Unidad 2: Introducción a los Actuadores - Sistemas Programables

Presentación que contiene una breve introducción al tema de Actuadores y sus tipos

1. INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE SAN PEDRO DE LAS COLONIAS SISTEMAS PROGRAMABLES EXPOSICION DE LA UNIDAD 2: ACTUADORES Tema : Introducción INSTRUCTOR: M.E. ALEJANDRO HERNANDEZ LOPEZ SAN PEDRO, COAHUILA Impartida al grupo del S7A

2. ACTUADORES 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. Existen tres tipos de actuadores: Hidráulicos Neumáticos Eléctricos

3. Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son para simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.   Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como, por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizarán en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.  

4. ACTUADORES HIDRAULICOS Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos:   Cilindro hidráulico Motor hidráulico Motor hidráulico de oscilación  

5. ACTUADORES NEUMATICOS 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.   En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire comprimido y también los músculos artificiales de hule, que últimamente han recibido mucha atención.

6. De efecto simple Cilindro Neumático De efecto Doble Con engranaje Motor Neumático Con veleta Con pistón Actuadores Neumáticos Con una veleta a la vez Multiveleta Motor Rotatorio Con pistón De ranura Vertical De émbolo Fuelles, Diafragmas y Músculos artificiales de hule

7. ACTUADORES ELECTRICOS La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requiere de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entra la fuente de poder y el actuador.

8. APUNTES FINALES Los actuadores neumáticos utilizan el aire comprimido como fuente de energía y son muy indicados en el control de movimientos rápidos, pero de precisión limitada. Los motores hidráulicos son recomendables en los manipuladores que tienen una gran capacidad de carga, junto a una precisa regulación de velocidad. Los motores eléctricos son los más 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.

9. Cada uno de estos sistemas presenta características diferentes, siendo preciso evaluarlas a la hora de seleccionar el tipo de actuador más conveniente. Las características por considerar son, entre otras: Potencia Controlabilidad Peso y volumen Precisión Velocidad Mantenimiento Costo

10. Comparación entre los diferentes tipos de actuadores Características de los distintos tipos de actuadores para robots Neumáticos Hidráulicos Eléctricos Energía Aire a presión (5-10 bar) Aceite mineral (50-100 bar) Corriente eléctrica Opciones Cilindros Motor de paletas Motor de pistón Cilindros Motor de paletas Motor de pistones axiales Corriente continua Corriente alterna Motor paso a paso Servomotor Ventajas Baratos Rápidos Sencillos Robustos Rápidos Alta relación potencia – peso Autolubricantes Alta capacidad de carga Estabilidad frente a cargas estáticas Precisos Fiables Fácil control Sencilla instalación Silenciosos Desventajas Dificultad de control continuo Instalación especial (compresor, filtros) Ruidoso Difícil mantenimiento Instalación especial (filtros, eliminación aire) Frecuentes fugas Caros Potencia limitada