Introducción Automatización Industrial UC3M Dep. de Ing. de Sistemas y Automática


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2 Introducción

3 Definiciones Actuador: es aquel elemento que puede provocar un efecto controlado sobre un proceso. Según la fuente de energía: Eléctricos: energía eléctrica Neumáticos: aire comprimido Hidráulicos: líquido (aceite)

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5 Motores eléctricos Convierte energía eléctrica en mecánica Dos partes: Estator: parte fija Rotor: parte móvil Tipos de motores más utilizados industrialmente: Corriente continua Corriente alterna asíncrono

6 Motores de corriente continua Motor de corriente continua: Convierte energía eléctrica continua en mecánica, generalmente giro. Ventajas: Fácil control de posición, par y velocidad. Posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga. La velocidad depende de la tensión de alimentación. Inconvenientes: Conmutación electromecánica (colector)

7 Motor de corriente alterna asíncronos Motor de corriente alterna: Convierte energía eléctrica alterna en mecánica, generalmente giro. Su velocidad viene determinada por la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor. Ventajas: Precio Robustez Desventajas: Para controlar posición y velocidad es necesario un variador electrónico

8 Control de motores Variador de velocidad: Dispositivo electrónico empleado para controlar la velocidad y posición de un motor. Hacen de preactuadores

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10 Introducción Trasforma la presión de un fluido en movimiento mecánico Fluido: habitualmente aceite Ventajas: Fuerzas/pares elevados Controlable en posición Rapidez y precisión en la respuesta Inconvenientes: Fugas Instalaciones complejas Precisa circuito de retorno Mantenimiento complejo

11 Principales actuadores (I) Cilindros hidráulicos: Desplazamiento lineal. Simple efecto: utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. Doble efecto: se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. P A e Fav.

12 Principales actuadores (II) Motores hidráulicos: Realizan un trabajo mecánico en forma de movimiento giratorio. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy grande a velocidades de giro pequeñas, en comparación con los motores eléctricos.

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14 Actuadores neumáticos. Introducción Trasforman la presión de un fluido en movimiento mecánico Fluido: aire Ventajas: El aire es abundante y barato Se transforma y almacena fácilmente Es limpio No inflamable Inconvenientes: Difícil de controlar en posición Fuerzas/pares no muy grandes

15 Elementos de un sistema neumático Compresor Aire atmósfera Acondicionador Almacenamiento y distribución Válvulas (preactuadores) Actuadores Máquina

16 Compresor Principales especificaciones Presión Caudal Principales tipos de compresores Émbolo Centrífugos

17 Compresores de émbolo Compresores monoetapa y multietapa Suelen ser muy ruidosos Presiones máximas Compresores de una etapa (hasta 10 bar) Compresores de 2 etapas (hasta 50 bar) Compresores de 3 etapas (hasta 250 bar) Normalmente no se alcanzan las presiones máximas (Ej. Compresor de 2 etapas para más de 6/8 bar)

18 Compresores centrífugos Utilizan un eje con palas o álabes para impulsar y comprimir el fluido

19 Acondicionamiento El aire a la salida del compresor esta sucio, a alta temperatura y con exceso de humedad Tratamientos Filtrado. Filtros de aire para la eliminación de polvo, aceite, etc Secado. Condensadores de agua y aceite Refrigerado Regulación de la presión

20 Almacenamiento Se usan depósitos de aire comprimido para: Almacenar aire comprimido Compensar las fluctuaciones de producción y consumo

21 Distribución Circuito primario de gran caudal Conducciones secundarias de menor caudal Pendientes reducidas para facilitar la evacuación de agua condensada Acumuladores intermedios Purgadores Tomas para dispositivos

22 Elementos neumáticos finales Válvulas (preactuadores) Cilindros (desplazamiento) Motores (giro) Elementos auxiliares

23 Válvulas: representación y nomenclatura DIN P = Alimentación de aire comprimido A,B,C = Salidas de trabajo R,S,T = Escape de aire X,Y,Z = Conexión de mando CETOP 1 = Alimentación de aire comprimido 2 y 4 = Salidas de trabajo 3 y 5 = Escape de aire 12 y 14 = Conexión de mando

24 Válvulas: tipos más empleados y denominación 2/2 3/2 4/2 5/2 5/3

25 Elementos de mando de válvulas palpador Rodillo abatible pedal presión rodillo magnético piloto aire muelle bobina con piloto de aire

26 Cilindros Cilindro de simple efecto Cilindro de doble efecto

27 Mando de cilindros Cilindros de simple efecto

28 Mando de cilindros Cilindros de doble efecto

29 Elementos auxiliares

30 Elementos auxiliares

31 Motores Transforman la presión del aire en giro

32 Otros usos de la neumática Lógica (control) Sensores

33 Lógica neumática Control Ej. Lógica neumática AND

34 Sensores neumáticos Sensores. Ej. Fin de carrera

35 Ejemplo En este ejemplo, los sensores y la parte de control se hace totalmente con neumática. Las válvulas a0, a1, b0,b1 y c1 se usan como detectores de finales de carrera de los cilindros. La válvula m1 con mando manual se usa para iniciar un ciclo de trabajo de la maquina.

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