Este documento describe los actuadores mecánicos, sus características y aplicaciones en la automatización de procesos industriales. Explica que los actuadores mecánicos transforman movimiento rotativo en lineal para controlar procesos de manera precisa y fiable. También analiza las ventajas de los actuadores mecánicos como alta confiabilidad, seguridad y precisión, concluyendo que son componentes versátiles para sistemas automatizados complejos.

1. Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Curso Especial de Grado - Área: ACPI
Instrumentación y Control Industrial
Actuadores Mecánicos
Unidad IV: Elementos finales de control
Profesor: Bachilleres:
Ing. Edgar Goncalves Gimón Fondacci, Nelson Eduardo
C.I 20.312.617
Mayz Bonilla, Reynaldo José
C.I 21.348.205
Equipo OPC
Maturín, octubre de 2014

2. INDICE
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1
MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 2
Actuador............................................................................................................................. 2
Actuadores Mecánicos .................................................................................................... 2
Características de los Actuadores Mecánicos............................................................. 3
Ventajas de la aplicación de Actuadores Mecánicos ................................................. 4
DISCUSIÓN .......................................................................................................................... 5
CONCLUSIÓN...................................................................................................................... 7
BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................... 8

3. INTRODUCCIÓN
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. Los actuadores son los mecanismos a
través de los cuales un sistema de control actúa sobre un entorno. El sistema de
control puede ser un software sencillo, basado, o un agente humano o de otro tipo.
Los actuadores son los dispositivos responsables de controlar el arranque y
la parada de mecanismos o sistemas. Se necesita de un fluido hidráulico, corriente
eléctrica o alguna otra fuente de potencia para convertir la energía y facilitar el
movimiento. En la ingeniería, los actuadores se utilizan con frecuencia como
mecanismos para introducir movimiento, o para sujetar un objeto a fin de impedir
el movimiento. En la ingeniería electrónica, actuadores son una subdivisión de los
transductores. Son dispositivos que transforman una señal de entrada en el
movimiento. Los motores eléctricos, actuadores neumáticos, pistones hidráulicos,
relés, unidades de peine, actuadores piezoeléctricos, bimorphs térmicas,
dispositivos microespejos digitales y polímeros electroactivos son algunos
ejemplos de estos actuadores.
En la actualidad, se pueden diferenciar cuatro tipos de actuadores, a saber:
actuadores hidráulicos, actuadores neumáticos, eléctricos y mecánicos. En la
presente investigación, se abordarán los aspectos más relevantes de los
actuadores mecánicos, sus características, ventajas de aplicación y la utilidad que
tienen estos dentro de la industria moderna.

4. MARCO TEÓRICO
Actuador
Un actuador es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es
proporcionar una fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza
que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: presión neumática,
presión hidráulica, o fuerza motriz eléctrica. 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. El
actuador recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera
la orden para activar un elemento final de control. Hay cuatro tipos de actuadores:
hidráulicos, neumáticos, eléctricos y mecánicos.
Actuadores Mecánicos
Los actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el movimiento
rotativo a la entrada, en un movimiento lineal en la salida. Son aplicables para los
campos donde se requieran movimientos lineales tales como elevación, traslación
y posicionamiento lineal, es decir, los actuadores mecánicos se encargan de
convertir un movimiento de rotación en un movimiento lineal para ejecutar una
acción. Estos pueden tratarse de engranajes, rieles, poleas, cadenas y otros
dispositivos para operar.
Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de
un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por
dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor
piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto
de ruedas dentadas. Por su parte, las poleas son un mecanismo simple que
consiste en una rueda móvil acanalada, que gira alrededor de un eje, por donde
pasa una cuerda. En los extremos de la cuerda actúan la fuerza aplicada para
levantar la carga, y la fuerza de resistencia que ésta ejerce. Las poleas por lo
general son empleadas para cambiar la dirección en la que actúa una fuerza y
para disminuir el esfuerzo que hay que hacer para elevar o descender un peso.
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.

5. 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 cómo 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.
Características de los Actuadores Mecánicos
Las características de los actuadores mecánicos 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.
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.

6. Ventajas de la aplicación de Actuadores Mecánicos
Están definidas por el sistema que se quiera controlar, de acuerdo a las
capacidades, cualidades y funcionamiento, se pueden considerar las siguientes:
alta confiabilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención, seguridad y
precisión de posicionamiento; irreversibilidad según el modelo de aplicación,
sincronismo de movimiento. 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.
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.
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 específicas 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.

7. DISCUSIÓN
En un principio, todos los procesos industriales fueron controlados
manualmente por el operador (hoy aún existe este tipo de control en muchas
fábricas); la labor de este operador consistía en observar lo que está sucediendo
(tal es el caso de un descenso en la temperatura) y hacía algunos ajustes (como
abrir la válvula de vapor), basado en instrucciones de manejo y en la propia
habilidad y conocimiento del proceso por parte del operador.
En el control manual, sin embargo, sólo las reacciones de un operador
experimentado marcan las diferencias entre un control relativamente bueno y otro
errático; más aún, esta persona estará siempre limitada por el número de variables
que pueda manejar. Por otro lado, la recolección de datos requiere de esfuerzos
mayores para un operador, que ya está dedicando tiempo importante en la
atención de los procesos observados y que por lo tanto se encuentra muy
ocupado como para escribir números y datos, que evidentemente son necesarios
para un mejor control sobre el proceso. Todo esto se puede conjugar en tener
datos que pueden ser imprecisos, incompletos y difíciles de manejar.
El control automático a diferencia del manual, se basa en dispositivos y
equipos que conforman un conjunto capaz de tomar decisiones sobre los cambios
o ajustes necesarios en un proceso para conseguir los mismos objetivos que en el
control manual pero con muchas ventajas adicionales. Adicionalmente a esto,
existen una serie de elementos que pueden integrarse a este conjunto para lograr
cumplir con varias funciones, algo que como se ha comentado, sería imposible de
ser logrado por un operador con la precisión y eficiencia deseadas.
Naturalmente, los instrumentos se utilizan para monitorear y controlar
variables de procesos. Dependiendo del tipo de procesos, se seleccionan los
componentes del mismo. Así, el proceso puede ser físico o una reacción química o
conversión de energía. Existen distintos tipos de disturbios que afectan las
condiciones del proceso. Estos disturbios crean la necesidad de monitorear y
controlar el proceso.
En cuanto a 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,

8. 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. En este
sentido, vale resaltar que un actuador mecánico es un dispositivo encargado de
transformar el movimiento rotativo a la entrada en un movimiento lineal en la salida
o viceversa. Éstos son utilizados en diferentes campos. En donde sean necesarios
los movimientos, son dispositivos muy fiables, simples, seguros y muy precisos.
La selección de los actuadores mecánicos se basa en la coincidencia de
características de funcionamiento del actuador con respecto a las exigencias de la
tarea asignada, ya sea en cuanto a fuerza o desplazamiento. Las características
de rendimiento se estiman a partir de datos de fabricantes y de los modelos
simples de la limitación de rendimiento. Las características son presentadas en
forma gráfica de manera que se puedan comparar directa y sistemáticamente los
sistemas y sus distintos modos de actuación.

9. CONCLUSIÓN
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, los actuadores mecánicos son necesarios para
mantener el comportamiento de los sistemas, esto se debe a que a través del
proceso de retroalimentación 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 las 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
ACTUADOR. [Página web en línea]. Disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Actuador. [2014, 27 de octubre].
ACTUADORES MECÁNICOS. [Página web en línea]. Disponible en:
https://www.scribd.com/doc/37687559/Actuadores-mecanicos. [2014, 27 de
octubre].
ACTUADORES MECÁNICOS. [Página web en línea]. Disponible en:
http://wiki.monagas.udo.edu.ve/index.php/Actuadores_mec%C3%A1nicos. [2014,
27 de octubre].
CREUS, A. (2011). Instrumentación Industrial. [Libro en línea]. Barcelona:
Marcombo, S.A. Disponible en: http://books.google.co.ve/books?id=iVpN-Z9H0tUC&
printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false. [2014, 27 de octubre].