sábado, 18 de mayo de 2013

UNIDAD I.- Generalidades de la Ingeniería en Mecatrónica.

1.1 Desarrollo histórico de la Mecatrónica.

En el pasado, la división del trabajo propició el ambiente para la primera revolución industrial que trajo como consecuencia el desarrollo de la sociedad y, en especial, el desarrollo de los países que crearon máquinas para el aumento de la cantidad y calidad de los productos de consumo masivo. A mediados de los años cuarenta del siglo pasado, la introducción del transistor semiconductor inicia la segunda revolución industrial, la miniaturización de los componentes electrónicos acoplados en circuitos integrados, dio origen al computador digital, un producto que cambió la mentalidad en la industria y en la sociedad. En esas dos épocas, los países que emplearon, pero especialmente que produjeron las tecnologías, se pusieron a la vanguardia de la sociedad. La expansión del conocimiento originada a principios del siglo XX motivó no sólo el surgimiento de las especialidades, sino que también produjo interés por las áreas interdisciplinarias, es decir, aquéllas en donde confluyen diferentes disciplinas con un tema específico común. El trabajo interdisciplinario repercutió directamente en el orden mundial, en particular en los sectores productivo y comercial, a través de los avances científicos y tecnológicos. Esta necesidad de contar con una metodología eficiente aplicada a la producción, dio pauta para que nacieran y se modifican conceptos, ya no interdisciplinarios, sino multidisciplinarios, como es el caso de la Mecatrónica. La Mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la investigación en el área de Cibernética realizada en 1936 por Turing y en 1948 por Wiener y Morthy, las máquinas de control numérico, desarrolladas inicialmente en 1946 por Devol, los manipuladores, ya sean teleoperados, en 1951 por Goertz o robotizados, en 1954 por Devol, y los autómatas programables, desarrollados por Bedford Associates en 1968.

Mecatrónica es una palabra que viene de la combinación de "Mecha" de Mechanisms y "tronics"" de electronics. El nombre Mecatrónica se origino en 1969 por el ingeniero Tetsura Mori. En un principio su objetivo era simplificar y mejorar el funcionamiento de sistemas mecánicos mediante el remplazo de partes móviles por sistemas electrónicos despues, descubrieron que se podían crear sistemas mas complejos mediante la fusion de la mecanica, la electrónica y las tecnologías de computación mismas que dieron origen a las maquinas de control numérico. Después de 1980, el termino comenzó a ganar popularidad, ademas, se integro el uso de tecnología computacional.

EVOLUCION.



Un proceso de Evolución existe en todos los aspectos de la vida. Con respecto a la Mecatrónica, ésta tecnología ha pasado a través de varias etapas que son definidas en términos de: 

-Primera etapa de la Mecatrónica: En sus primeros días los productos mecatrónicos estuvieron en su nivel primario. Este nivel abarca dispositivos de entrada y salida tales como sensores y actuadores que integraban señalización eléctrica con acción mecánica a un nivel de control básico. Válvulas de líquido controladas eléctricamente e interruptores de relé son dos ejemplos. 

-Segunda Etapa: En este nivel, se integraba la microelectrónica a los dispositivos controlados eléctricamente. En 1980, se integra el uso de la tecnología computacional, permitiendo elaborar una gran variedad de productos de alta calidad y relativamente de bajo costo. Algunas veces, estos productos eran autónomos. Un ejemplo era el reproductor de cassettes. 

-Tercera Etapa: Éste Nivel mejora aun más la calidad en términos de sofisticación incorporando funciones avanzadas de retroalimentación en la estrategia de control. A este nivel, los sistemas mecatrónicos son llamados sistemas inteligentes. La estrategia de control usa microelectrónica, microprocesadores y otros circuitos integrados con aplicaciones específicas. Un motor eléctrico basado en un microprocesador usado en robots industriales típicos puede ser considerado como un ejemplo de un sistema mecatrónico correspondiente a la tercera etapa. 

-Cuarta Etapa: El control inteligente es una parte importante de la mecatrónica hoy en día. En la modernidad, la detección y la toma de decisiones es algo necesario para hacer las cosas de la manera correcta. La inteligencia en el control de las máquinas, está cambiando para ser parecida a la de los humanos, aunque en una manera muy limitada. Este nivel intenta llevar la inteligencia más allá, introduciendo inteligencia y la capacidad de Detección de Fallas y Aislamiento (FDI) enlos sistemas. A este nivel, la mecatrónica significa muchas cosas para muchas personas.

ESTADO ACTUAL.



Las redes industriales crecieron con el surgimiento de la mecánica y la electrónica. La palabra Mecatrónica ha alcanzado un uso global y continúa evolucionando. El término aplica a las distintas disciplinas de ingeniería para la manufactura, transporte y consumo de productos. Lo que fue creado para describir la sinergia de componentes electromecánicos en las fábricas ahora se hace para describir la sinergia de ingeniería a cada día de la vida diaria. El campo de la robótica ha sido el mejor ejemplo para mostrar los beneficios y capacidades de la mecatrónica. 

Los sistemas mecatrónicos se encuentran mayormente en los campos de procesos automáticos. Sensores inteligentes reconocen patrones, y los sistemas de visión determinan siun producto es bueno o defectuoso.
1.2 Panorama general de la carrera del Ingeniero en Mecatrónica
La carrera busca formar profesionistas competentes que dominen la integración en los sistemas mecatrónicos, con capacidad para analizar, diseñar dispositivos y resolver problemas de acuerdo a las nuevas necesidades tecnológicas, además de buscar formas innovadoras para adecuar los procesos existentes. Así mismo, la infraestructura material para pruebas, mediciones, análisis y elaboración de prototipos junto con el recurso humano de los Profesores y estudiantes de este programa permitirá ofrecer colaboración oportuna y eficaz a aquellos emprendedores que estén interesados en el desarrollo tecnológico. Importancia social de la carrera.
El mecatronico es un líder de proyectos de diseño, construcción e implantación de nuevos productos o procesos inteligentes que requieran de conocimiento de mecánica de precisión, instrumentación electrónica, ingeniería de control y diseño computarizado. Su mayor cualidad es saber conocer y aplicar la combinación perfecta de las diferentes tecnologías para crear nuevos productos inteligentes y liderar equipos de proyectos conformados por diferentes ingenieros.
El ingeniero trabajara en industria donde se emplee alta tecnología de manufactura, como de productos electrónicos, de ensamble y diseño automotriz y toda la industria que use equipos mecánicos de precisión.
Trabaja en ámbitos relacionados con los sistemas de control electrónicos y sistemas de información computarizados, manufacturera, petrolera, energía eléctrica, siderúrgica, etc.

El principal objetivo es el crear productos más competitivos que respondan a necesidades específicas y no solo a desarrollar funciones tecnológicas con un alto grado de sofisticación.

1.3 Perfil y campo de desarrollo del Ingeniero en Mecatrónica.

El egresado de esta carrera posee una formación sólida en las ciencias básicas, su estructura y metodología científica, la formación universitaria como base que sustenta la comprensión y el conocimiento de las áreas de ciencias de la ingeniería e ingeniería aplicada (electrónica y control, mecánica y sistemas informáticos). 

Es emprendedor y ejerce liderazgo, cuenta con una alta capacidad de innovación en la conceptualización, creación y puesta en marcha de un proyecto en la industria. Consultor en proyectos de ingeniería, gestor tecnológico en empresas que diseñan y producen equipos o productos de sistemas de manufactura flexible y automatizada, asimismo es capaz de trabajar en equipo y desarrollar proyectos conjuntos.

La versatilidad de la Ingeniería Mecatrónica permite tener un desarrollo profesional en una amplia gama de áreas que involucran a los sectores de manufactura, producción e investigación, incluyendo las siguientes: 
• Automatización y robótica 
• Diseño de productos 
• Control de procesos e instalaciones industriales 
• Ramas afines a la Ingeniería Mecánica Eléctrica 
• Desarrollo de nuevas tecnologías 
• Modernización del sector productivo y de servicios 
• Diseño y mejora de la calidad de productos

ACTIVIDADES PRINCIPALES.

La Mecatrónica interviene en diversas actividades tales como:
• Investigación
• Diseño
• Desarrollo
• Producción
• Dirección
• Comercialización
• Evaluación y selección de equipo
• Creación, innovación o evaluación de técnicas en los procesos de manufactura
• Desarrollo, implantación y mantenimiento de programas
• Preparar profesionales para acceder a la realización de estudios de posgrado orientados hacia la docencia e investigación
• Integración y construcción de equipo mecatrónico en las empresas.



DONDE REALIZA SU ACTIVIDAD PROFESIONAL.


Dadas las características de la profesión, el Ingeniero en Mecatrónica puede trabajar lo mismo en el sector público que en el privado, en una diversa gama de industrias; entre ellas: la electrónica, transporte, alimenticia, telefonía, comunicaciones satelitales, entre otras. Mención aparte merece la docencia y la investigación dado que puede formar parte de actividades profesionales complementarias a las mencionadas o bien actividades únicas en el quehacer profesional, de acuerdo con los intereses y aptitudes del profesionista. Siendo pues tan grande la gama de alternativas de acción, aumenta cada vez más la necesidad de esta profesión en el mercado de trabajo mundial, sobre todo por las necesidades económicas y sociales que se manifiestan a este nivel. 
Es decir, el profesionista en mecatrónica participa principalmente donde existe una estrecha relación entre la mecánica de precisión y el control inteligente, participando a niveles de dirección, producción, diseño y desarrollo tecnológico.
1.4 Conceptos de ciencia e ingeniería.



La ciencia es:
-un proceso mediante el cual se adquiere conocimiento, llamado método científico.
-el cuerpo organizado de conocimiento obtenido a través de este proceso, es decir, el conjunto de conocimientos adquiridos a través del método científico.
Ciencia es entonces el conocimiento científico que ha sido adquirido sistemáticamente a través de este proceso científico.

A pesar de algunas creencias popular, no es la finalidad de la ciencia responder a todas las preguntas, solo a aquellas que pertenecen a la realidad física (experiencia empírica medible). La ciencia no produce y no puede producir verdad incuestionable. En cambio, la ciencia testea constantemente las hipótesis sobre algún aspecto del mundo físico, y las revisa o reemplaza cuando en evidente a la luz de nuevas observaciones o datos.

La ciencia no hace afirmaciones sobre como la naturaleza "es", la ciencia solo puede hacer conclusiones acerca de nuestras observaciones de la naturaleza.
La ciencia no es una fuente de juicios de valor subjetivos, a pesar de que sí puede hablar de cuestiones de ética y política pública indicando las consecuencias de acciones. De todos modos, la ciencia no nos puede decir cuál de esas consecuencias el la "mejor".
Las ciencias se pueden distinguir entre ciencias exactas, que son la matemática y la lógica, y ciencias no exactas, que son el resto de las ciencias.

Ingeniería

La ingeniería es el estudio y la aplicación de las distintas ramas de la tecnología. La ingeniería también supone la aplicación de la inventiva y del ingenio para desarrollar una cierta actividad. Esto, por supuesto, no implica que no se utilice el método científico para llevar a cabo los planes.

UNIDAD 2.- INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS MECATRONICOS.

2.1 Sensores y Transductores.
Se llama sensor al instrumento que produce una señal, usualmente eléctrica, que refleja el valor de una propiedad, mediante alguna correlación definida (su ganancia). En términos estrictos, un sensor es un instrumento que no altera la propiedad sensada. Por ejemplo, un sensor de temperatura sería un instrumento tal que no agrega ni cede calor a la masa sensada, es decir, en concreto, sería un instrumento de masa cero o que no contacta la masa a la que se debe medir la temperatura.

Existe, además, el concepto estricto de transductor: un instrumento que convierte una forma de energía en otra (o una propiedad en otra). Por ejemplo, un generador eléctrico en una caída de agua es un conocido transductor de energía cinética de un fluido en energía eléctrica; sobre esta base se podría pensar, por ejemplo, en un transductor de flujo a señal eléctrica consistente de un pequeño generador a paletas movilizado por el caudal a medir. Los transductores siempre retiran algo de energía desde la propiedad medida, de modo que al usarlo para obtener la cuantificación de una propiedad en un proceso, se debe verificar que la pérdida no impacte al proceso sensado en alguna magnitud importante.

Para definir el funcionamiento de los transductores utilizamos:
1. rango y margen:
2. error
3. exactitud
4. sensibilidad
5. error por histéresis
6. error por no linealidad
7. repetibilidad
8. estabilidad
9. banda/tiempo muerto
10. resolución
11. impendancia de salida
Las características estáticas son los valores obtenidos cuando se presentan condiciones de estado estable. Las características dinámicas se refieren al comportamiento entre el momento en que cambia el valor de entrada y cuando el valor que produce el transductor logra su valor de estado estable. Como los son:
1. tiempo de respuesta
2. constante de tiempo
3. tiempo de subida
4. tiempo de estabilización

Los sensores de desplazamiento miden la magnitud que se desplaza un objeto; los sensores de posición determinan la posición de un objeto en relación con un punto de referencia. Los sensores de proximidad son una modalidad de sensor de posición y determinan en que momento un objeto se mueve dentro de una distancia crítica del sensor.

Al momento de elegir sensores hay que tomar en cuenta:
1. magnitud de desplazamiento
2. si el desplazamiento es lineal o angular
3. resolución que necesita
4. material
5. costo
6. exactitud
Los sensores de desplazamiento y de posición se pueden clasificar: en sensores de contacto, en los cuales el objeto que se mide está en contacto, en los cuales el objeto que se mide esta en contacto mecánico con el sensor y sensores sin contacto donde no existe tal.
Un potenciómetro es un elemento resistivo que tiene un contacto deslizante que puede desplazarse a lo largo de dicho elemento.
El deformimetro de resistencia eléctrica es un alambre metálico en forma de oblea que se adhiere a la superficie como si fuera una estampilla postal.
El sensor táctil es una forma particular de sensor de presión. Se utiliza en las pantallas sensibles al tacto, al igual que en las manos de los robots.
Las bandas bimetálicas constan de dos bandas unidas de distinto metal. Los detectores de temperatura por resistencia (DTR) son elementos resistivos sencillos que adoptan la forma de bobinas de alambre hechas de platino, níquel. Los termistores son pequeñas piezas de materiales hechos con las mezcla de óxidos metálicos. El diodo semiconductor de unión con frecuencia se utiliza como sensor de temperatura.
Los fotodiodos son diodos de unión hechos con semiconductores los cuales están conectados en un circuito con polarización inversa, por lo que su resistencia es muy elevada. Los fototransistores tienen una unión base-colector p-n sensible a la luz. Las fotorresistencias tienen una resistencia que depende de la intensidad luminosa que reciben, la cual disminuye de manera lineal con la intensidad.

Al seleccionar un sensor hay que considerar:
1. tipo de medición que se requiere
2. tipo de salida que requiere
Los interruptores mecánicos tienen uno o varios pares de contactos que se abren y cierran en forma mecánica. Se especifican en función de sus polos que son el número de circuitos independientes que se operan con una sola acción de conmutación y de los tiros que son el número de contacto individuales de cada polo.
El transformador diferencial de variación lineal (TDVL) esta formado por 3 devanados espaciados de manera simétrica a lo largo de un tubo aislado.
Los transformadores diferenciales variables giratorios (TDVG) sirven para medir la rotación y el principio de su funcionamiento es idéntico al de TDVL.
El interruptor de proximidad inductivo, esta formado por un devanado enrollado a un núcleo. Al aproximar el extremo del devanado a un objeto metálico, cambia la inductancia.
Un codificador es un dispositivo que produce una salida digital como resultado de un desplazamiento lineal o angular. Los codificadores de incremento detectan cambios en la rotación a partir de una posición de datos y codificadores absolutos. El codificador absoluto se usa para medir desplazamientos angulares.
Un microinterruptor es un pequeño interruptor eléctrico que requiere un contacto físico y una pequeña fuerza de acción para cerrar los contactos. Un interruptor de lengüeta, consta de dos contactos de un interruptor magnético que esta en un tubo de vidrio.
Los dispositivos fotosensibles se usan para detectar la presencia de un objeto opaco al interponerse este entre el haz luminoso o radiación infrarroja y de dispositivo mediante la detección de luz.
2.2 Acondicionamiento de Señales
Las señales obtenidas de los sensores y transductores que se usan en los sistemas de medición, tienen que ser procesadas y adaptadas para poder pasarlas a la siguiente etapa.
Este proceso de adaptación es lo que se conoce como acondicionamiento de la señal y como ejemplo de estos cambios se pueden mencionar los siguientes:
·La señal del sensor o transductor es demasiada pequeña, por lo que hay que amplificarla para que se pueda acoplar en la siguiente etapa
·La señal tiene interferencias no deseadas, lo cual puede ser muy común cuando los transductores no tienen un buen aislamiento eléctrico
·La señal del transductor es de tipo analógico y hay que acoplarla a un sistema digital, por lo que habrá que pasarla por un conversor analógicodigital
·La salida del transductor no tiene la impedancia adecuada para la siguiente etapa, lo que causaría pérdida de la señal de salida
·La señal del transductor es un voltaje de DC y hay que cambiarlo a pulsos
·En las primeras etapas de los sistemas de instrumentación es común que se tengan que acoplar y adaptar señales de corriente y de voltaje que sean proporcionales
·La señal de salida del transductor no es lineal, por lo que es necesario hacer una corrección

Este acondicionamiento de las señales de los transductores puede ser simple o complejo y hay elementos y configuraciones estándar para su tratamiento.

TRANSISTORES.

Los transistores son dispositivos semiconductores que debido a sus características de operación pueden desarrollar varias funciones principales. Una es de amplificador de señales, otra es de ser un circuito de conmutación, es decir, un interruptor (switch) electrónico, de oscilador y también puede ser un rectificador de señales.
Los transistores están formados por tres capas semiconductoras que forman dos uniones bipolares y que pueden tener un orden P-N-P o N-P-N, por lo que en el diseño de circuitos son considerados como elementos activos, a diferencia de los elementos pasivos formados por condensadores, resistencias y bobinas. Cada capa tiene su nombre, por lo que el transistor tiene un colector (c), un emisor (E) y una base (B). Los transistores pueden tener diferentes encapsulados. Los transistores, gracias a las tecnologías de integración, se han vuelto el principal componente de todos los circuitos integrados. Las compuertas digitales, los microprocesadores y todo tipo de circuito integrado están compuestos de millones de transistores microscópicos.

FILTROS ANALOGICOS.

Algunas señales que entregan los sensores y transductores contienen señales de interferencia, producto del ambiente en el que se encuentran. La interferencia de la línea de voltaje o de señales de radiofrecuencia son algunos ejemplos.
Los filtros analógicos pueden eliminar estas señales parásitas limitando el ancho de banda a través de generar diferentes segmentos, diferentes túneles que permitan pasar solamente la señal que se desea transmitir. El límite entre lo que se pasa y entre lo que se rechaza se conoce con el nombre de frecuencia de corte.
Los filtros se clasifican de acuerdo con los segmentos de frecuencia que dejan
pasar o que rechazan. De esta forma la clasificación puede ser de cuatro tipos diferentes:

1. Filtro pasa bajas: Permite el paso de señales desde una frecuencia 0 hasta la frecuencia de corte establecida
2. Filtro pasa altas: Permite el paso de señales a partir de la frecuencia de corte establecida
3. Filtro pasa banda: Permite el paso de señales dentro de un rango superior e inferior de frecuencias
4. Filtro supresor de banda: Permite el paso de señales en todo el espectro excepto en un rango establecido de frecuencias

En los filtros, la frecuencia de corte se considera cuando la señal alcanza el 70.7% de su valor, lo que equivale a una atenuación de 3 dB.
Los filtros también se clasifican en pasivos y activos. Los filtros pasivos están formados por resistencias, condensadores y bobinas. Una de sus desventajas es que la frecuencia se puede modificar por el consumo de energía de los componentes. 
Los filtros activos se refieren a los circuitos con elementos semiconductores como transistores y amplificadores operacionales y no tienen la desventaja de los filtros pasivos. Las configuraciones de Integrador y Derivador de los amplificadores operacionales son usadas como filtros.

CONVERSORES ANALOGICO-DIGITALES.

El mundo en que vivimos genera señales de tipo analógicas. Los sensores y transductores de señales, siempre van a generar señales analógicas. Para que estas señales puedan ser incorporadas a sistemas digitales del tipo circuitos electrónicos digitales o computadoras, es necesario cambiar estas señales analógicas a señales digitales.

Para manejar esta conversión, el sistema binario, con dígitos 0 y 1, es la base teórica para poder manejarla. Estos dígitos binarios, desde el punto de vista de la electrónica, son llamados bits. Cuando un número se representa por este sistema, la posición del dígito en el número binario indica el peso asignado a cada dígito, peso que tiene un equivalente en un sistema decimal y que aumenta en un factor de 2, representado por la expresión 2n 

Según el número de bits, será la capacidad del conversor, ya que a mayor número de bits, la resolución y el rango de amplitud de la señal a manejar serán mayores. En caso de usar 4 bits, solamente se podrán distinguir 16 números incluyendo el O. La operación de los conversores analógicodigital se basa en un circuito de muestreo de la señal y el módulo de conversión.

2.3 Sistemas de Actuación (mecánicos, eléctricos, neumáticos e hidráulicos)


2.3.1 Sistemas de Actuación Mecánicos

Los mecanismos son dispositivos que se pueden considerar convertidores de movimiento de una forma u otra. Entre los elementos mecánicos están los mecanismos de barras, levas, engranes, cadenas, etc. Los microprocesadores son útiles para llevar a cabo:
1. amplificación de fuerzas
2. cambio de velocidad
3. transferencia de rotación de un eje a otro
4. determinar tipos de movimiento
El termino cinemática se refiere al estudio del movimiento sin tener en cuenta las fuerzas. El movimiento de un cuerpo rígido se puede considerar como la combinación de movimientos de traslación y rotación. Un aspecto importante del diseño de los elementos mecánicos es la orientación y disposición de elementos y partes.
El principio de restricción mínima, establece que al fijar un cuerpo o al guiarlo en determinado tipo de movimiento debe emplearse la cantidad mínima de restricciones, a esta se le conoce como diseño cinematico.
Cada una de las partes del mecanismo que se mueve en relación con otros se denomina articulación. Esta no tiene fuerza por ser un cuerpo rígido, con dos o mas puntos de unión con otras articulaciones y a las cuales se les denomina nodos. Una pieza enlace es una conexión de dos o mas articulaciones en sus nodos, el cual permite que haya cierto movimiento. Al conjunto de eslabonamiento y de articulaciones se conoce como cadena cinemática.
La cadena de cuatro barras consiste en cuatro acoplamientos conectados entre si de manera que producen cuatro piezas de enlace, los cuales tienen la posibilidad de girar.
El mecanismo corredera consta de un eje de levas, una biela y una corredera. El mecanismo de retorno consta de un eje de levas giratorio, la cual gira alrededor de un centro fijo, una palanca oscilante que gira y se desplaza de atrás hacia delante.
Una leva en un cuerpo que gira u oscila y al hacerlo transmite un movimiento alterno a un segundo cuerpo conocido como seguidor.
La leva excéntrica es circular y su centro de rotación esta descentrado. La leva en forma de corazón produce un desplazamiento en el seguidor que aumenta a velocidad constante con el tiempo. La leva en forma de pera produce un movimiento del seguidor estacionario, se emplea para válvulas de motor.
Los trenes de engranes son mecanismos utilizados para transferir y transformar el movimiento rotacional, se emplean para obtener un cambio en la velocidad. Tren de engranes se refiere a una serie de engranes rectos conectados ente sí. Tren de engranes compuesto se refiere cuando dos o más engranes están montador en un eje común. Las ruedas dentadas se utilizan para trabar un mecanismo cuando sostiene una carga.
Las transmisiones por correo son un par de cilindros giratorios similares, donde el movimiento de cada uno de los cilindros se transfiere a otro mediante una correa.
Tipos de correas
1. planas
2. redonda
3. en V
4. correa dentada reguladora de tiempo
Para evitar deslizamientos se utilizan cadenas, las cuales se traban en los dientes de los cilindros rotacionales.
La función de los cojinetes o chumaceras es guiar el movimiento de una parte respecto de otra de manera mínima fricción y máxima exactitud. El cojinete consiste en una inserción de un material adecuado que se ajusta entre el eje y el soporte.
Tipos de lubricación
1. hidrodinámica
2. hidrostática
3. de capa salida
4. capa limite
Cojinetes tipo bola, la carga principal se transfiere del eje rotacional al apoyo mediante un contacto de rodadura en vez de un contacto por deslizamiento.
Hay varios tipos de cojinetes tipo bola:
1. rígido de bolas
2. ranura de relleno
3. contacto angular
4. de doble hilera
5. cojinete autolineable
6. axiales
Hay varios tipos de cojinetes de rodillo:
1. rodillo cilíndrico
2. rodillo cónico
3. rodillo de agujas
Los cojinetes de deslizamiento seco solo se utilizan en ejes de diámetro pequeño, en los que la carga y la velocidad con pequeñas, los rodamientos de bola y rodillos se usan cuando hay movimiento rotacional, los hidrodinámicos se usan para cargas y ejes de diámetros grandes.

2.3.2 Sistemas de Actuación Eléctricos

Los interruptores mecánicos son elementos que con frecuencia se usan como sensores para producir y enviar entradas a diversos sistemas. Los relevadores de retardo son relevadores de control y su acción de conmutación se produce un retardo, que es ajustable y se inicia al pasar a una corriente por el devanado. Un diodo permite el paso de una cantidad significativa de corriente solo en una dirección.

El tiristor o rectificador controlado por silicio (SCR) es un diodo con una compuerta que controla las condiciones en las que se activa. El triac (tiristor bidireccional) equivale a un par de tiristores conectados en forma inversa y paralela al mismo chip. Son un medio sencillo y barato de controlador de potencia ca.
Existen dos tipos de transistores bipolares: el npm la corriente principal entre por el colector y sale por el emisor y el pnm la corriente principal entra por el emisor y sale por el colector.
La combinación de un par de transistores que permite la conmutación de un valor de corriente alto con una entrada de corriente pequeña se conoce como par de Darlington.
Hay dos tipos de MOSFET´s( transistores de efecto de campo de semiconductor de oxido metálico) de canal n y canal p. 
Para los sistemas eléctricos se deben de tomar en cuenta:
1. Dispositivos de conmutación
2. Dispositivos de tipo selenoide
3. Sistemas motrices
Los motores eléctricos se emplean como elemento de control final en los sistemas de control por posición o velocidad. Se puede clasificar en motores cd y ca. Los principios básicos de un motor son:
1. Cuando en un campo magnético, una corriente pasa por un conductor , se ejerce una fuerza sobre este
2. Cuando un conductor se desplaza dentro de un campo magnético, se induce una f.e.m
Los motores de cd con devanados de campo se dividen en:
1. Motor (con excitación ) en serie
2. Motor en derivación(en paralelo)
3. Motor de excitación compuesta
4. Motor de excitación independiente
Para modificar las velocidad de estos motores de cd se cambia la corriente con la armadura o la de campo. Se utiliza la técnica llamada modulación por ancho de pulso (PWM).
Los motores ca se pueden clasificar en: monofásico y polifásicos, cada uno de los cuales se subdivide en motores de inducción y motores síncronos. El motor de inducción de una fase y jaula de ardilla consta de un rotor tipo jaula de ardilla. El motor básico consta de un rotor y un estator con varios devanados.
El motor de inducción trifásica, tiene un estator con 3 devanados separados 120º, cada uno conectado a una de las 3 líneas de alimentación eléctrica. Los motores síncronos tienen estatores similares a los motores de inducción, pero el rotor es un imán permanente.
El motor paso a paso es un dispositivo que produce una rotación en ángulos iguales, denominados pasos, por cada impulso digital que llega a su entrada.
Tipos de motores pasó a paso:
1. Motor paso a paso de reluctancia variable
2. Motor paso a paso de imán permanente
3. Motor paso a paso hibrido
Los motores bifásicos, se denominan motores bipolares, si tienen 4 cables para conectar señales que generen la secuencia de conmutación. Estos motores se excitan mediante circuitos H. Se denominan unipolares cuando tienen 6 cables de conexión para generar la secuencia de conmutación.

2.3.3 Sistemas de Actuación Hidráulicos y Neumáticos


Las señales neumáticas son utilizadas para controlar elementos de actuación final.
La válvula de alivio de presión protege contra un aumento de la presión del sistema que excede el nivel de seguridad.
En los sistemas hidráulicos se utiliza válvulas de control de dirección para controlar el flujo de un fluido que pasa por u sistema, son dispositivos abierto o cerrados se usan en el diseño de sistemas de control de secuencia.
Válvula tipo carrete: dentro del cuerpo de la válvula se desplaza un carrete en forma horizontal para controlar el flujo. Las válvulas giratorias de carrete tienen un carrete giratorio que al girar abre y cierra los puertos.
La válvula de control direccional es la válvula vástago, en condiciones normales esta válvula está cerrada y no hay conexión entre el puerto 1 y puertos 2 para controlar flujo en las válvulas de vástago se utilizan bolas, discos junto con los asientos de vástago.
El sistema accionado con pilotaje, usa una válvula para controlar y una segunda válvula. Válvula direccional, el flujo solo s realizar en la direccional en que la bola empuja al resorte, el flujo en la dirección opuesta esta bloqueado.
Válvulas de control de presión:
1. válvulas de regulación de presión : controlan la presión de un circuito manteniéndola constante
2. válvulas limitadoras de presión sirven como dispositivos de seguridad para limitar la presión
3. válvulas de secuencia de presión se usan para detectar la presión de una línea externa y producir una señal
El cilindro hidráulico o neumático son ejemplos de actuadores lineales, las únicas diferencias son el tamaño debido a los mayores presiones que se utilizan en las versiones hidráulicas. De simple acción se utiliza cuando se aplica presión en unos de los extremos y de doble acción cuando se aplica presión de control a los dos lados de un pistón.
Las válvulas para el control de procesos permiten controlar el gasto de un fluido. Uno de los elementos básicos es un actuador que se desplaza en un tapón en la tubería por donde circula el fluido.
Actuador de diafragma consiste en un diafragma con la señal de presión de entrada del controlador en un lado y en el otro. El diafragma esta hecho de hule sujeto de dos discos de acero.
Los cuerpos y tapones de las válvulas tienen diferentes formas: de asiento la válvula en la que el fluido solo tiene una trayectoria para recorrerla, de doble asiento cuando el fluido entra por ella y se divide en dos corrientes.
La forma del tapón define la relación que existe entre el movimiento del vástago y el efecto de gasto. Tipo apertura rápida: se utiliza cuando se necesita un control de on/off. De contorno lineal: el cambio del flujo es proporcional al cambio en el desplazamiento del vástago de la válvula.
El dimensionamiento de una válvula se refiere al procedimiento para calcular el tamaño adecuado del cuerpo de una válvula.
Un cilindro lineal provisto de las conexiones necesarias para producir giros con ángulos de <360º. Actuador semigiratorio, el cual utiliza un alabe de diferencia de presión entre ambos puertos hacer girar el alabe y el vástago.

Para giros de mas de 360º se emplea un motor neumático, motor de alabes, un rotor giratorio que tiene las ranuras que fuerzan el desplazamiento hacia fuera de los alabes, la dirección de rotación del motor se puede invertir utilizando otro puerto de entrada.