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8/18/2019 automatizacion 2.docx

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA

INGENIERÍA MECÁNICA

ASIGNATURA: AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

TRABAJO: RESUMEN DE ACTUADORES

PROFESOR:

ALMARAZ BOHORQUEZ DAVID

ALUMNO:

ARAGÓN ARAGÓN ÓSCAR ALDAHIR

CRUZ GARCÍA ALEJANDRO EVENCIO

DE LOS SANTOS LÓPEZ RAYMUNDO

HERNÁNDEZ SANTIAGO LIZBETH

MENDEZ LÓPEZ JAZIEL

SALUD JOSÉ

RAMÍREZ OROPEZA JUAN JOSÉ

GRUPO MB.

HORARIO: !:"" # $:"" HRS.

.% D&'()*)+(


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% R&*&,-/&0 1)2/345)*0: la denominación de este término es para todos loscomponentes que transforman la energía hidráulica en energía mecánica.

- R&*&,-/&0 5)(&65&0: están en condición de permitir la realización de unarotación parcial, llegando hasta 50 o 0 grados.

- C)5)(2/0 /-6-/)0 2& -,&0: estos componentes permiten unas rotaciones que

apenas si pueden e!ceder de dos giros.

% 6*-462/ 1)2/345)*: "stos actuadores se #asan, para su funcionamiento, en lapresión e$ercida por un líquido, generalmente un tipo de aceite. %as maquinas quenormalmente se encuentran conformadas por actuadores hidráulicos tienen ma&or'elocidad & ma&or resistencia mecánica & son de gran tama(o, por ello, son usadospara aplicaciones donde requieran de una carga pesada.

)ualquier tipo de sistema hidráulico se encuentra sellado herméticamente a modoque no permita, de ninguna manera, derramar el líquido que contiene, de locontraria se corre un gran riesgo.

%os actuadores hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía,así como de mantenimiento periódico.

7.% C560)'*6*)(

% ACTUADORES LINEALES

%os cilindros neumáticos independientemente de su forma constructi'a, representanlos actuadores más comunes que se utilizan en los circuitos neumáticos.

"!isten dos tipos fundamentales de los cuales deri'an construcciones especiales.

• )ilindros de simple efecto, con una entrada de aire para producir una carrerade tra#a$o en un sentido.


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• )ilindros de do#le efecto, con dos entradas de aire para producir carreras detra#a$o de salida & retroceso. +ás adelante se descri#en una gama 'ariada decilindros con sus correspondientes sím#olos.

% CILINDROS DE SIMPLE EFECTO

n cilindro de simple efecto desarrolla un tra#a$o sólo en un sentido. "l ém#olo sehace retornar por medio de un resorte interno o por algn otro medio e!terno comocargas, mo'imientos mecánicos, etc. uede ser de tipo /normalmente dentro o/normalmente fuera.

)ilindro de simple efecto tipo /dentro

%os cilindros de simple efecto se utilizan para su$etar, marcar, e!pulsar, etc. ienenun consumo de aire algo más #a$o que un cilindro de do#le efecto de igual tama(o.in em#argo, ha& una reducción de impulso de#ida a la fuerza contraria del resorte,así que puede ser necesario un diámetro interno algo más grande para conseguir

una misma fuerza. am#ién la adecuación del resorte tiene como consecuencia unalongitud glo#al más larga & una longitud de carrera limitada, de#ido a un espaciomuerto.

%a 'ariedad constructi'a de los cilindros de simple efecto es mu& importante, perotodos ellos presentan la misma mecánica de tra#a$o. e muestran a continuaciónalgunos e$emplos de los mismos3


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% CILINDROS DE DOBLE EFECTO

%os cilindros de do#le efecto son aquellos que realizan tanto su carrera de a'ancecomo la de retroceso por acción del aire comprimido. u denominación se de#e aque emplean las dos caras del ém#olo aire en am#as cámaras6, por lo que estoscomponentes sí que pueden realizar tra#a$o en am#os sentidos.

us componentes internos son prácticamente iguales a los de simple efecto, conpeque(as 'ariaciones en su construcción. 7lgunas de las más nota#les lasencontramos en la culata anterior, que ahora ha de tener un ori8cio roscado parapoder realizar la in&ección de aire comprimido en la disposición de simple efectoeste ori8cio no suele prestarse a ser cone!ionado, siendo su función lacomunicación con la atmósfera con el 8n de que no se produzcan contrapresionesen el interior de la cámara6.

"l per8l de las $untas dinámicas tam#ién 'ariará de#ido a que se requiere laestanqueidad entre am#as cámaras, algo innecesario en la disposición de simpleefecto.


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)ilindro de do#le efecto

"l campo de aplicación de los cilindros de do#le efecto es mucho más e!tenso que elde los de simple, incluso cuando no es necesaria la realización de esfuerzo enam#os sentidos. "sto es de#ido a que, por norma general en función del tipo de

'ál'ula empleada para el control6, los cilindros de do#le efecto siempre contienenaire en una de sus dos cámaras, por lo que se asegura el posicionamiento.

ara poder realizar un determinado mo'imiento a'ance o retroceso6 en un actuadorde do#le efecto, es preciso que entre las cámaras e!ista una diferencia de presión.or norma general, cuando una de las cámaras reci#e aire a presión, la otra estácomunicada con la atmósfera, & 'ice'ersa. "ste proceso de conmutación de aireentre cámaras nos ha de preocupar poco, puesto que es realizado automáticamentepor la 'ál'ula de control asociada disposiciones de 4 ó 5 'ías con 2 ó * posiciones6.

"n de8niti'a, podemos a8rmar que los actuadores lineales de do#le efecto son los

componentes más ha#ituales en el control neumático. "sto es de#ido a3

9 e tiene la posi#ilidad de realizar tra#a$o en am#os sentidos carreras de a'ance &retroceso6.

9 :o se pierde fuerza en el accionamiento de#ido a la ine!istencia de muelle enoposición.

9 ara una misma longitud de cilindro, la carrera en do#le efecto es ma&or que endisposición de simple, al no e!istir 'olumen de alo$amiento.

:o de#emos ol'idar que estos actuadores consumen prácticamente el do#le que los

de simple efecto, al necesitar in&ección de aire comprimido para producir tanto lacarrera de a'ance como la de retroceso. am#ién presentan un peque(o desfaseentre fuerzas & 'elocidades en las carreras, aspecto que se detalla a continuación.

% DESFASE FUERZA8VELOCIDAD

"n los actuadores lineales de do#le efecto, se produce un desfase entre la fuerzapro'ocada a la salida & a la entrada del 'ástago, & lo mismo ocurre con la 'elocidad.


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"ste efecto se de#e a la diferencia que ha& entre los 'olmenes de las cámarasformadas en consecuencia, del 'olumen ocupado por el 'ástago del cilindro6.

)uando aplicamos aire en la cámara que fuerza la salida del 'ástago, éste actaso#re una super8cie conocida, que denominamos 71. "s conocido que el 'alor de lafuerza pro'ocada responde a la fórmula3

F = PA

% CILINDROS DE DOBLE VASTAGO

"ste tipo de cilindros tiene un 'ástago corrido hacia am#os lados. %a guía del'ástago es me$or, porque dispone de dos co$inetes & la distancia entre éstospermanece constante. or eso, este cilindro puede a#sor#er tam#ién cargaslaterales peque(as. %os emisores de se(ales, pueden disponerse en el lado li#re del'ástago.

%a fuerza es igual en los dos sentidos las super8cies del ém#olo son iguales6, aligual que sucede con la 'elocidad de desplazamiento. "ste tipo de cilindros reci#etam#ién la denominación de cilindro compensado & es importante recordar elequili#rio entre fuerzas & 'elocidad de lo que puede considerarse como /teóricosa'ances & retornos de 'ástago.

"'identemente, para cumplirse esta corrección de desfases los diámetros de los'ástagos han de ser iguales.

% AMORTIGUACIÓN

"n los accionamientos neumáticos que son e$ecutados a 'elocidades importantes &la masa trasladada es representati'a, se producen impactos del ém#olo contra lacamisa que li#eran gran cantidad de energía que tiende a da(ar el cilindro. "n estoscasos, es e'idente que la regulación de 'elocidad alargaría la 'ida del componentepero al mismo tiempo restaría e8cacia al sistema.


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)omo solución, se presentan los actuadores con amortiguación interna. "stosdisponen e unos casquillos de amortiguación conce#idos para ser alo$ados en laspropias culatas del cilindro. )omo particularidad, se o#ser'a que se dispone deforma integrada de unos peque(os reguladores de caudal de carácter unidireccional.

)uando el cilindro comienza a mo'er, el aire puede


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"n caso de no ser su8cientes, se requerirá la colocación de amortiguadoreshidráulicos e!teriores tam#ién en caso de limitar la carrera del cilindromecánicamente6.

% SISTEMA ANTIGIRO

no de los principales pro#lemas que plantean los cilindros de ém#olo

con'encionales es el mo'imiento de giro que puede sufrir el 'ástago so#re sí mismo, &a que tanto el ém#olo como el 'ástago, ha#itualmente son de seccióncircular al igual que la camisa, & por ello ningn elemento e'ita la rotación delcon$unto pistón.

"n determinadas aplicaciones, esto puede tener efectos negati'os & se hacenecesaria la incorporación de actuadores o elementos e!teriores que realicen unefecto antigiro.

"!isten mltiples posi#ilidades, de las cuales detallamos las más e!tendidas.

9 istemas de sección no circular

9 istemas de guía simple o do#le6.

9 istemas do#le 'ástago.

"))?@:" :@ )?A)%7A

na de las primeras soluciones adoptadas, fue sustituir la clásica sección del'ástago circular6 por otros per8les que no permitan el giro so#re sí mismo.

7lgunos de estos per8les fueron los cuadrados, o'ales, etc., pero presenta#an el

pro#lema de una difícil mecanización & por ello precio un e!cesi'o delcomponente6, además de presentar un grado de estanqueidad #astante #a$o, &a queel per8l de la $untas dinámicas & estáticas no es el más adecuado.

@tra solución corresponde al tra#a$o mediante secciones de 'ástago circulares & enconsecuencia del casquillo guía6 pero marcando la función antigiro so#re el per8linterior de la camisa del cilindro & en consecuencia del ém#olo6.

% SISTEMA DE GUÍA

%as unidades de guiado son elementos mecánicos e!teriores que aseguran lafunción de guiado del 'ástago al mismo tiempo que protegen al 'ástago de lasfuerzas de giro &


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na de las 'enta$as adicionales que presentan los sistemas de guía es la posi#ilidadde limitar la carrera de un cilindro de forma rápida, sencilla & sin inter'ención so#reel mismo. "sta limitación suele ser mu& frecuente &a que rara 'ez coincidirá lacarrera deseada en el dise(o con las ofertadas comercialmente.

"sta limitación de carrera se e$ecuta mediante un disco colocado directamenteso#re la guía golpeando antes de la e$ecución completa de la carrera6. e puedencolocar amortiguadores hidráulicos so#re el #loque si el fa#ricante lo ha pre'isto.

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)omo &a se ha indicado, algunos actuadores incorporan &a unas guías que leproporcionan función antigiro. "n estos actuadores se dispone de un solo ém#olo &'ástago efecti'osF los restantes 'ástagos tienen función e!clusi'a de antigiro, nosiendo solidarios a ningn ém#olo, & desplazándose e!clusi'amente por arrastre notienen contacto con la presión de alimentación6.

"stos actuadores no de#en confundirse con los denominados de 'ástago paralelo."n éstos tam#ién se dispone de 2 'ástagos pero la diferencia se encuentra en quecada uno de ellos dispone de su propio ém#olo.

"ste tipo de actuadores tiene función antigiro, & presentan ma&or prestación encuanto a la a#sorción de cargas e!teriores, si #ien, la principal 'enta$a de estosactuadores es que al disponer de un do#le ém#olo, desarrollan el do#le de fuerzaque uno con'encional de igual tama(o.


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Dástagos paralelos función antigiro6

ACTUADORES HIDRÁULICO

V&(-6960 2& 50 6*-462/&0 1)2/345)*0 L60 &(-6960 ;4& ,/&0&(-6( 506*-462/&0 2& &0-6 (6-4/65&


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CILINDRO DE EFECTO SIMPLE

na #arra es colocada en un e!tremo del pistón, cuando la presión es e$ercida en laparte contraria al e!tremo del pistón donde está la #arra, esta su#e hasta donde lapresión lo empu$e, e$erciendo una fuerza so#re la #arra de contracción, después la#arra es regresada a la posición inicial por la simple acción de resortes o de lagra'edad. %a carga solo puede colocarse en un e!tremo del cilindro.

CILINDRO DE EFECTO DOBLE

%a carga puede colocarse en cualquiera de los lados del cilindro. e genera unimpulso horizontal de#ido a la diferencia de presión entre los e!tremos del pistóncuando el líquido entra en este.

CILINDRO TELESCÓPICO

%a #arra de tipo tu#o multietápico es empu$ada sucesi'amente conforme se 'aaplicando al cilindro aceite a presión. e puede lograr una carrera relati'amente encomparación con la longitud del cilindro.


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MOTOR HIDRÁULICO

"n los motores hidráulicos el mo'imiento rotatorio es generado por la presión. "stosmotores los podemos clasi8car en dos grandes grupos3

- "l de tipo rotatorio3 en el que los engranes son accionados directamente poraceite a presión.

- "l de tipo oscilante3 el mo'imiento rotatorio es generado por la acciónoscilatoria de un pistón o percutorF este tipo tiene ma&or demanda de#ido asu ma&or e8ciencia.

7 continuación se muestra la clasi8cación de este tipo de motores3

MOTOR OSCILANTE CON PISTÓN AXIAL

iene como función, el a#sor#er un determinado 'olumen de


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MOTOR CON PISTÓN EJE INCLINADO

"l aceite a presión que


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=.% E5&>&(-0 *(0-)-4-)0 ?,6/-&0@

% A*-462/&0 5)(&65&0

n actuador lineal eléctrico es un dispositi'o que con'ierte el mo'imiento derotación de un motor de corriente continua de #a$a tensión en mo'imiento lineal,es decir, los mo'imientos de empu$e & halado.=e esta manera es posi#le ele'ar, a$ustar, inclinar, empu$ar o halar o#$etospesados o difíciles de alcanzar con sólo pulsar un #otón.7dicionalmente, los actuadores ofrecen seguridad, mo'imiento silencioso, limpiode control preciso. "llos son energía e8ciente de larga 'ida til con poco o ningnmantenimiento.%a instalación de un actuador es mu& fácil en comparación con los sistemas

hidráulicos & el espacio requerido es mucho menor, &a que no tiene #om#as omangueras.E5 *)5)(2/ 2& >5 0& *>,(& 2&: tu#o, tapa posterior fondo6 & tapaanterior con co$inete & aro rascador, además de piezas de unión & $untas. )uandoel cilindro ha de realizar tra#a$os pesados, el tu#o *6>)06 2&5 *)5)(2/ 6, sefa#rica en la ma&oría de los casos de tu#o de acero em#utido sin costura t.*56. ara prolongar la duración de las $untas, la super8cie interior del tu#o de#esometerse a un mecanizado de precisión #ru(ido6. Ho& en día, donde la ma&oríade las aplicaciones requieren esfuerzos dé#iles, se suelen construir en aluminio."stas e$ecuciones especiales se emplean cuando los cilindros no se accionan confrecuencia o para protegerlos de in


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ém#olo del cilindro, cerrando la unión mediante tuerca & $untas estáticas para elsellado6. o#re el ém#olo se montaran las $untas dinámicas & el imán si es uncilindro preparado para captación magnética de la posición6. ara hermetizar el'ástago, se monta en la tapa anterior un *556/( -4/62/ ?@. =e la guía de'ástago se hace cargo un *60;4)55 2&5 *9)(&-& ?@, que puede ser de #roncesinterizado o un casquillo metálico con re'estimiento de plástico. =elante del

casquillo del co$inete, se encuentra un 6/ /60*62/ ?$@. 15 "ste impide queentren partículas de pol'o & suciedad en el interior del cilindro. or eso, no senecesita emplear un fuelle. ertenece a los elementos estanqueizantes quecomponen el cilindro. "l 94(-6 2)(3>)*6 ?!@, hermetiza las cámaras del cilindropara un óptimo rendimiento. %as 94(-60 -+/)*60 6()550 -/)265&0 ?@, seemplean para la o#turación estática, porque de#en pretensarse, & esto causapérdidas ele'adas por fricción en aplicaciones dinámicas. ección de un cilindro


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.% *35*450

% D&-&/>)(6*)+( 2& 56 ,-&(*)6 /&(2)>)&(- &( >-/&0 1)2/345)*0

(&4>3-)*0.

"%"))?J: ="% +@@A :"+K?)@

ara calcular un motor de aire se precisan dos datos de los tres siguientes3

1. otencia requerida.

2. Delocidad en A+ necesaria para arrastrar la carga determinada.

*. ar de tra#a$o e!presado en :eLton metro :m6.

7simismo, de#en considerarse los siguientes factores3

1. resión del aire en #ar o psig6. )omo la presión del sistema de alimentaciónde aire puede 'ariar durante el día de#ido a consumos intermitentes de otrospuntos, los cálculos de#en hacerse con la presión más #a$a pre'ista &asegurar la alimentación del motor con un regulador de presión, cu&a presiónde salida es la presión que se tomara.

2. 7limentación de aire su8ciente para el motor, es decir, mínima pérdida decarga en la tu#ería de alimentación.

%a potencia requerida 'iene determinada por la fórmula3

P ( Kw )=π ∙Par ( N ∙ m ) ∙ RPM 30

=0,1046 ∙Par ( N ∙ m)∙ RPM 1.000

na 'ez calculada la potencia, se consultan las cur'as de rendimiento de cadamotor & se selecciona el motor cu&a potencia de salida esta pró!ima al punto detra#a$o.

)7%)%@ =" %7 @":)?7 =" %@ +@@A" H?=AK%?)@

%as 'aria#les que permiten calcular cuales han de ser las características del motorson3

• ar. ar de rotación generado por el motor para con'ertir la potencia delmotor en fuerza mecánica por medio de la rotación del e$e.

• =esplazamiento. )audal del


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1;

• emperatura de operación. emperatura a la cual el motor tra#a$a en formasegura & e8ciente.

• Discosidad del

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