Calculo Del Diámetro de Un Actuador

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República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior Universidad De Carabobo Escuela de Ingeniería Eléctrica Automatizacion Industrial I 1 RESUMENEn el presenta informe se explicara y se mencionaran el cálculo del diámetro de distintos actuadores, primero se indagara en algunos términos y conceptos básicos y luego se explicara de forma matemática el cálculo del diámetro de un actuador dependiendo de la utilización que vaya a tener el mismo. Índice de términosCONTROL AUTOMATICO, ACTUADORES, NEUMATICA, HIDRAULICA.. I. INTRODUCCIÓN Este documento explica como calcular el diámetro de un actuador, y además muestra un ejemplo de su aplicación, dichos cálculos serán fundamentados en leyes físicas por la cuales se llegaron a expresiones matemáticas que permiten el buen dimensionamiento de un actuador para la actividad a la cual va a estar sometido el mismo. II. DESARROLLO La fuerza desarrollada por un cilindro es función del diámetro del embolo, de la presión de alimentación de aire y de la resistencia producida por el rozamiento, por ende la fuerza teórica se calculara mediante la siguiente expresión: [N]. (1) Pero la fuerza teórica no es la efectiva, ya que existe rozamiento de parte del embolo con respecto a la carcaza, dichas fuerzas representan hasta un 20% de la fuerza calculada, además se tiene que considerar si es un cilindro simple o doble efecto, en el primer caso, habrá que reducir la fuerza de elongación del resorte, la cual se calcula mediante la siguiente expresión: [N]. (2) F: Fuerza del muelle en N. K: Constante del muelle en N/mm X: Elongación en mm. Quedando la fuerza del actuador simple efecto de la siguiente forma: [N]. (3) El área efectiva del cilindro del embolo depende si se tienen que considerar el avance y el retroceso, si se desea usar una aplicación donde la fuerza del cilindro se ejerza en la salida del actuador, el área efectiva es la siguiente: …. (4) …. (5) Si se quiere usar el cilindro en una aplicación donde la fuerza del actuador se ejerza cuando el cilindro del mismo este entrando se tendrá la siguiente expresión: …. (6) D: Diámetro del Actuador d: Diámetro del embolo Ademas de tener en cuenta las áreas efectivas, se tendrá que considerar un coeficiente de carga, que tendrá en consideración en los actuadores doble efecto las fuerzas de rozamiento, dicho coeficiente se define como: …. (7) Generalmente se utiliza un Co de 85 %, y si se requiere un control de velocidad mas preciso se utiliza un Co de 75 %. Finalmente con esas definiciones se puede calcular el diámetro del actuador fácilmente, solamente basta con despejar, el diámetro de la ecuación Nro. 6, para sustituirlo en la ecuación Nro 7, y así obtener el diámetro deseado. Calculo del Diámetro de un Actuador Nick Torrealba Ntorrealbah@hotmail.com

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Repblica Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Educacin Superior Universidad De Carabobo Escuela de Ingeniera Elctrica Automatizacion Industrial I 1 RESUMENEnelpresentainformeseexplicarayse mencionaranelclculodeldimetrodedistintosactuadores, primero se indagara en algunos trminos y conceptos bsicos yluegoseexplicaradeformamatemticaelclculodel dimetrodeunactuadordependiendodelautilizacinque vaya a tener el mismo. ndicedetrminosCONTROLAUTOMATICO, ACTUADORES, NEUMATICA, HIDRAULICA.. I.INTRODUCCIN Estedocumentoexplicacomocalculareldimetrodeun actuador,yademsmuestraunejemplodesuaplicacin, dichosclculossernfundamentadosenleyesfsicasporla cuales se llegaron a expresiones matemticas que permiten el buendimensionamientodeunactuadorparalaactividadala cual va a estar sometido el mismo. II.DESARROLLO Lafuerzadesarrolladaporuncilindroesfuncindel dimetrodelembolo,delapresindealimentacindeairey delaresistenciaproducidaporelrozamiento,porendela fuerza terica se calculara mediante la siguiente expresin: [N]. (1) Perolafuerzatericanoeslaefectiva,yaqueexiste rozamientodepartedelemboloconrespectoalacarcaza, dichasfuerzasrepresentanhastaun20%delafuerza calculada,ademssetienequeconsiderarsiesuncilindro simple o doble efecto, en el primer caso, habr que reducir la fuerza de elongacin del resorte, la cual se calcula mediante la siguiente expresin: [N]. (2) F: Fuerza del muelle en N. K: Constante del muelle en N/mm X: Elongacin en mm. Quedandolafuerzadelactuadorsimpleefectodela siguiente forma: [N]. (3) El rea efectiva del cilindro del embolo depende si se tienen que considerar el avance y el retroceso, si se desea usar una aplicacin donde la fuerza del cilindro se ejerza en la salida del actuador, el rea efectiva es la siguiente: . (4) . (5) Sisequiereusarelcilindroenunaaplicacindondela fuerza del actuador se ejerza cuando el cilindro del mismo este entrando se tendr la siguiente expresin: . (6) D: Dimetro del Actuador d: Dimetro del embolo Ademasdetenerencuentalasreasefectivas,setendr queconsideraruncoeficientedecarga,quetendren consideracinenlosactuadoresdobleefectolasfuerzasde rozamiento, dicho coeficiente se define como: . (7) Generalmente se utiliza un Co de 85 %, y si se requiere un control de velocidad mas preciso se utiliza un Co de 75 %. Finalmenteconesasdefinicionessepuedecalcularel dimetrodelactuadorfcilmente,solamentebastacon despejar, el dimetro de la ecuacin Nro. 6, para sustituirlo en la ecuacin Nro 7, y as obtener el dimetro deseado. Calculo del Dimetro de un Actuador Nick [email protected] Repblica Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Educacin Superior Universidad De Carabobo Escuela de Ingeniera Elctrica Automatizacion Industrial I 2 De (7), se obtiene: Despejando a D, se obtiene De dicha ecuacin se puede obtener el dimetro del cilindro que se necesitara ante una fuerza necesaria, y una presin de trabajo (P). Algunascompaasofrecenunastablasguasparala seleccindelosactuadores,entrealgunasdeesastablas tenemos la siguiente: Fig. 1. Dimetro de Actuadores en funcin de la presin de operacin, y de la fuerza necesaria. (2) Parautilizardichatablasepodraentrarconlapresin necesariay la presin de operacin, para encontrar el cilindro del actuador que pueda brindar dicha fuerza. III.CONCLUSIONES Coneldesarrollodeestainvestigacinselogroestablecer lasecuacionesnecesariasparacalculareldimetrodelos actuadores de doble y simple efecto, cabe destacar que no es de fcil utilizacin, ya que se tiene que saber usarlas, se debe tener en cuenta la fuerza necesaria, las fuerzas de rozamiento yderesortesiestuviesen,ademsdeestosetieneque conocermuybienelprocesoylascaractersticasde alimentacin a la cual va a estar sometida el actuador. IV.REFERENCIAS [1]J.Garrigos,"ActuadoresNeumaticos,Recopiladoen12dediciembredel2014,en:http://platea.pntic.mec.es/~jgarrigo/1bch/archivos/3eva/7_actuadores_neumaticos.pdf . [2]MICRO,CilindrosRecopiladoen12dediciembredel2014,en:http://www.microautomacion.com/catalogo/Actuadores.pdf[3]SEAS,ActuadoresNeumaticos,Recopiladoen12dediciembredel 2014, en: http://fosva.seas.es/docs/t3_neumatica.pdf