Equipo 3 Actuadores Hidráulicos PDF

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¿Qué es un actuador? 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 como lo son las válvulas. Existen tres tipos de actuadores: ● Hidráulicos ● Neumáticos ● Eléctricos

Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados para manejar aparatos mecatronicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son 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. Por todo esto es necesario conocer muy bien las características de cada actuador para utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación especifica Actuadores hidráulicos 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

Cilindro hidráulico De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. El segundo tipo se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. El control de dirección se lleva a cabo mediante un solenoide que se muestra a continuación

En el interior poseen un resorte que cambia su constante elástica con el paso de la corriente. Es decir, si circula corriente por el pistón eléctrico este puede ser extendido fácilmente.

Cilindro de presión dinámica Lleva la carga en la base del cilindro. Los costos de fabricación por lo general son bajos ya que no hay partes que resbalen dentro del cilindro.

Cilindro de Efecto simple. La barra esta solo en uno de los extremos del pistón, el cual se contrae mediante resortes o por la misma gravedad. La carga puede colocarse solo en un extremo del cilindro.

Cilindro de Efecto doble. La carga puede colocarse en cualquiera de los lados del cilindro. Se genera un impulso horizontal debido a la diferencia de presión entre los extremos del pistón

Cilindro telescópico. La barra de tipo tubo multietápico es empujada sucesivamente conforme se va aplicando al cilindro aceite a presión. Se puede lograr una carrera relativamente en comparación con la longitud del cilindro

Motor hidráulico En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupo: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. A continuación se muestra la clasificación de este tipo de motores: ● Motor de engranaje ● Tipo Rotatorio Motor de Veleta ● Motor de Hélice ● Motor Hidráulico Motor de Leva excéntrica ● Pistón Axial

● Tipo Oscilante Motor con eje inclinado ● Motor de Engranaje. El aceite a presión fluye desde la entrada que actúa sobre la cara dentada de cada engranaje generando torque en la dirección de la flecha. La estructura del motor es simple, por lo que es muy recomendable su uso en operaciones a alta velocidad.

Motor con pistón eje inclinado El aceite a presión que fluye desde la entrada empuja el pistón contra la brida y la fuerza resultante en la dirección radial hace que el eje y el bloque del cilindro giren en la dirección de la flecha. Este tipo de motor es muy conveniente para usos a alta presión y a alta velocidad. Es posible modificar su capacidad al cambiar el ángulo de inclinación del eje.

Motor oscilante con pistón axial Tiene como función, el absorber un determinado volumen de fluido a presión y devolverlo al circuito en el momento que éste lo precise.

Características de los Actuadores Hidráulicos Este tipo de actuadores no se diferencia mucho de los neumáticos. En ellos, en vez de aire se utilizan aceites minerales a una presión comprendida normalmente entre los 50 y 100 bar, llegándose en ocasiones a superar los 300 bar. Existen, como en el caso de los neumáticos, actuadores del tipo cilindro y del tipo motores de aletas y pistones. Sin embargo, las características del fluido utilizado en los actuadores hidráulicos marcan ciertas diferencias con los neumáticos. En primer lugar, el grado de compresibilidad de los aceites usados es considerablemente menor al del aire, por lo que la precisión obtenida en este caso es mayor. Por motivos similares, es más fácil en ellos realizar un control continuo, pudiendo posicionar su eje en todo un intervalo de valores (haciendo uso del servocontrol) con notable precisión. Además, las elevadas presiones de trabajo, diez veces superiores a las de los actuadores neumáticos, permiten desarrollar elevadas fuerzas y pares. Por otra parte, este tipo de actuadores presenta estabilidad frente a cargas estáticas. Esto indica que el actuador es capaz de soportar cargas, como el peso o una presión ejercida sobre una superficie, sin aporte de energía (para mover el embolo de un cilindro sería preciso vaciar este de aceite). También es destacable su eleva capacidad de carga y relación potencia-peso, así como sus características de auto lubricación y robustez. Frente a estas ventajas existen ciertos inconvenientes. Por ejemplo, las elevadas presiones a las que se trabaja propician la existencia de fugas de aceite a lo largo de la instalación. Asimismo, esta instalación es mas complicada que la necesaria para los actuadores neumáticos y mucho más que para los eléctricos, necesitando de equipos de filtrado de partículas, eliminación de aire, sistemas de refrigeración y unidades de control de distribución. Los accionamientos hidráulicos se usan con frecuencia en aquellos robots que deben manejar grandes cargas (de 70 a 205kg).

● Funcionamiento similar a los neumáticos. ●

Grado compresibilidad del aceite muy inferior al del aire: mayor precisión.

● Elevadas fuerzas y pares: Cargas de hasta 200Kg. ●

Repetitivilidad entre (2.3 y 0.2 mm)

● No presentan problemas de refrigeración.

Actuador Hidraulico lineal Son componentes que transforman la energía hidráulica que reciben en mecánica. Tienen como función convertir el flujo de fluido hidráulico en movimiento lineal o rotatorio. Su tamaño va en función de las cargas operacionales que tenga que sufrir y básicamente consiste en un cilindro exterior dentro del cual se desliza un pistón. Unido al pistón se encuentra un vástago que atraviesa el fondo del cilindro y es el que transmite el movimiento linealmente. Los cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados. •

Los cilindros hidráulicos pueden ser de simple efecto, de doble efecto y telescópicos.

Ejemplos de modelos con sus características. Modelo

Serie EZS II

Serie EZC II

Descripción El diseño compacto con un tornillo de bolas simplifica la instalación y conexión en su sistema, además de ofrecer funciones de alto rendimiento mediante operaciones simples.

El diseño de este cilindro motorizado se ha optimizado para mayor practicidad y rendimiento en aplicaciones de posicionamiento y

Características ● Método de accionamiento: tornillo de bolas ● Carrera máxima: 850 mm ● Velocidad máxima: 800 mm/s ● Masa máxima transportable: Horizontal: 60 kg / Vertical: 30 kg ● Precisión de posicionamiento repetitivo: ±00.02 mm ● Alimentación de 24 V c. c., o monofásica de 100-115 ó 200-230 V c. a.

● bolas

Método de accionamiento: tornillo de

●

Carrera máxima: 300 mm

●

Velocidad máxima: 600 mm/s

●

Masa máxima transportable:

operaciones simples. No se requieren ajustes adicionales.

Horizontal: 60 kg / Vertical: 30 kg ●

Precisión de posicionamiento repetitivo:

±00.02 mm ● Alimentación: 24 V c. c., o monofásica de 100-115 ó 200-230 V c. a

Funcionamiento de los actuadores hidráulicos En estado normal de operación, la válvula principal (esférica de línea) se encuentra abierta permitiendo el paso del fluido, para lo cual se deben cumplir las siguientes condiciones: 1. 2.

La válvula solenoide debe estar energizada (con tensión de alimentación 24 Vcc.). La válvula de bloqueo debe estar en posición abierta.

3.

La válvula para cierre de emergencia debe estar en posición cerrada

4. 5.

6.

La presión censada (de línea) debe estar entre los valores Máx. y Mín. (entre 1000 y 1400 psi.). La palanca de relé hidráulico - manual debe estar en posición vertical (Fig. 5)

Cualquiera de las causas que a continuación se detallan hacen que el actuador lleve a la válvula principal (esférica de línea) a la posición CERRADA e interrumpa el paso del fluído. Cuando la presión censada (de línea) fuera mayor al valor máximo o menor al valor mínimo (mayor a 1400 psi. o menor a 1000 psi.). Cuando se interrumpe el suministro de corriente eléctrica se des energiza la válvula solenoide. Cuando se accione manualmente a través de la válvula de emergencia (ESD) (Fig. 2).

Bibliografía: ⚫ http://www.uhu.es/rafael.sanchez/ingenieriamaquinas/carpetaapuntes.ht m/Apuntes%20Tema%206%20nuevo%20formato.pdf

⚫ http://www.wenlen.com/pdfs/actuadores/Wenlen_actuador_hidraulico_es p.pdf

⚫ http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robotica/sistema/ac tuadores.htm#compara_actuadores

⚫ http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdf...