Características Actuadores
=1.-Introducción =
Un ACTUADOR es un 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 eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.
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.
• Lineales
• Rotatorios
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. En este artículo nos concentraremos en los actuadores rotatorios. En la próxima actualización tocaremos el tema de los actuadores lineales.
Como ya se mencionó, hay tres tipos de actuadores:
• Neumáticos
• Eléctricos
• Hidráulicos
Funcionamiento
Es importante comprender el funcionamiento de los actuadores para su correcta
aplicación.
=2.-Marcas de Actuadores.=
Ø CMG TECHWIN
=3.-Tipos de Actuadores=
Se clasifican en cuatro grandes grupos, según la energía que utilizan, y se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado.
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.
Ø Actuadores – Eléctricos: son los mas utilizados, por su fácil y preciso control, así como por otras propiedades ventajosas que establece su funcionamiento, como consecuencia del empleo de la energía eléctrica.
Ø Actuadores - Electrónicos: Son muy utilizados en los aparatos macarrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.
A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.
o Fluido compresible, aire 5-10 bares
o El flujo mueve pistones en cilindro
o Válvulas neumáticas
o Seguros, robustos
o Poca exactitud en la posición final
o Difíciles de controlar:
-Aire es demasiado compresible
-Presión del compresor inexacta
o Aceite mineral a 50-100 bares.
o Fuerzas y pares elevados, grandes cargas
o Control muy preciso, continuo
o Estabilidad en estático.
o Problemas: Fugas, Mantenimiento.
Las características de control, sencillez y precisión de los accionamientos eléctricos han hecho que sean los mas usados en los robots industriales actuales.
Dentro de los actuadores eléctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:
Ø Motores de corriente continua (DC):
-Controlados por inducción.
-Controlados por excitación.
Ø Motores de corriente alterna (AC):
-Sincronos.
-Asíncronos.
Ø Motores paso a paso.
o Estator (imanes) y rotor.
o Interacción entre campo magnético y eléctrico provoca movimiento.
o Velocidad de giro proporcional a V
o Compra: a mas corriente mas par.
o Eficientes para girar con poca fuerza y gran velocidad.
o Sistemas digitales lo modulan con PWM.
o Capaces de colocarse en una posición.
o Motor de DC + engranajes + sensor de posición + controlador proporcional
o Suele estar limitados a 180 grados.
o 3 hilos Vcc, Tierra, Señal.
o Se controlan con una serie de pulsos modulados en anchura PCM.
o Anchura proporcional a posición.
Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento, El actuador electrónico de milivoltios desarrollado está ideado para trabajar en válvulas de milivoltios de bajo consumo, actuadas mediante termopilas o baterías. Destacan por su reducido tamaño, su versatilidad, bajo consumo y robustez. Se entregan totalmente reguladas.
= 5.- Funcionamiento =
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. El torque que genera el actuador es directamente proporcional a la presión del aire comprimido, pero dependiendo de su diseño puede ser variable de acuerdo a la posición actual del actuador. Es decir, supongamos que el movimiento del actuador rotatorio está definido en el rango de 0% a 100% de su movimiento. El torque de salida en 0% es en algunos casos diferente al torque de salida cuando está en la posición 50%. A mayor abundamiento, en realidad lo que se tiene es una curva de torques en función de la posición del actuador. ¿Es esto una desventaja? No necesariamente, esta variabilidad de hecho es beneficiosa para la mayaría de las válvulas, ya que permite ajustar más el tamaño del actuador, pudiendo incluso bajar un modelo o dos al seleccionado originalmente.
Actuador Hidráulico Rotatorio:
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.
Actuador Rotatorio Eléctrico:
Para hacer funcionar el actuador eléctrico, se debe energizar los bornes correspondientes para que el motor actúe en la dirección apropiada. Usualmente vienen con un controlador local o botonera que hace este proceso mas sencillo. Sin embargo para la automatización remota del actuador, se debe considerar el diagrama de cableado que viene con el actuador. Las conexiones deben considerar fuerza, señales de límites de carrera y torque, señales análogas o digitales de posición y torque, etc. El torque generado por el motor eléctrico es aumentado por un reductor interno o externo para dar salida al torque final en el tiempo seleccionado. Esta es la razón por la que los actuadores eléctricos toman mas tiempo en recorrer la carrera que los neumáticos o hidráulicos.
