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Unidad 2 Actuadores Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez

Deyser de Jesús Pérez Sarmiento 08270832

Interfaces Ingeniería en sistemas computacionales

Catedratico: MC. Walter Torres Robledo

17 de marzo de 2011

Índice general 1. Unidad 2 Actuadores

1.1.

1.2.

1

Electrónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.1.1.

Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.1.2.

Características

1

1.1.3.

Modo de comunicacíon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

Mecánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2.1.

Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.2.2.

Características

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.2.3.

Modo de comunicacíon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

Preguntas

4

Bibliografía

5

i

Capítulo 1

Unidad 2 Actuadores Un ACTUADOR es un dispositivo inherentemen-

La estructura de un actuador eléctrico es simple

te mecánico cuya función es proporcionar fuerza para

en comparación con la de los actuadores hidráulicos

mover otro dispositivo mecánico. La fuerza que pro-

y neumáticos, ya que sólo requieren de energía eléc-

voca el actuador proviene de tres fuentes posibles:

trica como fuente de poder. Como se utilizan cables

Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza mo-

eléctricos para transmitir electricidad y las señales,

triz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Depen-

es altamente versátil y prácticamente no hay restric-

diendo de el origen de la fuerza el actuador se deno-

ciones respecto a la distancia entre la fuente de poder

mina  neumático ,  hidráulico o  eléctrico .[1]

y el actuador. Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricos estandarizados según

1.1.

Electrónicos

la aplicación. En la mayoría de los casos es necesario utilizar reductores, debido a que los motores son de

Los actuadores son los dispositivos encargados de

operación continua.

efectuar acciones físicas ordenadas por algún sistema

Utilización de un pistón eléctrico para el acciona-

de control. Esta acción física puede ser un movimien-

miento de una válvula pequeña.

to lineal o un movimiento circular según sea el caso.

La forma más sencilla para el accionamiento con

Se le da el nombre de actuadores eléctricos cuando se

un pistón, seria la instalación de una palanca solida-

usa la energía eléctrica para que se ejecuten sus mo-

ria a una bisagra adherida a una supercie paralela

vimientos. Los actuadores eléctricos se utilizan para

al eje del pistón de accionamiento y a las entradas

robots de tamaño mediano, pues éstos no requieren

®

roscadas.

de tanta velocidad ni potencia como los robots dise-

Existen Alambres Musculares

ñados para funcionar con actuadores hidráulicos. Los

, los cuales permi-

ten realizar movimientos silenciosos sin motores. Es

robots que usan la energía eléctrica se caracterizan

la tecnología más innovadora para robótica y auto-

por una mayor exactitud y repetitividad.

mática, como así también para la implementación de pequeños actuadores.[2]

1.1.2.

Características

Sus características principales son: Requieren energía eléctrica. Figura 1.1: Ejemplo de actuador electronico

convierte una magnitud eléctrica en una salida mecanica.

1.1.1.

Funcionamiento

Uso para procesos automatizados.

Los actuadores tienen como misión general el moFácil y aplicaciones diversas.

vimiento de los elementos del robot según las ordenes dadas por la unidad de control. Los actuadores utilizados en la robótica.

De acuerdo a sus características se dividen en :

1

par ABIERTA/CERRADA, posición nal ABIER-

TA/CERRADA, fallo, etc.) o el envío de datos dinámicos (p.ej. posición de la válvula) a través de la salida analógica. En líneas generales, todos los datos estáticos y dinámicos se encuentran disponibles en todo momento a través del bus de campo.[3]

Figura 1.2: Motor de corriente continúa

1.2.

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 Figura 1.3: Motor de corriente alterna

movimientos lineales tales como: elevación, traslación y posicionamiento lineal. Algunas de las ventajas que nos ofrecen los actuadores mecánicos son: Alta abilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención, seguridad y precisión de posicionamiento; irreversivilidad según el modelo de aplicación, sincronismo de movimiento.[4]

Figura 1.4: Motor paso a paso

Figura 1.6: Ejemplo de actuador mecánico

1.2.1.

Figura 1.5: Servomotores

Funcionamiento

Es importante comprender el funcionamiento de

1.1.3.

Modo de comunicacíon

los actuadores para su correcta aplicación.

El actuador representa la interfaz entre el sistema

Funcionamiento del actuador Rotatorio : El objeti-

de control de proceso y la válvula.

vo nal del actuador rotatorio es generar un movi-

Los comandos de control transmitidos de forma bi-

miento giratorio. El movimiento debe estar limitado

naria, analógica o a través de bus de campo deben

a un ángulo máximo de rotación. Normalmente se ha-

ser analizados por el actuador para así posicionar la

bla de actuadores de cuarto de vuelta, o 90 ; fracción

válvula; a la inversa, el sistema de control de pro-

de vuelta para ángulos diferentes a 90 , por ejemplo

º

º

º

ceso es-pera una respuesta del actuador. Ésta pue-

180 ; y de actuadores multivuelta, para válvulas li-

de producirse en forma de mera respuesta de esta-

neales que poseen un eje de tornillo o que requieren

do a través de las señales binarias de salida (p.ej.

de múltiples vueltas para ser actuados.[5]

2

1.2.2.

Características

Características mas importante de los actuadores.

Figura 1.7: Actuador rotatorio

Para hacer funcionar el actuador neumático, se co-

Figura 1.10: Características de los actuadores

necta 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

1.2.3.

Modo de comunicacíon

émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo.[5] Por lo general lo actuadores mecánicos necesitan más energía que los actuadores electrónicos, ya que tiene mayor tamaña y requiere un mayor fuerza externa. Pueden usar generadores de alta presión u otros componentes.

Figura 1.8: actuador neumático

Para hacer funcionar el actuador hidráulico, se conecta la presión hidráulica 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. 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. El torque que genera el actuador es directamente proporcional a la presión de aceite hidráulico, pero puede ser variable de acuerdo a la posición actual del actuador, si el actuador es de Yugo Escocés.[5]

Figura 1.9: Actuador hidráulico

3

Preguntas 1.- ¾ Qué es un actuador? Es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover otro dispositivo mecánico 2.- Menciona por lo menos 2 tipos de actuadores: Mecánico y electrónico 3.- ¾Qué se necesita para tener el control de un actuador electrónico? Una unidad de control 4.- Menciona 2 características de un actuador electrónico: Requieren energía eléctrica y se usan en procesos automatizados 5.- ¾Cuáles son sus posibles aplicaciones de un actuador electrónico? Menciona 2. Para robots y actualmente para alambres musculares 6.- ¾Cuál es su función principal de los actuadores mecánicos? Convertir un movimiento rotatorio en un movimiento lineal 7.- ¾A qué tipo de actuador pertenece un motor paso a paso? Es un actuador electronico 8.- Menciona 2 tipos de actuadores mecánicos Actuador rotatorio y actuador neumático 9.- ¾Qué se necesita para hacer funcionar un actuador 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 10.- ¾con que tipo de corriente eléctrica funcionan los actuadores electrónicos? Utilizan los dos tipos de corriente eléctricas la directa y la alterna

4

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