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ACTUADORES
Los actuadores tienen como misin generar el movimiento de los
elementos de las maquinas o sistema, segn las rdenes dadas por la
unidad de control (sistema de control) que transforman la salida de
un microprocesador o un controlador en una accin de control para la
maquina o dispositivo. Los actuadores transforman un determinado
tipo de energa en otra diferente.Existen diversas clasificaciones
de actuadores, siendo las ms usuales aquellas que los distinguen
segn su fuente de energa consumida, siendo divididas en: Neumtica
Hidrulica Elctrica
Los actuadores neumticos utilizan el aire comprimido como fuente
de energa y son muy indicados en el control de movimientos rpidos,
pero de precisin limitada. Los motores hidrulicos son recomendables
en los sistemas que tienen una gran capacidad de carga, junto a una
precisa regulacin de velocidad. Los motores elctricos son los ms
utilizados, por su fcil y preciso control, as como por otras
propiedades ventajosas que establece su funcionamiento, como
consecuencia del empleo de la energa elctrica. Cada uno de estos
sistemas presenta caractersticas diferentes, siendo preciso
evaluarlas a la hora de seleccionar el tipo de actuador ms
conveniente. Las caractersticas a considerar son, entre otras:
Potencia Controlabilidad Peso y volumen Precisin Velocidad
Mantenimiento Coste Adems de la clasificacin expuesta de energa
requerida por los actuadores, tambin son clasificados segn la
salida del movimiento desde el actuador que pueden ser: Lineales, o
Rotacionales.O la transformacin de rotacional (movimiento rotativo)
a lineal (movimiento traslativo), o viceversa, por medio de
acoplamientos mecnicos (transmisin mecnica).Los elementos de
transmisin mecnica tienen que presentar los siguientes requisitos:
Elevada rigidez mecnica. Bajos momentos de inercia y de masa.
Robustez. Perdidas mnimas. Absorcin de cargas y vibraciones.La
definicin de transmisin mecnica, viene dada a un mecanismo
encargado de trasmitir potencia entre dos o ms elementos dentro de
una mquina. Son parte fundamental de los elementos u rganos de una
mquina, muchas veces clasificados como uno de los dos subgrupos
fundamentales de estos elementos de trasmisin y elementos de
sujecin.En la gran mayora de los casos, estas trasmisiones se
realizan a travs de elementos rotantes, ya que la transmisin de
energa por rotacin ocupa mucho menos espacio que aquella por
traslacin.Una transmisin mecnica es una forma de intercambiar
energa mecnica distinta a las transmisiones neumticas o hidrulicas,
ya que para ejercer su funcin emplea el movimiento de cuerpos
slidos, como lo son los engranajes y las correas de
transmisin.Tpicamente, la transmisin cambia la velocidad de rotacin
de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida
diferente. En la vida diaria se asocian habitualmente las
transmisiones con los automviles. Sin embargo, las transmisiones se
emplean en una gran variedad de aplicaciones, algunas de ellas
estacionarias. Las transmisiones primitivas comprenden, por
ejemplo, reductores y engranajes en ngulo recto en molinos de
viento o agua y mquinas de vapor, especialmente para tareas de
bombeo, molienda o elevacin (norias).En general, las transmisiones
reducen una rotacin inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor,
del eje de salida del impulsor primario a una velocidad ms baja con
par de giro ms alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las
transmisiones empleadas en los automviles, incluyen la capacidad de
seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos,
la mayora de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o
"cambios") se emplean para reducir la velocidad de salida del motor
e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones ms altas
pueden ser sobremarchas que aumentan la velocidad de salida.Tambin
se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrcola,
industrial, de construcciones y de minera. Adicionalmente a las
transmisiones convencionales basadas en engranajes, estos
dispositivos suelen emplear transmisiones hidrostticas y
accionadores elctricos de velocidad ajustable.Entre las formas ms
habituales de transmisin son: Con correa y poleas, como una correa
de distribucin. Correa dentada Correas planas Correas
trapeciodales. Con cadena. Con balancines. Con cascada de
engranajes (diferentes posiciones). Harmonic drive Planetarios Con
cardn. Tornillo Rodamiento. Leva manivela Gua dentada con
pinACTUADORES HIDRAULICOS Y NEUMATICA.Los actuadores hidrulicos
tienen como objetivo generar movimiento, que puede ser lineal en el
caso de un cilindro o rotacional en el caso de un eje. Este
movimiento es basado en la introduccin de un lquido a alta presin
en un recipiente perfectamente sellado, con el fin de no producir
vaciado o prdida de este fluido. Este tipo de actuadores no se
diferencia mucho de los neumticos. En ellos, en vez de aire se
utilizan aceites minerales a una presin comprendida normalmente
entre los 50 y 100 bar, llegndose en ocasiones a superar los 300
bar. Existen, como en el caso de los neumticos, actuadores del tipo
cilindro y del tipo motores de aletas y pistones. Sin embargo, las
caractersticas del fluido utilizado en los actuadores hidrulicos
marcan ciertas diferencias con los neumticos. En primer lugar, el
grado de compresibilidad de los aceites usados es considerablemente
menor al del aire, por lo que la precisin obtenida en este caso es
mayor. Por motivos similares, es ms fcil en ellos realizar un
control continuo, pudiendo posicionar su eje en todo un intervalo
de valores (haciendo uso del servocontrol) con notable precisin.
Adems, las elevadas presiones de trabajo, diez veces superiores a
las de los actuadores neumticos, permiten desarrollar elevadas
fuerzas y pares. Por otra parte, este tipo de actuadores presenta
estabilidad frente a cargas estticas. Esto indica que el actuador
es capaz de soportar cargas, como el peso o una presin ejercida
sobre una superficie, sin aporte de energa (para mover el embolo de
un cilindro sera preciso vaciar este de aceite). Tambin es
destacable su eleva capacidad de carga y relacin potencia-peso, as
como sus caractersticas de auto lubricacin 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 instalacin. Asimismo, esta
instalacin es mas complicada que la necesaria para los actuadores
neumticos y mucho ms que para los elctricos, necesitando de equipos
de filtrado de partculas, eliminacin de aire, sistemas de
refrigeracin y unidades de control de distribucin. Los
accionamientos hidrulicos se usan con frecuencia en aquellos
dispositivos o sistemas que deben manejar grandes cargas (de 70 kg.
O mucho mayores). En los sistemas hidrulicos y neumticos la energa
es transmitida a travs de tuberas. Esta energa es funcin del caudal
y presin del aire o aceite que circula en el sistema.El cilindro es
el dispositivo ms comnmente utilizado para conversin de la energa
antes mencionada en energa mecnica.La presin del fluido determina
la fuerza de empuje de un cilindro, el caudal de ese fluido es
quien establece la velocidad de desplazamiento del mismo. La
combinacin de fuerza y recorrido produce trabajo, y cuando este
trabajo es realizado en un determinado tiempo produce potencia.
Ocasionalmente a los cilindros se los llama "motores lineales".En
la figura 6-1, vemos un corte esquemtico de un cilindro tpico. Este
es denominado de doble efecto por que realiza ambas carreras por la
accin del fluido.Las partes de trabajo esenciales son: 1) La camisa
cilndrica encerrada entre dos cabezales, 2) El pistn con sus
guarniciones, y 3) El vstago con su buje y guarnicin.
Calculo de la Fuerza de Empuje.Las figuras 6-2A y 6-2B son
vistas en corte de un pistn y vstago trabajando dentro de la camisa
de un cilindro. El fluido actuando sobre la cara anterior o
posterior del pistn provoca el desplazamiento de este a largo de la
camisa y transmite su movimiento hacia afuera a travs del vstago.El
desplazamiento hacia adelante y atrs del cilindro se llama
"carrera". La carrera de empuje se observa en la , Fig.6-2A y la de
traccin o retraccin en la Fig. 6-2B.La presin ejercida por el aire
comprimido o el fluido hidrulico sobre el pistn se manifiesta sobre
cada unidad de superficie del mismo como se ilustra en la figura
6-3. Si nuestro manmetro indica en Kg./cm2, la regla para hallar la
fuerza total de empuje de un determinado cilindro es: "El empuje es
igual a la presin manomtrica multiplicada por la superficie total
del pistn", o:F (Kg.) = P (Kg./cm) x A (cm)
Importante: La fuerza de retraccin del pistn de la figura 6-2B
est dada por la presin multiplicada por el rea "neta" del pistn. El
rea neta es el rea total del pistn menos el rea del vstago
.Dimensionando un Cilindro.Un cilindro neumtico debe ser
dimensionado para tener un empuje MAYOR que el requerido para
contrarrestar la carga.El monto de sobredimensionamiento, esta
gobernado por la velocidad deseada para ese movimiento; cuando
mayor es la sobredimensi6n mas rpida va a realizarse la carrera
bajo carga.En la figura 6-4 el cilindro neumtico soporta una carga
con un peso de 450 Kg., su dimetro es de 4", y la presin de lnea es
de 5,7 Kg./cm2. El cilindro en es tas condiciones ejerce un empuje
exactamente igual a 450 Kg., en estas circunstancias el cilindro
permanecer estacionario soportando la carga, pero sin moverla.
El sobredimensionamiento depende de muchos factores, se sugiere
aplicar la siguiente regla para usos generales: Cuando la velocidad
de desplazamiento no es importante, seleccione un cilindro con una
fuerza de empuje en 25% superior a lo necesario para altas
velocidades sobredimensione en un 100%.Velocidad de un
Cilindro.
La velocidad de desplazamiento de un cilindro hidrulico es fcil
de calcular si se emplea una bomba de desplazamiento positivo.En la
figura 6-5 mostramos un ejemplo tpico, con un caudal de 40 litros
por minuto ingresando al cilindro.El rea del pistn es de 78 cm ,
para encon trar la velocidad de desplazamiento primero
convertiremos los litros en cm por minuto es decir: 40 x 1000 =
40.000 cm/min.Luego dividimos este valor por el rea del pistn
obteniendo la velocidad
Tipos de cilindros.El cilindro de doble efecto mostrado en la
figura 6-1 constituye la conformacin ms corriente de los cilindros
hidrulicos y neumticos, sin embargo para aplicaciones especiales
existen variaciones cuyo principio de funcionamiento es idntico al
que hemos descritoLa figura 6-6 nos ilustra un cilindro de doble
vstago. Esta configuracin es deseable cuando se necesita que el
desplazamiento volumtrico o la fuerza sean iguales en ambos
sentidos.En muchos trabajos la produccin puede incrementarse
mediante el uso de estaciones de trabajo operadas alternativamente
por un cilindro de doble vstago Fig.6-7.Cada estacin puede realizar
el mismo trabajo, o dos operaciones diferentes en una secuencia
progresiva por ejemplo, diferentes operaciones en una misma
pieza.Una de los vstagos puede ser empleado para actuar sobre
microcontactos o microvalvulas para establecer una secuencia,.en la
figura 6-8.
Cilindros de Simple efecto.Cuando es necesaria la aplicacin de
fuerza en un solo sentido. El fluido es aplicado en la cara
delantera del cilindro y la opuesta conectada a la atmsfera como en
la figura 6-9.
Despus de que la carrera de retroceso se ha completado, el pistn
es retornado a su posicin original por la accin de un resorte
interno, externo, o gravedad u otro medio mecnico. El fluido acta
sobre el rea "neta" del pistn por lo tanto para el clculo de fuerza
debe restarse el rea representada por el vstago.ATENCIN: El resorte
de retorno esta calculad exclusivamente para vencer la friccin
propia del cilindro y "no" para manejar cargas externas.Los
cilindros de simple efecto con resorte interior se emplean en
carreras cortas (mximas 100 mm.) ya que el resorte necesita un
espacio adicional en la construccin del cilindro, lo que hace que
estos sean mas largos que uno de doble efecto para la misma
carrera.En la figura 6-10 vemos un cilindro de simple efecto de
empuje, estos cilindros se emplean en carreras cortas y dimetros
pequeos para tareas tales como sujecin de piezas.mbolos buzo
En estos elementos, el fluido desplaza al vstago que esta
empaquetado por la guarnicin existente en el cabezal delantero.Para
el clculo de fuerza, el rea neta a tomarse en cuenta esta dada por
el dimetro de vstago. Figura 6-11.Este componente que encuentra su
aplicacin fundamentalmente en prensas hidrulicas, retorna a su
posicin original por accin de la gravedad, resortes internos o
externos o cilindros adicionales que vemos en la figura 6-11A.
Cilindros Telescpicos. Tienen dos o mas buzos telescpicos y se
construyen con un mximo de seis. Usualmente son de simple efecto
del tipo empuje como la figura 6-12, o de doble efecto.Los buzos se
extienden en una secuen cia establecida por el rea, sale primero el
mayor y en forma subsiguiente los de menor dimetro
.
Cilindros con pistn no rotativo.Para evitar que el pistn de un
cilindro gire durante su carrera pueden emplearse varios mtodos a
saber:Guas externas Vstago de seccin ovalo cuadrada Camisa ovalada
o cuadrada, o una gua interna como la mostrada en la figura 6-13
que constituye la solucin mas corriente y econmica, el perno de gua
que atraviesa el pistn est empaquetado en este para evitar perdidas
de fluido entre cmaras. Una aplicacin tpica de un cilindro no
rotativo la observamos en la figura 6-14 donde se requiera mantener
una posicin relativamente alineada.
Cilindros de vstago hueco.En este tipo de construccin un
orificio pasa de lado a lado el vstago, estos pequeos cilindros se
fijan al dispositivo o carga median te un buln que los atraviesa,
Figura 6-15.
Figura 6-16 Aros de Pistn. Los aros de pistn del tipo Automotor
son utilizados nicamente en cilindros hidrulicos de alta
velocidad.Los aros usualmente de fundicin de hierro, trabajan en
camisas de acero, presentan un pequeo nivel de fugas a travs de
ellos, por eso son utilizados donde es ms importante una prolongada
vida til que una absoluta estanqueidad.
Figura 6-17 MLTIPLE V. Las guarniciones mltiples en V son en
cilindros de alta velocidad donde se requiere estanqueidad
absoluta. Adaptadores de metal o plstico , actan como respal do de
cada conjunto de guarniciones. En la prctica se utiliza una V por
cada 500 PSI de presin actuante.
Figura 6-18 Guarnicin de doble labio.La guarnicin es una placa
metlica a la que se ha vulcanizado caucho sintticos en doble labio.
Sella en ambos sentidos. Utilizada en cilindros neumticos e
hidrulicos de baja presin provee una larga vida til, Algunos
fabricantes colocan una placa de gua que previene la defor macin de
la guarnicin por cargas radiales.
Figura 6-19 Copa. Realizadas en cuero o caucho sinttico, son
especialmente recomendadas para baja presin en aire. Los labios
poseen una superficie amplia de sellado contra la camisa y la hacen
en forma suave. A baja presin esta guarnicin presenta una reducida
friccin de arranque.
Figura 6-20 Guarnicin "U"Usualmente realizada en caucho sinttico
es fcil de reemplazar y muy popular para presio nes del orden de
las 500 PSI en aire o hidrulica.
Figura 6-21 Bloque "V". Similar a la "U" pero con un inserto en
el caucho sinttico que le con fiere caractersticas aptas para altas
presiones. Presenta baja friccin a elevadas presiones.
Figura 6-22 O-Ring. La ms sencilla guarnicin de pistn. El O-Ring
es la guarnicin ms econmica, pero presenta ciertas desventajas: Su
vida es ms corta que la otras guarniciones, la friccin de arranque
es elevada, y en cilin dros de gran dimetro el orosello tiene
tenden cia a retorcerse y/o aplastarse.
Figura 6-23 O-Rng. (Orosello) con respaldo.Para presiones
elevadas o huelgos considerables, se coloca al arosello entre dos
respaldos gene ralmente de tefln que impiden la extrusin del O-Ring
a travs de los huelgos.
Figura 6-24 O-Ring. (orosello) con zapata.Un oro de plstico o
zapata es colocado sobre el O-Ring Standard. Esta zapata en
contacto con la camisa trabaja cmo guarnicin deslizante. El O-Ring
provee a la zapata la expansin necesaria para el contacto con la
camisa. Esta disposicin presenta, baja friccin de arranque y una
vida mas larga que el O-Ring solo.
Guarniciones de Vastago.Estas ilustraciones vistas anteriormente
representan las guarniciones mas comunes de vstago de cilindros, no
pretenden demostrar los aspectos constructivos del buje de gua del
vstago generalmente construida en bronce, tefln o nylon. Las
empaquetaduras de vas tago se construyen en una variedad de
materiales compatibles con las presiones, temperaturas y fluidos a
emplearse. Los materiales mas corrientes son: Neoprene , BUNA-N,
BUNA-S, Siliconas, Butyl, Uretano, Viton-A, hy-cor, caucho natural,
cuero, Tefln , Kel-F, Nylon, etc.Figura 6-25 "N" Mltiples.Usadas en
un mnimo de 2 y un mximo de 6 con sus respaldos en cada extremo,
proveen buen servicio en hidrulica de presin media y alta. Figura
6-26 "U".Utilizada como guarnicin nica para aire comprimido y bajas
presiones hidrulicas.Figura 6-27 Sombrero.De cuero o caucho
sinttico apta para bajas presiones neumticas o hidrulicas.
Figura 6-28 Empaquetadura Ajustable.Donde es admitida la elevada
friccin esta guarnicin asegura un vstago siempre seco.
Figuras 6-29, 6-30 y 6-31Los orosellos con respaldos o zapatas
para baja friccin empleados en neumtica e hidrulica.
TOLERANCIAS EN BOMBAS DE PISTONES Y PALETASSi bien es muy poco
probable que en razn del mantenimiento, se intente la fabricacin de
algn de una bomba, considero importante sealar sus principales
caractersticas constructivas y tolerancias dimensionales.Para ello
comenzaremos por la que puede ser considerada la mas difundidas de
las bombas en el sector industrial argentino , es decir la bomba de
paletas un aro ovoide.En la Fig. 2.9 observamos un corte de este
tipo de bomba fabricada por la firma VICKERS , con sus partes
identificadas consideremos ahora aquellas que tienen un movimiento
relativo entre s como la muestra la Fig. 2.10 este conjunto
denominado " cartucho de recambio" que puede ser adquirido para
cada modelo de bomba, permite su reacondicionamiento total .
Las platinas laterales realizadas en bronce fosforoso y la
holgura que presentan con respecto al rotor y paletas es de 0,015 o
0,020 una de cada lado.
La pista realizada en acero al Cr o WGKL, SAE 52100, es
comentado y templado y se encuentra rectificada interiormente con
una rugosidad no mayor a 5 micro pulgadasEl rotor de acero al Cr o
Mo o SAE 3312 tiene las superficies de las ranuras, cementadas
templadas y rectificadas.Las paletas a plaquitas estn realizadas en
acero rpido y sus caras y flancos estn rectificados existiendo una
holgura entre ellas y su ranura de alojamiento no mayor de 0,010
mmEl eje de mando es de acero SAE 3135. El conjunto mencionado es
fijado el cuerpo de la bomba mediante una espina de Acero Plata que
atraviesa la pista y ambos platinos posicionando estos elementos
con respecto a los rayos del cuerpo.Durante la rotacin del rotor,
las paletas se aplican al perfil interior de la pista esencialmente
por la accin de la fuerza centrfuga y luego por la accin conjunta
de esta y la presin del aceite que llega por las derivaciones de
las ventanas 5 y 7 de la Fig. 2.11.
El perfil interior de la pista esta formado entre las ventanas 5
, 6, 7 y 8 de las platinas por los arcos de circulo que tiene por
centro el del rotor conforman da sectores de 24 cada uno. Las zonas
de perfil correspondiente a las ventana 5,6,7 y 8 es decir sobre
las cuales se producen la aspiracin y salida, estn trazadas con los
centros desplazados con relacin al centro del rotor gracias a la
cual se obtiene una curva que permita un caudal proporcional al
ngulo de rotacin del rotor 4 .Debido a la conformacin del perfil de
la pista las paletas entran y salen del rotor dos veces por vuelta
aspirando por 6 y 8 y enviando aceite por 5 y 7 puesta que estas
ltimas son diametralmente opuestas, las presiones hidrulicas sobre
el rotor s equilibran mutuamenteConviene sealar que las ranuras del
rotor no son radiales sino que tienen una leve inclinacin alfa de 3
a 14 para aumentar su longitud y consecuentemente el guiado de la
paleta# sin dbil ter excesivamente el rotar.El caudal terico de
este tipo de bombas puede calcularse mediante la si formula
La diferencia R - r determina la altura h de la paleta, que en
la prctica es igual al 40% de su altura total.El nmero de R.P.M.
mxima as como la anchura mxima "B" del rotor, estn limitados por la
cantidad de aceite que puede ser aspirado por las ventanas 6 y 8.
De donde surge que el caudal de la bomba no puede ser aumentado,
sino que se cuenta la seccin de las ventanas de aspiracin, la que
lleva aparejado un nuevo trazado del rotor y pista,
INSPECCIN REPARACIN Y REARME DE LAS BOMBAS A PALETAS
DESPLAZABLESa) Lavar todas las partes excepto arosellos , juntas y
empaquetaduras. En un lquido limpio y compatible, depositar las
piezas en una superficie limpia y libre de impurezas para su
inspeccin , se recomienda el reemplazo de arosello juntas y
empaquetaduras en cada revisinb) Las paletas gastadas en el borde
que estn en contacto con la pista pueden revestirse permitiendo
ello su nueva utilizacin.c) Si la superficie interna de la pista
presenta severas ralladuras, estriados transversales o escalones
esta debe ser reemplazada, En el caso de ralladuras no
transversales y de escasa profundidad ( es decir superficiales) la
pista puede ser reutilizada, mediante un lapidado interior que no
altera. substancialmente su trazado original.d) Un excesivo juego
entre el estriado del eje y el rotor, como as tambin entre las
ranuras de este y las paletas demandan el reemplazo del rotor .e)
Si las caras internas de las platinas es encuentran ligeramente
ralladas pueden ser remaquinadas prolongando as su empleo, Si las
ralladuras que presentan son profundas o si el orificio central se
encuentra muy rayado o desgastado, debe procederse al reemplazo de
las platinas,f) Los rodamientos , tornillos , tapones , espinas ,
separadores que indiquen un dao o excesivo desgaste deben ser
reemplazados.9) Despus de la inspeccin y antes del rearmado cada
parte debe ser sumergida en aceite hidrulico limpio de la misma
calidad y marca del empleado en el equipo.INSTRUCCIONES DE
OPERACINa) Antes de poner en marcha la bomba:1) Controlar la
libertad de movimiento de las partes internas haciendo girar el eje
con la mano. No poner en marcha cuando hay evidencias de que existe
algo que frene el libre giro2) Si la bomba es nueva o reconstruida
tener la certeza que este armada con propiedad. Controlar
cuidadosamente el sentido de giros , el eje de alineamiento , el
valor de la vlvula de alivio y el nivel de aceite.b) Puesta en
marcha de la bomba .1) Poner en marcha la bomba , mediante impulsos
cortos de corriente al motor en una rpida sucesin de tal forma que
la velocidad normal de giro sea alcanzada paulatinamente. Esto
permite a la bomba su cebado interno, mientras la velocidad llega a
su nivel normal, esta velocidad no debe ser mucho menor de la mnima
recomendada, ya que es necesario la fuerza centrfuga adecuada para
hacer salir las paletas y ponerlas en contacto con la pistas.2) Si
la bomba es nueva o reacondicionada debe ser puesta en marcha bajo
condiciones desde el primer momento de tal forma que exista una
contrapresin que asegure la lubricacin interna. Una vez que la
bomba arranca no deben ser tenidas en cuentas las condiciones de
presin anotadas.INVERSIN DEL SENTIDO DE GIROLas bombas de paletas
desplazables en aros ovoides permiten la inversin del sentido de
giro, pero ello implica el reordenamiento de sus partes internas a
los efectos de conservar a pesar de la inversin mencionada, su
succin y salida invariables.Los cambios a realizar en el interior
de la bomba consisten simplemente en girar 90 el conjunto platinas
y pista con respecto al cuerpo de la bomba tal como la observamos
en la Fig. 2.12 .
Este cambio puede realizarse con la bomba montada ya que para
efectuarlo, basta retirar la tapa posterior de la misma .En la
Fig.2.13 observamos el desplazo de una bomba Vickers, y en la
Fig.2.14 la disposicin interna de los conjuntos platillos , rotor y
pista, en una bomba doble de la misma marca, para distintos
sentidos de giros.
Si bien la vida til de las bombas de paletas es prolongada,
cuando se las emplea dentro de los lmites sealados por cada
fabricantes una inspeccin cada 2.500 horas de servicio, permitir
prevenir daos que demandan costas de reparacin a reemplaza
elevados.Una de los problemas no considerados que suele presentarse
con ms asiduidad un este tipo de bombas, cuando ellas permanecen
detenidas por largos perodos es el pegado de las paletas dentro de
sus ranuras de alojamiento, Esta adherencia se debe a las lacas que
son productos de la oxidacin del aceite, en consecuencia, en tales
condiciones la bomba al ser puesta en marcha no entrega caudal
alguno .Debe procederse a abrir y lavar con solventes limpias el
conjunto pista, rotor y paletas, verificando que estas ltimas se
deslicen con libertad en sus alojamientos procediendo luego al
rearme en las condiciones ya especificadas.Este procedimiento debe
ser aplicado a toda bomba instalada a no, que haya permanecido un
largo periodo inactiva.Fluido: Elemento en estado lquido o gaseoso,
en estas pginas utilizaremos en los sistemas neumticos "aire
comprimido y en los sistemas hidrulicos "aceites derivados de
petrleo".Sistema de transmisin de energa Neumtica e Hidrulica.Es un
sistema en el cual se genera, transmite y controla la aplicacin de
potencia a travs del aire comprimido y la circulacin de aceite en
un circuitoComenzando desde la izquierda de] diagrama, la primera
seccin corresponde a la conversin de Energa Elctrica y/o Mecnica en
un sistema de energa Neumtica ylo Hidrulica.Un motor elctrico, de
explosin o de otra naturaleza est vinculado a una bomba o
compresor, a cuya salida se obtiene un cierto caudal a una
determinada presin.En la parte central del diagrama, el fluido es
conducido a travs de tubera al lugar de utilizacin.A la derecha en
el diagrama, el aire comprimido o el aceite en movimiento produce
una reconversin en Energa mecnica mediante su accin sobre un
cilindro o un motor neumtico o hidrulico. Con las vlvulas se
controla la direccin del movimiento, la velocidad y el nivel de
potencia a la salida del motor o cilindro. Leyes fsicas relativas a
los fluidos.Hay infinidad de leyes fsicas relativas al
comportamiento de los fluidos, muchas de ellas son utilizadas con
propsitos cientficos o de experimentacin, nosotros nos limitaremos
a estudiar aquellas que tienen aplicacin practica en nuestro
trabajo.Ley de Pascal.La ley ms elemental de la fsica referida a la
hidrulica y neumtica fue descubierta y formulada por Blas Pascal en
1653 y denominada Ley de Pascal, que dice:"La presin existente en
un lquido confinado acta igualmente en todas direcciones, y lo hace
formando ngulos rectos con la superficie del recipiente".
La figura 1-2 ilustra la Ley de Pascal. El fluido confinado en
la seccin de una tubera ejerce igual fuerza en todas direcciones, y
perpendicularmente a las paredes.
La figura 1-3 muestra la seccin transversal de un recipiente de
forma irregular, que tiene paredes rgidas El fluido confinado en el
ejerce la misma presin en todas las direcciones, tal como lo
indican las flechas. Si las paredes fueran flexibles, la seccin
asumira forma circular. Es entonces la Ley de Pascal que hace que
una manguera contra incendios asuma forma cilndrica cuando es
conectada al suministro.Ley BoyleLa relacin bsica entre la presin
de un gas y su volumen esta expresada en la Ley de Boyle que
establece:"La presin absoluta de un gas confinado en un recipiente
varia en forma inversa a su volumen, cuando la temperatura
permanece constante."
En estas formulas, P1 y V1 son la presin y volumen inicial de un
gas, y P2 y V2 la presin y volumen despus de que el gas haya sido
comprimido o expandido.Importante : Para aplicar esta formula es
necesario emplear valores de presin "absoluta" y no manomtrica..La
presin absoluta es la presin que ejerce el aire atmosfrico que es
igual a 1,033 Kp /cm = 1 atmsfera (kilogramo fuerza por centmetro
cuadrado).
Las tres figuras ejemplifican la ley de Boyle. En la figura 1-4
A, 40 cm de gas estn contenidas en un recipiente cerrado a una
presin P. En la figura 1-4B el pistn se ha movido reduciendo el
volumen a 20 cm, provocando un incremento de la presin 2P.En la
figura 1-4 C el pistn a comprimido el gas a 10 cm , provocando un
incremento de cuatro veces la presin original 4P.Existe entonces
una relacin inversamente proporcional entre el volumen y la presin
de un gas siempre que la temperatura se mantenga constante, y que
las lecturas de presin sean "absolutas" es decir referidas al vaco
perfecto.La Ley de Boyle, describe el comportamiento de un gas
llamado "perfecto". El aire comprimido se comporta en forma similar
a la ley de un gas perfecto a presiones menores de 70 Kg/cm y los
clculos empleando la Ley de Boyle ofrecen resultados aceptables. No
ocurre lo mismo con ciertos gases, particularmente de la familia de
los hidrocarburos como el propano y etileno.Calculo.Partiendo con
40 cm de gas confinado a una presin manomtrica de 3 Kg/cm , fig.
1-5 A, cual ser la presin final despus de que el gas haya sido
comprimido a un volumen cuatro veces menor ? .Primero convertiremos
la presin manomtrica en absoluta: 3 + 1,033 = 4,033 Kp/cm.A
continuacin aplicaremos la ley de Boyle: S el volumen se redujo a
1/4, la presin se habr multiplicado por 4 es decir: 4,033 x 4 =
16,132 Kp/cm (absoluta).Finalmente convertiremos esta lectura
absoluta en manomtrica:16,132 - 1,033 = 15,099 Kp/cm
Ley de Charles.Esta ley define la relacin existente entre la
temperatura de un gas y su volumen o presin o ambas.Esta ley muy
importante es utilizada principalmente por matemticos y cientficos,
y su campo de aplicacin es reducido en la prctica diaria. La ley
establece que :"Si la temperatura de un gas se incrementa su
volumen se incrementa en la misma proporcin, permaneciendo su
presin constante, o si la temperatura del gas se incrementa, se
incrementa tambin su presin en la misma proporcin, cuando permanece
el volumen constante."
Para la solucin de problemas deben emplearse valores de presin y
temperatura "absolutos".El efecto de la temperatura en los
fluidos.Es bien conocido el efecto de expansin de lquidos y gases
por aumento de la temperatura. La relacin entre la temperatura,
volumen y presin de un gas podemos calcularla por la ley de
Charles.La expansin del aceite hidrulico en un recipiente cerrado
es un problema en ciertas condiciones por ejemplo un cilindro
hidrulico lleno de aceite en una de sus cmaras y desconectado
mediante acoplamientos rpidos de la lnea de alimentacin, no
presenta lugar para una expansin cuando es expuesto al calor.La
presin interna puede alcanzar valores de 350 Kg/cm y aun 1.400
Kg/cm dependiendo del incremento de temperatura y caractersticas
del cilindroCompresibilidad de los Fluidos.Todos los materiales en
estado gaseoso, lquido o slido son compresibles en mayor o menor
grado. Para las aplicaciones hidrulicas usuales el aceite hidrulico
es considerado incompresible, si bien cuando una fuerza es aplicada
la reduccin de volumen ser de 1/2 % por cada 70 Kg/cm de presin
interna en el seno del fluido.
De la misma forma que los diseadores de estructuras deben tener
en cuenta el comportamiento del acero a la compresin y elongacin,
el diseado hidrulico en muchas instancias debe tener en cuenta la
compresibilidad de los lquidos, podemos citar como ejemplo, la
rigidez en un servomecanismo, o el clculo del volumen de
descompresin de una prensa hidrulica para prevenir el golpe de
ariete.
Transmisin de PotenciaLa figura 1-7 muestra el principio en el
cual est basada la transmisin de potencia en los sistemas neumticos
e hidrulicos. Una fuerza mecnica, trabajo o potencia es aplicada en
el pistn A. La presin interna desarrollada en el fluido ejerciendo
una fuerza de empuje en el pistn B.Segn la ley de Pascal la presin
desarrollada en el fluido es igual en todos los puntos por la que
la fuerza desarrollada en el pistn B es igual a la fuerza ejercida
en el fluido por el pistn A, asumiendo que los dimetros de A y B
son iguales.
Transmisin de Potencia a travs de una tubera.El largo cilindro
de la figura 1-7, puede ser dividido en dos cilindros individuales
del mismo dimetro y colocados a distancia uno de otro conectados
entre si por una caera. El mismo principio de transmisin de la
fuerza puede ser aplicado, y la fuerza desarrollada en el pistn B
va ser igual a la fuerza ejercida por el pistn A.La ley de Pascal
no requiere que los dos pistones de la figura 1-8 sean iguales. La
figura 1-9 ilustra la versatilidad de los sistemas hidrulicos y/o
neumticos al poder ubicarse los componentes aislantes no de otro, y
transmitir las fuerzas en forma inmediata a travs de distancias
considerables con escasas perdidas. Las transmisiones pueden
llevarse a cualquier posicin .
aun doblando esquinas, pueden transmitirse a travs de tuberas
relativamente pequeas con pequeas perdidas de potencia.La distancia
L que separa la generacin, pistn A, del punto de utilizacin pistn
B, es usualmente de 1,5 a 6 metros en los sistemas hidrulicos, y de
30 a 60 metros en aire comprimido. Distancias mayores son superadas
con sistemas especialmente diseados.
Presin Hidrulica.La presin ejercida por un fluido es medida en
unidades de presin. Las unidades comnmente utilizadas son :La libra
por pulgada cuadrada = PSI El Kilogramo por centmetro cuadrado =
Kg/cm El Kilogramo fuerza por centmetro cuadrado = Kp/cm El bar =
bar Existiendo la siguiente relacin aproximada:Kg /cm ~ Kp/cm ~
barEn la figura 1-10A se muestra que la fuerza total aplicada al
vstago de un pistn se distribuye sobre toda la superficie de este.
Por ello para encontrar la presin que se desarrollar en el seno de
un fluido deberemos dividir el empuje total por la superficie del
pistn
La figura 1-10B, una fuerza de 2200 Kg. ejercida en el extremo
del vstago es distribuida sobre 200 cm por lo que la fuerza por cm
ser de10 Kg. y esto lo indica el manmetroEste principio tiene
carcter reversible , en la figura 1-11 la presin interna del fluido
actuando sobre el rea del pistn produce una fuerza de empuje en el
extremo del vstago .
La presin interna indicada por el manmetro 70Kg/cm acta sobre
120 cm de rea de pistn produciendo un empuje de 8400 Kg.No
olvidemos que para hallar la superficie de un pistn debemos aplicar
la formula:REA = PI * R2
ACTUADORES ELCTRICOSLas caractersticas de control, sencillez y
precisin de los accionamientos elctricos han hecho que sean los ms
usados en los equipamientos industriales actuales. Dentro de los
actuadores elctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:
Motores de corriente continua (DC). Servomotores Motores paso a
paso Motores de corriente alterna (AC) servomotores
Motores de corriente contina. Servomotores Son los ms usados en
la actualidad debido a su facilidad de control. En este caso, se
utiliza en el propio motor un sensor de posicin (Encoder) para
poder realizar su control. Los motores de DC estn constituidos por
dos devanados internos, inductor e inducido, que se alimentan con
corriente continua: El inductor, tambin denominado devanado de
excitacin, esta situado en el estator y crea un campo magntico de
direccin fija, denominado excitacin. El inducido, situado en el
rotor, hace girar al mismo debido a la fuerza de Lorentz que
aparece como combinacin de la corriente circulante por l y del
campo magntico de excitacin. Recibe la corriente del exterior a
travs del colector de delgas, en el que se apoyan unas escobillas
de grafito. Para que se pueda dar la conversin de energa elctrica
en energa mecnica de forma continua es necesario que los campos
magnticos del estator y del rotor permanezcan estticos entre s.
Esta transformacin es mxima cuando ambos campos se encuentran en
cuadratura. El colector de delgas es un conmutador sincronizado con
el rotor encargado de que se mantenga el ngulo relativo entre el
campo del estator y el creado por las corrientes rotricas. De esta
forma se consigue transformar automticamente, en funcin de la
velocidad de la mquina, la corriente continua que alimenta al motor
en corriente alterna de frecuencia variable en el inducido. Este
tipo de funcionamiento se conoce con el nombre de autopilotado. Al
aumentar la tensin del inducido aumenta la velocidad de la mquina.
Si el motor est alimentado a tensin constante, se puede aumentar la
velocidad disminuyendo el flujo de excitacin. Pero cuanto ms dbil
sea el flujo, menor ser el par motor que se puede desarrollar para
una intensidad de inducido constante, mientras que la tensin del
inducido se utiliza para controlar la velocidad de giro. En los
controlados por excitacin se acta al contrario.Adems, en los
motores controlados por inducido se produce un efecto estabilizador
de la velocidad de giro originado por la realimentacin intrnseca
que posee a travs de la fuerza contraelectromotriz.Para mejorar el
comportamiento de este tipo de motores, el campo de excitacin se
genera mediante imanes permanentes, con lo que se evitan
fluctuaciones del mismo. Estos imanes son de aleaciones especiales
como sumario-cobalto. Adems, para disminuir la inercia que poseera
un rotor bobinado, que es el inducido, se construye ste mediante
una serie de espiras serigrafiadas en un disco plano, este tipo de
rotor no posee apenas masa trmica, lo que aumenta los problemas de
calentamiento por sobrecarga. Las velocidades de rotacin que se
consiguen con estos motores son del orden de 1000 a 3000 rpm con un
comportamiento muy lineal y bajas constantes de tiempo. Las
potencias que pueden manejar pueden llegar a los 10KW. Como se ha
indicado, los motores DC son controlados mediante referencias de
velocidad. stas normalmente son seguidas mediante un bucle de
retroalimentacin de velocidad analgica que se cierra mediante una
electrnica especfica (accionador del motor). Se denominan entonces
servomotores. Sobre este bucle de velocidad se coloca otro de
posicin, en el que las referencias son generadas por la unidad de
control (microprocesador) sobre la base del error entre la posicin
deseada y la real.El motor de corriente continua presenta el
inconveniente del obligado mantenimiento de las escobillas. Por
otra parte, no es posible mantener el par con el rotor parado mas
de unos segundos, debido a los calentamientos que se producen en el
colector.Para evitar estos problemas, se han desarrollado en los
ltimos aos motores sin escobillas. En estos, los imanes de
excitacin se sitan en el rotor y el devanado de inducido en el
estator, con lo que es posible convertir la corriente mediante
interruptores estticos, que reciben la seal de conmutacin a travs
de un detector de posicin del rotor.
Motores paso a paso.Los motores paso a paso generalmente no han
sido considerados dentro de los accionamientos industriales, debido
principalmente a que los pares para los que estaban disponibles
eran muy pequeos y los pasos entre posiciones consecutivas eran
grandes. En los ultimo aos se han mejorado notablemente sus
caractersticas tcnicas, especialmente en lo relativo a su control,
lo que ha permitido fabricar motores paso a paso capaces de
desarrollar pares suficientes en pequeos pasos para su uso como
accionamientos industriales.Existen tres tipos de motores paso a
paso: de imanes permanentes de reluctancia variable hbridos. En los
primeros, de imanes permanentes, el rotor, que posee una
polarizacin magntica constante, gira para orientar sus polos de
acuerdo al campo magntico creado por las fases del estator. En los
motores de reluctancia variable, el rotor est formado por un
material ferro-magntico que tiende a orientarse de modo que
facilite el camino de las lneas de fuerza del campo magntico
generado por las bobinas de estator. No contiene, por tanto, imanes
permanentes. El estator es similar a un motor DC de escobillas.La
reluctancia de un circuito magntico es el equivalente magntico a la
resistencia de un circuito elctrico. La reluctancia del circuito
disminuye cuando el rotor se alinea con el polo del estator. Cuando
el rotor est en lnea con el estator el hueco entre el rotor y el
estator es muy pequeo. En este momento la reluctancia est al
mnimo.La inductancia del bobinado tambin vara cuando el rotor gira.
Cuando el rotor est fuera de alineacin, la inductancia es muy baja,
y la corriente aumentar rpidamente. Cuando el rotor se alinea con
el estator, la inductancia ser muy grande. Esta es una de las
dificultades del manejo de un motor de reluctancia variable. Los
motores hbridos combinan el modo de funcionamiento de los dos
anteriores. En los motores paso a paso la seal de control consiste
en trenes de pulsos que van actuando rotativamente sobre una serie
de electroimanes dispuestos en el estator. Por cada pulso recibido,
el rotor del motor gira un determinado nmero discreto de grados.
Para conseguir el giro del rotor en un determinado nmero de grados,
las bobinas del estator deben ser excitadas secuencialmente a una
frecuencia que determina la velocidad de giro. Las inercias propias
del arranque y parada (aumentadas por las fuerzas magnticas en
equilibrio que se dan cuando est parado) impiden que el rotor
alcance la velocidad nominal instantneamente, por lo que sa, y por
tanto la frecuencia de los pulsos que la fija, debe ser aumentada
progresivamente. Vase ms sobre motores paso a paso y su control.
Para simplificar el control de estos motores existen circuitos
especializados que a partir de tres seales (tren de pulsos, sentido
de giro e inhibicin) generan, a travs de una etapa lgica, las
secuencias de pulsos que un circuito de conmutacin distribuye a
cada fase. A continuacin se muestran las configuraciones bipolar y
unipolar respectivamente:
Su principal ventaja con respecto a los servomotores
tradicionales es su capacidad para asegurar un posicionamiento
simple y exacto. Pueden girar adems de forma continua, con
velocidad variable, como motores sncronos, ser sincronizados entre
s, obedecer a secuencias complejas de funcionamiento, etc. Se trata
al mismo tiempo de motores muy ligeros, fiables, y fciles de
controlar, pues al ser cada estado de excitacin del estator
estable, el control se realiza en bucle abierto, sin la necesidad
de sensores de realimentacin. Entre los inconvenientes se puede
citar que su funcionamiento a bajas velocidades no es suave, y que
existe el peligro de prdida de una posicin por trabajar en bucle
abierto. Tienden a sobrecalentarse trabajando a velocidades
elevadas y presentan un lmite en el tamao que pueden alcanzar. Su
potencia nominal es baja y su precisin (mnimo ngulo girado) llega
tpicamente hasta 1.8. Se emplean para el posicionado de ejes que no
precisan grandes potencias (giro de pinza) o para manipuladores
pequeos (educacionales); Tambin son muy utilizados en dispositivos
perifricos como mesas de coordenadas, etc.
Motores de corriente alterna
Este tipo de motores no ha tenido aplicacin en la industria
hasta hace unos aos, debido fundamentalmente a la dificultad de su
control. Sin embargo, las mejoras que se han introducido en las
maquinas sncronas hacen que se presenten como un claro competidor
de los motores de corriente continua. Esto se debe principalmente a
tres factores: la construccin de los motores sncronos sin
escobillas. el uso de convertidores estticos que permiten variar la
frecuencia (y as la velocidad de giro) con facilidad y precisin. el
empleo de la microelectrnica, que permite una gran capacidad de
control. Existen dos tipos fundamentales de motores de corriente
alterna:motores asncronos motores sncronos Motores asncronos de
induccin Son probablemente los ms sencillos y robustos de los
motores elctricos. El rotor est constituido por varias barras
conductoras dispuestas paralelamente el eje del motor y por dos
anillos conductores en los extremos. El conjunto es similar a una
jaula de ardilla y por eso se le denomina tambin motor de jaula de
ardilla. El estator consta de un conjunto de bobinas, de modo quec
uando la corriente alterna trifsica las atraviesa, se forma un
campo magntico rotatorio en las proximidades del estator. Esto
induce corriente en el rotor, que crea su propio campo magntico. La
interaccin entre ambos campos produce un par en el rotor. No existe
conexin elctrica directa entre estator y rotor. La frecuencia de la
corriente alterna de la alimentacin determina la velocidad a la
cual rota el campo magntico del estator. El rotor sigue a este
campo, girando ms despacio. la diferencia de velocidades se
denomina deslizamiento. La imagen adjunta exagera el deslizamiento.
Si se sita el puntero del ratn en uno de los polos del rotor y se
sigue se notar que no rota como el campo del estator. En la
animacin el deslizamiento es aproximadamente el 25%. Un
deslizamiento normal ronda el 5%. Motores sncronos El motor
sncrono, como su nombre indica, opera exactamente a la misma
velocidad que le campo del estator, sin deslizamiento. El inducido
se sita en el rotor, que tiene polaridad constante (imanes
permanentes o bobinas), mientras que el inductor situado en el
estator, esta formado por tres devanados iguales decalados 120
elctricos y se alimenta con un sistema trifsico de tensiones. Es
preciso resaltar la similitud existente entre este esquema de
funcionamiento y el del motor sin escobillas. En los motores
sncronos la velocidad de giro depende nicamente de la frecuencia de
la tensin que alimenta el inducido. Para poder variar esta
precisin, el control de velocidad se realiza mediante un
convertidor de frecuencia. Para evitar el riesgo de perdida de
sincronismo se utiliza un sensor de posicin continuo que detecta la
posicin del rotor y permite mantener en todo momento el ngulo que
forman los campos del estator y rotor. Este mtodo de control se
conoce como autosncrono o autopilotado. El motor sncrono
autopilotado excitado con un imn permanente, tambin llamado motor
senoidal, no presenta problemas de mantenimiento debido a que no
posee escobillas y tiene una gran capacidad de evacuacin de calor,
ya que los devanados estn en contacto directo con la carcasa. El
control de posicin se puede realizar sin la utilizacin de un sensor
adicional, aprovechando el detector de posicin del rotor que posee
el propio motor. Adems permite desarrollar, a igualdad de peso, una
potencia mayor que el motor de corriente continua. En la actualidad
diversos equipamientos industriales emplean este tipo de
accionamientos con notables ventajas frente a los motores de
corriente continua.En el caso de los motores asncronos, no se ha
conseguido resolver satisfactoriamente los problemas de control que
presentan. Esto ha hecho que hasta el momento no tengan aplicacin
en robtica.
Ventajas y desventajas.La principal ventaja en el uso de
actuadores hidrulicos es que estos entregan una fuerza o un torque
mucho mayor que los actuadores neumticos o elctricos, para un mismo
tamao constructivo, no necesitan de engranajes para el aumento de
fuerzas (rotacionales que son torques o lineales que son fuerzas)
por consiguiente no existen perdidas por friccin.En el caso de los
cilindros (pistones), estos desenvuelven movimientos mas rpidos,
por ejemplo comparativo un motor elctrico conectado a un mecanismo
de trasmisin que produzca movimiento lineal nunca podr ser tan
rpido (en lneas de produccin esta es una caracterstica muy decisiva
en la eleccin de actuadores a usar).La posicin del embolo en un
pistn (cilindro) puede ser controlada en malla cerrada de manera
muy precisa usando para esto una vlvula servo hidrulica.Por no
contener partes energizadas estos dispositivos pueden ser usados en
ambientes inflamables.Con respecto a los actuadores neumticos, su
ventaja es con respecto a las vlvulas neumticas, estas en
comparacin con las hidrulicas son ms simples y econmicas.Su fuente
de energa para producir presin es el aire. Solo siendo necesario un
estanque para tener un reservatorio de este elemento, para mantener
presin en la lnea.Los materiales constructivos de los actuadores
son mas livianos, adems de l volumen que ocupa cada actuador.
Servoaccionamientos
Los servoaccionamientos son constituidos de un servodriver en un
servomotor. Pueden ser translativos o rotativos, figura 6 y 7
respectivamente. Segn su forma constructiva, stos pueden ser de
alta dinmica, p/ex, para aplicacin en posicionadores. Para operacin
de posicionamiento, control de torque o de velocidad, deben ser
utilizados en malla cerrada. Inicialmente, en la tabla 3, se
presenta un cuadro comparativo de las ventajas y desventajas de los
servoaccionamientos translativos.
Los servoaccionamientos rotativos son los de mayor uso en
sistemas posicionadores, porque atienden las necesidades y
posicionamiento, torque con suavidad de movimiento en alta dinmica
y presenta una solucin de menor costo.
Existen diversidades de servomotores segn el principio del
funcionamiento y formas constructivas. Son divididos en tres
categoras:Servomotor CC, con cepillos (mantencin mecnica)Servomotor
CC brushless (de conmutacin electrnica)Servomotor CA.
El Servomotor CC con cepillos (de conmutacin mecnica) consta de
un extractor con imanes permanentes, de un rotor con un
enrolamento. En la tabla 4 son presentadas las ventajas y
desventajas de los servomotores CC con cepillos.
El servomotor CC brushless y servomotor CA, son concebidos para
tener un alto desempeo. Este motor se compone de un extractor con
los enrolamentos dispuestos en ranuras, de un motor con los imanes
permanentes y de traductores de efecto HALL que detectan la posicin
del rotor. Su conmutacin es realizada electrnicamente por medio de
llaves semiconductoras (transistor). Los servomotores CC brushless
pueden ser energizados con tensiones/corrientes con formas de onda
trapezoidales o senoidales. La energizacin de un servomotor es
realizada por un servodriver. Cuando la alimentacin es senoidal o
de servoaccionamiento es algunas veces denominada impropriamente
servomotor brushless CA tambin servomotor sncrono (Martin, 2005).
En la tabla 5 son presentadas las ventajas y desventajas de los
servomotores brushless.
Caractersticas de los distintos tipos de actuadores para
robots
Neumticos Hidrulicos Elctricos
EnergaAire a presin(5-10 bar)Aceite mineral(50-100 bar)Corriente
elctrica
OpcionesCilindrosMotor de paletasMotor de pistnCilindrosMotor de
paletasMotor de pistones axialesCorriente continuaCorriente
alternaMotor paso a pasoServomotor
VentajasBaratosRpidosSencillosRobustosRpidosAlta relacin
potencia-pesoAutolubricantesAlta capacidad de cargaEstabilidad
frente a cargas estticasPrecisosFiablesFcil controlSencilla
instalacinSilenciosos
DesventajasDificultad de control continuoInstalacin especial
(compresor, filtros)RuidosoDifcil mantenimientoInstalacin especial
(filtros, eliminacin aire)Frecuentes fugasCarosPotencia
limitada
