2.3 SISTEMAS DE ACTUACION

Sistemas neumáticos e hidráulicos

Con frecuencia las señales neumáticas son utilizadas para controlar elementos de actuación final, incluso cuando el sistema de control es eléctrico. Esto se debe a que con dichas señales es posible accionar válvulas de grandes dimensiones y otros dispositivos de control que requieren mucha potencia para mover cargas considerables.

Las señales hidráulicas se usan en dispositivos de control de mucha mayor potencia, sin embargo, son más costosas que los sistemas neumáticos y hay riesgos asociados con fugas de aceite, que no existen en una fuga de aire. En un sistema hidráulico la presurización del aceite se logra mediante una bomba accionada por un motor eléctrico. La bomba envía aceite al sistema desde un pozo colector a través de una válvula de retención y un acumulador. La válvula de alivio libera presión cuando ésta rebasa determinado nivel de seguridad, la válvula de retención evita que el aceite regrese a la bomba y el acumulador equilibra las fluctuaciones de corta duración.

En los sistemas neumáticos e hidráulicos se utilizan válvulas de control de dirección para controlar el sentido de flujo de un fluido que pasa por un sistema. Su función no es modificar el gasto de un fluido, pero son dispositivos abiertos o cerrados por completo.

Estas válvulas se utilizan con frecuencia en el diseño de sistemas de control de secuencia y se activan para cambiar la dirección de flujo de un fluido mediante señales mecánicas, eléctricas o de presión de fluidos.

Sistemas de actuación mecánica

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.
Algunas de las ventajas que nos ofrecen los actuadores mecánicos son: Alta fiabilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención, seguridad y precisión de posicionamiento;  irreversibilidad según el modelo de aplicación, sincronismo de movimiento. Dentro del campo de los actuadores mecánicos encontramos dos tipos de movimiento:

- Actuadores mecánicos/lineales con husillo traslante (Serie ST, M tipo1) (B2 tipo1)

- Actuadores mecánicos/lineales con husillo rotante. (Serie SR, Serie M tipo2) (Serie BL tipo2)

- Actuadores mecánicos sin fin corona; (Series M/ST y SR) Aplicaciones standard- donde se precise precisión de parada, irreversibilidad.

- Actuadores mecánicos engranajes cónicos: aplicaciones para altas cargas y alta velocidad de traslación o rotación.

Sistema de actuación eléctrica

Los sistemas eléctricos qué se emplean como actuadores de control deberán tenerse en cuenta en los siguientes dispositivos y sistemas:

1.Dispositivos de conmutación, como son los interruptores mecánicos y los interruptores de
estado sólido, en los que la señal de control enciende o apaga un dispositivo eléctrico, por
ejemplo, un calentador o un motor.

2.Dispositivos tipo solenoide, en los cuales una corriente que pasa por un solenoide acciona un núcleo de hierro dulce, por ejemplo, una válvula hidráulica/neumática operada por solenoides donde la corriente de control pasa por el solenoide que se utiliza para regular el flujo hidráulico/neumático.

3. Sistemas motrices, por ejemplo, motores de CA y CD, en los cuales la corriente produce
una rotación.

 Interruptores Mecánicos

Los interruptores mecánicos son elementos que con frecuencia se usan como sensores para producir y enviar entradas a diversos sistemas, por ejemplo, un teclado.
El relevador electrónico es un ejemplo de interruptor mecánico que los sistemas de control se usaron como actuador.

Relevadores
 

El relevador electrónico responde a las señales de control mediante una sencilla acción de on/off  al circular una corriente por un embobinado de alambre se produce un campo magnético y atrae un brazo movible que es la armadura, la cual produce la apertura o cierre de los contactos.

Diodos
 

Un diodo permite el paso de una cantidad significativos de corriente solo en una dirección de ahí que el diodo se considera como un elemento direccional que permite el paso de corriente solo cuando su polarización es directa es decir, si el ánodo es positivo respecto del cátodo si el diodo tiene una polarización es inversa suficiente es decir un voltaje muy alto causa una rotura

Tiristores y Triacs
 

El tiristor es un diodo con una compuerta que controla las condiciones en las que se activa.
El Triac (Tiristor bidireccional) es similar al tiristor y equivale a un par de tiristores.

Transistores Bipolares

Existen dos tipos de transistores bipolares NPN y PNP.
En el NPN la corriente principal entra por el colector y sale por el emisor y en la base se aplica una señal de control. En el transistor PNP la corriente principal entra por el emisor y sale por el colector y en la base se aplica una señal de control.
La conmutación de transistor bipolar se realiza mediante corrientes de base por lo que existe la posibilidad de utilizar frecuencia de conmutación mayor que en los tiristores.

MOSFETs
 

Existen dos tipos de MOSFETs (transistores de efecto de campo de óxido metálico) de canal m y p. La principal diferencia en el uso de MOSFETs para conmutación y un transistor bipolar para el mismo propósito es que no entra corriente a la compuerta para lograr dicho control el voltaje de compuerta es la señal controladora. Por lo tanto, los circuitos de excitación se simplifican dado que no es necesario ocuparse de la magnitud de la corriente. Con los MOSFETs son posibles las conmutaciones a muy altas frecuencia, de hasta 1MHz; la interconexión con un microprocesador es mucho más sencilla que con transistores bipolares.

Los solenoides

Los solenoides se pueden usar como actuadores operados eléctricamente. Las válvulas de
solenoide son un ejemplo de estos dispositivos y se utilizan para controlar el flujo en sistemas hidráulicos o neumáticos. Cuando una corriente pasa por el devanado un núcleo de hierro dulce es atraído hacia dicho devanado y, al hacerlo abre o cierra puertas que controlan el flujo de un fluido.