ACTUADORES MECATRÓNICOS
 


ACTUADORES ELÉCTRICOS

 Los componentes eléctricos son los más comunes en todo tipo de industria. En los siguientes puntos comentaremos sobre aquellos componentes que son necesarios en cualquier sistema de automatización.

 1 MOTORES

 1A MOTORES C.A.

 Los motores de inducción son los más empleados de todos los tipos, por su poco mantenimiento y robustez.

Entre los diferentes tipos de motores de c.a. que han aparecido en el mercado para variar la velocidad, ninguno ha sido aceptado por la industria (Ej.: Tipo Vector). Tanto que aún se buscan los motores de rotor devanado para arranques pesados y un control burdo de velocidad, lo que es suficiente en algunas aplicaciones.

  1B MOTORES C.D.

Han caído en desuso en nuestro país por la gran difusión de los inversores electrónicos como medio para variar la velocidad de motores, lo que anteriormente fue reino del motor de c.d. en su totalidad.

Pero, con la llegada de los motores de imán permanente en potencias menores a 3 HP y, de nuevos y baratos controles de velocidad en c.d., los motores de corriente directa no han podido ser reemplazados de potencias pequeñas.

 1C SERVOMOTORES

Esta clase de motores han proliferado en gran medida con la automatización. Ya sea con tacómetro o más aún con codificador de posición para la retroalimentación de velocidad y/o posición al control electrónico.

En general son de imán permanente para un control preciso del par motor.

  

1D OTROS MOTORES

Existen en el mercado motores llamados de pulso o de paso, con los que se puede controlar posicionamiento sin recurrir a costosos servosistemas. Invariablemente requieren un control especial para su funcionamiento.

 

2 CONTROLES DE MOTORES

Entre tantos tipos de controles de motores en el mercado, podemos clasificarlos en varios grandes grupos:

 

2A ARRANCADORES

Un arrancador consiste en la combinación de un contactor y un relevador de sobrecarga conectados entre sí y a una estación de botones, ya sea remota o local.

En el mercado existen dos tipos de arrancadores para la misma función. Los que siguen las normas NEMA y los de tipo europeo o IEC.

La diferencia entre ambos es la filosofía de diseño. El NEMA está fabricado para todos los motores que correspondan a una potencia, y en cambio, el IEC, de acuerdo con el número de arranques y de sobrecargas del motor, se selecciona el arrancador.

En resumen, el NEMA está fabricado para resistir sobrecargas de un motor que corresponda a la potencia y el IEC para controlar un motor de uso específico. Costo? El mismo para uso idéntico y con la misma duración aproximada.

 

2B VARIADORES DE C.D.

Por muchos años ha sido empleado este tipo de control, debido a su construcción sencilla, y aplicación sin problemas.

Muchos controles de éstos han sido fabricados para retroalimentación de velocidad por tacómetro.

 

2C INVERSORES

Con los circuitos integrados de muy alta densidad y semiconductores de potencia baratos, ha sido posible la fabricación de sistemas de control de velocidad de corriente alterna a precios competitivos con los de c.d.

Existen dos tipos, los de modulación de voltaje (PWM en Inglés) y los de modulación de corriente. Los primeros causan gran interferencia con otros equipos electrónicos por el gran contenido de armónicas que producen. Los segundos, más caros, son más eficientes y no causan gran interferencia.

En algunos países están prohibidos los primeros sin un filtro que atenúe las armónicas, lo que posiblemente nos pidan en unos años aquí en México, ya que como efecto negativo, otros equipos electrónicos conectados en la misma línea, operan erráticamente.

Estos equipos están diseñados en general para ser conectados a un PLC como control maestro y conectados a un filtro o a un transformador de aislamiento que baje el nivel del cortocircuito en caso de falla. Esta última recomendación no se efectúa en muchas fábricas de nuestro medio con la consiguiente destrucción parcial o total del aparato cuando sucede un cortocircuito entre el control y el motor.

 

2D SERVOCONTROLES

Los servocontroles son amplificadores de muy alta ganancia que se retroalimentan con la información proveniente de los tacómetros de los servomotores.

Estos amplificadores reciben como entrada una señal analógica de un control manual o automático; esto es, de un potenciómetro o de un PLC por ejemplo.

Su uso es muy específico para lugares donde se requiere exactitud en la velocidad y/o en la posición de una máquina. Ejemplo: Los servos de las máquinas herramienta de control numérico.

  

3 RELEVADORES DE CONTROL

Gran confusión se tiene en la diferencia entre contactor y relevador de control, debido a la aparente igualdad física de ambos en ciertas marcas.

Los relevadores nunca han sido para conectar sistemas de fuerza, y por ello sus contactos no pasan de 9 Amperes máximos de capacidad.

Además, es peligroso hacer caso omiso de las recomendaciones de uso de los diferentes tipos de relevadores, especialmente en cuanto al voltaje y corriente de interrupción de los contactos. Ejemplo: Es común observar relevadores tipo "Schrack" para abrir contactos a 440 volts c.a. (CUIDADO! Solamente pueden usarse en circuitos resistivos en ese voltaje, ya que tiene el código de aplicación AC11 impreso en la superficie).

Otro ejemplo: En un arrancador Allen-Bradley los contactos auxiliares deben conectarse a la misma polaridad de línea.

 

4 CABLES Y ALAMBRES

Con la apertura comercial de México, se tiene una gama completa de cables a la disposición de las industrias para la conexión de los diferentes elementos de las máquinas.

Además, al mismo tiempo de la apertura comercial, se implementó un sistema de Verificación privado de Instalaciones Eléctricas, (El que esto escribe tiene la licencia no. UVSEIE082A para Verificar este tipo de Instalaciones) para que se cumplan las Normas de Seguridad mínima al manejar la electricidad. Desde Octubre de 1994 México tiene unas normas para Instalaciones muy parecidas en su contenido a las de los Estados Unidos.

Así, se tiene que todos los motores, tableros y máquinas deben estar firmemente conectadas a tierra mediante cable y electrodos. Los cables normales (THW) no deben ir colocados en trincheras... Cables de calibres menores al 1/0 no pueden colocarse directamente en charolas, etc.

 

5 BOTONES Y SEÑALIZACIÓN

Los botones de señalización eléctrica han sufrido un cambio en los últimos años bajo la influencia de las normas europeas y de los nuevos sistemas electrónicos de control.

El cableado de hace unas décadas debía resistir algunos amperes de corriente y, por ende los contactos de todos los interruptores. Esto, no es el caso en la mayoría de las máquinas actuales, ya que los PLC y demás controles electrónicos trabajan con unos cuantos miliamperes a muy bajo voltaje.

Por lo anterior, existen botones en 22 mm de diámetro que permiten una gama enorme de accesorios de actuación con la limitante de corriente máxima permitida de unos cuantos Voltamperes. Y, existen los tradicionales botones en 30 mm de diámetro que ahora decimos de "servicio pesado" para corrientes de varios amperes y hasta 250 volts, aún en c.d.

 

6 CONTROLES ALAMBRADOS

Estos controles han estado presentes desde el inicio de la Electricidad hace 100 años y, aún siguen vigentes en nuestros días.

En ciertas aplicaciones no hay mejor control ni más barato que el control alambrado. Ej. El control de velocidad sin retroalimentación de un motor de corriente directa mediante un reóstato de campo.

 

7 SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA

En México como en toda el área de influencia norteamericana, se emplea para simbología la norma ANSI para dibujos, pero en nuestro país también tenemos maquinaria con diagramas hechos bajo la norma europea, que poco a poco está prevaleciendo sobre la norma americana.


050526 © Ing. Roberto Ruelas. León, Gto. MÉXICO