Servo
Páginas: 6 (1349 palabras)
Publicado: 10 de octubre de 2012
Servomotor
Los servomotores pueden ser neumáticos, eléctricos, hidráulicos y digitales si bien se emplean generalmente los dos primeros por ser más simples, de actuación rápida y de tener una gran capacidad de ezfuerzo. Puede afirmarse que el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente.
Los servomotores hidráulicos consisten en una bomba de accionamientoeléctrico que suministra fluido hidráulico a una servoválvula. La señal del instrumento de control actúa sobre la servoválvula que dirige el fluido hidráulico hacia los dos lados del pistón actuador hasta conseguir, mediante una retroalimentación, la posición exacta de la válvula. Se caracterizan por ser extremadamente rápidos, potentes y suaves, si bien su costo es elevado, por lo que sólo seemplean cuando los servomotores neumáticos no pueden cumplir con las especificaciones de servicio.
Las válvulas digitales disponen de compuertas neumáticas accionadas por electroválvulas que, a su vez, son excitadas por la señal de salida binaria de microprocesador. Su respuesta es muy rápida (una compuerta 500 ms), y el grado de abertura depende de la combinación de las compuertas (8 compuertasdarán 1, 2, 4, …, 128 relaciones de capacidad). Aunque estas válvulas están limitadas a fluidos limpios y no corrosivos, presentan interés para el mando digital directo, si bien su velocidad de apertura instantánea no representa una ventaja esencial frente a las válvulas neumáticas industriales (5 a 20 segundos según el tamaño), y su costo es elevado.
Servomotor neumático
El servomotor neumáticoconsiste en un diafragma con resorte que trabaja (con algunas excepciones) entre 3 y 15 psi (0, 2-1 bar), es decir, que las posiciones extremas de la válvula corresponden a 3 y 15 psi (0, 2 y 1 bar).
Al aplicar una cierta presión sobre el diafragma, el resorte se comprime de tal modo que el mecanismo empieza a moverse y sigue moviéndose hasta que se llega a un equilibrio entre la fuerrzaejercida por la presion del aire sobre el diafragma y la fuerza ejercida por el resorte.
Idealmente, con una señal de 3 psi (0,2 bar) la válvula debe de estar en la posición 0 de su carrera y para una señal de 15 psi (1 bar) en la posición 100. Asimismo, debe existir una proporcionalidad entre las señales intermedias y sus correspondientes posiciones. En la práctica las válvulas de control se dedesvían de este comportamiento debido a las causas siguientes:
1. Razonamientos en la estopada.
2. Histéresis y falta de linealidad del resorte que son poco importantes desde el punto de vista de este estudio práctico.
3. Área efectiva del obturador que varía con la carrera del vástago de la válvula.
4. Esfuerzo en el obturador de la válvula creado por la presion diferencial delfluido.
5. Fuerza adicional del servomotor necesaria para conseguir un cierre efectivo entre el obturador y el asiento (fuerza de asentamiento).
Los fabricantes de válvulas normalizan los tamaños de los servomotores de acuerdo con el tamaño de los cuerpos de las válvulas donde van montados. Aveces ocurre que la fuerza que proporciona un servomotor estándar no es suficiente y es necesarioutilizar un actuador sobredimensionado que para el mismo campo de compresión permita una mayor fuerza gracias a su mayor área efectiva en el diafragma y a la mayor carrera del vástago del obturador.
Hay que señalar que los muelles que se oponen al diafragma poseen las características siguientes:
* Margen de compresión. Por ejemplo, 3 a 15 psi (0, 2-1 bar).
* Carrera
* Gradiente. Fuerzarequerida para comprimir el muelle 1 cm.
* Flexión total. Centímetros de longitud con que el muelle puede comprimirse hasta que las espiras se toquen y sea imposible una compresión ulterior.
Para asegurar que las espiras del muelle no se toquen entre si se acostumbra a utilizar solamente entre el 80 y 85% de la flexión total como máximo. Esto significa que restando de los cm de flexion...
Los servomotores pueden ser neumáticos, eléctricos, hidráulicos y digitales si bien se emplean generalmente los dos primeros por ser más simples, de actuación rápida y de tener una gran capacidad de ezfuerzo. Puede afirmarse que el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente.
Los servomotores hidráulicos consisten en una bomba de accionamientoeléctrico que suministra fluido hidráulico a una servoválvula. La señal del instrumento de control actúa sobre la servoválvula que dirige el fluido hidráulico hacia los dos lados del pistón actuador hasta conseguir, mediante una retroalimentación, la posición exacta de la válvula. Se caracterizan por ser extremadamente rápidos, potentes y suaves, si bien su costo es elevado, por lo que sólo seemplean cuando los servomotores neumáticos no pueden cumplir con las especificaciones de servicio.
Las válvulas digitales disponen de compuertas neumáticas accionadas por electroválvulas que, a su vez, son excitadas por la señal de salida binaria de microprocesador. Su respuesta es muy rápida (una compuerta 500 ms), y el grado de abertura depende de la combinación de las compuertas (8 compuertasdarán 1, 2, 4, …, 128 relaciones de capacidad). Aunque estas válvulas están limitadas a fluidos limpios y no corrosivos, presentan interés para el mando digital directo, si bien su velocidad de apertura instantánea no representa una ventaja esencial frente a las válvulas neumáticas industriales (5 a 20 segundos según el tamaño), y su costo es elevado.
Servomotor neumático
El servomotor neumáticoconsiste en un diafragma con resorte que trabaja (con algunas excepciones) entre 3 y 15 psi (0, 2-1 bar), es decir, que las posiciones extremas de la válvula corresponden a 3 y 15 psi (0, 2 y 1 bar).
Al aplicar una cierta presión sobre el diafragma, el resorte se comprime de tal modo que el mecanismo empieza a moverse y sigue moviéndose hasta que se llega a un equilibrio entre la fuerrzaejercida por la presion del aire sobre el diafragma y la fuerza ejercida por el resorte.
Idealmente, con una señal de 3 psi (0,2 bar) la válvula debe de estar en la posición 0 de su carrera y para una señal de 15 psi (1 bar) en la posición 100. Asimismo, debe existir una proporcionalidad entre las señales intermedias y sus correspondientes posiciones. En la práctica las válvulas de control se dedesvían de este comportamiento debido a las causas siguientes:
1. Razonamientos en la estopada.
2. Histéresis y falta de linealidad del resorte que son poco importantes desde el punto de vista de este estudio práctico.
3. Área efectiva del obturador que varía con la carrera del vástago de la válvula.
4. Esfuerzo en el obturador de la válvula creado por la presion diferencial delfluido.
5. Fuerza adicional del servomotor necesaria para conseguir un cierre efectivo entre el obturador y el asiento (fuerza de asentamiento).
Los fabricantes de válvulas normalizan los tamaños de los servomotores de acuerdo con el tamaño de los cuerpos de las válvulas donde van montados. Aveces ocurre que la fuerza que proporciona un servomotor estándar no es suficiente y es necesarioutilizar un actuador sobredimensionado que para el mismo campo de compresión permita una mayor fuerza gracias a su mayor área efectiva en el diafragma y a la mayor carrera del vástago del obturador.
Hay que señalar que los muelles que se oponen al diafragma poseen las características siguientes:
* Margen de compresión. Por ejemplo, 3 a 15 psi (0, 2-1 bar).
* Carrera
* Gradiente. Fuerzarequerida para comprimir el muelle 1 cm.
* Flexión total. Centímetros de longitud con que el muelle puede comprimirse hasta que las espiras se toquen y sea imposible una compresión ulterior.
Para asegurar que las espiras del muelle no se toquen entre si se acostumbra a utilizar solamente entre el 80 y 85% de la flexión total como máximo. Esto significa que restando de los cm de flexion...
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