La necesidad de crear procesos con mayor autonomía, obliga el desarrollo de mecanismos adaptables que activen los dispositivos finales de control. La aplicación de estos mecanismos estará definida por sus características de funcionamiento, para entender la acción de activar un elemento final de control, se hace necesario puntualizar definiciones claras del actuador y así especificar los actuadores mecánicos.
1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE.
NÚCLEO DE MONAGAS.
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS.
CURSOS ESPECIALES DE GRADO.
ÁREA: AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES.
SEMINARIO: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL.
Unidad IV: Actuadores Mecánicos (Otros que no sean Válvulas)
EQUIPO PLC
TUTOR:
ING. EDGAR GONCALVES.
PARTICIPANTES:
ABREU M. EDGAR L.
C.I.: V-18.657.589.
MARQUEZ O. FRANCISCO E.
C.I.: V-19.782.155.
MARZO DE 2014
3. INTRODUCCIÓN
La complejidad en los procesos industriales, ha originado el incremento en
el desarrollo de mecanismos que apoyen el proceso de automatización, y
aumenten el control de las variables en los sistemas. El desarrollo ha sido
sustancial a tal punto, que se ha logrado ventajas productivas, apoyadas en las
diferentes operaciones de control que se pueden lograr a través de la integración
adecuada de los componentes necesarios para la ejecución de los procesos.
La necesidad de crear procesos con mayor autonomía, obliga el desarrollo
de mecanismos adaptables que activen los dispositivos finales de control. La
aplicación de estos mecanismos estará definida por sus características de
funcionamiento, para entender la acción de activar un elemento final de control, se
hace necesario puntualizar definiciones claras del actuador y así especificar los
actuadores mecánicos.
4. 2
MARCO TEÓRICO
Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica,
neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un
efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o
controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de
control. El funcionamiento de los actuadores está ligado directamente al
comportamiento del sistema ante la acción de controlarlo, con el fin de producir los
cambios de las variables a un punto deseado. 1
Los actuadores permiten posicionar la ejecución de actividades, por parte
de otros dispositivos que se encuentren integrados en el sistema. En procesos
industriales son fundamentales, específicamente por sus aplicaciones de acuerdo
a los diferentes tipos que existen, y por la variabilidad de acciones que pueden
ejecutar de acuerdo a sus características.
Los actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el
movimiento rotativo de la entrada, en un movimiento lineal en la salida. 4 Los
actuadores mecánicos aplicables para los campos donde se requiera movimientos
lineales, están definidos por la capacidad para la transformación de los
movimientos, donde permiten cumplir con las condiciones básicas del actuador,
así este es capaz de generar una acción que active el funcionamiento del
dispositivo de control final. Su aplicación o funcionamiento se define por el campo
de acción inmediato respecto al movimiento a transformar:
Elevación.
Traslación.
Posicionamiento lineal.
Los componentes que integran a un actuador mecánico, puntualmente son
los que contribuyen con la transformación del movimiento, en la acción que es
especificada por el controlador. Se trata de engranajes, rieles, poleas, cadenas y
otros componentes que integrados permiten la operatividad. El conocimiento de la
información mencionada es esencial para lograr la selección de los componentes
correctos que integren el actuador mecánico. 1
5. 3
Los actuadores se utilizan con frecuencia como mecanismos para introducir
movimiento, o para sujetar un objeto a fin de impedir el movimiento. 1 La
conversión entre el movimiento circular y lineal se hace comúnmente a través de
unos simples de mecanismo, incluyendo:
Tornillo: tornillo de gato, tornillo de bola y actuadores de tornillo de
rodillos funcionan todos ellos en el principio de la simple máquina
conocida como el tornillo. Al girar la tuerca del actuador, el eje del
tornillo se mueve en una línea. Al mover el eje del tornillo, la tuerca
gira.
Rueda y eje: Hoist, torno, de piñón y cremallera, transmisión por
cadena, correa, cadena rígida y actuadores cinturones rígidos
funcionan según el principio de la rueda y el eje. Al girar la rueda/eje
lineal a movimientos miembros. Al mover el miembro lineal, la
rueda/eje gira.
Las características están ligadas al funcionamiento de estos, ya que
utilizan principios de transformación de energía mecánica, para así lograr las
actividades respectivas dependiendo del movimiento lineal que se quiera ejecutar:
elevación, traslación y posicionamiento lineal, es decir, que dependerá
directamente de los componentes que conformen el actuador, aplicados al campo
de acción en cual se quieran integrar, se observará que cuando se aplica una
fuerza sobre una superficie determinada se dice que se ejerce presión, por lo tanto
cuando más grande sea la superficie sobre la cual aplicará la fuerza más pequeña
será la presión que se ejerza encima y cuanto más pequeña sea la superficie
mayor será la presión. 2
Sus ventajas están definidas por el sistema que se quiera controlar, de
acuerdo a las capacidades, cualidades y funcionamiento, se pueden considerar las
siguientes: alta fiabilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención,
seguridad y precisión de posicionamiento; irreversibilidad según el modelo de
aplicación, sincronismo de movimiento. 4
En función de las características, ventajas y componentes de los
actuadores mecánicos, es posible establecer condiciones para el funcionamiento
adecuado de estos actuadores, respecto al resto de dispositivos que interactúan
en la automatización de procesos industriales. Por tal razón se hace necesaria la
integración adecuada a los procesos, para así garantizar la armonía y equilibrio en
la ejecución de sus funciones.
6. 4
Existen diversos tipos de aplicaciones y usos para los actuadores
mecánicos, a su vez integrados en procesos manuales, por ejemplo los
actuadores pueden ser usados como complemento para interruptores y sistemas
de seguridad, es decir, que por sus funciones y simplicidad de algunos modelos
permite encontrar rápidamente la solución idónea para casi cualquier aplicación. 3
Las bases para la integración de los actuadores mecánicos en los sistemas
de control, se fundamentan en la necesidad de establecer lineamientos bajo los
cuales se logre el comportamiento de los sistemas. En este caso la automatización
dependerá de los parámetros que se obtengan cuando se logre el control de los
procesos y las diferentes funciones que se puedan establecer con los dispositivos
de control.
La operatividad de los actuadores dependerá del campo de acción bajo el
cual se encuentren, cabe destacar que los actuadores mecánicos a través de la
transformación de movimientos, establecen acciones especificas en cuanto a sus
propiedades. De tal manera es posible encontrar características que permitan
establecer otros tipos de actuadores mecánicos, en función de la fuente de
energía utilizada pueden ser neumáticos o hidráulicos:
Actuadores Mecánicos Hidráulicos:
En base a fluidos (Aceite o Grasa).
Actuadores Mecánicos Neumáticos:
En base a aire.
7. 5
DISCUSIÓN
Cuando se habla de procesos automatizados, se debe tomar en cuenta
cada uno de los componentes que integran el sistema y que facilitan el control. El
funcionamiento estará definido por las características de cada uno de los
componentes, esto permitirá la adaptación a los procesos, con el fin de no afectar
el funcionamiento de estos.
Es necesario entender que al igual que cualquier sistema simplemente se
tiene una entrada, un proceso y una salida, con la diferencia que cuando se habla
de procesos automatizados existirá un controlador que se encarga de activar a
través de los actuadores el funcionamiento de los dispositivos finales de control,
en este caso la salida es captada por un sensor que determina el comportamiento
del sistema, para así generar el proceso de retroalimentación, donde el
controlador iniciara el proceso nuevamente pero con actividades de regulación.
Siendo notable la importancia que tienen cada uno de los componentes del
sistema, se hace considerable la determinación de como son capaces los
actuadores de manejar las acciones de control puesto que garantizan la
manipulación de las variables a un punto deseado, apoyando considerablemente
la automatización de los procesos.
En función de los actuadores mecánicos, se puede decir, que su
funcionamiento y adaptabilidad a los procesos industriales, ofrecen características
especiales a la automatización, específicamente en apoyo a las acciones de
control, con el fin de establecer parámetros para aprovechar la transformación de
los movimientos.
El uso de estos actuadores dependerá de las aplicaciones, para las cuales
se consideran sus componentes como determinantes, puesto que, permiten
establecer condiciones especiales en el uso de la energía mecánica. Las
especificaciones de los actuadores mecánicos, están sujetas a las características
que tenga el proceso al cual se quieran integrar.
Las diferentes acciones de control para la automatización de los procesos,
hacen posible que los actuadores mecánicos se posicionen como actores en estos
procesos, gracias a sus ventajas más relevantes de alta fiabilidad, seguridad y
precisión de posicionamiento, por último el sincronismo de movimiento. Siendo
altamente considerables para ser integrados en procesos automatizados.
8. 6
La transformación de los procesos industriales, ha creado un sin fin de
aplicaciones para los actuadores mecánicos, de acuerdo al grado de complejidad,
donde se hace necesario destacar el conjunto de acciones que se ofrecen en el
mercado de acuerdo a estos mecanismos, como por ejemplo los actuadores
neumáticos y los actuadores hidráulicos que se consideran actuadores mecánicos
pero su funcionamiento está caracterizado por la presión y flujo de: gas o aire si
son neumáticos y aceites o grasas si son hidráulicos.
En fin, los actuadores, son mecanismos que garantizan el desarrollo y
funcionamiento adecuado de los sistemas de control, dependerá de las
características del sistema, especificar qué tipo de actuador es necesario para
satisfacer o ejecutar el control de las variables, y de acuerdo a sus componentes
encontrar la integración y adaptación a los diferentes elementos de control.
9. 7
CONCLUSIONES
Los actuadores mecánicos a nivel industrial han permitido el desarrollo de
nuevos procesos, gracias a las características de sus componentes, facilitan la
aplicación para la activación de los mecanismos finales de control. Garantizando
procesos estables que han sido regulados o controlados, para así cumplir con las
necesidades del sistema.
En la automatización, son necesarios para mantener el comportamiento de
los sistemas, esto se debe, que a través del proceso de retroalimento del sistema,
el controlador ordena una acción con el fin de que el actuador ejerza un cambio de
estado, posicionando movimientos regulatorios de las variables que se desean
controlar.
Su efectividad y adaptación son factores claves para el funcionamiento
correcto y sincronizado de los sistemas automatizados. Gracias a sus ventajas
ofrecidas por los componentes que lo integran, se posicionan como mecanismos
versátiles para la instalación en sistemas complejos. Las aplicaciones dependerán
en cuanto al modelo y elementos que lo integren.
10. BIBLIOGRAFÍA
[1] Actuador, ejemplos y aplicaciones, las mediciones de rendimiento. [Artículo
en línea] Consultado el 17 de marzo de 2014:
http://centrodeartigos.com/articulos-noticias-consejos/article_125999.html
[2] Actuadores Mecánicos. [Artículo en línea] Consultado el 17 de marzo de
2014: http://interfacesrosario.blogspot.com/2010_10_01_archive.html
[3] Actuadores Mecánicos. [Artículo en línea] Consultado el 17 de marzo de
2014:
http://www.euchner.de/Produkte/Zubeh%C3%B6r/Mechanische%20Bet%C
3%A4tiger/tabid/3285/language/es-ES/Default.aspx
[4] Sistemas de Transmisión. [Artículo en línea] Consultado el 17 de marzo de
2014: http://www.pmzcomatrans.com/transmision/actuadores-mecanicos/
