exposición de actuadores para valvulas-1

TIPOS DE ACTUADORES PARA VALVULAS
INTEGRANTES DEL EQUIPO
Ballote Lizama José Roberto
Denis Salazar José Luis
Muñoz Cruz Dainiznorai Antonio
Válvulas de control
La función de toda válvula, es regular el paso de
caudal mediante la variación del área de un
orificio. Una válvula de control, es aquella que
pertenece a un lazo cerrado de control, como
elemento final del proceso.
Característica del actuador, según,
las variables que controla
Elementos finales de control: son aquellos
instrumentos que actúan en forma directa sobre la
variable, ejerciendo paso a paso las órdenes del
controlador que van dirigidos hacia la variable.
El actuador mas común es el actuador manual o
humano. Es decir, una persona mueve o actúa un
dispositivo para promover su funcionamiento.
ACTUADORES LINEALES
Los actuadores lineales, generan una fuerza en línea
recta, tal como haría un pistón.
hay tres tipos de actuadores lineales:
• Neumáticos
• Eléctricos
• Hidráulicos
ACTUADORES ELÉCTRICOS
Definición
Dispositivo inherentemente mecánico, cuya función
es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro
dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el
actuador, proviene de tres fuentes posibles: Presión
neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz.
Dependiendo de el origen de la fuerza, el
actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o
“eléctrico”.
Ventajas



Simple en comparación a otros actuadores
Ideal cuando
rápidamente
es
necesario
Posicionamiento preciso.
generar
fuerza
Usos



Generación de
movimientos
rotatorios
para
diferentes
aplicaciones: líneas de producción,
electrodomésticos,
juguetes,
herramientas, etc.
Automatización
de
válvulas
industriales.
Ampliamente utilizados en procesos
industriales.
Motores
Motor CA

Motores Asíncronos

Motores Síncronos
Motor CD


Interacción entre dos campos magnéticos
provoca el movimiento.
Son los más utilizados en la actualidad
debido a:

Facilidad de control
 Mayor potencia/peso
 Rendimiento
 Precio
Accionamiento Directo

Ventajas:
 Incrementa
Eficiencia.
 Posicionamiento rápido y preciso.
 Mucho torque a poca velocidad.

Desventajas.
 Complicado
mecanismo de control.
 Motor especial.
Servomotores

Conformado por:

Motor

Caja reductora


Circuito de control.
Tienen una gran precisión

proporcionan la fuerza y el
movimiento del obturador. Puede ejercer tres tipos de control:
on-off, flotante y proporcional.
Motores de Pasos


Dispositivo electromecánico que convierte una serie
de impulsos eléctricos en desplazamientos
angulares discretos.
Avanza una serie de grados (paso), dependiendo
de sus entradas de control.
Solenoide


Forma simple de electroimán, que consiste de una
bobina de alambre de cobre aislado, o de otro
conductor apropiado, el cual está enrollado en
espiral alrededor de la superficie de un cuerpo
cilíndrico, generalmente de sección transversal
circular. Cuando se envía corriente eléctrica a
través de estos devanados, actúan como
electroimán.
El campo magnético que se crea, es la fuerza
motriz para abrir la válvula.
Solenoide

Dentro del núcleo va un émbolo móvil de acero
magnético, el cual es jalado hacia el centro al ser
energizada la bobina.
La válvula de solenoide,
es
utilizada para controlar el flujo de
líquidos o gases en posición
completamente
abierta
o
completamente cerrada.

Solenoides



Su función básica es la misma que una válvula de
paso operada manualmente.
Debido a su accionamiento eléctrico, se puede
instalar en lugares remotos y puede ser controlada
convenientemente por interruptores eléctricos simple
Utilizado para controlar el flujo de líquidos o gases,
en
posición
completamente
abierta
o
completamente cerrada.
Condiciones de servicio


Deben ser confiables en todo tipo
de condiciones climáticas
Factores a tomar en cuenta:
 Temperatura
ambiente (selección del
lubricante)
 Evitar la corrosión
 Protección contra explosiones
Los actuadores eléctricos con base en microprocesadores (actuadores tipo
inteligente) se deben seleccionar en los siguientes casos:






a) En procesos que requieran control avanzado u optimización.
b) Para aplicaciones críticas que requieren monitoreo continuo y
diagnóstico predictivo.
c) Por su flexibilidad para crear redes de comunicación y transmisión
de señal tipo digital.
d) Por consideraciones de reducción de costo, al reducir alambrado en
las instalaciones por medio del uso de comunicación digital.
e) Por la capacidad del microprocesador debe ser configurado
remotamente.
f) Los actuadores inteligentes, se deben contener en cajas a prueba de
agua, a prueba de explosión ó con seguridad intrínseca, de acuerdo
al requerimiento de diseño, deben ser para operar en un rango de
temperaturas ambiente desde 243 K hasta 343 K (- 30°C hasta
+70°C) y ser resistentes a la humedad, lodo o polvo.
Ejemplo de un actuador eléctrico
Accionamiento en forma manual
El actuador eléctrico AUMA, tiene un embrague que evita que el volante gire cuando la
válvula está en movimiento a través del motor eléctrico.
Este embrague, se acciona con una palanca ROJA, que está al centro del volante de
accionamiento de emergencia.
Para activarlo, tire de este, luego suelte y comience a girar hacia la apertura o cierre
según necesite.
El embrague, se desactivará automáticamente al activar la válvula a través del motor
eléctrico.
En caso de tener AUMAMATIC, el cabezal posee una botonera que permite abrir y cerrar
con el motor eléctrico pulsando los botones OPEN (abrir) y CLOSE (cerrar).
Es importante notar, que este es un sistema de control con botoneras autoretentivas, por lo
que al darle la orden de cerrar, este continuará cerrando hasta que llegue al finde
carrera o se presione el botón STOP (parar).
Fijación de los límites de carrera (VER FIGURA E)
Dejar el actuador para operación manual
Para fijar en posición cerrado
2.1.) Accione el volante en el sentido de los punteros del reloj, hasta que la válvula cierre
totalmente. Considere una posible sobrecarrera por movimiento inercial y retorne en la
dirección contraria 1 o dos vueltas.
2.2.) Presione y rote la manecilla A, en la dirección de la flecha. Deben percibirse sonidos a
medida que esta rota, el puntero B gira cada 90 º . Cuando la manecilla alcanza el punto C,
esta debe dejar de girarse. En el caso que accidentalmente sobrepase el punto C, aunque sea
solo un poco, debe repetirse el procedimiento.
NOTA : Asegúrese que la manecilla A, retorne a su posición elevada mediante el resorte
como estaba originalmente.
3)Para fijar en posición abierta.
3.1.) Accione el volante contra el sentido de los punteros del reloj, hasta que la válvula cierre
totalmente. Considere una posible sobrecarrera por movimiento inercial y retorne en la
dirección contraria 1 o dos vueltas.
3.2.) Presione y rote la manecilla D, en la dirección de la flecha. Deben percibirse sonidos a
medida que esta rota, el puntero E gira cada 90 º . Cuando la manecilla alcanza el punto F
esta debe dejar de girarse.
Actuadores neumáticos
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Tipos de actuadores neumáticos
De Efecto simple
Cilindro Neumático tico
Actuador Neumático De efecto Doble Con engranaje
Motor Neumático Con Veleta
Con pistón
Con una veleta a la vez
Multiveleta
Motor Rotatorio Con pistón
De ranura Vertical
De émbolo
Fuelles, Diafragma y músculo artificial
Cilindro de Simple Efecto
CILINDROS
Los cilindros neumáticos producen un trabajo: transforman la
energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo,
que consta de carrera de avance y carrera de retroceso.
Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según el modo en
que se realiza el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en
tres grupos:
: Cilindros de simple efecto
: Cilindros de doble efecto
: Cilindro de rotación
PARTES QUE COMPONEN A UN
CILINDRO
Generalmente, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular cerrado en
los extremos mediante dos tapas, entre las cuales de desliza un émbolo que separa
dos cámaras. Al émbolo va unido a un vástago que saliendo a través de una ambas
tapas, permite utilizar la fuerza desarrollada por el cilindro (gracias a la presión del
fluido al actuar sobre las superficies del émbolo).
Cilindros de efecto simple
El cilindro de SIMPLE efecto realiza el trabajo en un solo sentido:
- El émbolo se desplaza por la presión del aire comprimido.
- Después retorna a su posición inicial por medio de un muelle recuperador ( o bien
mediante fuerzas exteriores.) Como por regla general la longitud de la carrera no supera los
10 cm, que el diámetro de los cilindros es pequeño y el consumo aire es muy poco entonces se
suelen aplicar: como elementos auxiliares en las automatizaciones.
Podemos encontrar hasta 3 tipos de cilindros de simple efecto:
:
Embolo
:
Membrana
:
Membrana enrollable
CILINDRO DE ÉMBOLO
Funcionamiento:
El perbunan (un material flexible) recubre el pistón para así conseguir que este
cerrado completamente. 1-2) El aire comprimido entra empujando el vástago, y
comprimiendo el muelle. Los bordes de junta se deslizan sobre la pared interna del
cilindro. 2-3) Después el muelle hace volver el vástago a su estado inicial.
1)
2)
3)
Aplicación:
Este cilindro tan simple se usa para frenar objetos rotativos con mucha velocidad, se
aplica sobretodo en los frenos de camiones y trenes, ya que se usa de frenado
instantáneo de emergencia.
Cilindros de membrana
Funcionamiento:
Funciona igual que el cilindro de embolo pero esta vez no es un embolo sino una
membrana que lo sustituye. El vástago se fija al centro de la membrana.
1-2) El aire comprimido entra con fuerza, empujando la membrana y por
consiguiente se empuja el vástago. 2-3) La flexibilidad de la membrana la hace
volver a su estado inicial
1)
2)
3)
Aplicación:
Sus aplicaciones son extensas, sobretodo en la fabricas de automatización. Se
podría usar para estampar, remachar o fijar por ejemplo.
Cilindros de membrana enrollable
Este cilindro es muy parecido al cilindro de membrana, pero el vástago puede salir
mucho más (unos 5 o 8 cm). A parte el rozamiento es mucho menor.
1-2) El aire comprimido entra con fuerza, empujando la membrana, comprimiendo
el muelle y por consiguiente empujar el vástago. 2-3) La flexibilidad de la
membrana y el efecto del muelle hace volver la membrana a su estado inicial.
1)
2)
3)
FUNCIONAMIENTO DEL
ACTUADOR ROTATORIO
El objetivo final del actuador rotatorio es generar un
movimiento giratorio. El movimiento debe estar
limitado a un ángulo máximo de rotación.
Normalmente se habla de actuadores de cuarto de
vuelta, o 90º; fracción de vuelta para ángulos
diferentes a 90º, por ejemplo 180º; y de actuadores
multivuelta, para válvulas lineales que poseen un
eje de tornillo o que requieren de múltiples vueltas
para ser actuados.
Hoy existen 3 tipos de actuadores
neumáticos
• Piñón y cremallera
• Yugo Escocés
• Veleta
Actuador de Piñón y Cremallera (Rack &Pinion)
Actuador de Yugo Escocés (Scotch Yoke)
Torque para Yugo Escocés Simétrico y Yugo
Escocés Inclinado
Actuador Rotatorio Neumático
Para hacer funcionar el actuador neumático, se conecta aire
comprimido a uno de los lados del émbolo o veleta (en adelante,
solo “émbolo”) generando una fuerza en sentido
de la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro
o el cuerpo.
Actuador de
Veleta Única
(Rotary Vane)
Mediante un dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y
cremallera, yugo escocés, o una simple veleta, el movimiento se transforma
en rotatorio. Para mover el actuador en sentido contrario es necesario
introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo.
Motor de aletas
Ventajas:
- Construcción sencilla ( peso ligero )
- Arranque y paro muy rápido
- Insensibilidad al polvo, agua, calor y frío
- La velocidad varia entre 3.000 y 8.500 rpm .
- Alta aceleración y baja inercia.
Funcionamiento:
Estos motores se constituyen en el principio de la inversión del compresor rotativo.
Un rotor dotado de ranuras gira en una cámara cilíndrica. En las ranuras se deslizan aletas,
que son empujadas contra la pared interior del cilindro por el efecto de la fuerza centrífuga.
Normalmente estos motores tienen de 3 a 10 aletas, estas forman cámaras en el interior del
motor. El aire entra en la cámara más pequeña y se dilata a medida que el volumen de la
cámara aumenta.
Aplicaciones:
Se emplean para trabajos a baja velocidad con grandes cargas,
Motor de aletas
Actuadores hidraulicos
Se clasifican en Actuadores Lineales, llamados Cilindros. Y actuadores
rotativos en general denominados motores hidráulicos. Los actuadores son
alimentados con fluido a presión y se obtiene un movimiento con una
determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y momento a
partir de la perdida de presión de un determinado caudal del fluido en
cuestión.
Potencia de Entrada = Presión x Caudal
Potencia Entregada en el Actuador = Variación de Presión x Caudal.
La potencia mecánica de salida estará dada en los actuadores lineales
por:
Potencia de Salida = Fuerza x Velocidad
Y en los actuadores rotativos por:
Potencia de Salida = Momento Motor ( Torque ) x Velocidad Angular
Actuadores Lineales
En la figura 17 se ve el esquema de un cilindro hidráulico. Cuando se alimenta con
fluido hidráulico por la boca posterior avanza.
La velocidad de avance es proporcional al Caudal e inversamente proporcional al
área posterior del pistón. Es de hacer notar que para que el pistón avance será
necesario que el fluido presente en la cámara anterior salga por la boca
correspondiente. Cuando se desea que el pistón entre se debe alimentar por la
boca anterior y sacar el fluido de la cámara posterior . Este cambio de direcciones
del fluido se logra mediante las válvulas direccionales.
Existen cilindros de simple efecto, en ese caso sólo una cámara es alimentada por
aceite, la otra queda vacía conectada al exterior y el movimiento que
correspondería al aceite llenando la cámara se reemplaza por la gravedad , o
bien por un resorte.
MOTOR HIDRAULICO

En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la
presi n. 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 presi n, 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:

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.
BIBLIOGRAFIA:
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