Actuadores Finales De control

MC. A. Arredondo A. / DIEE Tec. Nuevo Laredo

AAAAAAAAccccccccttttttttuuuuuuuuaaaaaaaaddddddddoooooooorrrrrrrreeeeeeeessssssss

FFFFFFFFiiiiiiiinnnnnnnnaaaaaaaalllllllleeeeeeeessssssss ddddddddeeeeeeee CCCCCCCCoooooooonnnnnnnnttttttttrrrrrrrroooooooollllllll

3.1 Introducción Un actuador es un dispositivo el cual recibe una señal desde un controlador, la señal que recibe, es una señal de error tratada por el controlador siguiendo una estrategia definida. El actuador convierte la señal mencionada y lo transforma a un movimiento mecánico, puede ser desplazamiento angular o lineal. El convertidor es en realidad una especie de Driver más potente, que permite mediante su salida controlar la variable de interés en un proceso, dentro de una planta. Algunas veces el actuador de manera directa hace los cambios en la variable, en algunos otros casos propicia los cambios y lo hace de manera indirecta. El actuador final de control, es un dispositivo de control directo o indirecto de la variable bajo control. Los solenoides y los motores en sus diferentes tipos, son los mejores ejemplos de actuadores finales de control, en cualquiera de los casos los actuadores reciben una señal eléctrica transformándolo en un movimiento que puede ser lineal, rotatorio o reciprocante. Es conocido el caso de los actuadores de posicionamiento de antenas parabólicas de comunicación. Sobre un controlador posicionador se programan los límites este y oeste de la antena parabólica, luego se programan todos los satélites posibles, mediante claves específicas; el actuador es un motor de DC, que mueve una barra ( Tornillo sinfín ) sujeto por un extremo sobre una parte fija y la punta de la barra sujeta a la parte móvil que hace girar a la antena sobre un punto pivote; posicionándola en lo programado previamente entre los límites también programados en el posicionador. Este es un ejemplo de un actuador final de control de posicionamiento, donde el motor no hace el control directamente sobre la variable posición de la antena, lo hace por medio de la barra con tornillo sinfín. El conjunto motor – Tornillo sin fin, constituyen el actuador final de control en el posicionamiento de la antena parabólica, con la inclinación en dirección de la órbita geoestacionaria donde esta los satélites de comunicación.


3.2 Clasificación de Actuadores Los actuadores dependiendo del tipo de señal que aceptan para que actúen, se pueden clasificar en:

• Actuadores neumáticos • Actuadores eléctricos • Actuadores hidraúlicos

Los actuadores neumáticos son accionados por aire, los eléctricos por energía eléctrica y los hidráulicos por fluidos líquidos a presión. En la industria la gran mayoría de los actuadores son válvulas neumáticas. 3.3 Válvulas de Control La válvula de control, dentro de un sistema de control automático, es un actuador final de control. Es un dispositivo mecánico o electromecánico que puede regular el flujo de líquidos o gases que serán usados en un proceso y que circulan generalmente por un a tubería. Su trabajo consiste en iniciar e incluso cortar mediante obstrucción total del flujo de fluidos. Los tamaños de las válvulas dependen de su aplicación, son del orden de las pulgadas hasta alcanzar el orden de varios metros en grandes procesos industriales. En los sistemas de control de procesos, donde se desarrollan por ejemplo grandes temperaturas y se requiere controlarlas. Para la variación y el control mismo de la temperatura es posible que se requiera regular el proceso de combustión de algún líquido o gas, si ese fuera el caso es indispensable del trabajo de un controlador que le entregue una energía al accionador o actuador de la válvula para que regule el proceso de combustión y de manera indirecta modifique la variable temperatura del proceso. Las partes principales de una válvula de control son las siguientes:

• Actuador o accionador de la válvula (Pude ser eléctrico como el caso del motor o el solenoide, puede ser neumático o hidráulico).

• Cuerpo de la válvula (El mecanismo actuante impulsado por el actuador de la válvula, incluye obturador o tapón y el asiento correspondiente).

Los tipos de válvulas más comunes en la industria Si consideramos la gran variedad de variables asociada a una planta y su necesidad de controlarlas en un sistema de control automático, donde una válvula pudiera usarse como el elemento final de control. Una válvula universal no existe, por tanto existen varios tipos de válvulas disponibles en el mercado

• De Globo • De Bola • De Compuerta • De Mariposa • De Diafragma


• De Retención • De Alivio

La válvula de globo, es accionada por motor eléctrico , la regulación del paso de fluido se logra por disco o por tapón opturador.

La válvula bola es recomendada cuando se requiere un accionamiento frecuente, es bastante resistente a la circulación del fluido. Otra de las válvulas usadas como actuador final de control, es la denominada válvula de compuerta. El cierre de orificio de paso lo hace con disco vertical de cara plana( la compuerta), controla el paso del fluido deslizándose perpendicularmente sobre el asiento del válvula.

La válvula de compuerta se caracteriza por cierre o apertura total, para uso no frecuente y flujos volumétricos bajos.

Fig. 3.1 A.- Válvula globo accionada por motor B.- Corte transversal de la válvula

Fig. 3.2 Válvula de Compuerta


Otra de las válvulas populares como actuador final de control es la válvula mariposa

Regula el paso del fluido por medio de un disco circular, es de un cuarto de vuelta y es para accionamiento frecuente. 3.4 Pistones de Control Cuando en un proceso se requiere posicionar, quitar, poner, mover todo mediante la ejecución de un desplazamiento lineal, un pistón de control es requerido como parte del control automático y como un actuador final de control. Generalmente usa un motor de pasos o un motor de AC o de DC como accionador del actuador mismo.

Fig. 3.3 Válvula Mariposa

Fig. 3.4 Corte transversal del accionador de un actuador de pistón


Una gran variedad de pistones de control existen en el mercado actualmente, para controlar pequeños desplazamientos existen pistones de tamaños del orden de pulgadas accionados por pequeños motores de pasos. De igual forma cuando se requiere en los procesos a controlar, posicionar objetos de peso regular los pistones de control pueden contar con pequeños motores con suficiente Torque. 3.5 Otros tipos de Actuadores Finales de Control Otros tipos de actuadores finales de control, son los actuadores eléctricos, los cuales los podemos clasificar en:

• Solenoides • Motores de DC • Motores de AC • Motores de Pasos • Embragues y Frenos • Motores de Torque y Fuerza

El Solenoides El solenoide es el tipo de actuador final de control más comúnmente conocido, sobre todo por sus múltiples aplicaciones sencillas; el solenoide es un dispositivo electromagnético, activado por una señal eléctrica. Este dispositivo actuador, consiste de un embobinado encapsulado, un resorte y un núcleo magnético; los solenoide son básicamente de dos tipos: Acción de estirar y acción de empujar, en cualquiera de los casos al núcleo electromagnético se le adhiere de manera estratégica la manera de sujetar al elemento a controlar, estirándolo o empujándolo como se muestran en la siguientes figuras. En las siguientes figuras se muestran los tipos de solenoides descritos, en su forma des-energizada son mantenidos en esa posición normal por los resortes correspondientes.


El solenoide del tipo descrito anteriormente es un dispositivo on/off, tiene solo dos posiciones estables, el solenoide es un actuador para accionar válvulas, embragues, compuertas, abrir puertas o cerrar puertas, entre otras aplicaciones. Los solenoides, por el tipo de energía que los puede activar se pueden clasificar como solenoides de DC y de AC.

Existen también solenoides rotatorios, cuando una corriente directa es aplicada al embobinado, un intenso campo magnético es creado entre la armadura de hierro y el

ENCAPSULADO RESORTE

NUCLEO MAGNÉTICO

ENCAPSULADO

BOBINA

ACCIONADOR

RESORTE BOBINA

BARRA NO MAGNÉTICA

ACCIONADOR

NUCLEO MAGNÉTICO

Fig. A

Fig. B

Fig. 3.5.- Tipos de solenoides

Fig. 3.2.- Solenoides de DC y AC Fig. 3.6 A.- Solenoide de DC B.- Solenoide de AC


núcleo de hierro, separados estos por una cámara de aire; en este tipo de dispositivos el núcleo es estacionario y la armadura embraga a la barra giratoria.

Cuando la energía deja de aplicarse, el eje giratorio se regresa a su posición estable, por medio del resorte de reset. El Motor Los motores al igual que los solenoides, pueden ser de corriente directa o de corriente alterna, dependiendo de la energía requerida para activarse. Es otro de los tipos de actuadores finales de control, es también un actuador eléctrico. Modelo de un motor de DC Este dispositivo eléctrico, funciona por el siguiente principio básico; polos del mismo tipo se repelen y polos distintos se atraen. En el motor existen dos polos permanente y se pueden inducir por medio de la bobina de armadura polos conmutables, para efectuar la acción de repulsión haciendo girar 180o el núcleo pivotado de la armadura móvil, al conmutarse el sentido de la corriente de DC por medio del conmutador hace girar otros 180o el núcleo de armadura y por lo tanto el eje del motor.

BOBINA

Fig. 3.7.- Solenoide giratorio con resorte de reset

ARMADURA

NUCLEO

BARRA GIRATORIA

RESORTE DE RESET CAMARA DE AIRE


Como se muestra en la versión simplificada del motor de DC, el conmutador, el anillo de cobre y las brochas van adheridas al eje giratorio del motor lo cual es parte de la armadura. Cada vez que la armadura gira una media revolución la corriente en la bobina es invertida y los polos son conmutados para efectuar otra media revolución. Por tanto la armadura continua rotando mientras exista corriente de DC aplicada al motor, el conmutador invierte la corriente dos veces por cada revolución. En la practica, los motores de DC son mas complejos que el modelo mostrado en la figura anterior. Algunos pequeños motores pueden usar campo magnético permanente, algunos otros de mayor capacidad usan electromagnetos para producir campos magnéticos mas fuertes con la consecuente mayor capacidad del motor. También en lugar de usar una sola vuelta de alambre de embobinado sobre la armadura, usan varios conjuntos de vueltas de alambres sobre el núcleo, cada uno conectado a segmentos opuestos del anillo del conmutador. Donde fuertes corrientes son incluidas y conjuntos de brochas paralelas pueden ser empleadas. Elementos de un Modelo de motor de DC En los correspondientes diagramas eléctricos de motores de DC, el símbolo de la armadura rotatoria conjuntamente con el conmutador y las brochas es mostrado a continuación, así como el símbolo para el embobinado del electromagnéto el cual representa el campo magnético estacionario.

POLO MAGNETICO

POLO MAGNETICO NUCLEO DE ARMADURA

BOBINA DE ARMADURA

ANILLO DE COBRE EJE

CONMUTADOR + BROCHA

- BROCHA

Fig. 3.8 .- Versión simplificada de un motor de DC


Es de importancia notar que el embobinado de armadura corta el campo magnético del devanado de campo, un voltaje es inducido en el embobinado de armadura, opuesto al del voltaje de la línea y es denominado fuerza contraelectromotriz. El efecto rotatorio del motor o fuerza de torsión es proporcional al producto de la corriente de armadura y ala intensidad del campo. Si la carga sobre el eje del motor es incrementado, una reducción sobre la velocidad del mismo es manifestado, como resultado la fuerza contraelectromotriz (FCEM) es también reducida permitiendo con esto un incremento al flujo de la de la corriente de la armadura de esa manera la fuerza de torsión es incrementado hasta alcanzar los requerimientos del incremento de carga. Si por el contrario la carga sobre el eje en el motor es reducida, un incremento en la velocidad se manifiesta sobre la armadura y el propio eje, la fuerza contraelectromotriz ( FCEM ) tiende a incrementarse, la corriente a la armadura tiende a reducirse y por tanto también su fuerza de torsión. Una relación directa se manifiesta en cuanto a la velocidad de giro de la armadura y la fuerza contraelectromotriz, una reducción de la FCEM corresponde a una reducción de velocidad y viceversa. Si sobre la armadura se produce la FCEM, cuando la intensidad de campo es reducida, la velocidad del motor tiende a incrementarse, produciendo la necesaria FCEM ( se reduce ); si la intensidad de campo es incrementada , la velocidad del motor es reducida. La velocidad del motor es inversamente proporcional a la intensidad de campo. Por otro lado si el voltaje de la línea es incrementado, la velocidad del motor se incrementa desarrollando una gran FCEM para balancear el incremento del propio voltaje de línea, de reducirse el voltaje de línea tiene su repercusión en la FCEM y en la reducción de la velocidad del motor. Clases de Motores de DC Por lo menos tres clases de motores de DC existen, de acuerdo a la forma de conexión del devanado de campo dentro del circuito y en relación con el circuito de armadura:

• Motores campo en serie • Motores campo en paralelo • Motores compuestos

Modelo de circuito de motor de campo en serie

ARMADURA BOBINA DE CAMPO

Fig. 3.9 .- Símbolos de los elementos de un motor de DC


Un modelo de motor campo en serie es mostrado a continuación en el cual es evidente que la bobina de campo esta en serie con la armadura y el voltaje de DC de línea. La corriente que fluye es la misma para ambos devanados de campo y de armadura, el número de vueltas del devanado de campo es menos denso que el del devanado de armadura

Las resistencias de los devanados de armadura y de campo de los motores de DC de gran capacidad, son bastante pequeñas, es peligroso para la vida útil del motor las altas corrientes de línea que alimentan al motor en el arranque, por lo que es necesario proteger los devanados con resistencia adecuada en serie, para reducir el voltaje de arranque a valores menos peligrosos. Después de que el motor haya alcanzado la velocidad adecuada y se genere la suficiente FCEM, la resistencia puede ser anulada en su efecto protector sobre el motor. Modelo de circuito de motor de campo en paralelo Es evidente que en este modelo de motor, el devanado de campo es conectado en paralelo con el embobinado de armadura. El devanado de campo presenta una relativa alta resistencia de tal suerte que permita un mayor flujo de corriente por la armadura, el devanado de campo es caracterizado por un gran número de vueltas de fino alambre para mantener un intenso campo a pesar de la baja corriente que se prevé que fluya.

BOBINA DE CAMPO EN SERIE

ARMADURA

FUENTE DE DC

ARMADURA

BOBINA DE CAMPO EN PARALELO

FUENTE DE DC

+

+

-

_-

Fig. 3.10.- Modelo de un motor de DC campo en serie

Fig. 3.11.- Modelo de un motor de DC campo en paralelo


Modelo de circuito de motor de campo en paralelo Para el caso particular del motor del motor de DC compuesto, en este modelo dos devanados de campo son empleados, uno de los devanados es caracterizado por pocas vueltas de alambre de grueso calibre en serie con la armadura y el otro por un gran número de vueltas de fino calibre y en paralelo con la armadura. Fluyendo el total de corriente por la bobina de campo en serie la cual se distribuye a la otra bobina de campo y a la propia armadura. En este tipo de motores al arrancarlos se desarrolla una gran fuerza de torsión producto de la casi nula FCEM, al alcanzar la velocidad normal, la FCEM reducirá la corriente de línea y la fuerza de torsión se reducirá a su valor normal. Si el motor esta en marcha y se incrementa la carga el motor tiende a reducir la velocidad, lo anterior reduce la FCEM y se incrementa la corriente de línea, incrementándose con esto la fuerza de torsión correspondiente. Si la carga se reduce lógicamente el motor tiende a incrementar su velocidad, la FCEM se incrementa, la corriente de línea reduciendo en consecuencia la fuerza de torsión correspondiente. Si la carga es removida completamente la velocidad se incrementa grandemente la FCEM se incrementa sustancialmente y se reduce drásticamente la corriente de línea un pequeño valor de la corriente propicia una intensidad de campo bastante bajo con la consecuente incremento en la velocidad del motor. Un modelo de motor compuesto de DC es dado a continuación

Control de velocidad de Motores de DC.

+

FUENTE DE DC


BOBINA DE CAMPO EN

SERIE

ARMADURA

_

Fig. 3.12 .- Modelo de un motor de DC compuesto


El principio mediante el cual se puede controlar la velocidad de un motor de DC, es mediante el uso de un elemento que permita reducir el voltaje de la línea y por lo tanto la corriente en la armadura del motor El uso de un reóstato en serie con la bobina de campo o bien en serie con la armadura según sea el caso del tipo de motor, es la estrategia mediante la cual se puede controlar la velocidad del motor, como se muestra en las siguientes figuras.

+

-

FUENTE DE DC

ARMADURA


REOSTATO

REOSTATO

BOBINA DE CAMPO

EN SERIE

FUENTE DE DC ARMADURA

Fig. 3.13.- Motor de DC serie con control de velocidad

A).-


Control de sentido de giro de Motores de DC. El principio mediante el cual el sentido de giro de un motor de DC se puede controlar, es mediante la inversión del denominado voltaje de línea de la alimentación o fuente de DC, la estrategia es el switcheo del voltaje de alimentación al motor, un procedimiento mecánico para lograrlo es mostrado en la siguiente figura, permite conmutar la polaridad del voltaje de alimentación.

Modelo de un motor de AC

Este dispositivo eléctrico, funciona por el siguiente principio básico; el principio es similar al del funcionamiento de los motores de DC, la interacción de los campos magnéticos entre los devanados de campo y de armadura que hace que la armadura gire. Los diferentes procedimientos mediante el cual el campo magnético en torno a la armadura es producido es el origen a los diferentes tipos de motores de AC.

Clases de Motores de AC

+

-

FUENTE DE DC

FUENTE DE DC

REOSTATO

ARMADURA


AL DEBANADO

DE ARMADURA

Fig.3.14.- Motor de DC paralelo A).- Reóstato serie con el campo

B).- Reóstato serie con la armadura

B).-

-

+

Fig. 3.15.- Principio para switchear la polaridad del voltaje de alimentación


Los motores de AC se pueden clasificar en tres tipos: • Motores de Inducción • Motores Síncronos • Motores Universales

Modelo electromecánico de un motor de Inducción

Es algo similar a un transformador, cuyo devanado primario es estacionario ( el estator ), sujeto a un anillo de hierro, un devanado secundario ( el rotor), sobre un núcleo libre de girar sobre un par de cojinetes. Cuando una corriente fluye en el devanado primario o estator, se alinean los polos opuestos del rotor, atendiendo a que el devanado del rotor corta el campo magnético producido por el devanado del estator y por la misma ley de Lenz se induce corriente en el embobinado del rotor que hace que se alínien los polos opuestos, del rotor con los correspondientes de estator, como se muestra en la siguiente figura.

Lo anterior se muestra el comportamiento del rotor, cuando al devanado del estator le ingresa medio ciclo de corriente alterna; para el otro medio ciclo la corriente se invierte en el estator con el consiguiente inversión de los polos y el campo magnético, girando el rotor para alinear sus polos contrarios con el estator. Aún cuando existe inversión de polos en el modelo anterior mostrado, no existe la tendencia de giro definido inicialmente en el rotor; para resolver la situación, se requiere que los polos del estator roten y la rotación sea controlada por la corriente de alimentación alterna. La solución esta en crear un campo magnético revolvente, mediante el uso de dos fuentes de corriente alterna desfasadas 90o , con un estator

NÚCLEO

ANILLO DE HIERRO

DEVANADO PRIMARIO ( ESTATOR)

DEVANADO SECUNDARIO ( ROTOR )

N S

Fig. 3.16.- Modelo electromecánico de un motor de AC de inducción

i

i


modificado ( incrementando en un par el número de polos ), con capacidad de rotar su campo magnético.

Fig. 3.17.- Voltaje de línea y voltaje desfasada 90o

Fig. 3.14.- Estator modificado, polos almentados con voltajes desfasados

i

i *

VOLTAJE DE LINEA

VOLTAJE DESFASADO 90O

T/4 T/2 3/4T T 0T

t

t = T/4 t = T/2


Sobre el estator modificado, se indica con flecha remarcada la dirección de los campos magnéticos entre los polos del estator, en diferentes instantes de tiempo de los voltajes de alimentación; de esa manera se tiene un campo revolvente y una tendencia de giro definida en el rotor justamente al centro del estator. La velocidad de rotación en revoluciones por minuto ( rpm ) depende del número de inversiones de la corriente por minuto, dividido entre el número de pares de polos magnéticos del estator. Para el caso anterior si n es el número de inversiones de corriente por minuto y p el número de pares de polos del estator, entonces:

n = 60 ciclos / seg x 2 inv de la corriente/ ciclo = 120 inv de corriente /seg. P = 2 pares de polos N = 120 inv de corriente / seg. x 60 seg/min. = 7200 inv de corriente/ min. rpm del motor = N/P = 7200 inv de corriente/ min x 1 rev/2 pares de polos/inv de corriente = 3600 rev/min.

Para invertir la dirección de la rotación en motores de inducción, se requiere invertir la dirección del campo magnético revolvente, para el caso de un motor de inducción bifásico se puede llevar acabo invirtiendo la conexión a las terminales de cualquiera de los devanados del estator. Para el caso de motores de inducción trifásicos, el estator estará constituido de tres pares de polos alimentados por voltajes delinea desfasados por 120o, los motores de inducción trifásicos, principalmente aquellos de gran capacidad de cientos de caballos de potencia, operan con voltajes de línea de 220, 440, 550, 2200 volts. a 60 ciclos /seg.

Motores de inducción de fase partida Es un motor de inducción que usa un capacitor y devanado de campo de arranque y un devanado de campo normal, ambos circuitos son conectados a un mismo voltaje de

i

i

Fig. 3.18.- Polos alimentados con voltajes desfasados, en diferentes instantes

t = 3/4T t = T


línea, debido a la diferencia de fase entre las corrientes de los dos devanados de campo el normal como el de arranque, el motor arranca como un motor de inducción bifásico; cuando el rotor alcanza el 75% de su velocidad normal, un switch centrífugo montado sobre el eje del rotor desconecta el circuito del devanado de arranque, el motor continua operando a su velocidad normal, usando el devanado principal de campo. Este tipo de motores son conocidos como motores de inducción de fase partida con capacitor de arranque. Un modelo eléctrico de este tipo de motor es mostrado en la siguiente figura.

Modelo electromecánico de un motor síncrono

El estator de un motor síncrono es algo similar al de un motor de inducción, sin embargo el rotor no depende de la corriente inducida por el estator y su campo magnético asociado, en motores síncronos de gran capacidad , el rotor contiene un devanado similar al de un motor de DC el cual es excitado por separado por una fuente de DC, corriente abastecida por un anillo partido y brochas. La velocidad de rotación del motor síncrono, esta en sincronía con la velocidad de rotación del campo del estator o bien con la frecuencia de la corriente de la línea, por tanto la velocidad del motor es constante. Este tipo de motores son usados donde la velocidad es constante.

Motores eléctricos de pasos

Son motores síncronos que a partir de una señal de mando en forma de impulsos, giran un cierto ángulo cuyo valor es un número entero de veces un ángulo elemental, o paso. Debido a esta característica, este tipo de motores es especialmente adecuado para el control en anillo abierto, sin realimentación. Los motores de pasos trabajan con grandes fluctuaciones instantáneas de velocidad, lo que ocasiona aceleraciones

VEL. NORMAL

C

VOLTAJE DE AC MONOFSICO

DEVANADO DE CAMPO PRINCIPAL

ROTOR

DEVANADO DE ARRANQUE

ARRANQUE

Fig. 3.19.- Modelo de un motor de inducción de fase partida con C de arranque


elevadas. Por ello, a fin de evitar excesivas tensiones, se debe prestar atención a esta característica cuando se deben acoplar a reductores de engranajes.

Los motores de pasos pueden ser de imán permanente, de reluctancia variable o híbridos. Los del primer tipo presentan un par elevado, bajas frecuencias de trabajo, par de mantenimiento bueno y elevada inercia. Los de reluctancia variable pueden girar a mayor velocidad y tener un paso mucho más pequeño, lo cual permite evitar, en algunos casos, el empleo de reductores. Los híbridos son un intermedio entre ambos tipos.

Los bobinados de un motor de pasos deben ser excitados por una secuencia determinada de impulsos que definen la velocidad y sentido de giro. Dada su naturaleza digital existen circuitos integrados que, a partir de una señal digital de mando, generan las secuencias de excitación de las bobinas. En general los motores de pasos son de potencia baja, pero pueden conseguirse potencias de 1 kW con un par máximo de 1,7 kgm y 1.8º de paso.

Embragues y Frenos

Los embragues y frenos son otros de los actuadores finales de control que son accionados con energía eléctrica. Los primeros son usados cuando se quiere transmitir movimiento giratorio de un eje a otro y los segundos cuando se quiere frenar dicho movimiento

Un sistema de embrague puede usar un sistema de disco de fricción, como se muestra en la siguiente figura.

Dos métodos de acoplamiento entre ejes puede lograrse, atendiendo a una señal de energía eléctrica aplicada, para accionar al actuador final de control. La señal eléctrica produce un desplazamiento del eje de salida de tal suerte se logre el acoplamiento de los discos de fricción, haciendo posible la transmisión de movimiento giratorio de los ejes.

Fig.3.20 Embragues de Disco

Discos de fricción

Eje de entrada Eje de salida


Sistema de frenado de un Motor

Un sistema similar de embragues de disco es utilizado en actuador final de control, para el frenado del eje de un motor.

En la siguiente figura se muestra los sistemas que responden a la liberación del frenado, al aplicar una señal eléctrica. De igual manera la activación del frenado cuando es aplicada la señal que acciona al actuador que es un sistema de embragues de disco que se acopla a una pieza fija deteniendo o frenando el eje giratorio del motor.

Fig. 3.21 A.-Embragues de Disco acoplamiento activado por señal B.-Embragues de Disco desacoplamiento activado por señal

Fig.3.22 A.-Embragues –Freno, activa el eje de salida con señal B.-Embragues - Freno se desactiva eje de salida con señal


3.6 Criterios para la Selección de un Actuador Final de Control Una serie de elementos de juicio técnicos, deberán tomarse en cuenta para seleccionar el actuador final de control. En todos los casos se debe tener un profundo conocimiento de del proceso en general y en particular de la variable a controlar. Algunos de los elementos que deben considerarse son los siguientes:

• Conocer de manera general el proceso a controlar • Conocer con suficiente profundidad el fenómeno, parte del proceso que origina

los cambios de la variable a controlar • Definir de manera precisa la variable a controlar ( Rangos de variación posible,

causan que motivan sus cambios en magnitud y sentido, la frecuencia de los cambios, la necesidad de sujetar esos cambios)

• Analizar a fondo la dinámica del proceso donde está involucrada la variable a controlar

• Analizar una estrategia de cómo propiciar cambios en la variable, de manera precisa.

• Analizar si los cambios de la variable a controlar pueden ser de manera directa ( usando un solo actuador o bien usando mas actuadores)

• Definir una lista de posibles actuadores finales de control y en un cuadro comparativo establecer ventajas y desventajas de cada uno, costos, capacidad de respuesta de acuerdo a la dinámica del proceso, la precisión de su trabajo regulatorio, … )

• Escoger el actuador final de control que satisfaga los requerimientos originales del sistema de control automático que permitirá controlar la variable


Bibliografía.

1. Norton, N. Harry., Sensor and Analyzer Handbook, Prentice Hall, 1982.

2. Marcus, Abraham., Automatic Industrial Control, Prentice Hall, 1960.

3. The PH Conductivity Handbook., OMEGA, 2001

4. H. Garret, Patrick., Analog System for microprocessors and minicomputers,

Reston, 1978.


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Actuadores Finales De control