TESIS DE MODELO MATEMATICO DE UN PISTON HIDRAULICO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DE UN ACTUADOR HIDRÁULICO PARA
UN SIMULADOR DE MARCHA NORMAL

Tesis para optar el Título de Ingeniero Mecánico, que presenta el bachiller:

JOSÉ LUIS PIERO LOLI MÉNDEZ

ASESOR: Dante Elías Giordano

Lima, Septiembre de 2012

RESUMEN

En este trabajo se desarrolla el modelodinámico de un actuador hidráulico de doble
efecto de la marca Fluidtek, el cual forma parte importante del simulador de marcha
normal que se desarrolla en la Pontifica Universidad Católica del Perú. Asimismo,
se muestra el comportamiento dinámico del actuador por medio de simulaciones
ejecutadas en MatLab, para lo cual se desarrolló el algoritmo correspondiente.
En primer lugar se identificaronlos parámetros que caracterizan el modelo dinámico
del actuador hidráulico, definiendo como variable de entrada la presión hidráulica
del fluido y como variable de salida el desplazamiento del vástago. El modelo
matemático se obtuvo planteando las condiciones de equilibrio correspondientes a
los fenómenos físicos presentes en el accionamiento del actuador. Algunos
parámetros del modelo seobtuvieron revisando la información técnica del
fabricante, mientras que otros fueron obtenidos por medición y experimentación
(coeficiente de fricción dinámica) y de la literatura técnica (módulo de Bulk).
Los resultados obtenidos indican que el comportamiento del actuador presenta un
error en estado estacionario, lo cual produce imprecisión en la señal de salida, por
lo que es necesariotomar acciones de control al respecto. Sin embargo, las
gráficas muestran que la simulación en el computador asemeja a lo observado en el
banco de pruebas. De esta manera, se concluye que el modelo matemático
obtenido describe adecuadamente al actuador.

Dedico esta tesis a Dios por la oportunidad
de culminar este proyecto,
a mis padres y hermanos,
y a mi familia que siempre
estuvoconmigo.

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AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mi agradecimiento a mi padre por el esfuerzo de todos estos años
para darme mejores oportunidades en la vida, también deseo agradecer a mi
asesor, el Dr. Dante Elías por sus sabios consejos, perseverancia y su amistad.

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

Pág.
Resumen.........................................................................................................i
Aprobación de temario de Tesis ..................................................................... ii
Dedicatoria..................................................................................................... iv
Agradecimientos .............................................................................................v
INTRODUCCIÓN............................................................................................1
1 ANTECEDENTES........................................................................................3
1.1 Tipos de actuadores .................................................................................3
1.1.1 Actuadores hidráulicos ..................................................................4
1.1.2Actuadores neumáticos .................................................................4
1.1.3 Actuadores eléctricos ....................................................................4
1.2 Actuador del simulador de marcha normal................................................5
1.2.1 Sellos hidráulicos...........................................................................7
1.3Consideraciones previas a la modelación del sistema............................11
1.4 Fundamentos teóricos para la modelación .............................................12
1.5 Metodología del modelado......................................................................13
1.6. Parámetros principales del sistema .......................................................15
1.7 Ensayos propuestos...