Como funciona un servomotor

El servomotor es una clase especial de motor con la que se controla la posición del eje en un momento particular. Se explica cómo funciona un servomotor, qué es, para qué sirve, sus tipos y más.

¿Qué es un servomotor?

Un servomotor es un dispositivo actuador que tiene la posibilidad de ubicarse en cualquier posición angular por medio de señales de control. Los servomotores poseen un rango de operación. Es decir, no trabajan con posiciones de 360º. La mayoría trabajan con un rango de -90º a +90º. Esto quiere decir que se mueven en los ángulos comprendidos entre -90º y 90º. Tras moverse a ese ángulo la posición se mantiene fija para que realice su labor.

Cómo funciona un servomotor

¿Para qué sirve un servomotor?

El servomotor por su capacidad de movimiento, fijarse en una posición y trabajo, se lo utiliza en la robótica y en instancias industriales. Incluso en los sistemas de seguimiento solar se lo emplea para guiar el movimiento de los paneles solares de acuerdo con la dirección del sol.

¿Cómo funciona un servomotor?

Un servomotor dispone de tres cables en lugar de dos como los motores comunes. Los cables casi siempre son de los mismos colores y por eso se los puede reconocer con facilidad. El color depende del fabricante. La necesidad de esa señal de control hace que sea necesario su uso sin un circuito de control pertinente. Lo anterior se explica por su circuito de control interno, para que la señal de control modulada se dé. Por eso se utiliza una modulación por ancho de pulsos.

El componente principal de un servomotor es un motor de corriente continua. Los motores de corriente continua tienen mucha velocidad, pero muy poco torque. Por lo tanto, el servomotor para aumentar el torque se utiliza una caja reductora. Esta transforma gran parte de la velocidad de giro en fuerza.

Desde el circuito electrónico se recibe la señal de la modulación por ancho de pulsos y se la traduce en el movimiento del motor DC. El eje del anterior motor ya está acoplado con un potenciómetro, para permitir que se forme un divisor de voltaje. Ese voltaje de salida del divisor tendrá que variar según sea la posición del eje del motor DC.

Para lograr el mayor toque en un servomotor la tensión de alimentación debe ir de 4 a 9 voltios. Por último, el servomotor también posee un circuito de control el cual recibe la señal de la posición en la que debe estar.

Partes de un servomotor

Partes de un servomotor

  • Motor de corriente continua (DC) – Es un elemento con el que se le da movilidad al servomotor. Si se aplica un potencial a sus dos terminales, el motor va a girar en un sentido a su máxima velocidad. Si el voltaje que se aplica en sus dos terminales es inverso, el giro se invierte.
  • Engranajes reductores – Es un tren de engranajes que reduce la alta velocidad de giro del motor para que se incremente la capacidad de torque.
  • Sensor de desplazamiento – Es casi siempre un potenciómetro que se ubica en el eje de salida del servomotor, el cual se usa para conocer la posición angular.
  • Circuito de control – Se trata de una placa electrónica que aplica una estrategia de control de su posición de retroalimentación. Para lo anterior, el circuito va comparando una señal de entrada de referencia o de posición deseada, con la posición actual que mide el potenciómetro. Esa diferencia es amplificada y se usa para mover el motor en la dirección que resulte necesaria para que el error se reduzca.

Tipos de servomotor

Servomotor de rango de giro limitado – Son los más comunes y permiten que su rotación sea de 180 grados, razón por la que no pueden realizar una vuelta completa.

Servomotor de rotación continua – Su característica principal es que pueden girar 360 grados, por tanto, dan una rotación completa. El funcionamiento es semejante al de un motor convencional, aunque con las propiedades de un servomotor, así que está en capacidad de controlar la posición y la velocidad al darse un giro en un momento específico.

Usos de un servomotor

Este es un dispositivo que para el caso de los servomotores industriales es empleado en el zoom de la cámara de fotos, robótica, impresoras para el control del retroceso y avance del papel, robots industriales, sistemas de conducción, máquinas de herramientas, coches radiocontrol, timones de aviones, etc.

En un sistema de seguimiento solar permiten el movimiento de los paneles solares según sea la dirección del sol. En las máquinas de troquelado, fresadoras, tornos, etc.

Consumo de energía de un servomotor

Para determinar el consumo de un servomotor hay que fijarse en una carga eléctrica que será igual a la potencia multiplicada por el tiempo de utilización del motor. Ya que los servomotores se alimentan entre 4 y 6 voltios, se puede asumir su voltaje de alimentación es casi constante en la mayoría de los modelos. De todos modos, el consumo de corriente es lo que se diferencia.

Esa corriente demandada por el servomotor va a depender de:

  • Fabricante y el modelo.
  • La inercia que se acopla al eje del motor.
  • La velocidad de rotación que se aplica al eje.

Como funciona el cambio automatico

El cambio automáticoconvertidor de la transmisión automática facilita la conducción de un automóvil y es más seguro. A continuación, se explica cómo funciona, qué es y más.

¿Qué es el cambio automático?

El cambio o el convertidor de la transmisión automática del auto es un sistema de transmisión que es capaz de seleccionar por si mismo todas las marchas o relaciones sin necesidad de la intervención directa del conductor. El criterio de cambio de una relación a otra se produce en función de la velocidad del vehículo y del régimen del motor.

Como funciona el cambio automatico

¿Para qué sirve el cambio automático?

El convertidor de la transmisión automática o cambio automático es útil en un automóvil para que no sea necesaria la intervención de quien conduce al momento de elegir o cambiar las marchas. Este sistema es de gran utilidad para los conductores ya que transmite sin realizar los famosos tirones de cambios de relación y ademas permite que el conductor pueda estar constantemente atento al trafico.

Ademas de confort también brinda mas seguridad que el sistema de cambios tradicional. A continuación detallaremos sus componentes y el funcionamiento de este sistema.

¿Cómo funciona el cambio automático?

El funcionamiento de la transmisión automática es bastante complejo por el número de piezas involucradas, pero los conceptos permiten que se simplifique la explicación.

En principio el motor va a estar conectado con la transmisión en un sitio llamado caja del convertidor o cráter. En un vehículo equipado con cambio automático, es la anterior caja la que va a contener el convertidor de par en vez de el embrague. Respecto al convertidor de par se trata de un acoplador hidráulico que se encarga de conectar el motor con la transmisión y que así se impulsen las ruedas.

La transmisión es la que contiene los engranajes planetarios que tienen la función de brindar diversas relaciones de cambio. Para que se tenga una idea mejor de lo anterior, se aconseja ver el siguiente video sobre el convertidor de par y los engranajes planetarios.

En un primer momento, la placa flexible del motor va a conectar con el convertidor de par. La idea es que se proporcione un medio para la conexión y desconexión de la potencia del motor a la carga que se acciona. El convertidor de par reemplaza al embrague de una transmisión manual. Por eso se sugiere ver el anterior video.

Con estos conceptos básicos planteados sobre el funcionamiento del cambio automático, se aconseja ver el siguiente vídeo para ver cada una de las partes operando como conjunto, al igual que facilitar la comprensión de cuáles son las tareas de cada una de las partes involucradas.

Video de como funciona el cambio automático

Componentes de una caja de cambios automática

Los elementos fundamentales que componen la mayoría de los cambios automáticos son:

  • Convertidor hidráulico: Un par que varia y ajusta de forma automática su par de salida para que este se conecte al par que necesita la transmisión.
  • Un tren epicicloidial: Establecen las distintas relaciones del cambio.
  • Mecanismo de mando: Selecciona automáticamente las relaciones de los trenes epicicloidiales.

Anteriormente las primeras cajas de cambios automáticas trabajaban de forma hidráulica. Hoy en día se están reemplazando por las electrónicas permitiendo mas variedades en las relaciones de cambios.

¿Cómo determina los puntos de cambio el cambio automático?

Para que se pueda dar un momento de decisión, se requiere saber cuándo se va a pasar de una velocidad a otra según dos variables principales:

  • La posición en la que se encuentre el pedal acelerador, por ende, la carga motor que va a demandar el conductor al vehículo: cuesta arriba, descenso, llano, el número de pasajeros, la carga, etc.
  • La velocidad del vehículo.

Según se calculen cada una de las variables anteriores, el cambio automático o transmisión automática va a modificar a unas relaciones que sea más largas o menores, para que se presente un punto de cambio en la marcha.

Como funciona la barra estabilizadora

Muchas veces cuando vamos manejando y agarramos una curva, al doblar, el vehículo se inclina hacia el lado externo de la curva. Cuando esto sucede, se produce una distribución desigual en las cargas de las ruedas, lo que hace complicado el correcto y normal funcionamiento de los amortiguadores o suspensiones dándonos un temor de volcar.

Para contener esa tendencia a inclinarse se emplean las barras estabilizadoras. Estas barras están dobladas y son de acero. Al tomar una curva, uno de los lados recibe mas peso que el otro y trata de aproximarse a la rueda.

Funcionamiento de la barra estabilizadora

Al girar las ruedas, la barra se torciona, y este esfuerzo se transmite al otro brazo, tratando de mantener ambos lados de la carrocería a la misma distancia, disminuyendo la inclinación al tomar las curvas.

Por otra parte, cuando doblamos, estamos haciendo un sobre esfuerzo en la suspensión exterior a la curva y estamos alargando la otra suspensión. Esto hace que si el auto es de tracción trasera, se vaya de cola, y si es de tracción delantera se vaya de trompa.

La barra estabilizadora entonces también es la encargada de compensar ese defecto que tienen los autos al doblar. Para esto la barra debe estar bien calibrada.

Video de como funciona una barra estabilizadora

https://www.youtube.com/watch?v=QCd5R6421fc

Como funciona un turbo

Un turbo es un dispositivo mecánico que se le agrega al auto con el fin de que este pueda entregar mas potencia, y así lograr una mayor velocidad final. El turbo es mas eficiente para motores diesel.

Se conoce que el motor trabaja comprimiendo aire y combustible a tal punto que explotan. Si agregamos mayor cantidad de aire o de combustible, el motor podrá entregar mas potencia.

La finalidad del turbo es la de comprimir el aire con el fin de que este pueda entrar en mayor cantidad en el cilindro del motor y así poder entregar mas potencia que luego se traducirá en mayor velocidad.

Funcionamiento de un turbo

Para realizar la compresión de aire, el turbo necesitaría de algún tipo de trabajo que lo haga girar. Esto se consigue con los gases de escape de la combustión en el motor.

La energía de estos gases de escape hacen girar una turbina que esta conectada a través del mismo eje a un compresor. Luego que pasan por la turbina estos gases son expulsados.

El aire ingresa a la rueda del compresor que gira gracias a la turbina. Esta rueda comprime el aire, convirtiendo un flujo de baja presión y alta velocidad, en uno de alta presión y baja velocidad. Luego de que el aire se comprime, basta con enfriarlo, de este modo la cantidad de aire que podrá ingresar al cilindro sera mucho mayor aumentando considerablemente la potencia que puede entregar el motor.

Video de como funciona un turbo

Como funciona un diferencial

Comencemos por entender para que sirve un diferencial en un automovil. Tomemos como ejemplo, dos ruedas que están unidas a un eje. Estas ruedas al ir en linea recta giran a la misma velocidad. Pero, ¿que sucede a la hora de doblar?.

Cuando estamos doblando, hay una rueda que recorre menor trayectoria que la otra, debido a que el radio de giro de la rueda interna va a ser menor que el de la rueda externa. Por lo que seria imposible que ambas ruedas giraran a la misma velocidad ya que causarían un desastre en el auto.

El diferencial justamente existe para regular las velocidades de estas ruedas. La rueda que recorre menos trayectoria en el giro, debería girar mas despacio para poder seguir alineada con la otra rueda que debe recorrer mayor trayectoria por lo que debe girar mas rápido.

Funcionamiento de un diferencial

El diferencial consta de engranajes que se encuentran en forma de U. Cuando el auto se encuentra yendo en una trayectoria recta, el engranaje se mantiene neutro, enviando la misma velocidad a ambas ruedas.

Si en cambio el auto se encuentra doblando, los engranajes se mueven un poco compensando la diferencia entre las velocidades de las ruedas.

Video de como funciona un diferencial

Como funciona la hidrolavadora

La hidrolavadora es una maquina fascinante que ha revolucionado el mundo de la limpieza. La presión con la que sale el agua de esta maquina es tan grande que todo el esfuerzo que antes era realizado por el humano para sacar la suciedad, ahora es realizado por esta potente maquina.

Entre sus usos mas generales, la hidrolavadora es utilizada para lavar pisos, cerámicos, y automóviles con solo usar el agua que sale del grifo y permitiendo a las personas realizar un esfuerzo menor para sacar la misma cantidad de suciedad.

La hidrolavadora básicamente lo que hace es obtener agua a una presión normal de salida de una canilla y multiplicarla por 25, así la fuerza que realiza sobre la superficie a limpiar es 25 veces mas grande.

Funcionamiento de una hidrolavadora

Cuando se activa la maquina, el motor comienza a funcionar, activando una bomba que presuriza el agua proveniente de la red. Al girar, el motor hace subir y bajar unos pistones de forma alterna. Al hacer subir los pistones, el agua ingresa al cilindro donde se encuentra el pistón.

Cuando el motor envía hacia abajo el pistón, este empuja a su vez el agua que entro anteriormente al cilindro. Allí es donde el agua aumenta mucho su presión y pasa por la manguera hasta la pistola. Allí esta lista para salir apenas se oprima el gatillo.

Video de como funciona una hidrolavadora

https://www.youtube.com/watch?v=cojqgFB1GWI

Como funciona un radiador

El radiador es un intercambiador de calor, el cual puede servir tanto para calefaccionar como para enfriar un recinto, una maquina, etc. Uno de sus usos mas conocidos es el radiador para enfriar los elementos mecánicos del auto como ser el motor y todos los circuitos.

Para el auto, el radiador es un componente fundamental dentro de lo que es el desempeño de este. El radiador mantiene el motor dentro de un rango de temperaturas especificas y con ello lograr su máxima eficiencia.

El ciclo de este sistema, es decir el fluido que circulara por todas las tuberías absorbiendo calor de las partes del autmovil puede ser agua o algún liquido refrigerante.

Estructura del radiador

En cuanto la estructura del radiador, este consta de una tapa superior, una tapa inferior cada una con los conductos correspondientes de entrada y salida de agua. Un panel radiador, que a su vez consta de canaletas y aletas que son las encargadas de disipar la temperatura del agua o refrigerante, dependiendo del ciclo.

Consta también de una tapa por donde se ingresa el refrigerante, y un tornillo por donde se hace el mantenimiento del liquido refrigerante en caso de ser necesario.

Video de como funciona un radiador

Como funciona una caja de cambios manual

Si manejamos, la caja de cambios es algo con lo que siempre estamos en contacto. Esta maquina dentro del auto nos permite realizar las marchas para pasar de una velocidad igual a 0 a la velocidad deseada por nosotros.

Esta se ubica luego del embrague y su salida se conecta con el árbol de transmisión. La caja es el mecanismo encargado de adecuar el par motor de las rueda para poner en movimiento el vehículo superando las resistencias al avance. Por lo que actúa como transformador de velocidad.

Base del funcionamiento de una caja de cambios

La caja cuenta con rueda dentadas o engranajes que desmultiplican, es decir dividen la velocidad de giro del motor y proporciona las relaciones adecuadas de tal forma que para una misma velocidad de giro del motor pueden convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas, lo que lleva a distintas velocidades en el coche.

El resultado de desmultiplicacion en las ruedas de tracción es la disminución de velocidad de giro con respecto al motor, lo que lleva a un aumento de la fuerza, ya que lo que se pierde de velocidad se gana de fuerza.

Video de como funciona una caja de cambio

Como funciona una turbina de gas

Una turbina a gas es una maquina motora, que trabaja con gas. Esta maquina es capas de producir energía mecánica. El resultado básico de las turbinas de gas es muy parecido a las de la maquina de vapor, solo que en vez de usar agua, usa sustancias en estado gaseoso

Las turbinas de gas son muy utilizada en los ciclos brayton, es decir un ciclo que genera trabajo a partir de la energía térmica del gas, y en los ciclos de refrigeración.

El trabajo realizado por las maquinas de vapor es utilizado básicamente para generar energía eléctrica moviendo los generadores. Es por eso que las grandes centrales termoeléctricas funcionan con una combinación de turbinas de gas y calderas que hacen mover turbinas.

Funcionamiento paso a paso de una turbina de gas

Una turbina de gas tiene tres partes, la primera es el compresor. En este se producirá la elevación de la presión de gas. Esto conlleva un aumento ligero de la temperatura. Luego esta la cámara de combustión, donde debido la explosión de un combustible, aumentara la temperatura del gas en una gran cantidad, al rededor de los 1000ºc.

Con esta elevación de presión y temperatura, el fluido acumulo mucha energía potencial que ahora la transformara en otros tipos de energía. Esta energía es trasladada a los alabes de la turbina que lo traducirá al eje haciéndolo girar.

Video de como funciona una turbina a gas

 

Como funciona un compresor

Un compresor es una maquina cuya funcion es comprimir, es decir reducir el volumen generalmente de un fluido y de esta forma ir aumentando su presion y desplazarlo.

El compresor funciona debido al intercambio de energia que se produce entre la maquina debido al trabajo que entrega y el fluido que pasa a traves de ella, el cual aumenta su energia cinetica.

Su funcionamiento es similar al de las bombas, solo que estas son maquinas hidraulicas, mientras que los compresores trabajan con fluidos compresibles, es decir la mayoria de los gases.

Utilizacion de los compresores

Los compresores pueden ser utilizados con distintas finalidades. Entre ellas estan:

  • Son parte de la mayoria de los sistemas de refrigeracion, y en los refrigeradores caseros siempre esta.
  • Son parte de los ciclos que trabajan con gas, con el fin de generar trabajo, el cual en la mayoria de los casos es utilizado para generar energia electrica.
  • Es utilizado en los sistemas neumaticos para comprimir el aire que necesitan las maquinas neumaticas.

Tipos de compresores

  • Compresor de desplazamiento positivo: Tiene dimensiones fijas. El movimiento del eje hace la compresion en la misma cantidad que se desplazo. Un ejemplo es el inflador de la bicicleta.
  • El compresor de émbolo: Mediante un motor, el embolo es empujado, haciendo comprimir el aire.
  • El compresor de pistón : Mediante un motor se genera el movimiento y con un sistema biela-cigüeñal es transformado en un desplazamiento lineal el cual a traves de un piston es usado para comprimir el aire.

Video de como funciona un compresor