-
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: