Resumen Tema 9 Actuadores en Sistemas Domóticos PDF

Actuadores aplicados en sistemas domóticos ========================================== 2. Actuadores aplicados en sistemas domóticos --------------------------------------------- Para automatizar una vivienda o edificio, es fundamental identificar los cambios físicos o acciones que se desean automa...

Actuadores aplicados en sistemas domóticos ========================================== 2. Actuadores aplicados en sistemas domóticos --------------------------------------------- Para automatizar una vivienda o edificio, es fundamental identificar los cambios físicos o acciones que se desean automatizar. Los sensores juegan un papel crucial al captar señales del entorno, como viento, humo, temperatura y luz solar. Los actuadores, por su parte, son dispositivos de salida que responden a estas señales, permitiendo acciones como subir o bajar persianas, encender o apagar luces, y activar alarmas. Los actuadores pueden operar de dos maneras: en función de las señales de los sensores o mediante un control programado que puede incluir temporizadores y operaciones complejas. Además, pueden traducir la corriente eléctrica en diferentes acciones físicas, como luz, rotación o apertura y cierre de válvulas. Se clasifican en dos tipos: - **Digitales**: Envían señales que solo admiten dos valores (por ejemplo, un interruptor de luz que solo puede encender o apagar). - **Analógicos**: Pueden manejar un rango continuo de valores, como la regulación gradual de la intensidad de luz en una lámpara ,. 3. Electroválvulas ------------------ Las electroválvulas son dispositivos utilizados para controlar el paso de fluidos, ya sean líquidos o gases. Funcionan mediante una bobina que genera un campo magnético, permitiendo abrir o cerrar el paso del fluido al aplicar corriente eléctrica. Existen también servoválvulas, que utilizan un motor eléctrico para crear aperturas parciales en el flujo, funcionando de manera opuesta a las electroválvulas. En la automatización domótica, la mayoría de las electroválvulas se diseñan para cerrar el circuito en lugar de abrirlo, lo que evita que se queden cerradas durante un apagón y reduce el consumo energético. Estas se conocen como válvulas normalmente abiertas. Para el suministro de agua, se recomiendan electroválvulas automáticas de rearme, capaces de soportar la presión máxima de la red de distribución. En el caso del suministro de gas, se aconseja el uso de válvulas manuales de rearme, que deben instalarse en lugares secos y en la dirección del flujo de gas especificada por el fabricante ,. ### 3.1. Binarios y analógicos El actuador binario actúa como un interruptor que controla directamente dispositivos al abrir o cerrar un contacto. Conectado a un BUS mediante un acoplador, recibe información para realizar estas acciones. Este tipo de actuador envía señales que solo admiten dos valores, similar a un interruptor de luz que solo puede encender o apagar. Los datos se codifican en bits o binarios. Por otro lado, los actuadores analógicos pueden manejar un rango continuo o discontinuo de valores. Un ejemplo de esto es la regulación gradual de la luz en una lámpara, donde se puede seleccionar diferentes intensidades de luz. 4. Relés y contactores ---------------------- Los relés y contactores son dispositivos electromagnéticos que controlan la alimentación eléctrica en sistemas domóticos, especialmente para cargas de potencia como electrodomésticos y motores de persianas. Funcionan mediante una bobina que activa un interruptor, cerrando o abriendo contactos eléctricos para proporcionar o cortar la alimentación a la carga. Los relés son adecuados para potencias bajas (por debajo de 1 kW), mientras que los contactores se utilizan para potencias más altas. Los telerruptores, por su parte, permiten la negación lógica del estado del circuito, facilitando el control de la iluminación mediante pulsadores en lugar de interruptores tradicionales, lo que es útil en instalaciones con múltiples puntos de control. Los relés pueden ser de estado sólido para potencias bajas, utilizando componentes electrónicos en lugar de mecanismos mecánicos, mientras que los contactores son diseñados para manejar potencias elevadas ,. 5. Motores ---------- Existen varios tipos de actuadores, entre los cuales se encuentran los hidráulicos. Dentro de esta categoría, hay tres tipos de motores, siendo uno de ellos los motores hidráulicos. Estos actuadores mecánicos convierten el flujo y la presión hidráulica en un par de torsión, lo que genera un movimiento de giro o rotación. A diferencia de las bombas hidráulicas, los motores hidráulicos producen un movimiento rotativo y son similares a los cilindros hidráulicos en su funcionamiento. Se utilizan principalmente porque ofrecen un par elevado a bajas velocidades de giro, en comparación con los motores eléctricos. Los motores hidráulicos se pueden agrupar en dos: Tipo rotatorio: Se accionan los engranajes directamente por aceite a presión. Estos se pueden clasificar en: » Motor de veleta. » Motor hidráulico. » Motor de leva excéntrica. » Pistón axial. » Motor de hélice. Tipo oscilante: Se genera por medio de la acción oscilatoria de un percutor o pistón el movimiento rotatorio. Estos son más eficientes, por lo que tienen una elevada demanda. Se clasifican en: » Motor con eje inclinado. » Motor de engranaje: Es recomendable para cuando se requieran voltajes elevados. La estructura del motor en sencilla Los motores con pistón de eje inclinado utilizan aceite a presión para lanzar el pistón contra una brida, generando una fuerza radial que hace girar el bloque y el eje del cilindro. Son ideales para altas velocidades y presiones, y permiten modificar el ángulo de inclinación del eje. Por otro lado, los motores oscilantes con pistón axial están diseñados para atraer o absorber un volumen específico de fluido a presión y devolverlo al circuito según sea necesario. Estos motores son parte de la categoría de actuadores electrohidráulicos. 6. Electrohidráulicos --------------------- Actualmente, existen varios tipos de actuadores, siendo uno de ellos son los actuadores hidráulicos. Estos son los más antiguos, y los podemos clasificar en tres grupos, dependiendo de cómo operan y funcionan sobre fluidos a presión. Cilindro hidráulico. Motor hidráulico. Motor hidráulico de oscilación. Los cilindros hidráulicos se clasifican en dos tipos según su función: de doble acción y de efecto simple. Los cilindros de doble acción utilizan fuerza hidráulica para realizar ambas acciones, controladas por un solenoide y con un resorte que ajusta su elasticidad. En contraste, los cilindros de efecto simple utilizan fuerza hidráulica para impulsar, mientras que una fuerza externa es necesaria para contraer. Dentro de los cilindros hidráulicos, hay cuatro tipos principales: 1. **Cilindro de presión dinámica**: Carga en la base, de fabricación económica y sin partes móviles internas. 2. **Cilindro telescópico**: Compuesto por una barra multietápica que se empuja con aceite a presión. 3. **Cilindro de simple efecto**: Tiene la barra en un extremo y se contrae mediante peso, resorte o gravedad, permitiendo carga solo en un extremo. 4. **Cilindro de doble efecto**: Permite carga en ambos lados, generando empuje horizontal por variación de presión en los extremos del pistón. 7. Electroneumáticos -------------------- Los actuadores neumáticos son dispositivos que convierten la energía del aire comprimido (o de otros gases) en energía mecánica, integrando componentes que utilizan aire comprimido y electricidad. Esta energía mecánica puede manifestarse como movimiento lineal o rotativo. Se utilizan comúnmente para ajustar válvulas de control en sistemas de tuberías, accionar frenos neumáticos en embragues y en puertas de vehículos de transporte público. Aunque son similares a los actuadores hidráulicos, los neumáticos operan con un rango de compresión más bajo y tienen diferencias en su uso y estructura, siendo el aire el elemento de suministro de energía. A continuación, mostramos una clasificación de tipos de actuadores neumáticos existentes: Actuador neumático de efecto doble. Actuador lineal de doble efecto sin vástago. De efecto simple. Cilindro neumático. Motor neumático con veleta. Con pistón. Multiveleta. Con una veleta a la vez. Fuelles, diafragma y músculo artificial. Cilindro de efecto simple. Con engranaje y cremallera. Con engranaje y doble cremallera. De ranura vertical. De émbolo. Motor rotatorio con pistón. Los actuadores neumáticos son altamente duraderos en comparación con los sistemas electromecánicos, que requieren motores eléctricos para su funcionamiento. Sin embargo, presentan desventajas como un elevado nivel sonoro, que puede representar riesgos si no se manejan adecuadamente, y altos costos de producción debido al uso de aire comprimido. Estos actuadores se utilizan en diversas aplicaciones, incluyendo la domótica, la industria, y en sistemas de producción de ensamblaje y envasado, así como en el sector farmacéutico. 10. Persianas y toldos ---------------------- En la automatización de viviendas domóticas, el control de toldos y persianas es muy demandado, ya que mejora la calidad de vida y la eficiencia energética, reduciendo la necesidad de aire acondicionado y calefacción. Para controlar estos elementos, se requiere un motor tubular que generalmente tiene cuatro cables de conexión (tierra, bajada, subida y neutro) y se alimenta a 230 voltios. Este motor incluye finales de carrera ajustables para limitar el movimiento de las persianas o toldos. Existen diversas formas de controlar estos motores, desde pulsadores simples con botones de subida y bajada, hasta sistemas más complejos que permiten la conexión de pulsadores auxiliares a un controlador central, que puede incluir sensores como los de lluvia o anemómetros. En instalaciones más grandes, se utilizan sistemas de accionamiento mediante una línea bus específica, similar a los sistemas de control de iluminación. A través de este tipo de sistemas, podremos subir y bajar los toldos y persianas de manera centralizada a través de un pulsador, temporizador o sensor crepuscular. Además, cada control centralizado tendrá un control local propio. De todas maneras, siempre será la mejor opción, y la más flexible para instalaciones grandes, el añadir la línea de bus. 11. Reguladores de luz ---------------------- En la automatización de viviendas domóticas, los actuadores desempeñan un papel crucial en la regulación y control de la iluminación. Los tipos de tecnología de iluminación incluyen: - **Lámparas fluorescentes**: Compuestas por tubos que requieren un balasto y un cebador para funcionar. - **Lámparas incandescentes**: Generan luz mediante el calentamiento de un hilo por la corriente eléctrica. - **Lámparas LED**: Formadas por diodos que emiten luz a partir de la pérdida de energía de electrones en un material semiconductor, siendo las más eficientes aunque más costosas. Los actuadores para el control de la luz se dividen en dos categorías: los que simplemente encienden y apagan las luces, y los reguladores de luz. Los reguladores permiten tanto encender/apagar como ajustar la intensidad de la luz. Se clasifican en: - **Dimmer universales**: Para regular luz halógena o incandescente, ajustando la tensión entre 0 y 230 voltios. - **Dimmer para fluorescentes**: Con salida de 0 a 10 voltios para alimentar un balasto electrónico. - El sistema DALI (Digital Addressable Lighting Interface) es un bus de comunicación diseñado para el control de la iluminación en edificios. Este estándar permite la conexión de hasta 64 dispositivos de iluminación, que son gestionados por un controlador central a través del bus. En caso de fallos en las luces, el sistema notifica al controlador, lo que lo convierte en un sistema eficiente. Los sensores y pulsadores se conectan al bus DALI, y cada uno está marcado para facilitar su integración con la conexión neutra y de línea.