Instituto Tecnolgico De Tuxtla Gutirrez

Ingeniera mecnica

Actuadores

Unidad 2

Seleccin de cilindros, motores y ecuaciones para calcular airecomprimido y potencia de motor

Automatizacin industrial

Alumno:

Prez Garca Jess Arturo

12270081

Catedrtico:

Toledo Martnez Mario

Tuxtla Gutirrez Chiapas; 21 de abril de 2015

ndice Introduccin.......................................................................................................................................3

Criterios de seleccin de cilindros y motores neumticos e hidrulicos.............................................4

Actuadores hidrulicos:..................................................................................................................5

Actuadores neumticos..................................................................................................................6

Cilindros.....................................................................................................................................6

Motores......................................................................................................................................7

Actuadores elctricos.................................................................................................................7

ECUACIONES QUE RIGEN PARA EL CALCULO DEL CONSUMO DE AIRE COMPRIMIDO Y LA POTENCIA QUE DESARROLLA UN MOTOR NEUMATICO.......................................................................................8

Calculo del consumo de aire comprimido......................................................................................8

Calculo de potencia de un motor neumtico.................................................................................9

RESOLVER DOS EJERCICIOS MANUSCRITOS EN DONDE INTERVENGA EL CALCULO DEL CONSUMO DEAIRE COMPRIMIDO Y LA POTENCIA DESARROLLADA DE UN MOTOR NEUMATICO..........................10

Ejercicio 1.........................................................................................................................................10

Ejercicio 2.....................................................................................................................................11

Cuadro comparativo de los cilindros y motores neumticos e hidrulicos.......................................12

Referencias:......................................................................................................................................13

Introduccin

Los actuadores son elementos que generan el movimiento de otros elementos segn lasrdenes dadas por la unidad de control.

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre unproceso automatizado, modificando los estados de un sistema. Su funcin es generar elmovimiento de los elementos segn las rdenes dadas por la unidad de control. Elactuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria paraactivar un elemento final de control, transformando la energa de entrada en energa desalida utilizable para realizar una accin.

Los actuadores generan una fuerza a partir de lquidos, de energa elctrica o gaseosa,por este motivo se requieren dispositivos que realicen funciones de fuerza, movimiento,estabilidad, control de fluidos, temperatura o seales de alarma.

Entre ellos podemos encontrar los cilindros y motores que son muy utilizados en lasindustrias al igual que tambin lo utilizamos en muestra vida cotidiana.

Criterios de seleccin de cilindros y motores neumticos ehidrulicos

La seleccin est en funcin de la aplicacin. Es necesario conocer si el tipo de control

del proceso es de interrupcin, regulacin o rotacin. Los actuadores son de distintas

formas segn el tipo de montaje que se quiera realizar.

Para la seleccin se debe tener en cuenta factores como:

Potencia

Controlabilidad

Peso y volumen

Precisin

Velocidad

Mantenimiento

Costo

En general cuando se va automatizar un sistema la seleccin puede darse as:

Cuando se necesita mover, desplazar o soportar algn peso, para ello, se requiere de

actuadores de movimiento como lo son: los motores paso a paso, de corriente continua y

de corriente alterna.

Cuando se trabaja con lquidos se utilizan motobombas y electrovlvulas.

En los procesos en los cuales, es importante utilizar un indicador que informe el estado

de cada etapa, para ello se pueden utilizar alarmas e indicadores luminosos.

Para el control de temperatura se utilizan resistencias, ventiladores y extractores.

Entre los criterios ms importantes de seleccin para un actuador, se encuentran el tipo

de seal, si es de corriente continua o de corriente alterna.

Para cada tipo de carga hay un determinado tipo de actuador, segn se trate de un

circuito de iluminacin, de un motor o de una vlvula, existir un actuador correspondiente

para el funcionamiento del sistema.

Actuadores hidrulicos:

Los actuadores hidrulicos, que son los de mayor antigedad, pueden ser clasificados de

acuerdo con la forma de operacin, funcionan con base en fluidos a presin. Los

actuadores son alimentados con fluido a presin y se obtiene un movimiento con una

determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y momento a partir de la perdida

de presin de un determinado caudal del fluido.

Los actuadores hidrulicos permiten realizar a distancia la maniobra automtica de las

vlvulas y llaves. Conforme a su forma de operacin, los actuadores hidrulicos se

clasifican en:

Actuadores lineales llamados cilindros.

En esta clasificacin podemos encontrar dos tipos:

De efecto simple: En este tipo se utiliza fuerza hidrulica para empujar y una fuerza

externa, diferente, para contraer.

De accin doble: Se emplea la fuerza hidrulica para efectuar ambas acciones. El

control de direccin se lleva a cabo mediante un solenoide.

Actuadores rotativos en general denominados motores hidrulicos:

Fig. 1 Actuadores Hidrulicos

En estos actuadores el movimiento es generado por la presin. Estos motores pueden

ser rotatorios u oscilantes.

Actuadores neumticos

A los mecanismos que convierten la energa del aire comprimido en trabajo mecnico por

medio de un movimiento lineal de vaivn, o de motores se les denomina actuadores

neumticos. Aunque en esencia son idnticos a los actuadores hidrulicos, el rango de

compresin es mayor en este caso, adems de que hay una pequea diferencia en

cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca

viscosidad. Los actuadores neumticos se clasifican en dos grande grupos:

Cilindros

Los cilindros neumticos transforman la energa neumtica en trabajo mecnico de

movimiento rectilneo, que consta de carrera de avance y carrera de retroceso. Existen

diferentes tipos de cilindros neumticos. Segn el modo en que se realiza el retroceso del

vstago, los cilindros se dividen en tres grupos:

Cilindros de simple efecto.

Cilindros de doble efecto.

Fig. 2 Actuadores Neumticos

Cilindro de rotacin.

Los cilindros neumticos estn constituidos por un tubo circular cerrado en los extremos

mediante dos tapas, entre las cuales se desliza un mbolo que separa dos cmaras. Al

mbolo va unido a un vstago que saliendo a travs de ambas tapas, permite utilizar la

fuerza desarrollada por el cilindro, gracias a la presin del fluido al actuar sobre las

superficies del mbolo.

Motores

Los motores transforman la energa neumtica en un movimiento de giro mecnico,

funcionan igual que los cilindros de giro pero el ngulo de giro no est limitado.

Las ventajas ms sobresalientes de estos actuadores son:

Construccin sencilla (peso ligero)

Arranque y paro muy rpido

Insensibilidad al polvo, agua, calor y fro.

La velocidad vara entre 3.000 y 8.500rpm.

Alta aceleracin y baja inercia.

Actuadores elctricos

La estructura de un actuador elctrico es simple en comparacin con la de los actuadores

hidrulicos y neumticos, ya que slo se requieren de energa elctrica como fuente de

poder. Como se utilizan cables elctricos para transmitir las seales elctricas, es

altamente verstil y prcticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la

fuente de poder y el actuador.

Dentro de los actuadores elctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:

Motores de corriente continua (DC)

Motores de corriente alterna (AC)

Motores paso a paso

ECUACIONES QUE RIGEN PARA EL CALCULO DEL CONSUMODE AIRE COMPRIMIDO Y LA POTENCIA QUE DESARROLLA UNMOTOR NEUMATICO.

Calculo del consumo de aire comprimido

Hay dos factores a considerar en el consumo de aire de un cilindro: El volumen

desplazado por pistn multiplicado por la presin absoluta El volumen de todo circuito

neumtico (cavidades en culatas y pistn, puertos del cilindro, tubos de alimentacin y

cavidades en la vlvula, etc.), todos ellos multiplicados por la presin manomtrica. Este

volumen, que va a escape, vara segn la instalacin y se considera entre el 5-10% del

volumen del cilindro En los cilindros de D.E. hay que considerar las dos cmaras en cada

Fig. 3 Actuadores Elctricos

carrera del cilindro (con sus diferentes volmenes) En los cilindros de S.E. slo de llena

una de las cmaras (depende si el cilindros es normalmente dentro o fuera)

En un cilindro de D.E. el volumen consumido por ciclo de trabajo (salida + retorno) es la

suma de:

En la carrera a ms (salida)

En la carrera a menos (retorno)

Calculo de potencia de un motor neumticoEl volumen del fluido que es bombeado en cada revolucin viene calculado por la

geometra de las cmaras que transportan el aceite. Una bomba nunca desarrolla el

volumen calculado o terico del fluido. De modo que se usa un factor llamado rendimiento

volumtrico que es la relacin entre el caudal calculado con relacin al real. Este

rendimiento vara con la velocidad, la presin y la forma de construccin de la bomba.

Asimismo, el rendimiento mecnico tampoco es del 100% debido bsicamente a la

energa gastada en los rozamientos. De modo que se considera que el rendimiento global

de una bomba hidrulica es el producto de su rendimiento volumtrico y el rendimiento

mecnico.

Ej. 1

Ej. 2

Ec. 3

Ej. 4

RESOLVER DOS EJERCICIOS MANUSCRITOS EN DONDEINTERVENGA EL CALCULO DEL CONSUMO DE AIRECOMPRIMIDO Y LA POTENCIA DESARROLLADA DE UN MOTORNEUMATICO.

Ejercicio 1

Ejercicio 2

Cuadro comparativo de los cilindros y motores neumticos e hidrulicos.

Tipo de actuador Ventaja Desventaja

Neumtico Bajo costo Rapidez Sencillo Robusto

Requiere deinstalacin especial Ruidoso

Hidrulico Rpidos

Alta capacidad decarga

Presentanestabilidad frente a

cargas estticas

Requiereinstalacin especial

Difcilmantenimiento

Pocos Econmicos

Referencias:

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1144/html/3_cl

culo_de_cilindros_fuerza_consumo_de_aire.html http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/660/A6

.pdf?sequence=5 http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn201.html http://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=5181 http://www.mitecnologico.com/electrica/Main/CriteriosDeSeleccionActuadores

IntroduccinCriterios de seleccin de cilindros y motores neumticos e hidrulicosActuadores hidrulicos:Actuadores neumticosCilindrosActuadores elctricos

ECUACIONES QUE RIGEN PARA EL CALCULO DEL CONSUMO DE AIRE COMPRIMIDO Y LA POTENCIA QUE DESARROLLA UN MOTOR NEUMATICO.Calculo del consumo de aire comprimidoCalculo de potencia de un motor neumtico

RESOLVER DOS EJERCICIOS MANUSCRITOS EN DONDE INTERVENGA EL CALCULO DEL CONSUMO DE AIRE COMPRIMIDO Y LA POTENCIA DESARROLLADA DE UN MOTOR NEUMATICO.Ejercicio 1Ejercicio 2

Cuadro comparativo de los cilindros y motores neumticos e hidrulicos.Referencias: