Para realizarla limpieza las técnicas más utilizadas son la aspiración y el cepillado del suelo.La navegación entre obstáculos se realiza detectando mecánicamente lascolisiones con los objetos o utilizando sensores para evitar dichascolisiones.(Robotica, 2009)4.1.3.1. Estructura general de un robot de limpiezaSe ha hablado de los robots como seres que deben desenvolverseautónomamente en un entorno.(Jose Angulo, 2005)El entorno de funcionamientodel robot aspirador es uno de los más difíciles para navegar; las sillas, escaleras ydemás obstáculos, configuran un entorno muy desestructurado. (Tesis del jaimix).Para su desempeño el robot de limpieza se compone de esqueleto del robot oparte mecánica, parte eléctrica, sensores, motores, tarjeta de control.(JoseAngulo, 2005)4.1.4. Esqueleto del robot o parte mecánica
  8. 8. El armazón de un robot es como el esqueleto de un ser vivo, ya que es elresponsable de soportar al resto de componentes. Las características para laconstrucción del armazón son la robustez, tamaño, material, facilidad para elcambio, etc.(Jose Angulo, 2005).Entre los materiales más utilizados en la construcción de robots tenemos al acero,aluminio, etc debido a su composición y propiedades.AceroEl acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscilaentre 0,03 y 2%.Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que seobtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para mejorar su dureza,maleabilidad u otras propiedades.Características Mecánicas y Tecnológicas (Propiedades del Acero) • Su densidad media es de 7850 kg/m³. • En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. • El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. • Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C. • Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres. • Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. • Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico. • La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleaciónClasificación del Acero • Acero al Carbono
  9. 9. • Acero Aleado • Acero de Baja Aleación Ultrarresistente • Acero InoxidableMecanizado del AceroPara mecanizar el acero se pueden realizar procesos de trabajos en caliente y enfrio.Proceso de trabajo en calientePor trabajo (o labrado) en caliente se entienden aquellos procesos como laminadoo rolado en caliente, forja, extrusión en caliente y prensado en caliente, en loscuales el metal se caldea en el grado suficiente para que alcance una condiciónplástica y fácil de trabajar.Proceso de trabajo en fríoEl trabajo (o labrado) en frío significa la conformación de un metal a bajatemperatura (por lo general, la temperatura del ambiente). En contraste con laspiezas producidas por el trabajo en caliente, las que se labran en frío tienen unacabado nuevo brillante, son más exactas y requieren menos maquinado.Acero laminadoEl acero laminado es una ―plancha‖ (figura 4), que se utiliza como elementoestructural, como su nombre lo dice son hechos de acero, pueden ser hechos condiferentes tipos de acero para aumentar su resistencia o para disminuir su precio.Características técnicasAcero estructural de buena soldabilidad, adecuado para la fabricación de vigassoldadas para edificios, estructuras remachadas, y atornilladas, bases decolumnas, piezas para puentes y depósitos de combustibles.
  10. 10. Figura 4. Acero laminadoAplicacionesConstrucción de puentes, estanques, estructuras para industrias, edificios, torresy aplicaciones estructurales en general. Esfuerzo Fluencia Esfuerzo Tracción Elongación (Kg / mm2) MPa (Kg / mm2) MPa % 25,5 (mín.) 250 (mín.) 40,8 (min.) 400 (mín.) 20 (mín.) Tabla 1. Propiedades mecánicas %C % Mn % Si %P %S < 0,26 0,80 - 1,20 < 0,40 < 0,04 < 0,05 Tabla 2. Composición Química (Valores típicos) Espesor E (mm.) Hasta 20 mm. Sobre 20 mm. hasta Sobre 25 mm. hasta 25 mm. (incl.) 50 mm. (incl.) (incl.) 1,5 X E 1,5 X E 1,5 X E Tabla 3.Mínimo Radio Interior de Plegado en Frío (Otero, 2009)4.1.5. Sensores
  11. 11. El término sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionadacon la cantidad que se está midiendo. Por ejemplo, en el caso de un elementopara medir temperatura mediante resistencia eléctrica, la cantidad que se mide esla temperatura y el sensor transforma una entrada de temperatura en un cambioen la resistencia. Con frecuencia se utiliza el término transductor en vez desensor. Un transductor se define como el elemento que al someterlo a un cambiofísico experimenta un cambio relacionado. Entonces, los sensores sontransductores.(Ramos Guillermo, 2005)Los sensores electrónicos han ayudado no solo a medir con mayor exactitud lasmagnitudes, sino a poder operar con dichas medidas. Pero no se puede hablar delos sensores sin sus acondicionadores de señal, ya normalmente los sensoresofrecen una variación de señal muy pequeña y es muy importante equilibrar lascaracterísticas del sensor con las del circuito que le permite medir, acondicionar,procesar y actuar con dichas medidas. (Mayné, 2003)4.1.5.1. Funcionamiento de los sensoresLos siguientes términos se emplean para definir el funcionamiento de los trans-ductores y, con frecuencia, el de los sistemas de medición como un todo.Intervalo y extensiónEl intervalo de un transductor define los límites entre los cuales puede variar laentrada. La extensión es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo. [1]ErrorEl error es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero dela cantidad que se mide: error = valor medido — valor realExactitudLa exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema demedición podría estar equivocado. Es, por lo tanto, igual a la suma de todos loserrores posibles más el error en la exactitud de la calibración del transductor. [1]
  12. 12. SensibilidadLa sensibilidad es la relación que indica cuanta salida se obtiene por unidad deentrada, es decir salida/entrada.[1]Error por histéresisLos transductores pueden producir distintas salidas de la misma cantidad medidasegún si el valor se obtuvo mediante un cambio por incremento continuo o pordecremento continúo. Este efecto se conoce como histéresis. La (figura 5)muestra una salida de este tipo, donde el error por histéresis es la diferenciamáxima en la salida obtenida a partir de valores de incremento y decremento.[1] Figura 5.HistéresisError por no linealidadPara muchos transductores se supone que en su intervalo de funcionamiento larelación entre la entrada y la salida es lineal, es decir, la gráfica de la salidacontra la entrada produce una línea recta. Sin embargo, son pocos lostransductores en los que la relación anterior es realmente una línea recta; porello, al suponer la existencia de esta linealidad se producen errores. Este error sedefine como la desviación máxima respecto a la línea recta. (En la figura 6) seilustran los tres métodos y cómo afectan el error respectivo por no linealidad. Engeneral este error se expresa como un porcentaje del intervalo completo desalida.[1]
  13. 13. Figura 6. Error por no linealidad utilizando: a) valores externos del intervalo, b) la incluya todos los valores, c) la mejor línea recta que pase por el punto cero.Repetibilidad/reproducibilidadLos términos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir lacapacidad del transductor para producir la misma salida después de aplicarvarias veces el mismo valor de entrada. El error que resulta al no obtener lamisma salida después de aplicar el valor de entrada se expresa como unporcentaje del intervalo total de salida:Se dice que un transductor para medir la velocidad angular tiene una repetibilidadde ±0.01% del intervalo total a una velocidad angular determinada.EstabilidadLa estabilidad de un transductor es su capacidad para producir la misma salidacuando se usa para medir una entrada constante en un periodo. Para describir elcambio en la salida que ocurre en el tiempo, se utiliza el término deriva. La derivase puede expresar como un porcentaje del intervalo total de salida. El términoderiva del cero se refiere a los cambios que se producen en la salida cuando laentrada es cero.Banda/tiempo muerto
  14. 14. La banda muerta o espacio muerto de un transductor es el intervalo de valores deentrada para los cuales no hay salida .El tiempo muerto es el lapso quetranscurre desde la aplicación de una entrada hasta que la salida empieza aresponder y cambiar.ResoluciónCuando la entrada varía continuamente en todo el intervalo, las señales de salidade algunos sensores pueden cambiar en pequeños escalones. La resolución esel cambio mínimo del valor de entrada capaz de producir un cambio observableen la salida.Impedancia de salidaCuando un sensor que produce una salida eléctrica se enlaza o conecta con uncircuito electrónico, es necesario conocer la impedancia de salida ya que ésta seva a conectar en serie o en paralelo con dicho circuito. Al incluir el sensor, elcomportamiento del sistema con el que se conecta podría modificarse de maneraconsiderable.(Ramos Guillermo, 2005)4.1.5.2. Características estáticas y dinámicasLas características estáticas son los valores obtenidos cuando se presentancondiciones de estado estable, es decir, valores obtenidos una vez que el trans-ductor se asienta después de recibir cierta entrada. Las características dinámicasse refieren al comportamiento entre el momento en que cambia el valor deentrada y el tiempo en que el valor dado por el transductor logra su valor deestado estable. El lector encontrará los siguientes términos:Tiempo de respuestaEs el tiempo que transcurre después de aplicar una entrada constante, unaentrada escalón, hasta que el transductor produce una salida correspondiente aun porcentaje especificado .Constante de tiempo
  15. 15. La constante de tiempo es una medida de la inercia del censor y de que tanpronto reaccionara a los cambios en su entrada; cuanto mayor sea la constantede tiempo más lenta será su reacción ante una señal de entrada variable.Tiempo de levantamientoEs el tiempo que requiere la salida para llegar a un porcentaje específico de salidaen estado estable: Es común en el tiempo de levantamiento se refiere al tiempoque tarda la salida en subir de 10% a 90% o 95% del valor en estado estable.Tiempo de asentamientoEs el tiempo que tarda la salida en alcanzar un porcentaje de un valordeterminado, por ejemplo, 2% del valor en estado estable.(Ramos Guillermo,2005)4.1.5.3. Clasificación de los sensoresSensor análogoUn sensor/transductor es análogo si ofrece una salida que sea análoga y de estamanera cambia de forma continua y por lo general tiene una salida cuyo tamañoes proporcional al tamaño de la variable que se está midiendo.Se clasifican en sensores de luz LDR, sensor de temperatura LM35,potenciómetros.Sensor DigitalSon los más sencillos de utilizar ya que devuelven un valor lógico binario o, lo quees lo mismo, un 0 o un 1. Aun obteniendo el mismo tipo de valores podemos,clasificarlos en varios grupos según su norma de funcionamiento así tenemos lossensores mecánicos, ópticos. (Introducción a la robótica)Sensores EspecialesA medida que se va avanzando en el mundo de la robótica se cada vez másimportante disponer de sensores avanzados para el reconocimiento del entornoasí como actuadores también más sofisticados para responder adecuadamente
  16. 16. no obstante dados los diversos campos que abarca esta ciencia es también cadavez más difícil tener todos los conocimientos para que un pequeño avance de losprogramas no suponga una gran trabajo de investigación. En estos casos sueleresultar muy útil recurrir a pequeños módulos vendidos por empresas listos parasu puesta en marcha, que aumentan en gran medida las posibilidades deaplicación sin un incremento en la complejidad por parte del diseñador. (JoseAngulo, 2005)Se clasifican en sensor de sonido, ultrasónicos, brújulas, cámaras de visión.4.1.5.4. Sensores ultrasónicosBasado en los ultrasonidos, el sensor es capaz de detectar cualquier movimientou obstáculo dentro de su radio de acción. Ver la figura 1. Una cápsula ultrasónicaemite una señal con una frecuencia en torno a los 40KHz.Cuando la señal rebota sobre un objeto, es captada por otra cápsula receptora.Tras amplificar y acondicionar la señal recibida, se genera un impulso lógico desalida por la conexión OUT (3) de la borna J1. Dicho pulso es activo por flancoascendente y tiene una duración aproximada de 0.5 ―.Mediante el jumper JP1 el sensor puede actuar de forma autónoma o de formacontrolada. Cuando JP1 está cerrado, el circuito queda activadopermanentemente y se emite señal de forma constante. En este caso la entradaCONTROL (4) debe estar desconectada. Si se abre el jumper JP1, elfuncionamiento del circuito se controla mediante la entrada CONTROL (4) de laborna J1. Efectivamente, cuando esta entrada se pone a nivel ―1‖ el circuito seactiva en modo normal de funcionamiento. Si la entrada CONTROL se pone anivel ―0‖ el circuito deja de emitir señal ultrasónica con lo que únicamente secaptan o reciben ruidos, interferencias, armónicos, etc.., u otras fuentesultrasónicas. El radio de acción queda por tanto prácticamente inexistente yreducida al mínimo. En cualquiera de los casos la sensibilidad del sensor seajusta mediante el potenciómetro P1.El sensor ultrasónico de movimiento MSE-S120 es capaz de generar una señallógica cada vez que se detecte un objeto o movimiento dentro de su radio de
  17. 17. acción. Las aplicaciones son numerosas como en automatismos digitales en losque se procesan señales que provienen de diferentes sensores o transductores,proximidad de objetos, movimiento de los mismos, etc., en alarmas activadas porpresencia o movimientos provocados por intrusos, en la microbótica, en donde esnecesario que se actúe en función del entorno que rodea al robot.El circuito dispone de orificios que permiten una flexible instalación y sujeción delmismo sobre cualquier tipo de estructura. CONTROL +5 Vcc OUT GN D Figura 7. Fotografía y pines de conexionado del sensor ultrasónico PARAMETRO VALOR UNIDAD Dimensiones aproximadas del circuito 70 x 35 Mm Tensión de alimentación 5 Vcc Consumo aproximado en reposo 8.5 mA Consumo aproximado en activación 8.6 mA Tensión de salida en reposo(―0‖) 0 Vcc Tensión de salida en activación(―1‖) >3.5 Vcc
  18. 18. Duración aproximada del pulso en activación 1000 mS Flanco de salida activo ascendente Radio de acción aproximado 10-250 Cm Tabla 4 Características técnicas del sensor ultrasónico MSE-S120ConexionadoSe realiza mediante una borna de 4 contactos con paso 2.54, tal y como semuestra en la figura 8. Figura 8. Principio de funcionamiento de un sensor ultrasónico.AjustesEl ajuste del sensor ultrasónico de movimiento MSE-S120 permite regular el radiode acción necesario para disparar la señal de salida. Se realiza mediante elpotenciómetro ajustable P1.La alimentación de +5Vcc se aplica a través de las conexiones 1 y 2 de la borna.Con un voltímetro se mide la señal de salida entre las conexiones 2 y 3. Serecomienda mantener cerrado el jumper JP1. Se realiza la aproximación decualquier objeto hacia las cápsulas y se mide el momento en que la señal de
  19. 19. salida sube a nivel lógico ―1‖. Mediante el potenciómetro P1 se ajusta el momentoen que la tensión de salida OUT pasa a ―1‖ en función de la distancia deseadaentre el objeto y las cápsulas.Puede ser necesario mover ligeramente las cápsulas con objeto de concentrar odispersar el haz ultrasónico de la señal emitida/recibida.Se recomienda que, tras conectar la alimentación, se espere un mínimo de1000mS antes de procesar la señal OUT de salida. Ello es debido a que el circuitonecesita de ese tiempo para su propia estabilización y durante el cual se puedengenerar falsas señales de disparo.4.1.6. ActuadoresSe denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efectosobre un proceso automatizado, capaces de generar una fuerza a partir delíquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de unregulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento finalde control.Los actuadores o accionamientos son una parte muy importante en los sistemasde control industriales, puesto que son los encargados de regular finalmente lapotencia de la planta o proceso, así como de amplificar las señales de mando dela misma. (Ramos Guillermo, 2005)Dependiendo del tipo de energía utilizado para su accionamiento, los actuadorespueden ser básicamente de tres tipos: eléctricos, hidráulicos y neumáticos(AlexPosada, 2010)Actuadores HidráulicosLos actuadores hidráulicos, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma deoperación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes gruposcomo son de cilindro hidráulico, motor hidráulico, motor hidráulico de oscilación.Actuadores Neumáticos
  20. 20. Son aquellos mecanismos que convierten la energía del aire comprimido entrabajo mecánico. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos,el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeñadiferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a queestos tienen poca viscosidad.Algunos ejemplos de actuadores hidráulicos y neumáticos son válvulas, servo-válvulas, cilindros, ventosas de sujeción por vacío y bombas centrífugas. (Verfigura 9) Figura 9.a, b y c Actuadores hidráulicos y neumáticosa) Válvulas de propósito general b) Bombas centrifugas c) cilindros neumáticosActuadores EléctricosLa estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de losactuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energíaeléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitirelectricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hayrestricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el actuador.Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricosestandarizados según la aplicación. En la mayoría de los casos es necesarioutilizar reductores, debido a que los motores son de operación continua. Algunosejemplos de actuadores eléctricos son relés, contactores, motores, servomotoresy motores paso a paso. (Ver figura 10)
  21. 21. Figura 10. Motor paso a paso4.1.6.1. Motor eléctricoLos motores son máquinas muy versátiles que se utilizan principalmente cuandose requiere el control preciso de la velocidad o de una carga, además suelen seracelerados y desacelerados rápidamente. (Ramos Guillermo, 2005)El motor eléctrico consta de las siguientes partes. Figura 11. Partes constitutivas del motor DCHierro activoEn motores eléctricos, el hierro activo generalmente consta de dos núcleoscilíndricos de hierro laminado, uno dentro del otro y separados por un espacio deaire llamado entrehierro. El flujo magnético que pasa de un núcleo al otro a travésdel entrehierro forma el circuito magnético. Normalmente el núcleo interno girará yel externo permanecerá estacionario. En casos especiales sucede lo contrario opueden girar ambos núcleos.
  22. 22. DevanadosLos conductores, normalmente de cobre, se localizan cerca de la superficie delos elementos de hierro activo (núcleos) y en la vecindad del entrehierro. Selocalizan en ranuras o circundan una estructura de polos salientes, y normalmenteestán aislados eléctricamente de los núcleos de hierro. Los conductores estáncompuestos de bobinas con conexiones externas y aisladas de los núcleos dehierro. Las bobinas dentro de cada núcleo están conectadas para formar losdiversos circuitos o devanados individuales que llevan corrientes independientes.La distribución de las corrientes que fluyen en los devanados, alrededor de lassuperficies del hierro activo, determina la operación del motor. (Smeaton, 2001)Hierro inactivoEl hierro inactivo generalmente rodea al hierro activo y a los devanados en laforma de una armadura y algún tipo de encerramiento en los extremos. Laarmadura o estructura sirve para anclar los elementos estacionarios a unacimentación o base. En el caso de corriente continua, la estructura (a vecesllamada yugo) puede llevar también flujo magnético. Las etapas o encerramientode los extremos pueden contener los cojinetes, los cuales colocan en formaapropiada el elemento rotatorio en relación con el estacionario. Algunas veces loscojinetes están separados de las tapas de los extremos y van montados enpedestales que se montan sobre placas, ya sea solas o con cama. El armazón ylas tapas de los extremos también proporcionan diversos grados de protecciónpara el hierro activo y los devanados. Además sirven para dirigir el aire deventilación de manera eficiente para enfriar las partes componentes. (RamosGuillermo, 2005)CojinetesExisten cojinetes tipo manguito y tipo antifricción. Los primeros, para motoreshorizontales, no están diseñados normalmente para soportar cargas de empujeexternas. (Kosow, 2001)El funcionamiento de los motores depende de algunos parámetros como son:Par
  23. 23. El par es la fuerza que tiende a producir rotación, el momento de giro del esfuerzotangencial. El par motor en los motores eléctricos es la fuerza giratoria de-sarrollada por el motor. También se le puede mencionar como la resistencia a lafuerza giratoria ofrecida por la carga impulsada.El par motor se expresa en unidades de fuerza y distancia para representar el mo-mento de torsión.VelocidadLa velocidad es una medida de la proporción o rapidez del movimiento. Paramotores eléctricos, la velocidad designa el número de revoluciones de la flecharespecto al tiempo. La unidad que se usa normalmente son las revoluciones porminuto (r/min).PotenciaSe produce trabajo mecánico cuando hay movimiento debido a la acción de unafuerza. La cantidad de trabajo hecho es el producto de la fuerza por la distanciaque se mueve el cuerpo a lo largo de la línea de acción de la fuerza, esto es, laslb-ft. La cantidad de trabajo hecho es también una medida de la energíatransferida.Potencia eléctricaEs la velocidad para hacer el trabajo representada por la cantidad de corriente Ique fluye bajo la influencia y en fase con el potencial de E volts, o sea IxE. Paramotores eléctricos, la potencia eléctrica se puede representar generalmente por lafórmulaPotencia = kpEIwattsdondekp es una constante representativa del tipo demáquina implicado. La potencia eléctrica se expresa habitualmente en watts,kilowatts, megawatts o miliwatts. (Smeaton, 2001)La potencia mecánicaSe puede medir por el número de gramos peso que pueden elevarse a 1 cm/s, opor el número de libras levantadas a 1 ft/s. En motores eléctricos, el par
  24. 24. (momento de torsión) está actuando a través de la flecha, que gira a ciertavelocidad (r/min). (Smeaton, 2001)ServomotoresEl término servomotor se aplica, en general, a cualquier motor que, en un sistemade lazo cerrado, utilice una señal de realimentación para monitorear su velocidado posición en ambas direcciones, o, en un sistema de lazo abierto, utilice unequipo digital para proporcionar las señales de comando precisas que controlanestas variables. Figura 22. ServomotorLos servomotores pueden ser DC o AC, operan con bajos niveles de potencia yestán especialmente diseñados para proporcionar el gobierno preciso de la posi-ción o la velocidad de objetos en sistemas de control de movimiento.Los servomotores DCOperan en forma similar a los motores DC de excitación independienteconvencionales, excepto que sus características constructivas, principalmente laforma del rotor, son ligeramente diferentes con el fin de obtener un compor-tamiento dinámico rápido y estable, así como un par de arranque importante.Pueden ser de rotor bobinado, de bobina móvil, o sin escobillasEn todos estos casos, el movimiento del rotor se origina por la interacción de loscampos magnéticos producidos por unas bobinas o unos conductores con loscampos estacionarios creados por un juego de imanes permanentes.
  25. 25. En el caso del servomotor, las bobinas se alojan en las ranuras de un núcleo dehierro y sus extremos se conectan a un conmutador. La corriente de excitación delas mismas se suministra a través de un par de escobillas, como en un motor DCconvencional, excepto que las piezas polares del estator son imanes perma-nentes, en lugar de devanados de campo.Típicamente se utilizan estructuras de dos o cuatro polos, aunque también soncomunes servomotores de seis o más polos. La característica velocidad-torque essimilar a la de un motor DC tipo shunt.En la figura 13 semuestra la sección transversal de un servomotor DC sinescobillas. En este caso, el campo magnético es giratorio. Asimismo, el rotor estáformado por imanes permanentes y el estator por devanados. La función deconmutación se realiza electrónicamente, conmutando la dirección de la corrientedel estator a intervalos precisos en relación con la posición del campo magnéticorotatorio. Este tipo de servos combinan las características de los motores AC yDC, y requieren para su operación de controles electrónicos y dispositivosinternos de realimentación. Figura 33. Sección transversal de un servomotor DC sin escobillasLos servomotores AC, por su parte, operan sobre el mismo principio de los mo-tores monofásicos de inducción o de fase dividida. Al igual que estos últimos, uti-lizan un rotor enjaula de ardilla y dos juegos de devanados estatóricosenergizados por dos voltajes AC desfasados 90°. Sin embargo, en lugar derecurrir a un condensador o una bobina para desarrollar la fase auxiliar, el
  26. 26. servomotor AC utiliza un circuito electrónico (drive) para ejecutar esta función,como se ilustra en la figura 14. Figura 44. Circuito electrónico de un servomotorEn este caso, la fuente AC principal (Vs) alimenta el devanado principal y el drivedel servomotor. Este último recibe dos señales de entrada: una de realimentación,proveniente de un transductor, que indica la posición real, y una de comando oreferencia, que indica la posición deseada. El drive compara ambas señales yproduce internamente una señal de error que se utiliza para controlar el valor rmsdel voltaje aplicado al devanado auxiliar (Va). Este tipo de servos se utilizan conpotencias desde 1/1500 hp hasta 1/8 hp. Más allá de este rango, son más eficien-tes los servos DC.Motores paso a pasoLos motores paso a paso sondispositivos que convierten comandos digitales enmovimientos incrementales de exactitud conocida. En otras palabras, al contrariode los motores AC y DC convencionales, que operan a partir de voltajes deentrada aplicados continuamente y producen usualmente un movimiento rotatoriocontinuo, los motores paso a paso se mueven en pasos discretos. Puesto que lamarcha a pasos (stepping) ocurre en estricta concordancia con los comandosdigitales de entrada proporcionados, la posición final del eje es siemprepredecible.Los motores de paso pueden ser de reluctancia variable, de imán permanente ohíbridos, cada uno con sus propias características constructivas y funcionales.
  27. 27. Los motores paso a paso de reluctancia variable son los más económicos. Secaracterizan por poseer un estator devanado y un rotor de hierro dulce de múlti-ples polos. El ángulo de paso, determinado por el número de dientes de estator yel rotor, varía típicamente desde hasta . Este tipo de motores tienen un bajotorque y una baja inercia de carga.Los motores paso a paso de imán permanente tienen ángulos de paso entre y90°. Son más costosos que los de reluctancia variable y operan típicamente aratas entre 100 pps (pasos/segundo) y 350 pps. Los mismos emplean usualmenteun estator devanado con un rotor de imán permanente y proporcionan unbajotorque. La precisión del paso es mayor de ±10°. Algunos utilizan un rotor de discoplano, localizado entre dos núcleos electromagnéticos en forma de C, paradisminuir su inercia y permitir la operación en altas velocidades.Los motores paso a pasohíbridos combinan en una sola unidad las característicasde los motores de imán permanente y de reluctancia variable. En los mismos, elestator es devanado y tanto este último como el rotor son dentados. En la figura15 se muestra la sección transversal de un motor de este tipo. El rotor estácompuesto de uno o más elementos llamados pilas o stacks, cada una provista delaminaciones cóncavas y convexas, unidas entre sí, que constituyen una es-tructura en forma de copa. En el espacio vacío entre cada par de copas, seinserta un imán permanente. Las pilas del rotor están aseguradas a un eje deacero inoxidable. Figura 55. Sección transversal de un motor paso a paso híbridos
  28. 28. Este tipo de motores tienen capacidades de torque entre 50 y 2000 oz-in (onzaspor pulgada) o más, ángulos de paso desde 0.5° hasta 15°, precisiones de pasodel orden de ±3% y pueden operar con velocidades superiores a los 1000 pps. Lamayoría son de cuatro fases que forman cuatro polos. Además, puesto que elángulo de paso está definido por la geometría de los dientes, la posición del ejees siempre conocida y pueden ser operados confiablemente en lazo abierto. Sinembargo, tienden a oscilar al detenerse y su capacidad de manejar cargasinerciales muy altas es limitada.Factores que se deben considerar en el empleo apropiado de motores.Los voltajes y las frecuencias disponibles en el sistema.Los tipos de otros equipos conectados ya al sistema o que se tengan previstospara su conexión futura.Lasirregularidades de voltaje que se pueden tolerar para cada tipo de equipo sinperjudicar su rendimiento o su vida útil.Efecto del arranque y la operación del motor sobre los niveles de voltaje en otraspartes del sistema.Las variaciones esperadas en el voltaje de las terminales del motor y la frecuenciadebida a la operación de otros equipos en el sistema o del motor mismo.Limitaciones impuestas a la corriente de arranque por el sistema de alimentaciónde potenciaLa posibilidad de que las necesidades recurrentes de la carga accionada puedanproducir variaciones cíclicas en la entrada del motor, cuyos efectos disturbadoresse reflejarán a través del sistema.El efecto del factor de potencia y la eficiencia del motor sobre la operación y laspérdidas del sistema.La magnitud y duración de la corriente de falla con la que contribuye el motordurante las condiciones de falla en el sistema.
  29. 29. Cambios en los dispositivos de protección o el equipo de interrupción para pro-porcionar una protección adecuada al motor o al sistema.Variaciones de voltaje del sistema. Los sistemas de energía eléctrica constan deelementos de circuitos que contienen impedancia. El flujo de corriente a través deestas impedancias se produce caídas de voltaje. Como resultado de ello, los nive-les de voltaje a través del sistema entero y las terminales del equipo de utilización,varían con las condiciones de operación del sistema. (Kosow, 2001)Micros controladores (PIC)Un micro controlador es un circuito integrado que nos ofrece las posibilidades deun pequeño computador. En su interior encontramos un procesador, memoria, yvarios periféricos. El secreto de los micros controladores lo encontramos en sutamaño, su precio y su diversidad. Su tamaño se reduce a unos pocoscentímetros cuadrados. 0-1Esquema de un microcontroladorUn microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácilconvertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de chipsextremos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo,enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso estodo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que esperaque todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle losmódulos de entrada/salida (puertos) y la memoria para almacenamiento deinformación.
  30. 30. Familias de Micro Controladores:Los microcontroladores más comunes en uso son: Empresa 8 bits 12 14 bits 16 bits 32 bits 64 bits bits Atmel AVR Freescale 68HC05. X X 68HC1 683xx, X 68HC08. 2, 68HCS1 68HC11, 68HC1 2, HCS08 6 68HCS X12 Hitachi, Ltd H8 X X X X X Holtek HT8 Intel MCS-48. X X MCS96 X X MS51, . COP8 MXS29 6 National COP8 X X X X X SemiconduEL MICROCONTROLADOR 16F628A ctorLos Microcontroladores PIC (Peripheral interface Controller), son fabricados por la Microchip Familia Famil Familia 18Cxxy X Xempresa MICROCHIP Technology INC. 10f2xx ia 12Fxx, 18FXX 12Cx 16Cxx.Uno de los microcontroladores más populares en la actualidad es el PIC16F628. x 16FXXSoporta1000 ciclos de escritura en su memoria FLASH, y 1000.000 ciclos en su NEC 78Kmemoria Eeprom.Dentro de sus ventajas es su oscilador interno RC de 4MHz, MCLR programable. ParallaxMayor resistencia, comunicación AUSART, etc. ST ST62,El voltaje de alimentación del PIC16F628 es de 3V. Hasta 5.5 V. como máximo, ST7tiene 2 puertos, el A y el B que entrega un total de 200mA cada uno, es decir, Texas TMS37025mA cada pin.(Samaniego, 2009) Instruments , MSPA30 Zilog Z8. Z86E02 Silabs C8051
  31. 31. 0-2Diagrama de pines de PIC16F628ABibliografía:BibliografíaAlex Posada, L. G. (2010). Hangar.org. Recuperado el 26 de Mayo de 2012, de Hangar.org: www.hangar.org.comArmstrong. (2000-2012). Armstrong. Recuperado el 27 de Mayo de 2012, de Armstrong: http://www.armstrong.com/flooring/es-us/pisos-tipos.htmlASTM. (2008). American Society Testing and Materials. Recuperado el 27 de Mayo de 2012, de American Society Testing and Materials: http://www2.cleantool.org/lang/sp/mat_cleaning/rein_soil.htmBurchard, L. (21 de Diciembre de 2005). emagister.com. Recuperado el 26 de Mayo de 2012, de emagister.com: http://grupos.emagister.com/documento/limpieza_y_desinfeccion_por_el_dr_lucas_burc hard_senoret/10171-347812Gutiérrez, P. (2007). Plan de limpieza y desinfección.Valladolid.J.A., P. (2003). Building a mobile robot for a floor-clearning operation in domestic environments.USA: Measurement .Jose Angulo, S. R. (2005). Introducción a la robótica. España: Primera edición.
  32. 32. Kosow, I. (2001). Máquinas elévtrivas y transformadores. México: Prentice-Hall Hispanoamericana.Mayné, J. (2003). SILICA. Recuperado el 26 de Mayo de 2012, de SILICA: www.silica.comOtero, A. (2009). Aceros Otero. Recuperado el 29 de Mayo de 2012, de Aceros Otero: www.acerosotero.clRamos Guillermo, J. H. (2005). Electronica Industrial y Automatización. Pereira-Colombia.Realce, G. (2009). Grupo REALCE. Recuperado el 27 de Mayo de 2012, de Grupo REALCE: http://www.empresaslimpieza.es/Limpieza/ConceptoSuciedad.phpRobotica. (2009). Grupo Robotica. Recuperado el 29 de Mayo de 2012, de Grupo Robotica: http:robotica.udl.esSamaniego, E. (2009). Diseño e implementación de un prototipo de asistente de hogar, caso practico aspiradora autonoma. Riobamba.Smeaton, R. w. (2001). Motores electricos, selección, manatenimiento y reparación. México: México.Tiposde.og. (2012). Recuperado el 27 de Mayo de 2012, de Tiposde.og: http://www.tiposde.org/construccion/260-tipos-de-pisos/

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