Instalaciones Eléctricas y Automáticas
Automatismos Industríales José Roldán Viloria
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Automatismos industriales
© José Roldán Viloria
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índice
Introducción.
XI
Prólogo.
XIII
Presentación.
XV
Real Decreto 177/2008 .
XV
Metodología de trabajo.XVII Materialización de los esquemas y tecnología estudiada en esta obra.XVII
1
.
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada.
i
Introducción a los automatismos industriales.
2
11 .
.
111
Conceptos fundamentales respecto al aprendizaje de esta materia. Estudio de los automatismos en cuanto a su aplicación, ventajas, etc. Justificación del porqué de esta actividad-aprendizaje. Organización del trabajo.
2 9 10 11
Estructura y aparamenta de los automatismos cableados.
12
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112 .
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113 .
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1.1.4. 12 .
.
Principio de un sistema automático.
12
122
Estructura de un sistema automático.
13
123
Fases del estudio de un sistema automático.
14
Estudio de la aparamenta. Componentes y aparatos que integran o componen un automatismo o sistema. Tecnologías aplicadas en automatismos.
14 15
121 .
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124 .
12 .
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5
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12.Contacres. Redes de distribución de la energía eléctrica Tensiones eléctricas en baja tensión.
Aparamenta eléctrica aplicada.
Aparamenta eléctrica. Posibilidad de conectar y desconectar circuitos en carga. Normas aplicadas para diferentes aparatos eléctricos.
131 .
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132 .
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133
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134
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Bases de toma de corriente.
135
Seccionadores.
136
Interruptores.
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1 37
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Cortacircuitos fusibles.
138
Relés térmicos.
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Interruptores automáticos. 10. Interruptores diferenciales.
139 .
13 .
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13 .
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13 .
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11. Aplicación de interruptores en instalaciones domésticas y análogas.
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13. 14. 1 3 15. 1 3 16.
Interruptores de posición. Relés temporizados. Interruptores de control de nivel. Control de temperatura (termostatos).
1 3 17.
Detectores.
1 3 18.
Protección del bobinado de un motor.
13 .
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13 .
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13 .
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19. Dispositivos electrónicos de protección.
1 3 20.
Transformadores.
1 3 21.
Rectificadores eléctricos.
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13 .
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22. Equipos de medidas.
Esquemas eléctricos. Introducción a los esquemas eléctricos.
14 1 .
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142 .
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143 .
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144 .
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145 .
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146 .
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Símbolos eléctricos.
Identificación de aparatos y funciones. Esquemas para aplicaciones domésticas y otros usos. Marcado de redes y aparatos eléctricos. Documentos técnicos eléctricos.
Receptores eléctricos.
99
Motores eléctricos.
100
Placa de características y caja de conexiones de un motor trifásico. Características de las distintas formas de arranque de motores. Curvas características de los diferentes arranques. Formas de conexión del motor, según sea el procedimiento de arranque. Elementos de maniobra para motores. Resumen.
101 104 105 106 107
Arranque de motores trifásicos. 161 Arranque directo de un motor. 162 Inversión de giro para un motor.
108 108 114
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152 .
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1.5.3. 154 .
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155 .
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156 .
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1 57 .
VI
99
Introducción a los receptores eléctricos.
151
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163
Arranque en conexión estrella-triángulo. Arranque con resistencias estatóricas. Arranque con autotransformador. Arranque de un motor por medio de un arrancador progresivo. Motor trifásico de dos velocidades con bobinados separados.
120 124 127 130 131
Motor trifásico de dos velocidades con bobinado único en conexión Dahlander ....
132
Motores con rotor bobinado.
133
Motores de corriente continua.
134
Introducción.
134
173
Tipos de motores de corriente continua. Características principales de un motor de corriente continua.
134 134
174
Relación de bobinados en un motor de C.C.
136
17 5
Convertidores estáticos.
136
Placa de conexiones del motor.
136
Inversión del sentido de giro de un motor de corriente continua. Arranque de motores de corriente continua. Arranque y regulación de velocidad para un motor de corriente continua de excitación independiente.
136 137
Frenado de motores.
138
Procedimientos de frenado.
138
Frenado por electroimán (frenado y bloqueado). Frenado de máquinas.
139 140
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164 .
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165 .
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166 .
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167 .
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169 .
17 .
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17 1 .
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172 .
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17 6 .
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177 .
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18 .
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17 8 .
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181 .
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182 .
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183 .
19 .
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Motores monofásicos.
146
192
Arranque de un motor monofásico con condensador. Arranque e inversión de giro de un motor monofásico con condensador.
147 148
193
.
Motores universales.
148
191 .
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194
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Motor universal con varias velocidades.
149
195
.
Motor monofásico de inducción.
150
196
.
Motor monofásico de inducción. Fase partida. Motor monofásico, con espiras en cortocircuito.
150 151
Ejercicios de aplicación.
151
10.1. 10.2. 1 10.3. 1 10.4. 1 10.5. 1 10.6. 1 10.7. 1 10.8. 1 10.9. 1 10.10.
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197 .
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1
10.
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138
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1
Análisis de un equipo guardamotor.
152
1
Cableado de equipos a partir del esquema de maniobra. Modificación de un esquema. Completar el esquema. Cableado de potencia de un inversor de giro realizado con contactores. Inversión para motor trifásico. Arranque de un motor en conexión estrella-triángulo (a-A). Protección contra contacto indirecto por medio de interruptor diferencial (ID). Comparación entre conexiones estrella y triángulo. Comprobar y medir las fases de un motor trifásico con rotor en cortocircuito.
155 158 159 160 161 164 166 167 168
1 10.11. Conexión de los bornes de un motor trifásico con rotor en cortocircuito.
169
10.12. Análisis de la placa de características de un motor.
170
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1
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Indice
2
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Equipos electrónicos y autómatas programables.
173
Arrancadores progresivos y reguladores.
174
Arrancadores estáticos.
174
Reguladores de velocidad para motores de C.A. con rotor en cortocircuito. Introducción a los reguladores de velocidad.
178
22
Electrónica digital. 2.2.1. Álgebra de Boole.
191 191
23
El autómata programable. 231 El autómata programable. 232 Lenguaje en autómatas programables. 233 Estructura general de un autómata programable.
208 208 209 211
21 .
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211 .
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212 .
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Estructura interna de la unidad central de un autómata programable.
211
Niveles de automatismo.
212
Programación utilizando el Grafcet. Aplicación del diagrama funcional Grafcet.
213 215
Programación con PLC. 24 1 Autómata programable. 2.4.2. Estructura de una instalación con autómata programable. 243 Programa para autómata programable.
219 219 222 223
Forma de alimentación de los autómatas.
237
Carta de autómata con salida a relés y de éstos, a accionadores. Carta salida autómata, directamente a accionadores.
238 239
Mecánica aplicada.
241
2 34 .
.
235 .
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236 .
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2 37 .
24 .
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244 .
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24 5 .
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246 .
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3
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31 .
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Nociones sobre mecanizado.
242
Sistema métrico de unidades.
242
Cálculo de figuras geométricas. Cálculos aplicados. Trabajos de mecanizado.
243 244 245
315
Mediciones diversas.
246
316
Limado.
250
Corte y cincelado.
251
311 .
.
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312 .
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313
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3 14
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3 17 .
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318 .
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319 .
31 .
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12. Soldadora autógena.
264
.
.
266
14. Sujeción y anclaje de soportes y máquinas.
269
.
3 1 15.
Otras tareas a realizar.
271
3 1 16.
Materiales constructivos.
272
.
.
VIII
Soldadura eléctrica.
.
31
261 262
3 1 13. .
256
Soldadura blanda.
.
31
253
Roscado.
10. Roscas. Principales tipos de roscado.
3 1 11. .
Taladrado.
.
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31
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31
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17. Productos siderúrgicos. 18. Tubos para canalizaciones eléctricas.
276 278
Preparación, instalación y pruebas del cuadro eléctrico.
279
.
.
4
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41 .
.
Cuadros eléctricos.
280
411
280 281 281
413
Grados de protección IP para envolventes. Letras adicionales que pueden acompañar al código IP. Código IK.
4 14
Protección contra contactos directos e indirectos.
281
415
Características constructivas.
282
Características constructivas de los cuadros eléctricos.
282
Símbolos que aparecen en los cuadros eléctricos. Algunas formas de anclaje. Funciones y características de envolventes.
286 287 288
Suministro de cuadros eléctricos. Solicitud de oferta.
289
4 1 11. Ventilación y refrigeración de armarios eléctricos. 12. Complementos de cuadros eléctricos.
291 292
El proyecto del cuadro eléctrico.
293
Interpretar planos de mecanizado. El proyecto de mecanizado. Realizar secuencias de las distintas operaciones. Definir herramientas y materiales.
293 296 298 299
Elaborar lista de materiales.
299
Realizar petición y verificar recepción. Realizar operaciones de mecanizado.
300 300
Cuestiones sobre envolventes.
300
El proyecto del cuadro y los materiales.
301
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412 .
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4 17 .
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4 19 .
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4 1 10. .
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41 .
42 .
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43 .
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431 .
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432 .
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Cableado de armario.
312
.
Marcado de los bornes en el bornero.
313
435
.
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.
.
Sección de los conductores.
315
Armario eléctrico.
315
Ejercicio de modificación del circuito eléctrico.
318
Distribución de elementos en el cuadro.
319
Introducción a la distribución de elementos en el cuadro.
319
Ejercicios prácticos desarrollados. Ejercicios de aplicaciones prácticas a desarrollar.
320 339
Cableado del cuadro.
352
.
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446 .
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4 37 .
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44 1 .
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442 .
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443 .
45 .
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302
.
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301
Automatización del transporte de áridos por medio de bandas transportadoras ....
434
433
44
Estudio de una instalación.
.
451 .
.
Preparación del trabajo.
352
.
Cableado del cuadro.
354
.
Armario eléctrico.
355
.
452 .
.
453 .
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Indice
Marcado de un esquema. Borneros y canalización de cables. Cuadros eléctricos. Ejemplos de cableado.
355 359 360
Conductores. Terminales.
361 366
Realizar cableado del automatismo en la placa. Fijar terminales identificativos. Identificación de los conductores y aparatos eléctricos. Fijar la placa dentro del cuadro. Realizar el cableado entre envolvente y elementos sobre máquina. Presentación de cuadros y chasis cableados. Desarrollo de los esquemas de una instalación compuesta.
366 368 368 369 370 370 371
Pruebas y plan de mantenimiento. 461 Realizar pruebas funcionales. 462 Puesta en servicio de una instalación con autómata programable.
378 378 379
Detección de averías...
382
Plan de mantenimiento preventivo. Stocks de repuestos (preventivo + correctivo). Peligros de la electricidad. Señales y balizamiento de riesgo eléctrico.
383 390 391 393
Consultorio técnico.
395
Electricidad y mecánica aplicada.
396
4 54 .
.
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455 .
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456 .
.
4 57 .
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458 .
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459 .
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10. 11. 4 5 12. 4 5 13. 4 5 14. 4 5 15. 45 .
.
45
46
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463
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464
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465
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466
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467 .
5
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51 .
.
.
.
Fórmulas básicas de electricidad.
396,
5 12
Fórmulas aplicadas a motores eléctricos.
397
513
Potencias en redes eléctricas.
398
Energías eléctricas. Potencias en un receptor eléctrico.
399 399
511 .
.
.
.
.
.
.
.
.
514 .
.
.
515 .
.
.
516 .
.
Motores trifásicos con rotor en cortocircuito de f = 50 Hz,
.
conectados a redes de f= 60 Hz.
400
Fórmulas mecánicas utilizadas en transmisiones.
401
Anexo de complementos eléctricos. 521 Reglamento electrotécnico para baja tensión (REBT).
404 404
5 17 .
52 .
.
.
.
.
.
522
.
Clasificación de las tensiones.
407
523
.
Clase de materiales eléctricos.
410
524
.
Sección mínima del conductor neutro.
411 .
525
.
526
Conductores eléctricos (cables). Conductor de protección (PE).
413 416
527
Forma de actuar ante el accidente eléctrico.
422
.
.
.
.
.
.
X
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.
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Cengage Learning Paraninfo
Introducción
Esta obra es amplia en contenidos al recoger estudios y aplicaciones de una parte muy importante de los automatismos industriales ya que abarca desde los conocimientos teóricos hasta sus aplicaciones prácticas en el campo del telemando. El texto se ajusta al cuestionario oficial en el conjunto de la obra, tratando básicamente las siguientes materias: . Normativa y simbolización .
. Interpretación y ejecución de esquemas eléctricos . Aparatos y motores eléctricos
. Aparamenta eléctrica
.
.
.
. Arranque de motores eléctricos
.
. Esquemas y circuitos a base de lógica cableada
.
. Algebra de Boole y funciones lógicas
.
. Nociones sobre autómatas programables
.
. Aplicación de los autómatas programables en lógica programada . Construcción y aprovisionamiento de cuadros eléctricos
.
.
. Cableado de cuadros eléctricos e instalaciones periféricas
.
. Organización y desarrollo de trabajos eléctricos relacionados con esta materia
.
. Materiales y herramientas
.
. Aparatos de medida y mediciones
.
. Mantenimiento y conservación de las instalaciones
.
. Prevención de riesgos laborales
.
La obra en su conjunto aporta al estudioso de estas materias, unos conocimientos teóricos y prácticos que le van a permitir adquirir competencias para trabajar en este campo de la automatización y por extensión, realizar instalaciones eléctricas y funciones de mantenedor, de las mismas. ,
,
© Cengage Learning Paraninfo
XI
Prólogo
El lector y estudioso de esta obra va a adquirir unos conocimientos importantes que le van a ayudar a fundamentar una base sólida en conocimientos técnicos, en un campo en constante evolución tecnológica que precisa del estudio continuado, tanto en lo teórico, como en lo práctico. En esta obra va a encontrar el lector un amplio abanico de materias. Es necesario conocer los materiales y aparatos a emplear, así como las aplicaciones; motores, arranques, esquemas etc. ,
La experiencia es fruto de los conocimientos técnicos y prácticos que cada uno va adquiriendo poco a poco
,
pero con constancia y tesón.
La vida profesional requiere de los conocimientos que se imparten a lo largo del curso por lo que recomiendo que se ponga el máximo interés en todas las materias que trata la obra. ,
Mi experiencia en el campo industrial dedicada a dirigir un equipo de estudios y realización de instalaciones cero, uno, dos y tres, me permite dar un consejo al estudioso de esta materia dando mucha importancia a las materias que cito a continuación. ,
eléctricas en los niveles de automatismos
,
,
1
.
2
.
3
.
4
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5
.
6
.
Adquirir los máximos conocimientos teóricos posibles. Conocer los arranques básicos de los motores eléctricos.
Elegir correctamente los materiales y su calibrado (aparamenta eléctrica). Leer e interpretar esquemas en la tecnología lógica cableada o lógica programada. Saber realizar esquemas.
Elegir cuadros, armarios, pupitres y chasis, así como la distribución de los materiales y cableado en los mismos.
7. Realizar la instalación eléctrica en la máquina o instalación. 8
.
Realizar la puesta en marcha de equipos e instalaciones.
Cengage Learning Paraninfo
XIII
9
.
Mantener y conservar las instalaciones.
10. Modificar instalaciones. Hacerlas evolucionar.
11. Aprender a valorar en tiempo y coste los trabajos realizados o que se vayan a realizar. 12. Aprender a trabajar en calidad.
13. Aprender a trabajar en equipo y a dirigir una obra de instalación.
14. Conocer y aplicar las normas de seguridad que correspondan a los trabajos que se realicen. 15. Economizar energía y mantener el medio ambiente.
Finalizaré diciendo, que el campo de aplicación de los conocimientos adquiridos en construcción y cableado de cuadros, ejecución de instalaciones periféricas va a ser muy grande.
Piense en aparatos, máquinas o procesos, todos tienen su instalación eléctrica que parte de un cuadro, un armario, un chasis; en ellos están los cerebros de las máquinas, a través de los cuales realizarán múltiples operaciones, por complicadas que parezcan.
El trabajo de electricista en automatismos industriales es importante y más digno, si cada uno le pone y aporta su saber y buen hacer.
i
XIV
© Cengage Learning Paraninfo
Presentación
Real Decreto 177/2008 _
La materia tratada en esta obra se ajusta al Real Decreto 177/2008 de 8 de febrero de 2008, por el que se establece el título de Técnico de Instalaciones Eléctricas y Automáticas y se fijan sus enseñanzas mínimas. ,
Según el Artículo 10 del R.D.: Módulos profesionales. 1
.
Los módulos profesionales de este ciclo formativo:
a) Quedan desarrollados en el Anexo I del presente real decreto cumpliendo lo previsto en el artículo 14 ,
del real decreto 1538/2006, de 15 de diciembre.
b) Son los que a continuación se relacionan: 0232 Automatismos industriales. 0233 Electrónica. 0234 Electrotecnia. 0235 Instalaciones eléctricas interiores.
0236 Instalaciones de distribución.
0237 Infraestructuras comunes de telecomunicación en viviendas y edificios. 0238 Instalaciones domóticas. 0239 Instalaciones solares fotovoltaicas.
0240 Máquinas eléctricas. 0241 Formación y orientación laboral.
Cengage Learning Paraninfo
XV
Presentación
heramints.
0242 Empresa e iniciativa emprendedora. 0243 Formación en centros de trabajo.
2
Las Administraciones educativas establecerán los currículos correspondientes respetando lo establecido en este real decreto y de acuerdo con lo dispuesto en el artículo 17 del Real Decreto 1538/2006, de 15 de diciembre, por el que se establece la ordenación general de la formación profesional del sistema educativo.
.
Módulo Profesional: Automatismos Industriales.
Código 0232
Denominación: Instalaciones Eléctricas y Automáticas. Nivel: Formación Profesional de Grado Medio.
Familia Profesional: Electricidad y Electrónica.
Referente europeo: CINE-3 (Clasificación Internacional Normalizada de la Educación).
Resultados de aprendizaje y criterios de evaluación 1
.
Determina el proceso a seguir en las operaciones de mecanizado interpretando planos y utilizando documentación técnica.
2. Dibuja elementos básicos y conjuntos aplicando la normalización. 3
.
4
.
5
.
Ejecuta operaciones de mecanizado aplicando técnicas de medición y marcado y utilizando máquinas y Configura circuitos básicos de mando y potencia seleccionando sus elementos y elaborando esquemas.
Monta circuitos de automatismos para maniobras de pequeños motores interpretando esquemas y verificando su funcionamiento.
6
.
Monta cuadros y sistemas eléctricos asociados, interpretando documentación técnica y verificando su funcionamiento.
7
.
8
.
9
.
Localiza averías y disfunciones en la instalación, analizando los síntomas e identificando las causas que las producen.
Repara averías y disfunciones en la instalación, ajustando o sustituyendo los elementos defectuosos. Monta y mantiene sistemas automáticos con control programable interpretando documentación técnica y verificando su funcionamiento.
10. Cumple las normas de prevención de riesgos laborales y de protección ambiental, identificando los riesgos asociados, las medidas y equipos para prevenirlos. Contenidos básicos
. Interpretación de documentación técnica
.
. Dibujo técnico aplicado
.
. Mecanización de cuadros y canalizaciones
.
. Instalaciones básicas de automatismos industriales
.
. Instalaciones de automatismos industriales aplicados a pequeños motores
.
. Montaje de instalaciones electrotécnicas automatizadas
XVI
.
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Presentación
. Averías características de instalaciones de automatismos
.
. Mantenimiento y reparación de instalaciones de automatismos industriales
. Automatización con autómatas programables
.
.
. Prevención de riesgos laborales y protección ambiental
.
Metodología de trabajo Empecemos diciendo que sin método no se puede trabajar. El desorden lleva a la falta de rigor en el trabajo que se realiza, de manera que se obtienen unos resultados mediocres.
En el caso concreto de la realización de cuadros eléctricos, es necesario aplicar la metodología para asegurar
buenos resultados a la primera, o con un mínimo de fallos. Con este fin, antes de proceder a la realización de un trabajo se debe: . Estudiar el dossier técnico que nos entreguen
.
. Hacer las preguntas que se estimen necesarias para que aclaremos todo aquello que no lo está o precisemos ,
de más información.
. Antes de proceder a la ejecución del trabajo conocer perfectamente lo que hay que hacer. ,
. Organizar la realización (el trabajo) Establecer un método de trabajo. .
. Ejecutar el trabajo de acuerdo al método
.
. Realizar pruebas una vez concluido el montaje
.
. Montar y probar
.
. Hacer la entrega al cliente acompañada de la información que proceda en cada caso
.
La metodología hay que aplicarla a todo trabajo que realicemos por sencillo que parezca, ajustándonos siempre a lo que se nos pide, teniendo bien presente que debemos satisfacer las necesidades de nuestro cliente en los términos que se expresen en el dossier técnico que nos han entregado o que nosotros hemos realizado. A lo largo del curso, la metodología en nuestro trabajo, tiene que ser una constante, ya que forma parte de la propia formación.
El trabajo no se limita tan sólo a materializar un plano eléctrico en un cuadro eléctrico, sino que también es trabajo el estudio, el diseño de esquemas y cuadros, el orden, la preparación de la tarea, la conservación de nuestras herramientas, etc.
Materialización de los esquemas y tecnología estudiada en esta obra El estudio de esta tecnología se completará con su materialización práctica (en taller). El desarrollo de esta obra se ha hecho pensando en su aplicación práctica, para facilitar en primer lugar los conocimientos que permitan realizar las tareas y posibilidades de aplicación, partiendo de una sólida base de conocimientos, como los que aquí se desarrollan.
La tecnología de los automatismos industriales es muy importante, porque abre un amplio campo de posibilidades que permiten desarrollar una gran cantidad de tareas, como son algunas de las que se recogen en la tabla siguiente. Para realizar todos estos trabajos, es necesario aplicar criterios de calidad, tiempo, economía,
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XVII
Presentación
seguridad, etc., que el estudioso de esta materia debe adquirir con el estudio y la materialización práctica de los conocimientos adquiridos.
La aplicación práctica de esta tecnología ayudará a completar lo aquí estudiado, y a que el estudioso de esta materia verifique y compruebe por sí mismo, muchos de los principios, reglajes, maniobras y funcionamiento de aparatos y receptores, que se recogen en esta obra.
POSIBILIDADES QUE NOS PERMITE
CRITERIOS A APLICAR EN TODAS
EL ESTUDIO DE ESTA TECNOLOGÍA
LAS ACTIVIDADES DESARROLLADAS
Interpretar esquemas.
Realizar esquemas y determinados cálculos eléctricos.
Construir armarios y cuadros eléctricos. Realizar instalaciones.
Preparar los elementos complementarios
necesarios para materializar una instalación. Mecanizado de diversas piezas mecánicas. Mantener y conservar instalaciones.
Reparar averías.
Aplicar criterios de calidad en la ejecución y materialización de los trabajos realizados.
Aplicación de la normativa de Prevención de Riesgos Laborales. Aplicación de las medidas de seguridad para las diferentes tareas a realizar.
Control del tiempo empleado en las diferentes tareas que se realicen. Limpieza y orden. Correcta elección de materiales. Control de la actividad desarrollada
Hacer evolucionar instalaciones.
Aplicar criterios de economía. Levantar informes técnicos.
Aplicar materiales de bajo consumo de energía Preparar cuaderno de cargas técnicos
Seleccionar el destino de los desechos producidos
Llevar historial de instalaciones.
para evitar contaminación.
Efectuar mediciones eléctricas.
Estar al día sobre la evolución de materiales y productos relacionados con esta materia.
Aplicación de la normativa en curso, al conjunto de las instalaciones.
Asistir a ferias y presentación de materiales.
Aplicar planes de conservación y de
Organizar una buena catalogoteca.
mantenimiento.
No descuidar la formación permanente, que nos permita estar al día.
Controlar tareas
Recepcionar instalaciones.
Empleo de medios modernos de diseño, control y
Ajuste y reglaje de aparatos
cálculo, como es el ordenador.
Realizar planes de intervención.
Observar en las instalaciones en servicio su
Registro y análisis de los datos recogidos. Valoración de la tarea realizada (factura).
presentación y aparatos que las componen. Apoyarse y aprender de los conocimientos y buen hacer, de los profesionales veteranos.
Compra de materiales.
Tabla. 1.1. Posibilidades de esta tecnología y criterios para su aplicación.
XVIII
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Capítulo
Desarrollo de los automatismos en
lógica cableada Introducción Esta primera parte de la obra, tiene mucha importancia de cara a la preparación tecnológica del estudioso de esta materia. El estudio de la aparamenta eléctrica en toda su extensión, los receptores, fin último de toda la instalación, son una parte muy importante de los conocimientos que se deben adquirir.
También se estudian los esquemas eléctricos y aplicaciones diversas, así como diferentes formas de realizar el arranque de motores, que es uno de los principales receptores utilizados a todos los niveles de la aplicación de la energía eléctrica.
Cuanto mejor se conozcan los materiales, más fácil será su instalación, interpretación de esquemas, conservación y reparación de instalaciones. Los principios generales son siempre los mismos, sólo cambian los materiales. En el campo industrial encontramos grandes profesionales, con buenos conocimientos de las tecnologías eléctricas, a pesar de su evolución constante, porque se preparan y siguen formándose, y que deben ser nuestra referencia.
11 .
.
12 .
.
13 .
.
14 .
.
1 5 .
.
Introducción a los automatismos
16
Arranque de motores trifásicos
industriales
17
Motores de corriente continua
Estructura y aparamenta Aparamenta eléctrica aplicada Esquemas eléctricos Receptores eléctricos
18
Frenado de motores
19
Motores monofásicos
1 10.
Ejercicios de aplicación
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
Automatismos Industriales
fli Introducción a los automatismos industriales _
111 .
.
Conceptos fundamentales respecto al aprendizaje de esta materia
Varios son los conceptos que deben ser tenidos en cuenta a la hora de adquirir competencias y conocimientos para poder desarrollar una actividad en esta importante rama de la electricidad, como son entre otras, las que se recogen en el cuadro y que se explican a continuación.
. Física eléctrica
.
. Aparamenta eléctrica
.
. Mecánica aplicada
.
. Normativas y Reglamento para Baja Tensión
.
. Interpretación y desarrollo de esquemas eléctricos
.
. Elección y utilización de herramientas y aparatos
.
. Materialización de los trabajos eléctricos que pueden realizarse con los conocimientos adquiridos en este Módulo Profesional. . Procedimientos de mantenimiento
.
. Calidad en la ejecución de las tareas
.
. Control del tiempo empleado en las diferentes tareas
.
. Valoración de los trabajos que realiza el electricista
.
. Preparación de trabajos
.
. Observar y aprender
.
. Dirigir equipos de trabajo
.
. Conocimientos mecánicos
.
. Conocimiento de los riesgos eléctricos
.
. Seguridad en el trabajo eléctrico. . Economizar energía eléctrica . Contaminación y sus efectos
.
.
. Catálogos de materiales eléctricos y otros
.
1 Física eléctrica .
Los conocimientos de física eléctrica son básicos para desarrollar los trabajos de instalador industrial en las diferentes tareas a desarrollar, como son entre otras:
. Conocimiento de magnitudes y unidades eléctricas
.
. Realizar mediciones eléctricas
2
.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Valorar los problemas eléctricos
.
. Poder realizar cálculos eléctricos
.
. Comprender el funcionamiento de los aparatos y receptores eléctricos
.
2
.
Aparamenta eléctrica
Se trata del conocimiento de la tecnología de los materiales que intervienen en las instalaciones eléctricas que se van a desarrollar y que el Reglamento Electrotécnico para Baja tensión define como sigue: Equipo, aparato o material previsto para ser conectado a un circuito eléctrico son el fin de asegurar una o varias de las siguientes funciones:
PROTECCIÓN
SECCION AMIENTO
3
CONEXIÓN
CONTROL
Mecánica aplicada
.
Dentro de los trabajos que realiza el profesional de esta materia está el de realizar diferentes trabajos mecánicos que necesitan las instalaciones eléctricas, tales como:
. Medidas y comprobaciones
.
. Aserrado de materiales mecánicos (pletinas chapas, angulares, etc.). ,
. Roscado de tornillos y tuercas
.
. Taladrado
.
. Soldadura en sus diferentes formas
.
. Preparación de cuadros chasis y armarios eléctricos, soportes, defensas, etc. ,
4
Normativas y Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT)
.
El REBT debe ser una herramienta más que utilicemos para desarrollar nuestras tareas en diferentes fases de la actividad como son: ,
. En la fase de estudio
.
. En el momento de recepcionar instalaciones y materiales eléctricos
.
. Siempre que tengamos dudas respecto a una forma de actuar elegir materiales o dispositivos de protección ,
a instalar etc. ,
,
El conocimiento y aplicación de las normas nos resultarán muy importantes, tanto en la parte teórica, como en la aplicación práctica de esta tecnología. Las principales normas a las que recurriremos para resolver nuestros ,
problemas, serán: . Normas UNE de emisión nacional
.
. El REBT en su instrucción ITC-BT-02 "Normas de referencia en el Reglamento
Electrotécnico para Baja
Tensión", recoge las normas sobre las que se apoya el citado Reglamento.
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3
Desarrollo de los automatismos en lógica
. Valorar los problemas eléctricos
.
. Poder realizar cálculos eléctricos
.
. Comprender el funcionamiento de los aparatos y receptores eléctricos 2
.
.
Aparamenta eléctrica Se trata del conocimiento de la tecnología de los materiales que intervienen en las instalaciones eléctricas que
se van a desarrollar y que el Reglamento Electrotécnico para Baja tensión define como sigue:
Equipo, aparato o material previsto para ser conectado a un circuito eléctrico son el fin de asegurar una o varias de las siguientes funciones:
PROTECCIÓN
SECCION AMIENTO
CONEXIÓN
CONTROL
3. Mecánica aplicada Dentro de los trabajos que realiza el profesional de esta materia está el de realizar diferentes trabajos mecánicos que necesitan las instalaciones eléctricas, tales como: . Medidas y comprobaciones
.
. Aserrado de materiales mecánicos (pletinas chapas, angulares, etc.). ,
. Roscado de tornillos y tuercas . Taladrado
.
.
. Soldadura en sus diferentes formas
.
. Preparación de cuadros chasis y armarios eléctricos, soportes, defensas, etc. ,
4
.
Normativas y Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) El REBT debe ser una herramienta más que utilicemos para desarrollar nuestras tareas en diferentes fases de
la actividad, como son: . En la fase de estudio
.
. En el momento de recepcionar instalaciones y materiales eléctricos
.
. Siempre que tengamos dudas respecto a una forma de actuar elegir materiales o dispositivos de protección ,
a instalar, etc. ,
El conocimiento y aplicación de las normas, nos resultarán muy importantes, tanto en la parte teórica, como en la aplicación práctica de esta tecnología. Las principales normas a las que recurriremos para resolver nuestros problemas, serán: . Normas UNE de emisión nacional
.
. El REBT en su instrucción ITC-BT-02 "Normas de referencia en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión", recoge las normas sobre las que se apoya el citado Reglamento.
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Automatismos Industriales
. Normas EN y UNE-EN que corresponden a las emitidas por la Unión Europea y que se adaptan a nivel de España con este inicio o cabecera.
. Normas CENELEC que se emiten a nivel europeo
.
. Normas ÍEC a nivel mundial
.
. Normas que emiten las Comunidades Automáticas
.
5. Interpretación y desarrollo de esquemas eléctricos Los esquemas eléctricos son básicos para el desarrollo de las tareas que realiza el instalador. Necesita interpretarlos correctamente y también, en muchos casos, poder corregirlos, realizarlos o modificarlos en muchos casos. Debe conocer los símbolos y la forma de aplicación de los mismos.
El conocimiento de la aparamenta, receptores, materiales y símbolos es básico para la interpretación de los esquemas y su confección. 6
.
Elección y utilización de herramientas y aparatos
Las herramientas que utiliza el electricista son muchas. Para cada tipo de trabajo utilizará las que correspondan (dimensiones, aislamiento y particularidades). Las herramientas pueden ser manuales y motorizadas. También utiliza diversos aparatos de medida y comprobación. Una norma general en la utilización de herramientas del tipo que sean será: . Mantenerlas en buen estado de conservación
.
. Siempre ordenadas y bien guardadas
.
. Sustituir las herramientas deterioradas
.
. Disponer siempre del equipamiento necesario para la realización de la tarea a realizar en cada momento 7
.
.
Materialización de los trabajos eléctricos que pueden realizarse con los conocimientos adquiridos en este Módulo Profesional Los trabajos que puede realizar el electricista son muchos, como son algunos de los que se relacionan a conti-
nuación:
. Preparar el terreno donde se va a realizar una determinada instalación
.
. Preparar armarios cuadros y chasis eléctricos. ,
. Cablear armarios
,
cuadros y chasis eléctricos.
. Cablear los elementos de campo sobre las máquinas
.
. Cableado y alimentación a receptores y de forma especial a los motores
.
. Puesta en servicio de nuevas instalaciones con todos sus reglajes y puestas a punto . Puesta al día de los planos y dossieres que se hayan modificado
.
.
. Control y seguimiento del material de repuesto Existencias en almacén, etc. .
. Mantenimiento de instalaciones:
S Mantenimiento preventivo
.
4
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Desarrollo de los automatismos en lógica
.S Mantenimiento inmediato ante una avería imprevista
.
S Otras formas de mantenimiento
.
S Modernización de instalaciones
ÿS Sustitución
.
de aparamenta obsoleta o fuera de norma.
S Otras actividades relacionadas con esta materia
.
8 Procedimientos de mantenimiento .
A continuación se relacionan los principales procedimientos de mantenimiento que se utilizan:
PROCEDIMIENTOS DE
FUNCIÓN QUE REALIZA
MANTENIMIENTO 1 CORRECTIVO
Reparar o sustituir aquellos elementos que por avería o rotura se hayan deteriorado o roto, y como consecuencia, ser la causa de la parada de la máquina o instalación.
2 PREVENTIVO
Revisión periódica de la instalación para paliar una posible rotura o avería y así evitar la parada de la máquina o instalación.
3 PREDICTIVO
Detección de los posibles fallos por seguimiento del comportamiento de elementos y repararlos o sustituirlos antes de que se produzca la avería.
4 SELECTIVO
Modificación o sustitución parcial de elementos básicos de la máquina o
.
.
.
.
instalación.
Sustitución de elementos o adecuación de los mismos a la normativa legal,
5 NORMATIVO .
especialmente cuando se refiere a seguridad. 6
Actualización y mejora de las máquinas o instalaciones con un fin
MODIFICATIVO
determinado 7
.
Asociación de las funciones de operario y conductor del proceso de fabricación con las de mantenedor de su propia instalación.
(TPM) PRODUCTIVO TOTAL
Tabla 1.1. Procedimientos de mantenimiento.
9
.
Calidad en la ejecución de las tareas
La calidad es una constante que debe acompañar toda nuestra actividad. Sin calidad no es posible realizar buenos trabajos, ni asegurar buenas reparaciones, y por tanto, que nuestro trabajo resulte seguro y con total garantía de seguridad para la propia instalación, así como para el utilizador de la misma. < La forma de realizar el trabajo presentar y distribuir los materiales, el orden que se tiene sobre las herramientas y materiales, la limpieza de la zona, etc., nos muestra claramente la forma de ser de cada uno, y la confianza que nos transmite, tener respeto al trabajo realizado. ,
10. Control del tiempo empleado en las diferentes tareas El tiempo empleado en la realización de una determinada tarea (efectuar un cálculo, realizar un esquema, cablear un armario, alimentar un receptor, reparar una avería, etc.) es muy importante, porque en todo debemos
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Automatismos Industriales
ser competitivos. Hay que conjugar la calidad con el tiempo, para que el resultado sea bueno, para no encarecer el producto final y ser competitivos.
Tampoco está en mucho correr si el resultado es malo y se siguen dando problemas.
11. Valoración de los trabajos que realiza el electricista El electricista debe ser capaz de valorar los trabajos realizados para su facturación, a este respecto deberá: . Familiarizarse con catálogos de productos y sus listas de precios
.
. Tomar nota sobre los aparatos instalados sustituidos o reparados, por su marca y su dimensionado. ,
. Listado de materiales mecánicos empleados
.
. Relación de conductores empleados (tipo longitudes y secciones). ,
. Tiempos empleados en la realización de un determinado trabajo o intervención
.
12. Preparación de trabajos Si somos capaces de realizar un determinado trabajo eléctrico a partir de nuestros conocimientos, también debemos estar formados para preparar y listar los materiales necesarios para materializar una determinada instalación a partir de un dossier (cuaderno de cargas y planos de instalación). Una buena preparación de los materiales y proceso a seguir, nos permitirá realizar el trabajo sin interrupciones ni distracciones, con lo que el resultado final será bueno.
13. Observar y aprender Existen muy buenos profesionales de los que se puede aprender mucho si mostramos interés y atención a sus consejos.
Como es fácil de comprender, no todo lo vamos a aprender en el centro de formación. Durante toda la vida profesional de una persona, se está en un continuo aprendizaje. La tecnología está en constante evolución y los aparatos cambian en su tecnología, en su forma de presentación, en su dimensionado, etc., pero los principios aprendidos serán básicos para nuestra adaptación a las nuevas tecnologías, materiales, normativa, etc.
14. Dirigir equipos de trabajo Con los conocimientos adquiridos en la fase de estudios y la experiencia que vayamos acumulando en el desarrollo de las diferentes tareas eléctricas, nos permitirán tener un elevado nivel teórico-práctico a partir de los cuales podamos organizar y dirigir equipos de electricistas tanto en taller, como en la materialización de instalaciones, así como en las diferentes formas de mantenimiento.
Organizar y dirigir un grupo de trabajo significa que conoces tu oficio en profundidad, que estás capacitado para distribuir tareas, coordinarlas, acopiarlas de materiales, resolver problemas, y de forma especial, la dirección del equipo de personas que intervienen en el mismo, aplicando las normas de seguridad que correspondan. 15. Conocimientos mecánicos
En muchas ofertas de trabajo leemos; se busca electromecánico con un determinado nivel de conocimientos. El complemento mecánico del electricista industrial le permite una gran autonomía en la realización de su actividad
6
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p Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
(preparación de tendido de cables, colocación de detectores varios, pulsadores, bandejas, fijación de aparatos, armarios y chasis, colocación de bandejas, etc.).
Otra componente mecánica está en el anclaje de motores, su desmontado, ajuste del freno, revisión de rodamientos, ventilador, etc.
En esta obra se dedica un capítulo a esta actividad mecánica, complementaria de la eléctrica. Cuando el electricista industrial trabaja solo, necesita este complemento para poder ser efectivo en el desarrollo de su actividad, y más, cuando se trata del mantenimiento de instalaciones.
16. Conocimiento de los riesgos eléctricos La electricidad es peligrosa, aunque no nos lo parezca. Estamos tan familiarizados, que no apreciamos el riesgo. Los que trabajamos en el campo de la electricidad podemos contar muchas historias reales, y trágicas, que podrían haberse evitado si se hubieran puesto los medios y de forma especial, si no se hubiera olvidado el riesgo de accidente que supone trabajar en circuitos con corriente eléctrica.
La persona que realiza esta actividad corre tres tipos de riesgos, los de origen mecánico, los propios de la actividad de los trabajos en instalaciones eléctricas y los peligros de la corriente eléctrica.
RIESGOS ELÉCTRICOS
RIESGOS MECÁNICOS . Cortes debidos a causas varias
. Cortes
.
.
. Chispas que saltan de radiales y soldaduras
. Pinchazos
. Desprendimiento de virutas
. Proyección de trozos de cable cuando se cortan
.
.
. Caída de objetos
.
puntas.
.
. Tropiezos . Riesgos en la manipulación de grandes piezas o volúmenes y objetos pesados.
. Contactos directos e indirectos con la corriente
.
eléctrica. . Quemaduras
.
MEDIDAS ACTIVAS
MEDIDAS ACTIVAS . Guantes
. Gafas
. Guantes
.
. Gafas
.
.
.
. Botas de seguridad
. Botas de seguridad
. Ropa adecuada
. Casco
.
.
.
. Casco
. Utilizar herramientas con aislamiento adecuado
. Aplicación de las consignas de seguridad propias del trabajo que se realiza y de los aparatos y herramientas que se emplean o manipulan.
. Aplicación de las consignas de seguridad propias del trabajo que se realiza y de los aparatos y herramientas que se emplean o manipulan.
. Utilizar medios adecuados de manipulación
. Utilizar medios adecuados de manipulación
,
.
MEDIDAS PASIVAS
MEDIDAS PASIVAS
® Buen estado y conservación de las herramientas
.
. Cortar tensión
.
. Empleo de herramientas adecuadas
.
. Aplicar las "5 Reglas de Oro"
.
. Que las herramientas estén siempre en buen estado y en especial las aisladas
Tabla 1.2. Riesgos mecánicos y eléctricos.
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7
Automatismos Industriales
17. Seguridad en el trabajo eléctrico El trabajo debe realizarse aplicando todos los medios que se ponen a nuestro alcance. Asegurarse de la presencia o no de electricidad en toda intervención que realicemos sobre una determinada instalación. Utilizar las herramientas adecuadas y aplicar las consignas que se establezcan para cada caso. A este respecto, es muy importante
que tengamos en cuenta las recomendaciones que se recogen en el Real Decreto 614/2001, de 8 de junio 2001, sobre
"
Riesgo eléctrico".
Real Decreto 614/2001 de 8 de junio, sobre disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico. BOE núm. 148 de 21 de junio de 2001. Recordatorio de las "5 Reglas de Oro" para las intervenciones en circuitos sin tensión:
is REGLA DE ORO
Abrir con corte visible todas las fuentes de tensión mediante
interruptores y seccionadores que aseguren la imposibilidad de su cierre intempestivo. 28 REGLA DE ORO
Enclavamiento o bloqueo, si es posible, de los aparatos de corte y señalización en el mando o accionamiento de estos.
38 REGLA DE ORO
Reconocimiento y verificación de la ausencia real de tensión.
4® REGLA DE ORO
Puesta a tierra y en cortocircuito de todas las posibles fuentes de tensión.
58 REGLA DE ORO
Colocar señales y avisos de seguridad que sean adecuados, delimitando claramente la zona de trabajo.
Tabla 1.3.
18. Economizar energía eléctrica Nuestra actuación debe encaminarse hacia el ahorro de energía por medio de diferentes acciones o formas de actuación, como son entre otras las siguientes:
. Utilizar lámparas de bajo consumo Evitar las lámparas de incandescencia. .
. Apagar las luces cuando los locales quedan vacíos o utilizar alumbrados parciales
.
. Limpiar periódicamente lámparas y luminarias
.
. Sustituir las lámparas agotadas o con deficiente funcionamiento
.
. Mantener un correcto factor de potencia para las instalaciones en servicio
.
. Desconectar las máquinas que trabajan en vacío o que no realizan un servicio concreto
.
. Que no queden aparatos en tiempo de espera Consumen energía. .
19. Contaminación y sus efectos Debemos reducir los niveles de contaminación, tanto en el desarrollo de nuestra actividad, como en la economía de energía.
Respecto al primer tema, clasificar los desechos (materiales, plásticos, conductores, etc.) y evacuarlos a los puntos de recogida que les corresponda.
8
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
La economía de energía hará que se generen menos contaminantes en la obtención de la electricidad cuando su
generación proviene de combustibles fósiles, como son el carbón, petróleo y gas natural. Los principales contaminantes de las centrales que utilizan combustibles fósiles son el dióxido de carbono
(C02), el azufre (S) que combinado con el vapor de agua de la atmósfera, da lugar a la denominada "lluvia ácida" y el calor que evacúan a la atmósfera que puede modificar las condiciones ambientales del entorno.
20. Catálogos de materiales eléctricos y otros Los catálogos que editan los fabricantes de productos eléctricos además de informarnos de sus fabricados, también nos permiten conocer nuevos productos, prestaciones, formas de aplicación y conexión, precios, etc., al mismo tiempo que actualizamos nuestros conocimientos.
Los proveedores nos podrán resolver algunos de los problemas que se nos planteen en el desarrollo de nuestra actividad laboral, aconsejándonos los aparatos que puedan resolver un determinado problema. Muy positivo resulta efectuar consultas a páginas Web de fabricantes, Ministerio de Industria, administraciones autonómicas y locales, etc.
El libro que tienes en tus manos es imposible que contenga todo lo que existe sobre la materia, razón por la que hay que complementarlo con otras fuentes, como arriba se indica. Relación de fabricantes de materiales eléctricos.
AEMSA
HIMEL
PEMSA
AISCAN
KAINOS
ROLLER
ALLEN BRADLEY
KLÓCKNER MOELLER
SÁLZER
ABB
LAYRTON
SIEMENS
COMCO
LEGGRAND
TELEMECANIQUE
FINDER
LUTZE
TEMPER
GEWISS
MERLIN GERIN
TOP CABLE
Grupo GE
ONROM ELECTRONICS
AGO
HAGER
PALMERA
WEG
11 2 .
.
Estudio de los automatismos en cuanto a su aplicación, ventajas, etc.
En nuestra vida diaria y a todos los niveles nos vemos rodeados por la automatización desde nuestro propio hogar, hasta la industria con tecnología muy avanzada y por tanto, no podemos sustraernos a esta realidad. ,
,
La automatización es motor de evolución y progreso, mejorando los procesos productivos y vida diaria. Vivimos un mundo en constante evolución de la tecnología.
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Automatismos Industriales
Los automatismos no son solamente de componente eléctrica, ya que hay otras tecnologías como la mecánica, hidráulica, neumática, etc., pero siempre animados o controlados por la electricidad.
La aplicación de los automatismos resultan imprescindibles en toda instalación por simple que ésta sea. Las ventajas de la automatización resultan imprescindibles para arrancar el equipo presor que sube agua a nuestra vivienda, el ascensor de nuestra casa, las máquinas e instalaciones donde trabajan nuestros vecinos, etc. Los automatismos aportan ventajas a las máquinas, instalaciones o procesos que animan y controlan, como son entre otros los siguientes:
. Asegurar el funcionamiento y repetitividad de las maniobras y operaciones. . Facilitar y simplificar el manejo
.
. Reducir el número de averías
.
. Facilitar la reparación de averías Ayuda al mantenimiento apareciendo en pantalla mensajes que indican .
dónde se ha producido la avería.
. Mejorar el nivel de seguridad para el usuario
.
. Automatizar procesos complicados pero que tienen una interrelación
.
. Controlar instalaciones y procesos de fabricación
.
. Facilitar la gestión y planificación de la producción . Reducir los medios humanos necesarios . Reducir costes
.
.
.
La materialización de un automatismo conlleva una serie de tareas y cada una de ellas hay que realizarla correctamente para que el resultado final sea satisfactorio.
El proyecto y realización de un automatismo tiene las siguientes fases: . Cuaderno de Necesidades
.
Descriptivo de la necesidad.
. Cuaderno de Especificaciones Técnicas
.
Estudio técnico previo al desarrollo de esquemas y programas. . Dossier técnico
,
cálculos, esquemas, programas e instrucciones.
. Acopio de materiales
.
. Construcción de cuadros y armarios eléctricos
.
. Montaje en máquina o instalación
.
. Pruebas y entrega al cliente
.
. Dossieres que se entregan al cliente
113 .
.
.
Manual de funcionamiento.
Justificación del porqué de esta actividad-aprendizaje
Empezaremos diciendo que todas las máquinas animadas por receptores y aparatos eléctricos tienen sus correspondientes automatismos, desde muy simples a muy sofisticados y, por tanto, de una instalación eléctrica que se compone básicamente de: . Conexión a la red eléctrica
.
. Cuadros eléctricos
.
. Conexión a receptores captores y accionadores en la máquina. ,
10
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Para realizar o confeccionar un cuadro o armario eléctrico y su instalación, se precisa de un profesional en estos menesteres, con buenos conocimientos eléctricos, cuantos más mejor. El buen profesional no nace, se hace, asume responsabilidades y realiza instalaciones con elevado nivel tecnológico. Para conseguir un buen nivel técnico, es necesario formarse previamente en la escuela adquiriendo los conocimientos teóricos, tecnológicos y prácticos, que luego va a aplicar en la industria. ,
El tener una buena base técnica de partida, le va a permitir evolucionar, asimilar nuevas tecnologías y estar siempre dispuesto a asumir responsabilidades. Por experiencia puedo decir, que en la contratación de instalaciones es la categoría profesional de los electricistas/montadores que una determinada empresa tiene, la que te lleva a elegirla para realizar un proyecto con independencia de otros parámetros como es el del coste. ,
,
La seguridad de que todo va a ir bien, con orden y calidad, en los plazos fijados con un arranque y puesta en servicio sin grandes problemas, resulta prioritario en el momento de elegir una empresa eléctrica. Para conseguir todo lo anteriormente dicho, es preciso disponer de un equipo de "profesionales" basado en la profesionalidad de ,
,
sus hombres.
El curso que aquí se inicia está destinado a que el alumno adquiera buenos conocimientos teóricos y prácticos que después le van a permitir incorporarse a la vida industrial asumiendo responsabilidades y teniendo la capacidad que le permita pasar al cuadro e instalación de un plano o dossier eléctrico realizar las pruebas y finalmente ,
,
arrancar la instalación.
El aprendizaje no se debe limitar a adquirir los conocimientos para saber montar un cuadro eléctrico sino que se completará con su conexión a la red a los receptores, a su puesta en marcha y a su mantenimiento (reparación ,
,
de averías).
Una salida en la industria para esta formación que adquiere el alumno es la de asumir responsabilidades en el mantenimiento de instalaciones eléctricas, puesto importante y que se solicita con frecuencia. Para mantener una instalación a punto y corregir con rapidez sus averías hay que tener un buen nivel técnico como se viene insistiendo a base de interpretación de planos conocimientos tecnológicos suficientes y asimilar con facilidad los funcionamientos de los procesos tecnológicos. ,
,
Estudiar para formarse requiere un esfuerzo si se pretende aprender un oficio en el que hay mucho campo en la industria, prácticamente toda si queremos hacernos un hueco en ella. ,
,
114 .
.
Organización del trabajo
Esta actividad organizadora tiene como objetivo que el alumno comprenda y asimile la importancia de la automatización, y dentro de este campo la materialización de los automatismos eléctricos. ,
ÿ
Los automatismos eléctricos cubren un amplio campo de actividades. Conocerlas todas es imposible y lo que
debemos hacer es buscar la especialización y en el caso que a nosotros nos afecta es el de llevar a la práctica los automatismos construidos con aparatos eléctricos colocados y cableados en cuadros y pupitres. ,
,
La información que se imparte tiene un componente teórico imprescindible para el conocimiento de los materiales eléctricos y accesorios, interpretación de esquemas y desarrollo de los mismos aunque sea a pequeña escala. ,
,
Sin una base teórico/práctica suficiente resulta imposible el trabajo del instalador de cuadros eléctricos y ,
su futura evolución en la rama eléctrica de montador-instalador u otras tareas relacionadas con esta formación
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.
11
Automatismos Industriales
Normalmente el que construye los cuadros y prueba, es el que luego los monta a pie de máquina y después los arranca y pone en servicio.
Para asegurar la correcta realización de un proyecto de automatismo concreto, es necesario que el técnico conozca también los receptores y su comportamiento, por lo que se estudia la tecnología y arranque de los motores, parte importante en la mayoría de los automatismos de máquinas. El estudioso de esta materia debe tener claro y comprender:
. El porqué de los automatismos
.
. Conocer los materiales eléctricos y los aparatos a utilizar
.
. Simbología y normalización
.
. Automatismos eléctricos a base de contactores
.
. Lectura y desarrollo de los esquemas eléctricos . Arranque de motores
.
.
. Materiales para cuadros
.
. Otras competencias relacionadas con estos automatismos
.
No olvidar tener a disposición el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT).
Estructura y aparamenta de los automatismos cableados 1 21 .
.
Principio de un sistema automático
Las siguientes definiciones nos ayudarán a comprender el sentido del entorno que rodea a los automatismos: AUTOMATISMO.
Sistema automático capaz de efectuar sus funciones, controlarlas y dirigirlas, prescindiendo de la intervención directa del hombre.
AUTOMATIZACIÓN. Acción o efecto de automatizar.
AUTOMATIZACIÓN. Aplicar la automática a un dispositivo, proceso, etc. Aplicando estas definiciones a la automatización de instalaciones a base de elementos eléctricos, el principio del automatismo está fundamentado en el control y ejecución de acciones de forma automática, sin la intervención del operador o con el mínimo de intervención.
Así por ejemplo, un equipo presor que sube el agua a nuestro piso está automatizado cuando se ha logrado eliminar nuestra intervención.
El equipo una vez conectado a la red se encargará de controlar la presión de la tubería y mantenerla en los límites del reglaje que se haya hecho en el presostato de máx./mín. Cuando la tubería pierda presión se pondrá en servicio la motobomba, parándose cuando haya alcanzado la presión máxima.
12
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
122 .
.
Estructura de un sistema automático
Un sistema automático está constituido básicamente, tal como se indica gráficamente en el esquema que se representa a continuación.
Elementos principales del conjunto automatizador.
(?) Red eléctrica. Suministro de energía. (2) Armario/s eléctrico/s.
Contiene los aparatos eléctricos de potencia y maniobra. Es el corazón del sistema automatizador.
(¿) Pup¡tre/s de mando y control. Sobre el pupitre se realizan las acciones encomendadas al operador de la máquina o instalación.
(¿T) Cableado
.
Conductores eléctricos.
Hay que distinguir dos redes: a) Conductores de potencia. Alimentan a los receptores.
b) Conductores de maniobra. Conexionan a los captores y a los elementos de maniobra (accionadores).
(¥) Captores sobre máquina. Fines de curso, detectores de proximidad, presostatos termostatos y otros muchos. ,
(IT) Receptores. Accionadores. Generalmente los receptores son motores eléctricos. También hay otros como electroválvulas, ,
resistencias, lámparas, electroimanes, transformadores, etc.
Figura 1.1. Instalación eléctrica.
Cengage Learning Paraninfo
13
Automatismos Industriales
123 .
.
Fases del estudio de un sistema automático
En el organigrama que se estudia a continuación, quedan analizadas las fases a seguir en el estudio de un sistema automático.
NECESIDAD
INTERPRETACIÓN DE LA NECESIDAD
Cuaderno de Cargas del Cliente, precisando con claridad la necesidad que se pretende resolver.
Cuaderno de Cargos Técnico. Descripción de todos los elementos que intervienen en el automatismo indicando la función que realizan. Descripción del funcionamiento.
Esquemas de potencia. Esquemas de mando. Programación.
Listado de todos los materiales que intervienen
en el esquema, incluidos los cables con sus dimensiones y calibrado. Reúne: CdC. Técnico.
Esquemas y programas. Listado de materiales.
Secciones de conductores.
Calibrado de los aparatos. Recomendaciones técnicas. Forma de marcha.
Entrega de dossieres: Formación a: Operarios de máquinas.
Equipo de mantenimiento. Tabla 1.4. Fases del estudio.
124 .
.
Estudio de la aparamenta. Componentes y aparatos que integran o componen un automatismo o sistema
La aparamenta está constituida por equipos, aparatos o materiales para ser conectados a un circuito eléctrico con el fin de asegurar una o varias de las siguientes funciones: protección, control, seccionamiento y conexión. A continuación se estudian los principales elementos que intervienen en los esquemas de telemando realizados a base de contactores.
Se insiste en la necesidad de que se conozcan lo mejor posible los aparatos que intervienen en una instalación, así como un mismo elemento fabricado por empresas diferentes.
Es bueno disponer de catálogos de diferentes fabricantes, cuantos más se conozcan mejor, ya que así encontraremos menos problemas en su montaje, conexionado y calibrado.
14
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
En el mercado encontramos una gama amplia de productos fabricados en la U.E. Al cumplir las normativas comunitarias, todos están calificados y aptos para su empleo.
La elección de una marca concreta, depende de factores diversos, como son entre otros:
. Que sea una marca homologada por el cliente (destinatario final de la instalación)
.
. Que proporcione las prestaciones exigidas
.
. Que tenga un precio competitivo
.
. Que se tengan buenas relaciones con el almacenista lo que facilitará el suministro y el material de recambio. ,
12 .
5 Tecnologías aplicadas en automatismos
.
En esta obra se tratan y estudian dos tipos de tecnologías, ambas tienen gran importancia pudiendo ir sola la lógica cableada y unidas la lógica cableada con la lógica programada.
En el cuadro que se muestra a continuación se presentan las dos tecnologías.
A a
.
.
B
Electromagnética. 1
b
LÓGICA CABLEADA
.
.
2
.
3
.
a
.
.
Electroneumática.
2
Electrohidráulica.
3
.
b
.
Arrancadores estáticos.
LÓGICA PROGRAMADA
Electrónica programada. 1
Electrónica. 1
.
Relés y contactores.
.
.
Autómatas programables. Ordenadores. Sistemas informáticos.
Electrónica cableada. 1
.
Funciones lógicas.
Tabla 1.5. Tecnologías. 1
Lógica cableada
.
En la lógica cableada los elementos pueden ser electromagnéticos eléctricos, neumáticos o hidráulicos. ,
En esta tecnología el automatismo se realiza con elementos o módulos interrelacionados dependiendo su ,
funcionamiento del cableado que tengan. La lógica cableada es rápida en ejecutar acciones pero tiene limitaciones técnicas impuestas por la complejidad que supone obtener determinadas prestaciones ,
.
2
Lógica programada
.
Esta tecnología utiliza los autómatas programables los ordenadores y se encuentran animados por programas ,
guardados en memorias.
El autómata programable elemento básico en la automatización está concebido para realizar ciclos de funcio,
namiento automático. ,
El programa puede realizarse en diversos lenguajes aplicando en cada caso el método que más convenga, como ,
son entre otros,
los siguientes:
. Esquemas eléctricos de contactos . Ecuaciones
.
. Esquemas lógicos
.
. A partir de organigramas
.
. A partir de Grafcet
.
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.
Automatismos Industriales
3
Tecnologías que se estudian en este curso
.
En esta obra se estudian los automatismos realizados con lógica cableada y los realizados con lógica programada.
Respecto a la realización práctica de instalaciones, es necesario conocer e interpretar planos con estas dos tecnologías. 4 Conocimiento de los materiales eléctricos .
El conocimiento de los principales materiales y aparatos eléctricos, es imprescindible para poderlos utilizar, aplicar, reparar y mantener correctamente, tanto en equipos como en instalaciones y máquinas.
Muchos son los aparatos de maniobra, protección, detección y medida que nos podemos encontrar en las instalaciones eléctricas. Resulta imposible conocerlos todos, pero sí es necesario conocer su función en el circuito. En este capítulo se hace un repaso de los principales dispositivos utilizados en instalaciones de baja tensión, estudiando sus principales características y aplicaciones.
El estudio de los aparatos y componentes eléctricos se hace desde su lado práctico, proporcionando datos útiles para el desarrollo de las tareas de instalación (Cuadros eléctricos), mantenimiento y conservación de instalaciones eléctricas en general.
Las materias que se estudian en esta obra son básicas para el electricista que desarrolla su actividad en el campo industrial de las aplicaciones de la energía eléctrica. A los materiales que intervienen en las instalaciones eléctricas se les denomina como "aparamenta eléctrica".
No se puede desarrollar la actividad y competencias del instalador, si no conoce bien la tecnología eléctrica, cuanto más, mejor.
Los conocimientos tecnológicos no terminan con la conclusión de la fase de estudios, deben continuar durante toda la vida profesional del técnico electricista, porque se trata de una tecnología en constante evolución.
126 .
Redes de distribución de la energía eléctrica
.
Según ITC-BT-08: "Sistemas de conexión del neutro y de las masas en redes de distribución de la energía eléctrica
" .
1261 .
.
Esquemas de distribución
.
Significado de las letras: Ia Letra:
Se refiere a la situación de la alimentación con respecto a tierra.
T -
Conexión directa de un punto de la alimentación a tierra.
I
Aislamiento de todas las partes activas de alimentación con respecto a tierra o conexión de un punto a tierra a través de una impedancia.
-
2a Letra:
Se refiere a la situación de las masas de la instalación receptora con respecto a tierra.
T -
Masas conectadas directamente a tierra, independientemente de la eventual puesta a tierra de la alimentación.
N -
Masas conectadas directamente al punto de alimentación puesto a tierra (en corriente alterna, este punto es normalmente el punto neutro).
Otras letras (eventuales): Se refieren a la situación relativa del conductor neutro y del conductor de protección.
16
S -
Las funciones del neutro y de protección, aseguradas por conductores separados.
C -
Las funciones de neutro y de protección, combinadas en un solo conductor (conductor PEN).
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1 ESQUEMA DE DISTRIBUCION TIPO TN-S .
2 ESQUEMA DE DISTRIBUCION TIPO TN-C .
Las funciones de neutro y protección están separadas en Las funciones de neutro y protección están combinadas en un solo conductor en todo el esquema.
todo el esquema.
L1
L1
L2
L2
L3
L3
N
PEN
PE
Ó ÓÓ Ó
O Ó Ó Ó
3 ESQUEMA DE DISTRIBUCION TIPO TN-C-S .
Las funciones de neutro y protección están combinadas en un solo conductor en una parte del esquema
.
L1 L2 L3
N PE
4 ESQUEMA DE DISTRIBUCION TT
ESQUEMA DE DISTRIBUCION IT
.
El esquema distribuye las tres fases y el neutro
.
Las masas
de los receptores están conectadas a tierra
.
.
T Masa
Ó ÓÓ Ó
El esquema distribuye solamente las tres fases. Las masas de los receptores están conectadas a masa
L1
L1
ÿ L2
ÿ L2
L3
L3
D PE
Masa
Ó Ó Ó
PE
Esquema 1.1. Esquemas de distribución.
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17
Automatismos Industriales
Aplicación de los esquemas de distribución . Para instalaciones alimentadas directamente de una red de distribución y en instalaciones receptoras alimen-
tadas directamente de una red de distribución pública de baja tensión, es el esquema TT el utilizado para estos casos.
. En instalaciones alimentadas en baja tensión a partir de un centro de transformación de abonado se podrá elegir cualquiera de los tres esquemas citados. ,
1262 .
.
Redes monofásicas
.
Distribuye una de las tres fases, el neutro y el conductor de protección. L
-
N
-
PE
-
Figura 1.2. Red monofásica. 1263 .
.
Redes trifásicas con neutro
.
Distribuye las tres fases, el neutro y el conductor de protección. L1 -1® Fase L2 -2- Fase L3 -30 Fase
N -Neutro
PE -Conductor de protección
Figura 1.3. Red trifásica con neutro.
12 .
1
.
.
7 Tensiones eléctricas en baja tensión
Baja tensión (BT) a
.
Para corriente alterna (C.A.). Igual o inferior a 1.000 V.
b
.
Para corriente continua (C.C.).
Igual o inferior a 1.500 V. 2 Clasificación de las tensiones .
CORRIENTE ALTERNA
CORRIENTE CONTINUA
(VALOR EFICAZ)
(VALOR MEDIO ARITMÉTICO)
MUY BAJA TENSIÓN
Un < 50 V
Un < 75 V
TENSIÓN USUAL
50 < Un < 500 V
75 < Un < 750 V
TENSIÓN ESPECIAL
500 < Un < 1.000 V
750 < Un < 1.500 V
Tabla 1.6. Tensiones normalizadas en baja tensión.
18
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
3
.
Tensiones nominales usualmente utilizadas . 230 V entre fases para las redes trifásicas de tres conductores
.
. 230 V entre fase y neutro
.
. 400 V entre fases para las redes trifásicas de cuatro conductores
.
4
.
Frecuencia de las redes La frecuencia de las redes eléctricas es de 50 Hz.
5
.
Tensiones especiales Según ITC-BT-37: . En corriente alterna: tensión nominal superior a 500 V de valor eficaz
.
. En corriente continua: tensión nominal superior a 750 V de valor medio aritmético. 6
.
Instalaciones a muy baja tensión Según ITC-BT-36:
1 MUY BAJAS TENSIONES
2 MUY BAJAS TENSIONES
3 MUY BAJAS TENSIONES
DE SEGURIDAD (MBTS)
DE PROTECCIÓN (MBTP)
FUNCIONALES (MBTF)
.
Corriente alterna: < 50 V
.
Corriente continua: < 75 V
.
.
Alimentación a través de transformador
.
.
.
.
Corriente alterna: < 50 V
.
Corriente continua: < 75 V
.
.
Alimentación a través de transformador
de seguridad o fuentes equivalentes. Las masas no deben ser puestas a tierra. Puesta a tierra del conductor de protección del circuito primario de la instalación. Según normas UNE-EN 60742 o UNE-EN 61558-2-4. Según normas UNE-EN 60742 o UNE-EN
de seguridad o fuentes equivalentes.
.
Corriente alterna: < 50 V
.
Corriente continua: < 75 V
.
.
Alimentación por fuente sin aislamiento de protección, según indica la ITC-BT-24, protección contra contactos directos "
"
e indirectos
.
61558-2-4.
Tabla 1.7. Tensiones especiales.
7 Perturbaciones de las redes .
Téngase en cuenta lo indicado en los artículos 5 y 25 del REBT.
ilil Aparamenta eléctrica aplicada
__
131 .
.
Aparamenta eléctrica
Se designa como aparamenta eléctrica a equipos, aparatos y materiales previstos para ser conectados a un circuito eléctrico, con el fin de asegurar una o varias de las siguientes funciones: protección, control y medida, seccionamiento y conexión.
© Cengage Learning Paraninfo
Automatismos Industriales
1 311 .
.
.
Introducción
El conocimiento de los aparatos eléctricos (aparamenta), es necesario para garantizar su correcta utilización, instalación y mantenimiento.
A continuación se hace un estudio de los principales dispositivos que integran cuadros e instalaciones eléctricas, aportando datos prácticos útiles y ejemplos de aplicación de los mismos. 1312 .
.
.
Clasificación de la aparamenta eléctrica 1
.
CONEXIÓN Y SECCION AMIENTO
2
PROTECCIÓN
.
.
Fusibles
.
Relés térmicos
Seccionadores
.
Interruptores automáticos (magnéticos)
.
Interruptores
.
Interruptores automáticos (magnetotérmicos)
.
Interruptores automáticos
.
Interruptores diferenciales
.
Contactores
.
Descargador de tensión
.
Relés auxiliares
.
Relés de intensidad (máxima/mínima)
.
Minuterías
.
Relés de tensión (máxima/mínima)
. Telerruptores
.
Sondas térmicas
.
.
Relés de protección integral
.
Bornes diversos
.
Tomas de corriente
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Programadores.
. Temporizadores .
Relés horarios
,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
crepusculares, etc. 4 MEDIDA Y CONTROL
3 DETECTORES Y APARATOS DE MANDO
.
.
.
Pulsadores
.
Fines de curso
.
Detectores de proximidad inductiva
.
Detectores de proximidad capacitiva
.
.
.
.
Presostatos
.
Termostatos
.
Detectores de nivel
.
Detectores varios
.
.
.
.
.
. Dispositivos de señalización
.
.
Amperímetro
.
Voltímetro
.
Frecuencímetro
.
Fasímetro
.
Vatímetro
.
Contadores de energía
.
Registradores varios
.
Ohmímetro
.
Capacímetro
.
Transformadores Reostatos
.
Impedancias
.
Rectificadores
.
.
.
.
. Equipos compensadores del factor de potencia . Dispositivos electrónicos varios . Arrancadores progresivos . Variadores de velocidad para motores de corriente alterna y corriente continua.
.
.
.
.
6 RECEPTORES .
.
.
.
.
5 DISPOSITIVOS COMPLEMENTARIOS
.
.
.
.
Motores
.
Resistencias
.
Lámparas de alumbrado
.
Electrodomésticos
.
Electroimanes
.
.
.
.
.
.
7
.
.
CONDUCTORES ELÉCTRICOS
.
Conductores eléctricos
.
Tubos eléctricos
.
.
.
Cajas de derivación
.
Cuadros eléctricos
.
.
Tabla 1.8. Aparamenta eléctrica.
20
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
132
Posibilidad de conectar y desconectar circuitos en carga
.
.
1 3 21 .
.
Conexión y desconexión de circuitos en carga
.
Según el apartado 2.7 de la ITC-BT-19.
Se instalarán dispositivos apropiados que permitan conectar y desconectar en carga en una sola maniobra, en:
1
.
2
.
3
.
Toda instalación interior o receptora en su origen, circuitos principales y cuadros secundarios. Podrán exceptuarse de esta prescripción los circuitos destinados a relojes, a rectificadores para instalaciones telefónicas cuya potencia nominal no exceda de 500 VA y los circuitos de mando o control, siempre que su desconexión impida cumplir alguna función importante para la seguridad de la instalación. Estos circuitos podrán desconectarse mediante dispositivos independientes del general de la instalación. Cualquier receptor.
Todo circuito auxiliar para mando o control, excepto los destinados a la tarificación de la energía.
4 Toda instalación de aparatos de elevación o transporte, en su conjunto 5
.
Todo circuito de alimentación en baja tensión destinado a una instalación de tubos luminosos de descarga en alta tensión.
6
.
7
.
8
.
9
Toda instalación de locales que presente riesgo de incendio o de explosión. Las instalaciones a la intemperie.
Los circuitos con origen en cuadros de distribución. Las instalaciones de acumuladores.
10. Los circuitos de salida del generador.
Los dispositivos admitidos para la conexión y desconexión en carga son: .
Los interruptores manuales
.
Los cortacircuitos fusibles de accionamiento manual
.
,
o cualquier otro sistema aislado que permita estas
maniobras siempre que tengan poder de corte y de cierre adecuado e independiente del operador. .
Las clavijas de las tomas de corriente de intensidad nominal no superior a 16 A
.
Deberán ser de corte omnipolar los dispositivos siguientes: .
Los situados en cuadro general y secundarios de toda instalación interior o receptora
.
Los destinados a circuitos
.
Los destinados a receptores cuya potencia sea superior a 1 000 W, salvo que prescripciones particulares admiten corte no omnipolar.
.
Los situados en circuitos que alimentan a lámparas de descarga o autotransformadores
.
Los situados en circuitos que alimentan a instalaciones de tubos de descarga en alta tensión
.
excepto en sistemas de distribución TN-C, en los que el corte del conductor neutro está prohibido y excepto en los TN-S en los que se pueda asegurar que el conductor neutro está al potencial de tierra. ,
.
.
.
En los demás casos, los dispositivos podrán ser de corte omnipolar. El conductor neutro o compensador no podrá ser interrumpido salvo cuando el corte se establezca por interruptores omnipolares.
Tabla 1.9. Dispositivos que pueden conectar y desconectar en carga.
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21
Automatismos Industriales
1.3.2.2 Posibilidad de separación de la alimentación Se podrán desconectar de la fuente de alimentación de energía las siguientes instalaciones: a Toda instalación cuyo origen esté en una línea general de alimentación. .
Toda instalación con origen en un cuadro de mando o de distribución.
b
.
Los dispositivos admitidos para esta desconexión, que garantizarán la separación omnipolar excepto en el neutro de las redes TN-C, son: . Los cortacircuitos fusibles
.
. Los seccionadores
.
. Los interruptores con separación de contactos mayor de 3 mm o con nivel de seguridad. . Los bornes de conexión
132 .
.
.
3
,
sólo en caso de derivación de un circuito.
Conceptos a tener en cuenta
a) Corte omnipolar Corte de todos los conductores activos. Puede ser:
cuando la conexión y desconexión se efectúa al mismo tiempo en el conductor neutro o compensador y en las fases o polares.
. Simultáneo
,
cuando la conexión del neutro o compensador se establece antes que las de las fases o polares y se desconecten éstas antes que el neutro o compensador.
. No simultáneo
,
b) Poder de cierre
El poder de cierre de un dispositivo se expresa por la intensidad de corriente que este aparato es capaz de establecer, bajo una tensión dada, en las condiciones prescritas de empleo y funcionamiento. c) Poder de corte El poder de corte de un aparato se expresa por la intensidad de corriente que este dispositivo es capaz de cortar, bajo una tensión de restablecimiento determinada y en las condiciones prescritas de funcionamiento. Nota: los interruptores, interruptores automáticos, contactores y otros, son aparatos que tienen poder de cierre y corte que les permite conectar y desconectar circuitos y receptores con carga.
133 .
.
Normas aplicadas para diferentes aparatos eléctricos PRODUCTO ELÉCTRICO
NORMA APLICADA UNE 20451
Envolvente cuadro general (para uso doméstico o análogo).
UNE 20451
Cajas de empalme y/o derivación.
UNE-EN 50298
Envolvente cuadro general y conjuntos de aparamenta (uso envolvente).
UNE-EN 20315
Bases de toma de corriente para uso doméstico o análogo.
UNE-EN 60309-1-2
Tomas de corriente para usos industriales.
UNE-EN 60998
Bornes de conexión.
Tabla 1.10. Normas aplicadas.
22
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Desarrollo de los automatismos en lógica
PRODUCTO ELÉCTRICO
NORMA APLICADA UNE 20317
Interruptor de control de potencia.
UNE-EN 60898
Interruptores automáticos para uso doméstico o análogo
UNE-EN 60947-2
Interruptores automáticos para uso industrial.
UNE-EN 60669-2-4
Interruptores-seccionadores para uso doméstico o análogo
UNE-EN 60947-3
Interruptores-seccionadores para uso industrial.
UNE-EN 61008
Interruptores diferenciales para uso doméstico o análogo.
UNE-EN 602699-3
Interruptores diferenciales para uso industrial.
UNE-EN 61009
Interruptores diferenciales con dispositivos de protección contra sobreintensidades incorporado
.
.
para usos análogos. UNE-EN 61629-3
Fusibles.
UNE-EN 60669-2-3
Interruptores temporizadores (minuterías) para uso doméstico y análogo
UNE-EN 60439-3
Conjuntos montados de aparamenta. Cumplirán las prescripciones de la norma
UNE-EN 60742
Transformadores con separación de circuitos y transformadores de seguridad
UNE 20324
Código de protección IP de envolventes.
UNE-EN 50102
Código de protección mecánica IK de envolventes.
UNE-EN 60335
Seguridad de los aparatos electrodomésticos y análogos.
UNE 20109
Categorías de empleo de los contactores.
.
.
Material eléctrico para atmósferas potencialmente explosivas: UNE-EN 50015
Inmersión en aceite "o".
UNE-EN 50018
Envolvente antideflagrante "d".
UNE-EN 50020
Seguridad intrínseca "i".
Tabla 1.10. Normas aplicadas (Cont.).
1 331 .
.
.
Muestrario de algunos de los aparatos que se estudian
réf: 1S445 tatito 4 aM 1200A 400
Figura 1.4. Fusibles de cuchillas y cilindricos.
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,
Automatismos Industriales
Figura 1.5. Interruptores automáticos (1, 2, 3 y 4 polos).
Figura 1.6. Interruptores diferenciales (2 y 4 polos).
Figura 1.7. Contactores y relés térmicos.
24
Figura 1.8. Contactores.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
134 .
.
1341 .
.
.
Bases de toma de corriente Características de las bases de toma de corriente
Las bases de toma de corriente utilizadas en instalaciones interiores o receptoras de viviendas serán del tipo indicado en las figuras C2a, C3a o ESB 25-5a de la norma UNE 20315.
Base bipolar con contacto lateral de puesta a tierra. Tipo C2a. Base de 10/16 A a 250 V.
Base de uso general.
Ejemplos de cajas de tomas de corriente, con sus dispositivos de protección.
Figura 1.9. Tomas de corriente.
134 .
.
.
2 Características de las clavijas de conexión
Las clavijas utilizadas para la conexión de los receptores a las bases de toma de corriente de la instalación de alimentación serán de los tipos indicados en las figuras ESC 10-lb C2b, C4, C6 o ESB 25-5b de norma UNE 20315 o clavija conforme con la norma UNE-EN 50075 ,
.
Adicionalmente
,
los receptores no destinados a uso en viviendas podrán incorporar clavijas conforme a la serie
de normas UNE-EN 60309.
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25
Automatismos Industriales
134 .
.
.
3 Armario para tomas de corriente monofásicas L
N PE
Esquema 1.2. Circuito para bases de enchufe.
135 .
.
Seccionadores i
Aparato eléctrico para la conexión y desconexión de circuitos y receptores en vacío y no tienen poder de cierre y de corte para poderlo hacer en carga, como es el caso de los interruptores.
Se emplean para disponer los circuitos y receptores para su conexión posterior, o para su aislamiento, tal como se representa en los dos esquemas del punto 1.3.5.2. 1351 .
.
.
Símbolos de seccionadores
SÍMBOLO
DENOMINACIÓN
SÍMBOLO
1 1 1
W
Seccionador unipolar.
"K
i 1 1 Seccionador bipolar.
lili
Seccionador tripolar.
vvri
r¡
DENOMINACIÓN
Seccionador tripolar con fusibles incorporados.
Seccionador tripolar con fusibles incorporados y contactos auxiliares.
Seccionador tripolar con contactos auxiliares.
Tabla 1.11. Símbolos.
26
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
135 .
.
2 Circuitos de aplicación
.
L1
136 .
.
L2
L3
L1
L2
L3
Interruptores
Aparato eléctrico capaz de conectar y desconectar circuitos y receptores que puedan estar en vacío o en carga ya que tienen poder de cierre y corte para los valores de tensión e intensidad asignada.
,
Poder de cierre
Se expresa por la intensidad de corriente que este aparato es capaz de establecer bajo una tensión dada, en las condiciones prescritas de empleo y de funcionamiento. "
,
Poder de corte
Se expresa por la intensidad de corriente que este dispositivo es capaz de cortar bajo una tensión de restablecimiento determinada y en las condiciones prescritas de funcionamiento ,
.
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27
Automatismos Industriales
1.3.6.1
Símbolos de interruptores DENOMINACIÓN
SÍMBOLO
DENOMINACIÓN
SÍMBOLO
I
I
I Interruptor tripolar.
Interruptor unipolar.
(Versión 1).
Interruptor tripolar. (Versión 2).
Interruptor bipolar.
V
Interruptor tripolar con
Interruptor conmutador de dos posiciones.
contacto auxiliar.
Tabla 1.12. Símbolos.
136 .
.
2 Circuitos de aplicación
.
L1
L2
L3
L1
L2
L3
II 0 0
"
Q
Y--W
Esquema 1.4a. Interruptor basculante.
137 .
.
Q
Esquema 1.4b. Interruptor rotativo.
Figura 1.10. Interruptor rotativo.
Cortacircuitos fusibles
Aparato cuyo cometido es el de interrumpir el circuito en el que está intercalado, por fusión de uno de los elementos, cuando la intensidad que recorre el elemento, sobrepasa durante un tiempo determinado, un cierto valor.
28
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Los fusibles se instalan en la cabecera de la instalación y su función es la de proteger los circuitos y receptores contra corrientes muy elevadas y de cortocircuito, que pueden resultar muy perjudiciales para los elementos comprendidos entre el cortocircuito y el fusible. 1371 .
.
.
Características de los fusibles
. Tensión nominal asignada (250 400, 500, 600 V). ,
. Corriente nominal asignada (corresponde al calibre del fusible)
.
. Poder de corte (corriente de corte en kA)
.
. Corriente de fusión (valor de la corriente que provoca la fusión del fusible)
.
. Clase de fusible (dependerá del tipo de circuito) 1372 .
.
.
.
Representación simbolizada de fusibles SÍMBOLO
DENOMINACIÓN
SÍMBOLO
DENOMINACIÓN
Fusible.
Símbolo general.
I1
[1
Fusible basculante que queda unido al circuito por su parte inferior (negro).
[
Fusible de acción lenta.
En un circuito monofásico. Fusible en la fase. l\
L
Pl
En red trifásica.
Fusible en las tres fases. L1
L2
l:3
1 Portafusibles.
[
T
En red trifásica con neutro y conductor de protección.
Portafusibles con fusible.
L1
L2
l:
l\
PE
i i
t
Fusibles con percutor.
m .
1
1
[1
.
1
Fusible de acción rápida.
ir 1
.
L2
con fusibles.
L3
i
Seccionador con fusible
incorporado.
L2
Seccionador tripolar
Interruptor tripolar con fusibles.
L3
Tabla 1.13. Símbolos.
© Cengage Learning Paraninfo
29
Automatismos Industriales
1.3.7.3 Aplicación y calibrado de los fusibles y relés térmicos en motores trifásicos L1
L2
L3
Figura 1.11. Curva de características de fusibles y relé térmico de protección.
i
RELÉ TÉRMICO MOTOR TRIFÁSICO
3 FUSIBLES CLASE aM
ZONA DE
REGLAJE CALIBRE
380/400 V
220/230 V kW
In (A)
kW
In (A)
TALLA A
A
1 1
4 4
22
5
8
10 x 38
4a 6
1 5 ,
6 1
3
6 6 ,
12
10 x 38
5 5 a 8
2 2
87
4
8 5
12
10 x 38
7 a 10
,
,
,
,
,
,
,
,
3
11,5
5 5 ,
11,5
16
10 x 38
9 a 13
4
14,5
7 5
15,5
20
10 x 38
12 a 18
9
-
5,5
-
20
,
18,5
25
10 x 38
17 a 25
11
22
25
10 x 38
17 a 25
27
15
30
40
14 x 51
23 a 32
10
35
18,5
37
40
14 x 51
30 a 40
11
39
7 5 ,
-
15
-
52
63
22 x 58
37 a 50
22
44
63
22 x 58
37 a 50
25
52
63
22 x 58
48 a 65
-
-
Tabla 1.14. Valores del relé térmico y fusibles para este tipo de conexión.
30
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1374 .
.
.
Fusibles para motores trifásicos en arranque directo y arranque estrella-triángulo
Para motores de cuatro polos (2p = 4) y 1.500 rpm de construcción estándar. a. Arranque directo. . Corriente máxima de arranque: 6 In
. Tiempo máximo de arranque: 5 s
.
.
b. Arranque en conexión (A.-A). . Corriente máxima de arranque: 2 In
.
. Tiempo máximo de arranque: 15 s
.
. Ajuste del relé de sobrecarga instalado en la línea principal: 0 58 ,
In.
Nota: el mismo fusible para el motor de rotor bobinado. Los fusibles de esta tabla son retardados (gL) según (VDE 0636).
Pueden instalarse fusibles NH de característica aM con intensidad correspondiente a la intensidad nominal.
POTENCIA
FUSIBLE
NOMINAL
NOMINAL DEL MOTOR
kW
ti (%)
A
FUSIBLE
CORRIENTE
ARRANQUE DIRECTO
A
Y/A
A
FUSIBLE
NOMINAL
NOMINAL DEL
ARRANQUE
MOTOR
DIRECTO
A
A
Y/A
A
DEL
ARRANQUE
MOTOR
DIRECTO
A
A
0 12
2
0 18
2
0 24
2
0 35
2
-
,
-
Y/A
A
0 21
2
0 31
2
-
2
0 41
2
-
,
4
2
0 6 ,
2
14
4
2
08
4
2
0 5
2
66
2
6
4
1 1
4
2
07
2
0 75
69
27
10
4
1 5 ,
4
2
09
4
2
0 75
0 79
74
3 2
10
4
1 9 ,
6
4
11
4
2
11 ,
0 81
74
46 ,
10
6
2 6 ,
6
4
1 5
4
2
15
0 81
74
6 3
16
10
3 6
6
4
21 ,
6
4
2,2
0 81
78
87
20
10
5
10
6
2 9 ,
10
4
3
0,82
80
11,5
25
16
6 6 ,
16
10
3 8 ,
10
4
4
0,82
83
14,8
32
16
8 5
20
10
49 ,
16
6
5 5
0 82
86
19,6
32
25
11,3
25
16
6 5
16
10
7 5
0 82
87
26,4
50
32
15,2
32
16
8 8
20
10
0 06
07
58
0 37
2
0 09
07
60
0 54
2
0 12
07 ,
60
0 72
4
0 18
07 ,
62
1 04 ,
0 25
07
62
0 37
0 72
0 55
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
COS ip
CORRIENTE
CORRIENTE
DEL MOTOR
690 V
400 V
230 V
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
-
,
-
,
,
,
,
,
-
,
,
,
-
,
,
,
,
,
,
,
-
-
-
-
Tabla 1.15. Dimensiones de fusibles.
© Cengage Learning Paraninfo
31
Automatismos Industriales
POTENCIA
NOMINAL
CORRIENTE
DEL MOTOR
NOMINAL
DEL MOTOR
COS cp
kW
0 84
11
,
690 V
400 V
230 V CORRIENTE
FUSIBLE
CORRIENTE
FUSIBLE
ARRANQUE DIRECTO
Y/A
FUSIBLE
NOMINAL
NOMINAL DEL
ARRANQUE
MOTOR
DIRECTO
Y/A
DEL
ARRANQUE
MOTOR
DIRECTO
A
A
A
Y/A
ri (%)
A
A
A
A
A
A
87
38
80
40
21,7
40
25
12,6
25
16
15
0 84
88
51
100
63
29,3
63
32
17
32
20
18,5
0 84
88
63
125
80
36
63
40
20,9
32
25
22
0 84
92
71
125
80
41
80
50
23,8
50
25
30
0 85
92
96
200
100
55
100
63
32
63
32
37
0 86
92
117
200
125
68
125
80
39
80
50
45
0 86
93
141
250
160
81
160
100
47
80
63
55
0 86
93
173
250
200
99
200
125
58
100
63
75
0 86
94
233
315
250
134
200
160
78
160
100
90
0 86
94
279
400
315
161
250
200
95
160
100
110
0 86
94
342
500
400
196
315
200
114
200
125
132
0 87
95
401
630
500
231
400
250
134
250
160
160
0 87
95
486
630
630
279
400
315
162
250
200
200
0 87
95
607
800
630
349
500
400
202
315
250
250
0 87
95
-
-
-
437
630
500
253
400
315
315
0 87
96
-
-
-
544
800
630
316
500
400
400
0 88
96
-
-
-
683
1 000
800
396
630
400
450
0 88
96
-
769
1 000
800
446
630
630
500
0 88
97
-
-
-
-
491
630
630
560
0 88
97
-
-
-
-
-
-
550
800
630
630
0 88
97
-
-
-
-
-
618
800
630
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
-
-
-
.
.
-
-
Tabla 1.15. Dimensiones de fusibles (Cont.).
138 .
.
Relés térmicos
Aparato cuya función es la protección de circuitos y receptores contra corrientes de sobrecarga (sobreintensidad), que superan la intensidad nominal asignada. Sobreintensidad: toda corriente superior a un valor asignado En los conductores, el valor asignado es la .
corriente admisible.
32
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1381 .
.
.
Características que definen al relé térmico
. Intensidad nominal
.
. Campo o zona de reglaje
.
. Contactos auxiliares accionados
.
. Forma constructiva
1382 .
.
.
.
Funcionamiento del relé térmico
Un
mi
L1
p¡-t
i
i
i
i
i
1
i
i
i
i *
L3 '
í
.
.
.
i
L3
*
n 1
1
1
Figura 1.12. Relé térmico tripolar en situación de reposo.
1383
L2
L1
dhl 1
t i
i
i
L2
\ i,
f
i
u
i
y
i
Figura 1.13. Relé térmico con una fase en sobrecarga (sobreintensidad) que ha accionado y cambiado la posición de los contactos.
Constitución básica del relé térmico
Metal A n-n .
TL Metal B Figura 1.14. Bimetal con temperatura de ambiente.
Los metales A y B tienen muy diferenciado su coeficiente de dilatación y están unidos fuertemente, formando el
"
bimetal".
nz
Figura 1.15. Bimetal curvado por la acción del calor.
© Cengage Learning Paraninfo
33
Automatismos Industriales
©F2L1 L3 L1 2 L3
Al calentar el bimetal, se curva, por el efecto de la diferencia de dilatación entre los dos metales.
Esta propiedad de curvatura por efecto del calor, se utiliza para que envuelto el bimetal por un aislamiento eléctrico y rodeado por un conductor que en condiciones normales no se calienta, pero sí se calienta cuando la intensidad circulante supera unos límites previstos (sobreintensidad o sobrecarga). 1384 .
.
.
Presentación de relé térmico
95
i 97
©
ñ
(T) Relé térmico tripolar con un contacto auxiliar normalmente cerrado (NC).
a
(?) Relé térmico tripolar con dos contactos auxiliares, uno normalmente cerrado (NC) y el otro abierto (NA).
3j Relé térmico tripolar en función de proteger un circuito
ÿ
monofásico.
L1
L2
L3
(>1
()3
O
(4) Relé térmico tripolar para la protección de receptores que
® On On On O 2
() 4
()
TI
T2
T3
absorben elevadas intensidades. Los bimetales están alimentados
y calentados por intensidades que proporcionan los transformadores de intensidad.
Esquema 1.6. Relés térmicos para pequeñas y medianas cargas.
34
,
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
138 .
.
5 Representación de los relés térmicos en los esquemas de maniobra
.
O
-
95
97
rrT-V-¡i í 96 I 98 Esquema 1.7.
1.3.8.6 Clasificación de los relés térmicos en atención al tiempo de disparo TIEMPO DE DISPARO 7 2 Ir
CLASE
1 05 Ir
1 2 Ir
1 5 Ir
10 A
> 2h
< 2h
< 2 min
2s < Td < 10s 4s < Td < 10s
,
,
,
,
10
> 2h
< 2h
< 4 min
20
> 2h
< 2h
< 8 min
6s < Td < 20s
30
> 2h
< 2h
<12 min
9s < Td < 30s
Tabla 1.16. Relés térmicos.
138 .
.
.
7 Reglaje del relé térmico para diferentes potencias RELÉ TÉRMICO
POTENCIA DEL MOTOR A:
RELÉ TÉRMICO
POTENCIA DEL MOTOR A:
TRIPOLAR
TRIPOLAR
kW
-
In (A) -
-
A
18,5
17 a 25
11
22
17 a 25
27
15
30
23 a 32
35
18,5
37
30 a 40
22
44
37 a 50
In (A)
-
-
A
0 37
1 03
1 a 1,6
0 55
16
1 25 a 2
5 5
20
1 6 a 2,5
7 5
,
,
,
,
ZONA
REGLAJE
In (A)
kW
In (A)
,
kW 9
0 37
18
0 75
2
0,75
3 5 ,
1 5
3 5
11
44
2 2
5
1 5
6 1 ,
3
6 6
5 5 a 8
15
52
25
52
48 a 65
2 2
87
4
8 5
7 a 10
18,5
64
30
60
55 a 70
,
,
380/400 V
220/230 V
REGLAJE
kW
,
-
ZONA
380/400 V
220/230 V
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
2 5 a 4 ,
4 a 6
,
,
,
,
10 -
-
3
11,5
5 5
11,5
9 a 13
22
75
37
72
63 a 80
4
14,5
75
15,5
12 a 18
25
85
51
98
80 a 93
,
,
Tabla 1.17. Reglaje de relés térmicos.
© Cengage Learning Paraninfo
Automatismos Industriales
138 .
.
.
8 Regulación de relés térmicos de protección para motores trifásicos POTENCIA ÚTIL
CV
0 5 ,
0 75 ,
1 1 5 ,
kW
2 5 ,
3 4 -
| b c
b
8 9
10 11
13 14
15 16
17 18 19 20
21
MÍN. (A)
MAX. (A)
A
MÍN. (A)
MÁX. (A)
1,74
17
24 ,
1 10
1 2
17
2 48
2 4 ,
3 5
1 44
1 2 ,
17
0,74
3 10
2 4 ,
3 5 ,
1 79
17
24
1 10
4 47
3 5
5 2
2 59
2 4
3 5
1 47
5 74
5 2
7 5
3 32
3 5 ,
5 2
1 84
7 17
7 5 ,
11
4 15
3 5 ,
5 2
2 21
8 52
7 5
11
4 93
5 2
7 5
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
75
2 95
11,1
11
16
6 40
5 2
3 68
13,4
11
16
7 80
7 5 ,
11
4 42
15,5
12,5
20
9 00
7 5
11
,
,
,
,
,
,
,
,
5 15
18,2
17
26
10,5
11
16
5 89
20,4
17
26
11,8
11
16
6 62
23,0
23
35
13,3
11
16
7 40
25,3
23
35
14,6
12,5
20
8 10
27,8
23
35
16,1
12,5
20
8 83
30,3
30
48
17,5
17
26
9 57
32,8
30
48
19,0
17
26
10,3
35,4
30
48
20,5
17
26
11,0
37,4
30
48
21,7
17
26
11,8
40,0
30
48
23,2
23
35
12,5
42,5
43
65
24,6
23
35
13,2
44,5
43
65
25,8
23
35
14,0
46,9
43
65
27,2
23
35
14,7
49,4
43
65
28,6
23
35
15,5
51,2
43
65
29,7
23
35
16,2
53,6
43
65
31,1
30
48
16,9
56,1
56
90
32,5
30
48
17,7
58,5
56
90
33,9
30
48
18,4
61,0
56
90
35,3
30
48
22,1
72,4
56
90
41,9
30
48
65
,
,
,
,
,
12
A
REGULACIÓN
INTENSIDAD
0 55
,
7
REGULACIÓN
INTENSIDAD
0 37
,
2
380 V
220 V
,
,
22
23 24 25
30
40 50
60 70 80
90 100 125 150
200
29,5
96,6
80
135
55,9
43
36,8
118
80
135
68 3
56
90
44,2
139
110
170
80,2
80
135
52,5
162
160
250
93,5
80
135
58,9
184
160
250
107
80
135
66,2
208
160
250
120
110
170
73,6
226
160
250
131
110
170
92
279
250
400
162
160
250
,
110
335
250
400
194
160
250
147
446
400
650
259
250
400
Tabla 1.18. Regulación (mín-máx) de relés térmicos.
36
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
139
Interruptores automáticos
.
.
Interruptor capaz de establecer, mantener e interrumpir las intensidades de corriente de servicio, o de establecer e interrumpir automáticamente, en condiciones predeterminadas, intensidades de corriente anormalmente elevadas, tales como las corrientes de cortocircuito. Los interruptores automáticos pueden ser:
. Con protección magnética.
. Con protección magnetotérmica
.
Cumplen dos funciones: . Conexión y desconexión de circuitos en carga
.
. Protección contra: Sobrecargas (sobreintensidades). Parte térmica
.
Corrientes de cortocircuito. Parte magnética. 1391 .
.
Clases de interruptores automáticos
.
? ? I>
p I>
I>
p l>
l>
©
ÿ -YVVN
p p p p l>
l>
l>
hÿ -YV\ i>
i>
A
A
i>
l>
®
©
© © © ©
Interruptor
(5) Interruptor tripolar magnético.
Interruptor
(J) Representación unifilar de un interruptor
Interruptor
Interruptor
automático magnetotérmico.
(7) Representación unifilar de un interruptor automático magnético.
Esquema 1.8. Interruptores automáticos.
> Cengage Learning Paraninfo
37
Automatismos Industriales
Ddearnqu.
1.3.9.2 Curva identificativa del interruptor automático y su aplicación CURVA
CARACTERÍSTICAS
Protección de generadores, personas y grandes longitudes de cables en régimen TN e IT.
B
Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito (magnético).
Im entre 3 y 5 In o 3,2 y 4,8 In, según los aparatos Normas EN 60898 y CEI 947.2.
Protección de cables alimentando receptores clásicos.
C
Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito (magnético). Im entre 5 y 10 In o 7 y 10 In, según los aparatos. Normas EN 60898 y EN 60947.2.
Protección de cables alimentando receptores con fuertes puntas Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito (magnético). Im entre 10 y 14 In.
Normas EN 60898 y EN 60947.2.
Protección en el arranque de motores.
MA
Protección contra cortocircuito.
Im fijado 12 In. Protección de circuitos electrónicos.
Z
Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito (magnético). Im entre 2,4 y 3,6 In. Normas EN 60947.2.
Protección de cables alimentando receptores con elevada
corriente absorbida
K
Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito (magnético). Im fijado a 12 In (Im ± 20%). Normas CEI 947.2,
Protección de circuitos en distribución terminal terciaria agrícola ,
e industrial, en régimen TT o TN.
U
Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito
(magnético).
Im entre 5,5, y 8,8 In. Normas CEI 947.2.
Protección de circuitos y de personas en distribución terminal para longitudes importantes de cables con curva U y en régimen
L
,
TN-S.
Protección contra sobrecargas (térmico) y cortocircuito (magnético).
Tabla 1.19. Interruptores automáticos.
38
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
curva Z curva K curva MA
UNE-EN 60898
EN 60947.2
EN 60947.2
Figura 1.16 Representación de curvas características.
139 .
.
.
3 Aplicación y calibrado del interruptor automático aplicado a un motor trifásico L1
L2
L3
QFt-ÿ -
ÓUÓVÓW O PE
Esquema 1.9. Arranque directo a través de interruptor automático.
© Cerigage Learning Paraninfo
L1
L2
L3
QF(-{p-
óuóvów 9PE
Esquema 1.10. Arranque directo a través de contactor y protección por interruptor automático.
39
\ ¿ona eproteción
Automatismos Industriales
1.3.9.4 Curva y calibrado del interruptor 120 60
\
20 10
\
5
ÿ el reí ti térmico
\
2
1
20
Zona de
10
protección
5
del relé
2
magnético
1
500 200
100 50
\
20
V
10
5 2 1 1 05 1,5
2
,
l r
-
3
4
5 6
100 x I
8 10
Intensidad de reglaje.
Figura 1.17. Curva de desconexión.
POTENCIA DEL MOTOR TRIFÁSICO
TENSIÓN A 50/60 HZ
CALIBRE
230 V
400 V
690 V
kW
kW
kW
0 37
11
1 a 1,6
0 37
0 75
1 5
1 6 a 2,5
0 75
1 5
3
2 5 a 4
11
2 2
4
4a 6
2 2
4
7 5
4
7 5
-
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
A
,
,
,
6 a 10
11
10 a 16
11
18,5
16 a 25
11
18,5
33
25 a 40
15
30
55
40 a 63
22
40
63
56 a 80
,
5 5 ,
Valores estimados para el reglaje del relé térmico.
Tabla 1.20. Calibre del interruptor magnético (térmico).
40
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
1395 .
.
Aplicación de interruptores automáticos
.
L1
L2
L3
L1
L2
L3
L1
L2
L3
QF
QF
~VV\
AAA
P P P i>
P P P
i>
i>
i>
i>
i>
(T) Arranque directo de un motor trifásico por interruptor automático (magnetotérmico). (2ÿ) Arranque directo de un motor trifásico por contactor y protección por interruptor automático (magnetotérmico). Protección contra corrientes de cortocircuito (magnético) y sobreintensidad (térmico). (IT) Arranque directo de un motor trifásico por contactor y protección separada por interruptor automático (magnético) contra corriente de cortocircuito y relé térmico, contra sobreintensidad (sobrecarga).
Esquema 1.11. Esquemas de potencia.
Nota: los interruptores automáticos pueden ir precedidos por fusibles de efecto rápido para proteger los aparatos y sus contactos, contra los efectos perjudiciales de un cortocircuito que produzca una corriente muy elevada. 1396 .
.
.
Calibrado de interruptores automáticos
El calibrado del interruptor automático (magnetotérmico) dependerá de la sección de los conductores y del número de conductores afectados. INTENSIDAD DE LA CORRIENTE
SECCIÓN ASIGNADA mm2
ASIGNADA (IN) DEL INTERRUPTOR
INTENSIDAD DEL CONDUCTOR
AUTOMÁTICO, PARA PROTECCIÓN DE: 2 CONDUCTORES
3 CONDUCTORES
2 CONDUCTORES
3 CONDUCTORES
CARGADOS EN:A
CARGADOS EN: A
CARGADOS EN:A
CARGADOS EN: A
1 5 ,
16
16
19,5
17,5
2 5
25
20
26
24
4
32
32
35
32
,
Tabla 1.21. Interruptores automáticos.
© Cengage Learning Paraninfo
Automatismos Industriales
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE INTENSIDAD DEL CONDUCTOR
ASIGNADA (IN) DEL INTERRUPTOR
SECCIÓN
AUTOMÁTICO, PARA PROTECCIÓN DE:
ASIGNADA mmi
2 CONDUCTORES
3 CONDUCTORES
2 CONDUCTORES
3 CONDUCTORES
CARGADOS EN:A
CARGADOS EN:A
CARGADOS EN: A
CARGADOS EN:A
6
40
40
46
41
10
63
50
63
57
16
80
63
85
76
25
100
80
112
96
35
125
100
138
119
Tabla 1.21. Interruptores automáticos (Cont.).
1397 .
.
.
Conexión por interruptor automático con protección por fusibles y magnetotérmico L1
L2
L3
Tiempo (s) A
Q1
k\\
c
azbtp- \ V-\ -
I
l I I
P P
-
I
I
I>
l>
l>
-0 0
Zona de
protección magnética
-
Zona de protección contra cortocircuitos
KM1
v\ -\ X
X
X
X _
LO
O
CD
O
ÿ
2 LO
r-
*-
X cu
-
C
X -
£
(T) Protección por cortacircuitos. (T) Protección térmica. ó
ó
ó
U
V
w
(ÿ3J Protección magnética.
Esquema 1.12. Interruptor automático de efecto magnetotérmico.
42
_
E
c
F
lrt
CD
E t _
r
-
Valor de reglaje térmico.
I - Corriente de empleo.
Figura 1.18. Curvas de protección térmica, magnética y por cortocircuitos.
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
2 35a0
POTENCIA DEL MOTOR 230 V
400 V
kW
kW
1,1
TÉRMICO l
,
,
7 5 ,
10 11
A 38 a 76
10 a 16
95 a 190
11
16 a 25
150 a 300
15
23 a 32
190 a 380
18,5
28 a 40
240 a 480
30
15
A
60 a 120
,
5 5
MAGNÉTICO (1J
4 a 6,3
7 5
4
rt
6,3 a 10
2,2
4
2 2
REGLAJES
45 a 63
300 a 600
380 a 760
Tabla 1.22. Reglaje de interruptores automáticos.
1 3 10 .
.
Interruptores diferenciales
Aparato electromecánico o asociación de aparatos destinados a provocar la apertura de los contactos cuando la corriente diferencial alcanza un valor dado.
Su finalidad es la de proteger a las personas contra los efectos de la corriente eléctrica debida a un contacto indirecto sobre una masa metálica, en la que se da una corriente diferencial residual.
a) Contacto directo Contacto de personas o animales domésticos con partes que se han puesto bajo tensión como resultado de un fallo de aislamiento.
b) Corriente de contacto
Corriente que pasa a través del cuerpo humano o de un animal cuando está sometido a una tensión eléctrica.
c) Corriente convencional de funcionamiento de un dispositivo de protección Valor especificado que provoca el funcionamiento del dispositivo de protección antes de transcurrir un intervalo de tiempo determinado de una duración especificada, llamado tiempo convencional. d) Comente de defecto o de falta
Corriente que circula debido a un defecto de aislamiento.
e) Comente diferencial residual de funcionamiento
Valor de la corriente diferencial residual que provoca el funcionamiento de un dispositivo de protección. 1 3 10.1 .
.
Características de los interruptores diferenciales
. Intensidad y tensión nominal
.
. Número de polos (2 o 4)
.
. Sensibilidad (10 30, 100, 300, 500, 1.000 mA). ,
. Resistencia a ondas de choque
.
. Sensibilidad en función de la resistencia de la toma de tierra
© Cengage Learning Paraninfo
.
Automatismos Industriales
. Sensibilidad diferencial (IAn)
-
SENSIBILIDAD MEDIA
100 mA, 300 mA, 500 mA, 1 A
SENSIBILIDAD ALTA
6 mA, 10 mA, 30 mA
. Sensibilidad en función de la resistencia de toma de tierra
.
VALOR MÁXIMO DE LA RESISTENCIA
VALOR MÁXIMO DE LA CORRIENTE
DE LA TOMA DE TIERRA, PARA UNA
DIFERENCIAL RESIDUAL ASIGNADA
TENSIÓN LÍMITE DE UL
AL DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN
= 50 V
100 O
500 mA
166 n
300 mA
500 fi
100 mA
> 500 Q
< 30 mA
. Presentación comercial de un interruptor diferencial
.
Figura 1.19. Interruptor diferencial. 1 3 10.2 .
.
Presentación esquemática de interruptores diferenciales L
N
L1
i
a ©
(
N
1Dÿ }VVVY-
-MYV-fp
st|-\
L3
n
n
ID
L2
¿i © (T) Interruptor diferencial monofásico. (T) Interruptor diferencial tetrapolar para tres fases y neutro. Esquema 1.13. Interruptores diferenciales (ID).
44
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Representación simplificada del interruptor diferencial.
Utilizado preferentemente en esquemas unifilares, como los que se estudian en el punto 1.3.11.
ID
aja
--
Esquema 1.14. ID simplificado.
1 3 10.3 .
.
Ejemplo de aplicación en un cuadro monofásico PE
Equipo eléctrico para alimentar un horno, compuesto por: Interruptor automático (magnetotérmico) (QF). Protección contra sobreintesidades y corrientes de cortocircuito. -
- Interruptor diferencial (ID)
.
Protección contra corrientes derivadas a masa.
Nota: muchos circuitos se inician como el que aquí se representa (interruptor automático (QF) e interruptor diferencial (ID), que proporciona a la instalación y receptor/es las seguridades mínimas necesarias).
Masa metálica
Esquema 1.15. Esquema general de conexión.
© Cengage Learning Paraninfo
45
Automatismos Industriales
1 3 11 .
1 3 11.1 .
Aplicación de interruptores en instalaciones domésticas y análogas
.
.
Electrificación básica de una vivienda tipo "A"
Sin separar los circuitos de lavadora-lavavajillas-termo. Encimera
..
X*í (1) de cocina
Frigorífico Cocina
Alumbrado
-t
0
V ÿí
ÿ;
" ÿ
IGA »
a
ID
IVJ
48 A
H O r\
25 A 30 mA
-
í
v
A\
i!"
PIA3
A 25 A
16 A
©
V
;
A
10 A
baños
[®
,
'
PIA2
PIA1 v
,
aseos y
°
PIA5
PIA4
A
A
16 A
20 A
©
©
(F + N + PE+TN)
(1) Termo Lavavajillas
ICP
Lavadora
CIRCUITO
© © © © ©
SECCIÓN
DIÁMETRO MÍNIMO
CONDUCTORES mm2
DEL TUBO (mm)
3 x 1,5
20
3 x 2,5
20
3x6
32
3x4
25
3 x 2,5
20
Esquema 1.16. Sección de conductores.
Circuitos de electrificación básica tipo "A".
DESTINO
CIRCUITO C1
Circuito de distribución interna, destinado a alimentar los puntos de iluminación.
C2
Circuito de distribución interna, destinado a alimentar las tomas de corriente de uso general y frigorífico.
C3
Circuito de distribución interna, destinado a alimentar la cocina y el horno.
C4
Circuito de distribución interna, destinado a alimentar la lavadora, lavavajillas y termo eléctrico.
C5
Circuito de distribución interna, destinado a alimentar tomas de corriente de cuartos de baño, así como las bases auxiliares de cocina.
Tabla 1.23. Circuitos de viviendas.
46
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Aparatos del esquema ICP Interruptor de control de potencia. Lo instala y regula la compañía suministradora de energía eléctrica. IGA Interruptor general automático de corte omnipolar con accionamiento manual, de intensidad nominal mínima de 25 A.
ID 1 3 11.2 .
.
Interruptor diferencial de alta sensibilidad.
Esquema desarrollado de la electrificación básica tipo "A"
El esquema unifilar está representado en la página anterior. PE
(X) Alumbrado
PIA2
PIA4
PIA3
A i 1 r 1 1 1 1_
Q _
A
. "
L
1
H
1
1
1
1
1 1 1 1 1
?
r
_
1
\>
_
l>
1
_
P l>
© -t
Lavadora
c l>
Encimera de cocina,
°
aseos y
Cocina
Frigorífico
Lavavajillas baños
0 VfTermo Esquema 1.17. Esquema general.
© Cengage Learning Paraninfo
47
Automatismos Industriales
1.3.11.3 Electrificación básica de una vivienda tipo "B" Con circuitos independientes para lavadora-lavavajillas-termo. fh
-
PIA1
a
ñ
A ..©
ff
IGA
M
®
Clase C o D
Usp < 1,5 kV
, 20
~
Descargador ST (si procede)
-
„
; í' ,
í
;5
J
<: ;
'
--HID1
--\
A
PIA4
PIA3
PIA2
40 A
\
30 mA
16 A
16 A
16 A
"
a
,
A
A
A
25 A
PIA5
,
*
©
' ©
"
©
ICP
Usos varios Encimera y frigorífico de Coc¡na Alumbrado
Aseos y Baños
L+N PE
V
V
;
ID2 l
40A
I
-ffl--\
PIA8
PIA7
PIA6
v
A
A
16 A
16 A /
*
-
re-
/-\
©
"
30 mA
/
i
®
ÿ
sección de los conductores y diámetros de los tubos.
CIRCUITO
© © © © © © © ©
SECCIÓN
DIÁMETRO MÍNIMO
CONDUCTORES (mm2)
DEL TUBO (mm)
2 x 10
32
3x6
32
3 x 2,5
20
3 x 2,5
20
3 x 2,5
20
3 x 1,5
20
3 x 2,5
20
3 x 2,5
20
Esquema 1.18. Sección de conductores.
48
© Cengage Learning Paraninfo
Desarro''o de 'os automat'smos en 'óg'ca cab'eada
C,RCU,TOS
DEST,MO
C6
C,rcu,to ad,c,ona, de, t,po C1, por cada 30 puntos de ,uz.
C7
C,rcu,to ad,c,ona, de, t,po C2, por cada 20 tomas de corr,ente de uso genera, o s, ,a superf,c,e út,, es mayor de 160 m2
C8
C,rcu,to dest,nado a ca,efacc,ón e,éctr,ca, cuando ex,sta prev,s,ón de ésta.
C9
Circuito destinado a la instalación de aire acondicionado, cuando exista previsión de éste
.
.
C10
Circuito destinado a la instalación de una secadora independiente.
C11
Circuito destinado a la alimentación del sistema de automatización gestión técnica y de seguridad, cuando ,
exista previsión de éste. C12
Circuitos adicionales de cualquiera de los tipos C3 y C4, cuando se prevean o circuito adicional del tipo C5, ,
cuando su número de tomas de corriente exceda de 6.
Tabla 1.24. Circuitos en la vivienda.
1 3 11.4 .
.
Electrificación elevada
Esquema del cuadro general de mando y protección para una vivienda con grado de electrificación elevado dotada de aire acondicionado (frío-calor).
,
Campana
Esquema 1.19. Esquema general unifilar.
© Cerigage Learning Paraninfo
49
Automatismos Industriales
1.3.11.5 Cuadro general de mando y protección correspondiente a una vivienda o a una aplicación terciaria
|g | Pequeños interruptores automáticos (PIAs). Protegen los circuitos y sus receptores contra corrientes de cortocircuito y sobreintensidades. Interruptores diferenciales (ID).
Protegen a las personas contra los efectos de la corriente eléctrica que se deriva a una masa metálica, como consecuencia de un fallo de aislamiento (contacto indirecto).
Interruptor general automático (IGA). Protección general para el conjunto de los circuitos derivados. Interruptor de control de potencia (ICP). Este aparato lo instala y precinta la empresa que suministra la energía eléctrica. Su dimensionado y reglaje se corresponde con la potencia contratada. Está separado de la caja general de mando y protección.
Figura 1.20. Cuadro general en la vivienda. 1 3 11.6 .
.
Protección general para circuitos
a) Interruptor general automático (IGA) De corte omnipolar con accionamiento manual, de intensidad nominal mínima de 25 A y dispositivos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos. El interruptor general es independiente del interruptor para el control de potencia (ICP) y no puede ser sustituido por éste.
b) Interruptor diferencial (ID) Garantizan la protección contra contactos indirectos de todos los circuitos, con una intensidad diferencialresidual máxima de 30 mA e intensidad asignada superior o igual que la del interruptor general. Cuando se empleen interruptores diferenciales en serie, habrá que garantizar que todos los circuitos queden protegidos frente a intensidades diferenciales-residuales de 30 mA como máximo, pudiéndose instalar otros diferenciales de sensibilidad superior a 30 mA en serie, siempre que se cumpla lo anterior.
1 3 12 Contactores .
.
Interruptor accionado por electroimán y para el que se pueden elegir diversas formas de maniobra, algunas de las cuales se estudian a lo largo de esta obra. Un contactor no es ningún dispositivo protector, simplemente es un interruptor. Los contactos del contactor tienen la capacidad de cerrar y cortar (abrir) circuitos en carga.
El contactor es uno de los interruptores más utilizados en los esquemas eléctricos automatizados, especialmente en el mando de motores y otros receptores de potencia. Características principales de los contactores: . Tensión asignada (V)
.
. Corriente asignada (A)
50
.
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Poder de corte (PdC). . Endurancia eléctrica y mecánica
.
. Tensión y corriente de alimentación al electroimán. . Número de polos principales
.
. Contactos auxiliares (abiertos cerrados y temporizados). ,
. Presentación y forma de fijación
.
1 3 12.1 .
.
Principio de funcionamiento de un contactor
(T) Contactor en situación de reposo. Armadura (parte móvil). Resorte.
-Circuito magnético (núcleo). 3
d
d
d
\ \4A ~V ~
Bobina.
~
2
6
¿
Alimentación.
-
Espira de sombra.
Figura 1.21. Electroimán en reposo.
(2) Contactor accionado por el electroimán. Todos los contactos cambian respecto a la situación (T) ©
1
J 3
14
5
WvF
u
ÓV
Q L N
Figura 1.22. Electroimán activado.
© Cengage Learning Paraninfo
51
Automatismos Industriales
Nota: los electroimanes para alimentar con corriente alterna (C.A.) están construidos con chapas magnéticas y los de corriente continua (C.C.) son de acero (macizos).
(¿) Funcionamiento del contactor. a
.
Partes fundamentales del contactor
El contactor se divide en tres partes fundamentales en lo que a componentes eléctricos se refiere: a
.
b
Contactos auxiliares utilizados para el gobierno y control del electroimán y de otros elementos del circuito.
c
Electroimán. Elemento electromecánico que acciona los contactos de potencia y maniobra (auxiliares).
.
.
b
.
1
Contactos de potencia a través de los cuales se alimenta al circuito de potencia.
Análisis de las dos posiciones que puede adoptar el contactor.
Contactor en reposo
.
Q
-
1
13
(
Q
21
£ 14
KM (electroimán)
22
Ó
-
L1
N
Esquema 1.20. Representación de un contactor en reposo.
Se dice que un elemento eléctrico y en este caso un contactor está en reposo, cuando el dispositivo de accionamiento (electroimán) no está conectado a la red. 2
.
Contactor en trabajo Cuando está en marcha un contactor, todos los contactos cambian su posición respecto a la que tenían en reposo.
O
-
13
1
Q
21
7
KM
-
4
6
14
22
Ó
-
L1
N
Esquema 1.21. Representación de un contactor activado.
52
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
1 3 12.2 .
.
Formas en que se presenta un contactor
13
A1
Contactor unipolar (NA) y un contacto auxiliar normalmente abierto (NA). (NA) Contacto normalmente abierto. 14
A2
A1
Contactor bipolar (NA) y un contacto auxiliar normalmente abierto (NA). A2
13
21
A1
V--714
22
A2
13
21
Contactor tripolar (NA), con un contacto auxiliar (NA) y otro contacto (NC). (NC) Contacto normalmente cerrado.
A1
Contacto tetrapolar (NA), con un contacto auxiliar (NA) y otro contacto (NC). 22
14
_
C
O
L
> T /
5
T
13
4
23
31
A1
Contactor con:
2 Polos (NA).
KM 14
2
A2
24
32
A2
C
O
Esquema 1.22. Diversos tipos de contactores.
© Cengage Learning Paraninfo
2 Polos (NC) 2 Contactos auxiliares (NA). 1 Contacto auxiliar (NC). .
Automatismos Industriales
Este último contactor, lleva los siguientes elementos: 3 Polos (NA). 1 Contacto auxiliar (NA). 1 Contacto auxiliar (NC).
1 Contacto auxiliar temporizado a la conexión (NA) (retardado a la conexión). 1 Contacto auxiliar temporizado a la desconexión (NC) (prolongado a la desconexión).
Esquema 1.22. (Cont.).
1 3 12.3 .
.
Características que definen un contactor
21
13
f
KM
-
14
1
Contactos apoyados en un extremo. Representación común de contactores.
22
3
O
O
O
O
A,3
t-4 í«
i
21
A
KM
Contactos sin apoyos (libres).
í 22 Esquema 1.23. Representación de contactores.
1
.
Características principales de los contactores
Además de las características citadas en el punto 1.3.12, para la elección del contactor se deben tener en cuenta otros parámetros, como son los que se recogen en los apartados siguientes, en los que se determinan el dimensionado y forma del contactor, de acuerdo con su aplicación y sus formas constructivas. Para la elección del contactor, hacer uso del catálogo de la marca elegida.
54
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
Categoría de empleo según IEC 947-4-1
2
.
a
.
Categoría de empleo para corriente alterna (C.A.).
CATEGORÍA AC-1
APLICACIÓN TÍPICA Cargas no inductivas o débilmente inductivas. Hornos de resistencias.
AC-2
Motores de anillos: corte durante el arranque.
AC-3
Motores de rotor en cortocircuito: corte a motor lanzado.
AC-4
Motores de rotor en cortocircuito: corte durante el arranque, inversión de marcha marcha a impulsos. ,
AC-5b
Lámparas de descarga. Lámparas de incandescencia.
AC-5a
AC-6a
Transformadores.
AC-6b
Baterías de condensadores
AC-7a
Cargas débilmente inductivas para aplicaciones domésticas. Motores en aplicaciones domésticas.
AC-7b AC-8a AC-8b
Mando para motores de compresores herméticos de refrigeración con rearme manual de sobrecarga Mando para motores de compresores herméticos de refrigeración con rearme automático de sobrecarga. .
Tabla 1.25. Categorías de contactores para diferentes empleos.
3
.
Categorías de empleo para corriente continua (C.C.)
CATEGORÍA DC-1
APLICACIÓN TÍPICA Cargas no inductivas o débilmente inductivas. Hornos de resistencias.
DC-3
Motores shunt: inversión en marcha, marcha a impulsos.
DC-5
Motores serie: inversión en marcha, marcha a impulsos.
DC-6
Lámparas de incandescencia.
Tabla 1.26. Categorías de contactores en circuitos de C.C.
4
.
Poder de cierre y corte en uso intermitente
CATEGORÍA
AC-1
AC-2
AC-3
AC-4
CIERRE
INTENSIDAD
NOMINAL
Ic/le
CORTE
Ur/Ue
eos ip (4)
Ic/le
Ur/Ue
eos cp (4)
Todos los valores
1,5
1 05
0 80
1,5
1 05
0 80
Todos los valores
4
1 05
0 65
4
1 05
0 65
le < 100 A
10
1 05
0 45
8
1 05
0 45
le > 100 A
8
1 05
0 35
6
1 05
0 35
le < 100 A
12
1,05
0 45
10
1 05
0 45
le > 100 A
10
1 05
0 35
8
1 05
0 35
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Tabla 1.27. Poder de cierre y corte en contactores en C.A.
© Cengage Learning Paraninfo
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Automatismos Industriales
CATEGORÍA
NOMINAL
Ic/le
Ur/Ue
Todos los valores
1 5
1 05
DC-3
Todos los valores
4
1 05
DC-5
Todos los valores
4
1 05
DC-1
CORTE
CIERRE
INTENSIDAD
,
,
,
,
L/R (5) (ms)
Ic/le
Ur/Ue
1 5
1 05
4
1 05
1
,
2 5 ,
,
4
15
,
1,05
L/R (5) (ms) 1 2 5 ,
15
Tabla 1.28. Poder de corte y cierre de contactores en C.C.
5
.
Endurancia eléctrica para cierre y corte en uso intermitente
CATEGORÍA
CORTE
CIERRE
INTENSIDAD NOMINAL
Ic/le
Ur/Ue
eos cp (4)
Ic/le
Ur/Ue
eos cp (4) 0 95 0 65
AC-1
Todos los valores
1
1
0 95
1
1
AC-2
Todos los valores
2 5
1
0 65
2 5
1
AC-3
AC-4
,
,
,
,
,
,
le < 17 A
6
1
0 65
1
0 17
0 65
le > 17 A
6
1
0 35
1
0 17
0 35
le < 17 A
6
1
0 65
6
1
0 65
le > 17 A
6
1
0 35
6
1
0 35
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Tabla 1.29. Poder de corte y cierre de contactores en C.A.
CATEGORÍA
NOMINAL
CORTE
CIERRE
INTENSIDAD
Ic/le
Ic/le
Ur/Ue
L/R (5) (ms)
1
1
1
Ur/Ue
L/R (5) (ms)
1
1
i
DC-1
Todos los valores
1
DC-3
Todos los valores
2 5 ,
1
2
2 5 ,
1
2
DC-5
Todos los valores
2 5
1
2
2 5
1
7 5
,
,
,
Tabla 1.30. Poder de corte y cierre de contactores.
Ue - Tensión nominal de empleo. Ur
-
le
- Intensidad nominal de empleo.
Ic
-
Intensidad de corte.
1
La categoría AC-3 puede utilizarse ocasionalmente para períodos de servicio no continuos, mientras se monta o chequea una máquina. El número de maniobras no deberá ser mayor de 5 por minuto o 10 para 10 minutos.
2
Un motor de compresor hermético de refrigeración es un dispositivo que combina un motor y un compresor en la misma caja; sin eje, el motor trabaja dentro del refrigerador.
3
En corriente alterna, las condiciones para el cierre son expresadas en valores eficaces, pero el valor de pico de la corriente asimétrica, correspondiente al factor de potencia del circuito, puede ser un valor más elevado.
.
.
.
4
Tolerancia para cos cp = ± = 0,05.
5
Tolerancia para L/R = ± 15%.
.
56
Tensión de restablecimiento.
.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
6 Endurancia eléctrica .
Número de maniobras que un aparato puede soportar, sin mantenimiento, bajo la corriente de empleo. 7 Endurancia mecánica .
La medida del número de ciclos de maniobras que el aparato puede efectuar sin defecto mecánico. 1 3 12.4 Realimentación de un electroimán .
.
Se entiende como realimentación de la bobina de un electroimán a la que una vez que se conecta la bobina por una acción puntual, como es la de pulsar un botón en marcha, la bobina quede conectada después de que se deje de pulsar. Por medio de un sencillo ejemplo se va a verificar la forma en que se produce la realimentación de la bobina KMl. L1
©
©
©
Esquema 1.24. Esquemas de maniobra. Fases de conexión y realimentación de la bobina del electroimán (KM1).
Esquema de mando Se trata del esquema de mando para el gobierno de un contactor KMl con marcha desde el pulsador de marcha S2 y paro desde el pulsador SI El circuito dispone de un contacto auxiliar para la realimentación de ,
.
la bobina KMl
.
Funcionamiento de la realimentación
(¿) Circuito en reposo y que se pretende poner en marcha pulsando en S2. (¿) Alimentación de la bobina KMl.
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57
Automatismos Industriales
Al pulsar en S2 se alimenta la bobina KM1 y se cierra el contacto auxiliar KM1, por lo que la bobina se alimenta a través de S2 y KM1.
(3) Al dejar de pulsar S2 la bobina KM1 se realimenta a través del contacto auxiliar KM1. Esta forma de realimentación se utiliza en la mayoría de los esquemas.
El paro de la maniobra se realiza al interrumpir la alimentación a la bobina KM1, lo que se consigue pulsando en SI.
1 3 13 .
.
Interruptores de posición
Los interruptores de posición también llamados fines de curso o carrera se utilizan para detectar posición dé elementos con movimiento, como son, por ejemplo:
. Conocer la posición de un cilindro neumático (émbolo) en su recorrido dentro-fuera-intermedios . Limitación de subir/bajar para un polipasto
.
.
. Limitación de desplazamiento para un puente grúa
.
. Conocer si un elemento está o no actuado
.
. Detectar que una puerta se abre o cierra
.
. Así muchas aplicaciones más algunas de las cuales se representan en las figuras y esquemas. ,
S1
S2
S3
Figura 1.23. En un cilindro neumático.
Figura 1.24. En una puerta.
Figura 1.25. En el desplazamiento de un móvil.
58
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
SHBWIII isa
Símbolos de fines de curso.
Figura 1.26. En la tapa de un recipiente.
1 3 14 .
.
Relés temporizados
La finalidad de los relés temporizadores es la de controlar tiempos y en función de los mismos ejecutar acciones en el circuito de maniobra, para acciones de entrar, salir, contabilizar, etc. Hay diversos tipos de temporizadores, sin embargo, los fundamentales y más aplicados son los que aquí se estudian.
Los temporizadores pueden ser de tipo mecánico neumático, electrónico y ser parte de las funciones de un autómata programable. ,
Cada tipo de temporizador tiene su utilización y su aplicación práctica
.
Las temporizaciones pueden ser: 1
.
A la conexión. El elemento temporizado entra después de un tiempo de haberse conectado en el relé temporizador.
2
.
A la desconexión. El elemento temporizado entra de forma inmediata a la conexión y temporiza a la desconexión del relé temporizador.
3
.
A la conexión/desconexión. El elemento temporizado lo es a la conexión del relé temporizador y a su desconexión.
Contactos temporizados al trabajo.
67
55
A1
68
56
A2
KA1
Simbología,
Esquema 1.25. Temporizado a la conexión.
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59
Automatismos Industriales
Contactos temporizados al pasar a reposo.
-f" A
KA1
A1
65
57
7"1)
A2
66
58
Y)
ÿ
""
Simbología.
Esquema 1.26. Temporizado a la desconexión.
Contactos temporizados al trabajo y al reposo. A1
KB X-
KA1 A2
Simbología.
Esquema 1.27. Temporizado a la conexión/desconexión.
d i
. d s
. d 5
67
13
Nota: A1 y A2 - Bobina de mando de
A1
un contactor o relé.
Todavía se utilizan A y B. !
KM1 68
14
A2
En este caso, atención al marcado de los contactos.
El contacto 67/68 es temporizado a la conexión de KM1.
Esquema 1.28. Temporizador incorporado a un contactor.
1 3 14.1 .
.
Otros temponzadores L1
RH
L\
\-A
Esquema 1.29. Relojes temporizados de 24 h.
Los relojes horarios tienen múltiples aplicaciones, como son: . Conectar radiadores (acumuladores) de calefacción
.
. Conectar calentadores (termos)
.
60
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Conectar de forma intermitente la alimentación de comederos (granjas) . Conectar alumbrados privados o públicos
. Conectar equipos calefactores (calderas)
.
.
.
. Otras muchas aplicaciones
.
t 3 14.2 .
.
Aplicación de temporizadores Al pulsar paro en (SI) no podrá ponerse el equipo
Al pulsar marcha en (S2), tardará un tiempo t en entrar el contactor KM1.
en marcha, hasta que no haya transcurrido un tiempo t, desde la desconexión del equipo.
L1 ÿ
F1
F2 rr
S1
E-r (*)
KM1
~
9
ZI__
E-\
S2 -
KM1
(*) Contacto instantáneo a la
conexión y temporizado a la desconexión, lo que impedirá durante un tiempo, la conexión. KM1 KA1
KM1
KA1. Relé temporizados
Esquema 1.30. Temporización a la conexión.
1 3 15 .
.
KM1. Contactor con un contacto temporizado a la desconexión (reposo).
Esquema 1.31. Temporización a la desconexión.
Interruptores de control de nivel
Los interruptores de control de nivel se emplean para controlar la situación de los líquidos y sólidos en un determinado recipiente .
Los interruptores de nivel se accionan por medio de procedimientos mecánicos de muy diversos tipos adaptados a la necesidad
.
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61
Automatismos Industriales
\--\-7
\
I
o
\
O
©
©
© (T) Símbolo general.
Contacto accionado por el nivel de un fluido.
(?) Contactos 1 NA + 1NC accionados por nivel de fluido. (?) Contactos 2NA + 1NC accionados por nivel de fluido. Figura 1.27. Detectores accionados por flotador (boya). 1 3 15.1 .
.
Control de nivel en los líquidos
Además de los interruptores de control de nivel arriba citados hay en el mercado una gama muy importante de detectores como son los de tipo inductivo, capacitivo y otros.
Figura 1.28a. Controladores de nivel capacitivos. Diversos modelos.
Figura 1.28b. Sonda de nivel por ultrasonidos.
Figura 1.28c. Interruptores de caudal para líquidos.
Figura 1.28d. Medición electrónica de nivel para líquidos, en este caso un depósito.
62
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1,3.16 Control de temperatura (termostatos) Para controlar la temperatura se emplean termostatos, termopares, termómetros y termistores o varistancias.
Algunas veces interesa conocer la temperatura de un local, una máquina, un recipiente, un fluido, etc. Otras,
lo que interesa es conocer y regular la temperatura, manteniéndola dentro de unos niveles determinados. En otros casos, puede interesar proteger las máquinas contra temperaturas elevadas a partir de un determinado valor. Para las aplicaciones industriales se elejirá el sistema y equipo adecuado. 1 3 16.1 .
.
Simbología utilizada
©
Termostato accionando
Termómetro.
dos contactos
Pirómetro.
(1NA + 1NC), al cierre.
Termostato accionando dos
contactos (1NA + 1NC), al °
cierre a 30 C
.
Termistor.
Figura 1.29. Símbolos de dispositivos accionados por temperatura.
1 3 16.2. .
.
Aplicación práctica
Control de la temperatura del
Protección del bobinado de un motor.
líquido contenido en un recipiente.
Cuando los bobinados superan una determinada temperatura, el motor se para, quedando fuera de servicio hasta que la temperatura descienda a unos niveles que se consideren óptimos para la marcha del motor. La señal proporcionada por el termistor se utiliza en el circuito de maniobra.
Figura 1.30. Control de temperatura.
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63
Automatismos Industriales
1 3 17 Detectores .
.
-Detector de
proximidad
Símbolo
DETECTORES
FOTOELÉCTRICOS.
DETECTORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS Y CAPACITIVOS.
Figura 1.31. Diversos tipos de detectores.
64
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1 3 18 Protección del bobinado de un motor .
.
Sondas termostáticas. Dos tipos de sondas:
a) Sondas PTC (Positive Temperature Coefficient) Resistencia especial con un coeficiente de resistencia-temperatura positivo muy elevado, y que se utiliza para
proteger motores de fabricación serie. Su característica está en la variación de su resistencia en el orden de varias potencias de 10, cuando la temperatura aumenta en 10 k. Se instala un termistor en cada fase del bobinado del motor trifásico, en el lado opuesto al ventilador.
Relación de resistencia-temperatura de sondas térmicas PTC y temperatura nominal de funcionamiento (TNF). Los motores trifásicos incorporan tres sondas conectadas en serie. Su resistencia no debe superar 750 Q para una temperatura comprendida entre -20 C y (TRA -20 °C). °
b) Sondas NTC (Negative Temperature Coefficient) Estas sondas se emplean para equipar a posteriori, motores que no las incluyen en su fabricación serie.
L1
L2
L3
N
01 = 02 = 03 < 250 O a 25 °C 250 . 3 = 750 Q
Esquema 1.32. Esquema de aplicación de sondas en un motor. La anomalía se detectará cuando la resistencia supere los 750 Q, hasta un valor regulado para que se efectúe la desconexión del motor.
© Cengage Learning Paraninfo
65
Automatismos Industriales
1 3 19 .
Dispositivos electrónicos de protección
.
Cada vez son más los dispositivos electrónicos que se utilizan en los circuitos eléctricos para su control y protección.
Entre las ventajas de estos dispositivos están las que corresponden a su precisión y a poderlos incorporar a equipos controlados por autómatas programables.
Muchos son los controles que se hacen sobre los circuitos eléctricos por medio de estos dispositivos, y entre los más importantes están los que se citan en este apartado. 1 3 19.1 .
.
Protección integral de instalaciones eléctricas
La protección de los circuitos puede hacerse incorporando dispositivos, uno a uno (térmico, magnético fusible, etc.) o combinada (magnetotérmica) o integral (comprendiendo a varias protecciones en un solo aparato como es el caso del dispositivo que se presenta en el esquema. ,
,
L1
2
L2
L3
4
El contacto K que alimenta la utilización podrá conectarse si la tensión de llegada se suministra en correctas condiciones (las previstas). Si el contactor K ya está conectado, se desconectará si falla alguno de los parámetros controlados. El fallo se señala por encendido de la lámpara H1.
6
K \ v\ -
L1
L2
L3
RELÉ DE PROTECCIÓN INTEGRAL
L1
1
2
si E r S2E"\
K
Alar QnH1 O K
UTILIZACIÓN
Esquema 1.33. Esquema que incorpora un relé de aplicación integral.
En este caso, el circuito queda protegido contra: . Fallo de suministro de una de las fases
.
. Secuencia incorrecta en el orden de llegada de las fases
.
Se evita una hipotética inversión del giro preestablecido en los motores.
66
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Desequilibrio en la tensión entre las fases
.
El disparo es regulable entre 2,5 y el 10%. . Baja tensión en la tensión de la red
.
Regulable entre 5 y 25%. . Alta tensión en la tensión de la red
.
Regulable entre 5 y 15%.
. Señalización de que se ha producido un fallo por alguno de los defectos que se enumeran arriba
.
1 3 20 Transformadores .
.
1 3 20.1 .
.
Introducción
Los transformadores son máquinas estáticas que elevan o reducen la tensión de una red eléctrica para adaptarlo a las diversas necesidades.
La tensión dada por los generadores se eleva de forma importante (ejemplo, 200 kV), para realizar el transporte de la energía eléctrica con la menor pérdida de energía posible. En las subestaciones, la tensión se reduce (ejemplo 20 kV) para la distribución y posteriormente se lleva a los valores de la utilización. A nivel de la utilización también hay que elevar o reducir la tensión, así se tienen elementos que funcionan a 400 V, 230 V, 110 V, 48 V, 24 V y otras tensiones. Así pues, el transformador es una
máquina eléctrica de diversos tamaños que se encuentran con frecuencia en las instalaciones eléctricas, tanto en los circuitos de potencia, como en los de mando. 1 3 20.2 Constitución de un transformador .
.
Fig. a)
Fig. b)
Fig. c)
Figura 1.32. Transformador.
. Tres
1
.
2 3
.
.
partes fundamentales constituyen el transformador, a saber:
Circuito magnético.
Bobinado primario (el que se conecta a la red). Bobinado secundario (al que se conecta la utilización).
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67
Automatismos Industriales
El transformador queda arriba representado por: Fig. 1.32a Disposición práctica. Fig. 1.32b Esquema teórico.
Fig. 1.32c Representación simbólica, la que se emplea en los esquemas. . Relación de transformación (m)
.
Se llama relación de transformación al cociente de dividir la tensión del primario, por la tensión del secundario. También, al número de espiras del primario, dividido por las del secundario.
U, U2
Nj N2
m = -L = -L
. Principales tipos de transformadores
.
1 Transformadores trifásicos. Diversas conexiones. .
2 Autotransformadores. Bobinado único con varias salidas. .
3 Transformadores monofásicos. .
4
13 .
.
.
Transformadores de medida: de tensión, de intensidad.
20.3 Ejemplos de transformadores y su representación
. Transformadores trifásicos
.
U O
-
O
X
O
Y
O
z
V o
-
W O
-
u a
O X
v a
O Y
wo
OZ
Transformador trifásico con el bobinado Transformador trifásico con los bobinados
primario conectado en (X) y el secundario
primarios y secundario en conexión (X).
en conexión (A).
U Q
V a
w a
Transformador trifásico con los bobinados
primario y secundario en conexión (A).
Esquema 1.34. Transformadores trifásicos.
68
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Autotransformadores
.
L1 O-
-oU6
-o ÿ
U5
o
-
UL
U4
o
-
U3
o ÿ
-
o
U2
-
-o
N O
fui
y
''
En este caso, todas las posibles tensiones son inferiores a la tensión de la red (UL).
Esquema 1.35. Transformador monofásico con varias salidas
Esquema 1.36. Transformador trifásico con dos salidas por fase.
(varias tensiones). Transformadores de medida. a
.
b De intensidad
De tensión
.
V
10 kV/100 V N
Esquema 1.37b. Transformador de intensidad para medir grandes intensidades.
Esquema 1.37a. Transformador de tensión para medir grandes tensiones.
1 3 21 Rectificadores eléctricos .
.
Las redes eléctricas distribuyen corrientes alternas. En muchas aplicaciones, los aparatos y dispositivos funcionan con corriente continua, para lo que será necesario disponer de equipos que transformen la energía eléctrica alterna en continua y en otras aplicaciones será a la inversa (corriente continua en alterna). 1 3 21.1 .
.
Representación simbolizada de equipos rectificadores
SIMBOLO
DENOMINACION Convertidor.
Símbolo general.
SIMBOLO
DENOMINACION
SIMBOLO
Variador de
Ondulador.
Convertidor de
Rectificador/
corriente continua.
ondulador.
frecuencia.
V
Rectificador onda
completa (puente).
Equipo rectificador de tensión
continua regulable. /
,
Rectificador.
DENOMINACION
Variador de
potencia a tiristores.
Tabla 1.31. Rectificadores.
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69
Automatismos Industriales
1.3.21.2 Montajes de equipos rectificadores RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
1 1
i \
/
\
/ \
/ S.
/
RECTIFICADOR TRIFASICO DE MEDIA ONDA
RECTIFICADOR TRIFASICO DE ONDA COMPLETA
II \Z
-£+-
-TH
-
1-O-i
-NV
/ \
V
/
/ \/
\/ \ V /v A vV A. .
Esquema 1.38. Rectificadores.
1 3 21.3 Alimentación de la bobina del electroimán de un contactor con corriente continua .
.
L3.6
Esquema 1.39. Aplicación de rectificador.
70
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Desarrollo de los automatismos en lógica
Equipo rectificador Está compuesto por un transformador de tensión y un rectificador de onda completa en puente. El transformador reduce la tensión de la red (400 V) a la tensión de la bobina (110 V) para rectificarla en corriente continua a 110 V (C.C.). Características
Se trata de alimentar la bobina del electroimán (1) que acciona los contactos de un contactor a través del cual se alimenta un motor trifásico con rotor en cortocircuito.
El circuito de potencia dispone de:
QF
Seccionador con fusibles incorporados y dos contactos auxiliares.
KM Contactor tripolar con dos contactos auxiliares (1 NA + 1 NC). (1) Electroimán construido en acero y bobina alimentada con C.C.
F2
Relé térmico de protección contra sobrecargas.
Funcionamiento
Cuando se cierran los contactos de QF, el circuito queda dispuesto para entrar en servicio. . Al pulsar en S2
.
La bobina KM se alimenta a plena tensión, 110 V, realimentándose a través de su contacto auxiliar KM (NA). En el momento que el núcleo del electroimán atrae la armadura, un pequeño campo magnético es suficiente para retener la armadura pegada al núcleo. En este momento se abre el contacto KM (NC) y la alimentación a la bobina se hace a través de la resistencia R que hace la función de limitador de corriente. "
"
. El paro se efectúa pulsando en SI o por disparo del relé térmico (F2)
.
1 3 22 .
.
Equipos de medidas
Tanto en los circuitos de potencia como en los de mando puede haber aparatos de medida, registro o contado. A continuación aparecen los principales símbolos de estos aparatos, sobre los que se tendrá cuidado a la hora de manipular, montar y conectar ya que por lo general se trata de equipos sensibles y delicados, prestando atención a: . Valores máximos de la escala de medida
.
. Tensión de conexión
.
. Forma en que debe ejecutarse la conexión . Clase de corriente (alterna o continua)
.
.
. Posición de trabajo
.
. Lectura de instrucciones dadas por el constructor y que acompañan al aparato 13 .
.
22.1 Representación de aparatos de medida y contadores
.
SÍMBOLO
O
DESIGNACIÓN Aparato indicador. Símbolo general.
SÍMBOLO
O
Tabla 1.32. Aparatos indicadores.
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DESIGNACIÓN
Fasímetro.
Automatismos Industriales
SÍMBOLO
O
DESIGNACIÓN
Amperímetro.
Amperímetro para corriente Isein
3 (3 © (
Cos cp
reactiva.
Voltímetro.
Vatímetro.
SÍMBOLO
3 3 0 3
DESIGNACIÓN
Frecuencímetro.
Sincronoscopio. Osciloscopio.
Ohmetro.
Galvanómetro.
Varímetro.
Taquímetro.
Cosímetro para medir el factor de potencia.
Termómetro.
Tabla 1.32. Aparatos indicadores (Cont.).
SÍMBOLO
DESIGNACIÓN
0
Aparago registrador. Símbolo general.
A
W
SÍMBOLO
DESIGNACIÓN Reloj. Símbolo general.
Registrador de corriente
l
eléctrica.
Registrador de potencia.
é)
Reloj con dispositivo de cuerda por motor eléctrico.
Tabla 1.33. Aparatos registradores relojes.
SÍMBOLO
DESIGNACIÓN
SÍMBOLO
Contador.
VArh
Símbolo general.
h
Ah
Wh
Contador de horas.
Contador de voltiamperios. (Energía reactiva).
Contador de energía.
P
Contador de amperios-hora.
Contador de energía activa Wh
con emisor.
Wh
tarifa. (Energía activa).
Contador de vatios, doble
Contador de vatios Wh
DESIGNACIÓN
(Energía activa). Tabla 1.34. Contadores.
72
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Desarrollo de los automatismos en lógica
CONEXIÓN
CONEXIÓN
DESIGNACION
SIMBOLO
1
Contador de impulsos. Símbolo general.
.
AMPERÍMETRO
2
,
VOLTÍMETRO .-L1
-
-
Contador de impulsos. Tipo eléctrico.
o
?-12
O
Contador de impulsos.
En serie con la corriente
En paralelo con la red a
a medir.
medir.
Tipo mecánico
Figura 1.33. Conexión de amperímetro y voltímetro.
Tabla 1.35. Otros contadores.
VJ s
-»ÿ Medida de tensión entre fase y neutro L1-N
.
\
Medida de tensión entre fases. V
1 L1-L2 .
-
'
2 L2-L3 .
N
3 L3-L1. .
-
'
S
Medida de tensión entre fases y neutro 1 L1-N .
2 L2-N .
3 L3-N .
L1
L2
L3
N
Figura 1.34. Medición de la tensión de una red.
b) En un circuito trifásico equilibrado
a) En un circuito monofásico
L1 -
L
L2 -
N ÿ
L3
PE
c) En un circuito trifásico desequilibrado
d) En un circuito trifásico con neutro
L1 ÿ
L1"
L2 ÿ
L2-
L3
L3N -
e) Medición con electropinza en un circuito que alimenta un motor trifásico
Figura 1.35. Medición de la intensidad.
© Cengage Learning Paraninfo
Automatismos Industriales
Nota: el circuito que alimenta al motor es equilibrado, por lo que las tres fases absorberán la misma intensidad. Si hay desequilibrio, es que hay problemas en el bobinado del motor. U
W
ni t ki
R
-
V
HH
-
-(¿)Comprobación de Medida de la resistencia.
la continuidad. Medida de la resistencia
respecto a la masa del motor.
Figura 1.36. Medición de la resistencia y continuidad.
Nota: el ohmímetro puede ser un polímetro.
Figura 1.37. Medición de la frecuencia de la red.
1 3 22.2 .
.
Contadores de energía eléctrica Conexión directa con dispositivo de doble tarifa.
Una sola tarifa.
Reloj conmutador de dos tarifas con interruptor diarlo.
kWh
e
Ó o
L
o
Cn ó
\
o
o
-
N
.
Esquema 1.40. Contador monofásico de energía activa (kWh).
74
Esquema 1.41. Contador monofásico de energía activa (kWh).
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
--i >
-
>1
4
-
1»
-
-
< >1 kWh
< H3
ÿ
(>
( wmo
Esquema 1.42. Contador de energía activa (kWh), para circuito trifásico con neutro.
Esquemas eléctricos 141 .
.
Introducción a los esquemas eléctricos
La aplicación de la electricidad precisa de aparatos (aparamenta) y de conductores que se recogen en esquemas eléctricos confeccionados a base de símbolos.
© Cengage Learning Paraninfo
75
Automatismos Industriales
Figura 1.38. Sinóptico de una máquina accionada por electricidad.
Toda instalación eléctrica termina en un receptor.
t
Se define como instalación eléctrica, al conjunto de aparatos y de circuitos asociados, en previsión de un fin particular: producción, conversión, transformación, transmisión, distribución o utilización de la energía eléctrica.
En esta obra se estudian las instalaciones destinadas preferentemente a aplicaciones industriales y terciarias, aunque no debemos olvidar las instalaciones para la vivienda y edificios en general. Los edificios de viviendas y otros usos, además de las instalaciones domésticas, tienen otras instalaciones generales para el accionamiento de montacargas, ascensores, bombas, instalaciones contra incendios, aspiración, calefacción centralizada, puertas, etc.
La interpretación de los esquemas es básica para el electricista que confecciona los cuadros eléctricos del tipo que sea.
Es necesario que el técnico electricista tenga buenos conocimientos de: . La aparamenta eléctrica
.
. Simbología eléctrica
.
. Tecnología eléctrica
.
. Interpretación de esquemas (planos eléctricos) . Confección de esquemas
76
.
.
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
142 .
Símbolos eléctricos
.
SIMBOLO
DESIGNACION
DESIGNACION
SIMBOLO
Contacto deslizante
Corriente alterna (C.A.).
(corredera).
Corriente continua (C.C.).
Bocina.
Corriente ondulada o rectificada.
3 ~
50 Hz.
Timbre.
Corriente alterna trifásica o 50 Hz.
Sirena.
Conductor. Zumbador.
L1 .
L2-
Línea trifásica.
L3 -
Lámpara. Línea trifásica.
Representación unifilar. Resistencia óhmica.
A
-
Conductor neutro. Resistencia inductiva.
Conductores blindados
¡ i r
(apantallados). Potenciómetro.
Cruce de conductores sin conexión.
Resistencia variable.
L T L
Cruce de conductores
_
con conexión.
O
L
_
Boma de conexión.
_
Puesta a tierra.
v
Puesta a masa.
-v
Condensador.
Pila o acumulador.
Rectificador.
Tiristor.
/ / 7 7
Tierra de protección. Puente rectificador.
+
. Polo positivo
.
. Polo negativo
.
Tabla 1.36. Símbolos eléctricos.
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Automatismos Industriales
SIMBOLO
DESIGNACION
Órgano de mando de un relé contactor. Símbolo general.
iscp
DESIGNACION
SIMBOLO
U
Contacto accionado por
<
mínima tensión.
Relé que acciona sus contactos temporizando su desplazamiento a la
Contacto accionado por
conexión.
presión.
Relé que acciona sus contactos temporizando su desplazamiento a la
Contacto accionado por
0
desconexión.
temperatura.
Órgano de mando con dos arrollamientos.
Contacto accionado por velocidad.
Órgano de mando para un
J1
relé intermitente.
I A
<0
Contacto detector de
proximidad.
Órgano de mando para un relé de impulso.
Relé que acciona sus
\>m
O
Reloj.
contactos temporizando su
desplazamiento a la conexión y a la desconexión. Voltímetro.
Órgano de mando accionado por efecto térmico que tiene su origen en la sobreintensidad.
Amperímetro.
Órgano de mando accionado por efecto magnético que tiene su origen en la sobreintensidad.
Hz
Frecuencímetro.
Órgano de mando accionado por efecto magnetotérmico que tiene su origen en la sobreintensidad.
Icos cp)
Cosímetro.
Dispositivo de accionamiento de contactos. Símbolo Termómetro.
general.
Contacto accionado por máxima intensidad.
Taquímetro.
Tabla 1.36. Símbolos eléctricos (Cont.).
78
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
SIMBOLO
DESIGNACION
SIMBOLO
DESIGNACION
Pulsador abierto en reposo. Transformador monofásico de tensión.
Pulsador cerrado en reposo.
Autotransformador.
Eÿ _. >
Aparato de dos posiciones estables para los contactos.
-
Aparato de dos posiciones estables. Conexión con enclavamiento.
Transformador de intensidad.
Q--E-
Pulsador con accionamiento
por llave.
Transformador trifásico de dos devanados X - A.
E-e
Ejemplo:
Pulsador de efecto retardado.
50.000/5.000 V. 5
000 kVA, 50 Hz.
.
7 5% de tensión de
Pulsador con lámpara
,
cortocircuito.
indicadora de su accionamiento.
cC
I-v
Par termoeléctrico.
Arrancador automático.
V
Símbolo general.
-
Conmutador rotativo
de tres posiciones.
Contacto accionado por palanca.
Contador. Símbolo general. ®-
o
Contador de impulsos.
Transductor magnético.
Símbolo general.
a
Contacto accionado por leva.
Pulsador tipo seta con enclavamiento. Abertura por giro del pulsador.
-
E Q
-
Pulsador de abertura con
enclamiento. Cierre por llave.
~
Amplificador de transductor magnético. Símbolo general.
Representación horizontal de los contactos.
Tabla 1.36. Símbolos eléctricos (Cont.).
© Cengage Learning Paraninfo
79
Automatismos Industriales
DESIGNACION
SIMBOLO
SIMBOLO
Contacto normalmente
\
/
Interruptor. Símbolo general.
abierto. Se cierra a la conexión.
Contacto normalmente
_k_
DESIGNACION
i Seccionador.
cerrado. Se abre a la conexión.
A
Disyuntor.
Contacto de dos direcciones.
A
Contacto de dos direcciones
Contactor.
con centro abierto.
Contacto normalmente
abierto. Temporizado a la
A
Interruptor tripolar.
conexión. Instantáneo a la
desconexión.
Contacto normalmente
cerrado. Temporizado a la W
J J J Contactor trifásico.
conexión. Instantáneo a la desconexión.
Contacto normalmente
abierto. Temporizado a la
Cortacircuito, fusible.
desconexión. Instantáneo a la conexión.
Contacto normalmente
1
cerrado. Temporizado a la
Seccionador con fusible
desconexión. Instantáneo a
incorporado.
ÿ
r
\
la conexión.
J xa
W
Contactos temporizados a la conexión y a la desconexión.
e
Conjunto disyuntor fusible.
Tabla 1.36. Símbolos eléctricos (Cont.).
80
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
MÁQUINAS ELÉCTRICAS GIRATORIAS (MOTORES ELÉCTRICOS)
Cengage Learning Paraninfo
81
Automatismos Industriales
SÍMBOLO -
Enlace mecánico, neumático. Símbolo general.
DESIGNACIÓN
SÍMBOLO
DESIGNACIÓN
í ,
\
(
-*
-
Accionamiento por volante.
Dispositivo de enganche.
rL-___
©
©
restringido.
(T) Anclado. (?) Liberado.
Y
Accionamiento por palanca.
Q
Mando por roldana.
-
Retorno automático.
-
V
--
-
-
--
Accionamiento de acceso
Enclavamiento automático,
-
Retorno no automático.
Mando por palanca y roldana.
ÿ
_
_
Enclavamiento.
/N ' \
o Mando mecánico natural.
h
i
Accionamiento por fuerza centrífuga.
\
O
1
-
Símbolo general.
í ti.
Embrague o acoplamiento mecánico, accionado.
C
Embrague o acoplamiento
~
E
-
}
Mando por pulsador.
__
Retorno automático.
-
Mando por tirador.
__
mecánico, desaccionado.
-"
_
p
-
y
-
Mando rotativo.
/
A
/
\
Freno activado.
/
\
Freno desactivado.
Freno. Símbolo general.
Mando a pedal.
HX-
a
-
Mando por pulsador (seta).
Conexión por pulsador. Desenganche automático.
11
Válvula para fluidos.
Yÿ
Electroválvula.
->.
Traslación derecha.
Traslación izquierda. i
!
Accionamiento a llave.
Traslación izda-dcha. <
>
--
_
ÿ
ÿ
Rotación derecha.
Rotación izquierda.
r
Accionamiento a manivela.
_
Rotación dcha-izda. Rotación limitada a ambos lados.
Tabla 1.36. Símbolos eléctricos (Cont.).
82
© Cengage Leaming Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1421 .
.
.
Símbolos sin texto.
Según DIN 30 600 e ISO R 369 A colocar sobre aparatos eléctricos y elementos de accionamiento.
SÍMBOLOS DE MOVIMIENTO
SÍMBOLOS FUNCIONALES Ciclo automático o
Movimiento recto.
>
-
semiautomático de trabajo.
Movimiento recto en dos
Conexión.
sentidos.
-i -ÿ
l
*-
Movimiento recto limitado.
)
Movimiento recto limitado,
CD
en los dos sentidos.
vw
Conexión desconexión a
impulsos.
Rotación a derecha.
Conexión con pulsador
Rotación a izquierda.
Control manual.
accionado.
nlr
Avance.
v/\/\y
Desconexión.
Avance rápido.
Desenclavado.
Enclavado.
SÍMBOLOS DE SEGURIDAD OTROS SÍMBOLOS
Aumentar.
Disminuir.
-
Señal acústica.
SÍMBOLOS FUNCIONALES
r
Regulación progresiva.
/
Regulación continua.
qd
sobrecargas.
*
Peligro, tensión.
Protección mecánica contra
Precaución. «
Bloqueo o cierre.
i ~
' 1
ÿ
Interruptor general.
Apertura o desbloqueo.
.
Reajuste de variables.
Tabla 1.37. Símbolos diversos.
Cengage Learning Paraninfo
83
-i-
Automatismos Industriales
Tabla 1.37. Símbolos diversos (Cont.).
84
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
t422 .
.
Símbolos electrónicos
.
Símbolos que aparecen en los esquemas eléctricos de baja tensión.
SÍMBOLO
-I
I-
-
DENOMINACIÓN
Resistencia óhmica.
SÍMBOLO
-1
1
1
Inductancia.
-1
1-
DENOMINACIÓN
Resistencia variable.
Potenciómetro.
Resistencia NTC. Inductancia variable.
Resistencia con coeficiente negativo dependiente de la temperatura.
°
-
t
Resistencia PTC.
-
Hh
//
-Nff
-bf//
O
Inductancia ferromagnética.
Condensador.
Fotorresistencia.
Condensador electrolítico.
N
\A
Diodo rectificador semiconductor.
Condensador variable.
LA.
N
Diodo Zéner.
Diodo luminiscente (led).
ha
Diodo túnel.
Diodo láser.
N
(Diodo Esaki)
Diodo Schocttky.
l/L
r>K1
Fotodiodo.
Transistor PNP.
4
Rectificador puente de onda completa.
Limitador de tensión.
T
X -
G _
Célula fotovoltaica.
Triac.
Rectificador de onda completa.
-
TL
4> h Tabla 1.38. Símbolos electrónicos.
© Cengage Learning Paraninfo
Diodo supresor de tensión.
Diac.
Transistor NPN.
E3
Resistencia con coeficiente positivo dependiente de la temperatura.
°
+t
Generador de impulsos.
Amplificador.
Automatismos Industriales
143 .
.
14 31 .
1
.
.
Identificación de aparatos y funciones Letras de identificación
.
Letras para identificar los materiales y aparatos sobre los esquemas LETRA DE
REFERENCIA
EJEMPLOS
CLASE DE MATERIAL 0 APARATO
A
Conjuntos y subconjuntos constructivos.
Amplificadores, láser, regulación de velocidad, autómatas programables, amplificadores magnéticos.
B
Convertidores de magnitudes no eléctricas a magnitudes eléctricas o viceversa.
Presostatos, termostatos, micrófonos, altavoces, pic-up, dinamómetros, cristales de cuarzo, células fotoeléctricas...
C
Condensadores.
D
Operadores binarios, dispositivos de temporización, de memoria.
Registrador, memoria de disco, de núcleo, elementos
E
Material diverso.
Alumbrado, calefacción y otros elementos no agrupados en la presente relación.
F
Dispositivos de protección.
biestables, línea de retardo.
Fusibles (cortacircuitos), relés de protección, limitadores, pararrayos, disparadores...
G
Generadores.
Generadores, alternadores, baterías, equipos de alimentación, osciladores, regulador de fases.
H
Dispositivos de señalización
Dispositivos de señalización ópticos y acústicos.
Relés y contactores.
Se utiliza generalmente KA para relés y aparatos
J K
auxiliares y KM para contactores.
Bobinas de inducción y bloqueo.
L
Inductancias.
M
Motores.
N
Subconjuntos (fuera de serie).
P
Instrumentos de medida, equipos de prueba.
Instrumentos de medida indicadores, registradores, contadores, relojes, emisores de impulso...
Q
Aparatos mecánicos de maniobra para circuitos de potencia.
Interruptores, seccionadores, disyuntores
R
Resistencia.
Resistencias de regulación, potenciómetros, reostatos, shunt, termistores.
S
Interruptores, selectores, para circuitos de mando. Interruptores, conmutadores, pulsadores, fines de curso,
T
Transformadores.
Transformadores de tensión, de intensidad.
U
Modulares convertidores.
Discriminador, demodulador, convertidores de frecuencia, variadores, onduladores autónomos,
V
Válvulas electrónicas, semiconductores.
Válvulas de vacío, de gas, de descarga, diodos
W
Vías de transmisión, guía de ondas, antenas.
selectores rotativos, emisores de señales.
codificador convertidor inversor,
transistores, tiristores, rectificadores. Hilos de conexión, cables, bomas de conexión, antenas
parabólicas. X
Bomas, clavijas, zócalos.
Clavijas y cajas de conexión, clavijas de prueba, regletas de bomas, regletas de soldaduras.
Y
Aparatos eléctricos accionados mecánicamente.
Frenos, embragues, electroimanes, electroválvulas.
Equipos de compensación, filtros correctores,
Equilibradores, reguladores, filtros.
Z
limitadores.
Tabla 1.39. Letras de identificación de aparatos y máquinas.
86
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
2
.
Indicativos para designar funciones generales (Din 40710)
INDICATIVO
FUNCIONES GENERALES
A
B
INDICATIVO
FUNCIONES GENERALES
Función auxiliar.
M
Función principal.
Dirección de movimiento (adelante, hacia atrás, subir, bajar, sentido horario y sentido
N
Medida.
antihorario).
P
Proporcional.
Q
Estado (marcha, parada, limitación)
C
Contar.
R
Reposición, bloqueo.
D
Diferenciar.
S
Memorizar, registrar.
E
T
-
Medida de tiempo, retardar.
Protección.
U
G
Prueba.
V
Velocidad (acelerar, frenar).
H
Señalización
w
Sumar.
J
Integración.
X
Multiplicar.
K
Servicio pulsador.
Y
Analógica.
Z
Digital.
F
L
-
-
Tabla 1.40. Indicativo de funciones.
3
.
Clases de aparatos según VDE de 0660 CLASE DE APARATO
DURACIÓN EN CICLOS DE MANIOBRA
A1
10i
A3
3 x 103
B1
10"
B3
3 x 10"
C1
10&
C3
3 x 10&
D1
10®
D3
3 x 10f
E1
10'
Esta tabla proporciona información sobre la duración mecánica de los aparatos.
bajo ciclo de maniobra. Cuando nay un único cierre
de apertura.
Tabla 1.41. Aparatos y duración en ciclos de maniobra.
t .4.3.2 Identificación de pulsadores y lámparas de señalización 1
.
Significado de los colores en botones pulsadores COLOR
Rojo.
UTILIZACIÓN
SERVICIO Parada.
Parada general del ciclo o maniobra. Parada de emergencia. Desconexión por exceso de temperatura. Desenclavamiento de relés protectores.
Verde o Negro.
Marcha.
Arranque de un ciclo o maniobra.
Amarillo.
Vuelta atrás,
Retroceso de la maniobra.
Anulación de la maniobra anteriormente seleccionada Blanco o Azul
Para funciones que no se comprenden en
claro.
los otros colores.
.
Tabla 1.42. Colores para botones pulsadores.
Cengage Learning Paraninfo
87
Automatismos Industriales
2. Pulsadores luminosos SERVICIO
COLOR
Rojo.
No utilizar.
Amarillo.
Atención o precaución.
Verde.
Permiso de arrenque por centelleo del pulsador.
Blanco.
Confirmación de que el circuito se encuentra en tensión y de que ha sido seleccionada o preseleccionada una función o movimiento.
Azul.
Indica otras funciones que no se comprenden en los otros colores
Tabla 1.43. Color de pulsadores luminosos. 3
.
Significado de los colores en lámparas de señalización UTILIZACIÓN
SERVICIO
COLOR
Rojo.
En reposo.
Señala que la máquina se ha parado por anomalía eléctrica, o bien invita que al automatismo se le dé la orden de paro.
Amarillo
Atención o precaución.
Señal para ciclo automático. Próximo al valor límite admisible.
(ámbar) Verde
Máquina preparada para entrar en servicio.
Todos los componentes dispuestos para iniciar el arranque o maniobra.
Blanco
Circuitos eléctricos bajo tensión normal
Máquina dispuesta para entrar en servicio.
de servicio. Azul
Para funciones que no se comprenden en los otros colores.
Tabla 1.44. Color de lámparas de señalización. 4
.
Siglas que determinan el color de las lámparas y pilotos sobre el esquema COLOR
5
.
Rojo.
C2
Naranja.
C3
Amarillo.
C4
Verde.
C5
Azul.
C6
Blanco.
C7
Siglas que determinan el tipo de lámparas sobre el esquema LÁMPARA
88
IDENTIFICACIÓN
IDENTIFICACIÓN
Neón.
Ne
Vapor de sodio.
Na
Mercurio.
Hg
Yodo.
1
Electro-fluorescente.
EL
Fluorescente.
Fl
Infrarrojo.
IR
Ultravioleta.
UV
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
144 .
.
1441 .
.
.
Esquemas para aplicaciones domésticas y otros usos Instalación de una habitación
Figura 1.39. Representación unifilar sobre plano.
-<»
-<»
Q1 Q2
JQ3 N PE
Esquema 1.44. Esquema teórico.
N
PE"
Ir
u Q1
Q2
Q3
Esquema 1.45, Esquema general de conexiones
.
© Cengage Learning Paraninfo
89
Automatismos Industriales
1.4.4.2
Minutería
Aparato utilizado para el control del tiempo de encendido de un grupo de lámparas. Se utiliza preferentemente en el encendido de lámparas que alumbran escaleras, pasillos, garajes y lugares de paso.
La minutería es un temporizador a la desconexión.
T
KA
T
T
T
S1 EA S2EA S3 EA S4EA
V
-
Q1
rr\
Q2
O
.
N PE
Esquema 1.46. Esquema teórico.
Q1 Q2
Interruptor general. Conmutador de dos posiciones. Posición 1. Funcionamiento del esquema con minutería. Posición 2. Funcionamiento directo de las lámparas, cuando hay avería en la minutería o interesa tener encendidas las lámparas de forma permanente (ej., tareas de limpieza, reparaciones, etc.).
S4E\i
S3 ea: (1)
Pequeño cuadro eléctrico.
El interruptor Q1 puede sustituirse por un interruptor automático (magnetotérmico).
S2E-\:
si Eÿ
Funcionamiento
Con Q1 cerrado y Q2 en posición 1, cada vez que se pulse sobre cualquiera de los pulsadores S, se alimentará KA (minutería), que cerrará su contacto instantáneamente, alimentando las lámparas.
Al dejar de pulsar, el contacto de la minutería seguirá cerrado durante un tiempo (contacto temporizado a la desconexión) y las lámparas encendidas.
La minutería tiene una playa de reglaje (ej., de 2 a 10 min.). Esquema 1.47. Esquema práctico.
90
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1443 .
.
Telerruptores
.
El telerruptor es un interruptor accionado por un electroimán.
Cada vez que se alimenta el electroimán, el contacto cambia de posición. Si estaba abierto se cerrará, y si estaba ,
cerrado, se abrirá.
>-\
KA
t
t
-
©
KA | ~L h-\
KA qZI-;
KAO}-¡
KA | ~L h-~\
*
-
©
©
©
Distintas fases de funcionamiento 1 ) ©
(4) Electroimán pilotado. Cambia la posición
Situación de reposo. Contacto normalmente abierto.
del contacto que pasa a NA.
~
2) ©
Electroimán pilotado. El contacto cambia
(J) Situación de reposo. El contacto
su posición que pasa a NC.
permanece en NA.
3J Situación de reposo. El contacto permanece en NC.
Figura 1.40.
Esquema de maniobra para el encendido-apagado de lámparas por medio de pulsadores y telerruptor.
T
T
t-\
t \
-
-
-
-
T
t-\
r
-
b-\
Q1 1
Q2 2 L
N
PE
Esquema 1.48.
Nota: el esquema teórico representado correspondiente a lámparas y pulsadores, es el mismo de la instalación de lámparas pilotadas por minutería. ,
L
N
QF
Sustitución del interruptor Q1 por el interruptor automático QF. La salida del interruptor QF se conectará en los puntos 3-4 del esquema arriba representado.
I >| O Ó 3
4
Figura 1.41.
© Cengage Learning Paraninfo
91
Automatismos Industriales
145 .
.
145 .
.
.
1
Marcado de redes y aparatos eléctricos En circuitos de potencia y auxiliares
Resumen de marcas de bomas en los principales aparatos eléctricos utilizados en los circuitos. 1 Redes eléctricas .
L1
1® Fase
L2
20 Fase
L3
30 Fase
N
Neutro
PE
Protección
Esquema 1.49. Red trifásica con neutro. 2
.
Fusibles de protección F1 L1
1- Fase
L2
2- Fase
L3
3® Fase
Esquema 1.50. Red trifásica con fusibles de protección. S Seccionadores .
1
13
23
14
24
Q
Q
Esquema 1.51. Presentación de seccionadores. 4
.
Contactor tripolar
13
23
31
41
7-7
KM1 6
14
24
32
42
Esquema 1.52. Contactor con contactos auxiliares.
92
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
5 Relés térmicos
6 Relés auxiliares
.
.
1
3
5 97
95
98
96
31
41
A1
14
24
32
42
A2
\ 2
4
6
Figura 1.42. Relé térmico y contactos auxiliares. .
23
\
F2
7
13
Figura 1.43 Relé auxiliar con varios contactos.
Temporizadores 67
55
A1
57
65
/
ÿ
/ 68
56
A2
58
Figura 1.44a. Temporizador a la conexión (al trabajo).
A1
66
A2
Figura 1.44b. Temporizador a la desconexión (reposo).
8 Pulsadores .
13
S
11
E\
S
-
e-r
14
S
12
Figura 1.45a. Pulsadores.
13
11
14
12
¿
Figura 1.45b. Fines de curso.
9 Bomas de los motores .
OU
O K
o V O M
O W
Figura 1.46a. Motor trifásico con rotor en cortocircuito.
Figura 1.46b. Motor trifásico con rotor bobinado.
10. Conmutadores
11. Accionadores
1 2 3 s
_
F~M
11
131
/
I
<¿>
_
14
Figura 1.47. Accionamiento manual.
© Cengage Learning Paraninfo
:
-
_
12
13
s J
---
14
Figura 1.48. Contactos accionados por flotador.
93
Automatismos Industriales
1.4.5.2 1
.
Marcado de los bornes de los aparatos
En contactos o polos principales para contactores, seccionadores y relés de protección Aparato tripolar de 1 a 6.
d
1
c
3
d
5
KM
Aparato tetrapolar de 1 a 8.
Aparato pentapolar de 1 a 10. Figura 1.49. Contador. 2 En contactos auxiliares .
.1 y *2 para contactos a la apertura (NC)
.3 y *4 para contactos al cierre (NA)
.
.
.5 y *6 para contactos de apertura temporizados de paso, decalados, de protección de relés de sobrecarga. .7 y *8 para contactos de cierre de temporizados de calado de paso, de protección de relés de sobrecarga. ,
,
La cifra de las decenas indica el número de orden del contacto en el aparato. 9*
Seguido de5y6o7y8se utiliza para contactos auxiliares de los relés de protección contra sobrecargas A1
13
23
}~"V-V
11
A1
33
y 7
\ 24
21
-
A2
A2
14
34
A1
13
21
31
A2
14
22
32
A1
67
55
A1
A2
68
56
A2
43
V /
12
53
31
/ 32
22
13
61
e~\
y-v-r 44
54
11
E-r 14
62
57
.
12
65
-T A1
A1
¡58
66
12
B1
s
| 13
13
j-y-
SE-r
S E~
-
A2
A2
11
B2
14
12
14
ÿ 0 1
2 3
I-H
11
13
13
11
14
12
/
h
12
14
14
-
\,
J/J3.12 i 11
_
Figura 1.50. Marcado de electroimanes y contactos.
94
i Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica
146 .
.
1461 .
1
.
.
Documentos técnicos eléctricos Relación de diferentes documentos técnicos eléctricos
Esquemas de potencia
.
Corresponden a la representación de los aparatos y circuitos de potencia a través de los cuales se alimentan los aparatos receptores y los conductores que los unen (fusibles, interruptores, interruptores automáticos, relés de
protección, motores, resistencias, lámparas de alumbrado, etc.). 2
.
Esquemas de maniobra
Corresponden a la representación de los dispositivos, mediante los cuales se pilotan y controlan los elementos del circuito de potencia y con ellos los circuitos y receptores (electroimanes, diversos relés, pulsadores, fines de curso, detectores, dispositivos de protección y otros). 5
.
Esquema general de conexiones
Corresponde a la unión en un mismo esquema de los circuitos de potencia y maniobra. Se trata de un esquema poco utilizado, tan sólo cuando se trata de esquemas sencillos y de fácil seguimiento de sus conductores. Cuando los circuitos son complejos, resulta muy difícil resumir con claridad este tipo de esquemas.
El esquema general de conexiones debe ejecutarse con una disposición de elementos y trazado de conductores que sea lo más parecido a la realidad. En esta obra se hace uso de este tipo de esquema para que el estudioso de esta materia se aproxime a la realidad práctica de las instalaciones eléctricas, tanto en lo que se refiere a los cuadros eléctricos, como a la instalación de sus aparatos de potencia y maniobra. 4
.
Esquemas de conexiones
Esquemas mediante los cuales los instaladores marcan los cables, aparatos, horneros, con los que se realizan las conexiones. También facilitan el mantenimiento y modificaciones posteriores de los circuitos. 5 Listado de materiales .
Listado en el que entran todos los aparatos y materiales, con sus características. También se puede denominar al listado como una nomenclatura de materiales.
6 Noticias técnicas .
Esta información puede referirse a los aparatos eléctricos, receptores, puesta en marcha, conservación y todo aquello que ayude a asegurar la mejor marcha y conservación de la instalación. 7
.
Archivo y conservación de la documentación
El archivo de documentación, su conservación y disponibilidad resulta imprescindible en toda instalación, por sencilla y simple que parezca. Disponer en todo momento de la documentación facilitará la conservación de la instalación la rápida reparación en caso de avería y las modificaciones o adaptaciones que convenga realizar. ,
8 Puesta al día de la documentación .
La documentación de una máquina, aparato, proceso, etc., debe estar siempre al día, es decir, reflejando el contenido real de la misma.
Cualquier modificación que se haya realizado en los materiales o el esquema, deberá reflejarse en toda la documentación afectada.
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Automatismos Industriales
En la práctica, advertimos en muchos casos, que los planos no sirven para nada, porque la instalación real no se corresponde con la documentación y planos almacenados en el archivo, porque nadie se ha ocupado de su puesta al día, cada vez que se ha realizado una modificación sobre la instalación. 1462 .
.
.
Representación de los tres esquemas principales de un circuito
1 Instalación .
Mando de un contactor guardamotor (relé de protección térmica) desde una caja de pulsadores de marcha y paro, para la alimentación de un motor que acciona una banda transportadora. 2
.
Elementos del circuito de potencia. Red trifásica de 400 V-50 Hz con conductor de protección (PE). F1
Fusibles.
Q1 Seccionador tripolar. KM1 Contactor tripolar con un contacto auxiliar (NA). Electroimán alimentado a 400 V. F2 Relé térmico tripolar. M
Motor trifásico con rotor en cortocircuito.
4
3 Circuito de maniobra .
SI S2
.
Esquemas a desarrollar a
Pulsador de paro.
.
b
Pulsador de marcha.
c
.
.
L1
L2
L3
Esquema de potencia. Esquema de maniobra. Esquema general de conexiones.
PE 5
F1 2 _
L1
Q1 2
c
1
\ KM1
C
6
3
\
5
\
\
\
\
F2
4
2
4
6
1
3
5
ÿ 2
ÿ ÿ 4
6
Esquema 1.53. Esquema de potencia.
96
Esquema 1.54, Esquema de mando.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
El esquema general de conexiones corresponde a la unión de los esquemas de potencia y mando en un solo esquema.
PE
L1
L2
L3
Ó
--
F1
Q1
F1.1
KM1
ARMARIO
3 J 5 Vi Y-„V. J
F2
ÿ
PE W
--O-0--
MOTOR
S2
Marcha
S1
Paro
(APLICACIÓN)
PULSADORES
Esquema 1.55. Esquema general de conexiones.
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97
Automatismos Industriales
1.4.6.3
Esquema que recoge los circuitos de potencia y maniobra
Otra forma de representar los circuitos de una instalación.
Equipo de maniobra y potencia para el control de una electrobomba con la que se llena de forma automática un depósito.
,
Funcionamiento
Conectados QF y Q2 el motor entrará en servicio cada vez que el depósito haga nivel bajo (NB), y se desconectará cuando el depósito haga nivel alto (NA). ,
El equipo quedará fuera de servicio por tres acciones diferentes: . Desconexión del interruptor QF
.
. Desconexión del interruptor Q2
.
. Desconexión por disparo del relé térmico F2
.
98
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Receptores eléctricos 151 .
.
Introducción a los receptores eléctricos
El objetivo final de toda instalación es la de alimentar a receptores eléctricos. Se denomina receptor al aparato o máquina eléctrica que utiliza la energía eléctrica para un fin determinado. El REBT en sus instrucciones ITC-BT trata sobre los receptores eléctricos.
ITC-BT-43: Instalaciones de receptores. Prescripciones generales. ITC-BT-44: Instalaciones de receptores. Receptores para alumbrado. ITC-BT-45: Instalaciones de receptores. Aparatos de caldeo.
ITC-BT-46: Instalaciones de receptores. Cables y folios radiantes en viviendas. ITC-BT-47: Instalaciones de receptores. Motores.
ITC-BT-48: Instalaciones de receptores. Transformadores y autotransformadores. Reactancias y rectificadores. Condensadores.
Los principales receptores comúnmente utilizados son: . Lámparas de alumbrado .
. Resistencias eléctricas para caldeo
.
. Electroimanes (muy diversas aplicaciones) . Transformadores
,
.
rectificadores y otros (máquinas eléctricas).
. Motores eléctricos
.
. Electrodomésticos y otros con varios receptores reunidos en una misma máquina o aparato. ,
Los motores eléctricos representan uno de los principales receptores, estando presente en las máquinas y aparatos con movimiento y a todos los niveles (doméstico, terciario e industrial), por esta razón, esta obra está dedicada mayoritariamente al arranque, protección y control de motores. Presentación comercial de diferentes receptores eléctricos:
tf Figura 1.51b. Tostador.
Figura 1.51d. Motor trifásico.
Figura 1.51a. Taladro. Figura 1.51c. Secador.
Figura 1.51e. Calefactor.
'
Cengage Learning Paraninfo
Figura 1.51 g. Lámpara de alumbrado. Figura 1.51 h. Central de planchado.
99
Automatismos Industriales
152 .
1 5 21 .
Motores eléctricos
.
.
.
Bobinado de un motor trifásico con rotor en cortocircuito
Ejemplo de la representación esquemática de un motor trifásico con rotor en cortocircuito "'
I
I-
i
I
r"
.
-
i
i
"
I
-
1
~
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1
2
3
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4
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1
I
TI
I
*
r
i
I
6
7
9
10
11
12 13
14
15 16
i
!
i
i
,
i
17 18
I
i
i
19 20 21
!
22 23 24
i
i ! i i-!-i-
i i -i-i-
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j
_
--
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i L
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.4-
T
"
_.
--
Ó
O
z
V
W
í
I
Ó
Ó
O Y
Esquema 1.57. Bobinado del motor. 1522 .
.
.
Características principales
N° de
.
N° de
fases: q = 3
Velocidad: n = 3.000 rpm
Principios de fase: 1-9-17
N° de ranuras: K = 24
Tipo de bobinado: "Por polos"
1523 .
polos: 2p = 2
.
Conexionados de las tres fases del motor placa de bornes IL
U
IL L1k
UL L2-
L3L1
L2
L3
Esquema 1.58. Conexión estrella (k).
100
Esquema 1.59. Conexión triángulo (A)
.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
153
Placa de características y caja de conexiones de un motor trifásico
.
.
El electricista que conecta los motores debe prestar la máxima atención en dos puntos fundamentales del motor, como son:
a) Placa de características.
b) Bornes o caja de conexión
.
1 5 31 .
.
.
Placa de características en un motor trifásico con rotor en cortocircuito
A modo de ejemplo a continuación se transcriben los datos que pueden leerse en esta placa de características. iXXYYZZ Ns 002598
-
»
Fabricante
-
»
Número de serie
.
P = 11kW
->
Potencia.
U = 230/400 V I =37,4/21,7 A
-»
Tensiones
->
Intensidades
n = 1.450 rpm
-»
Velocidad.
eos ? = 0,86
->
Factor de
f = 50 Hz
-
.
.
»
potencia.
Frecuencia de la red
.
Clase de aislamiento del bobinado
-*
Ais. Clase F
.
Figura 1.52. Placa de características de un motor trifásico. 1532 .
.
.
Bornes o caja de conexión U ÿ
ÿ
©
®
®
©
®
©
V
w
111 Z I-O x I-oY
L
_____
I
Figura 1.53. Bornes de conexión y representación del bobinado trifásico.
La caja de conexión del motor arriba representada recoge los tres principios de fase del bobinado trifásico (U, V, W) y los tres finales de fase de dicho bobinado (X-Y-Z). 1533 .
.
.
Conexión de los bornes en la caja
Los bornes en la caja se pueden conectar en conexión estrella (X) o en conexión triángulo (A), atendiendo a las condiciones siguientes. 1
.
La primera tensión (la más baja) que se indica en la placa de características corresponde a la tensión nominal a que puede trabajar el bobinado del motor.
i Cengage Learning Paraninfo
101
Automatismos Industriales
2. Con tensión de red de UL = 230 V, un motor que en su placa de características se lee U = 230/400 V conectará en conexión (A), ya que la tensión menor de la placa es igual a la tensión de la red.
,
se
UL = Uf = 230 V 3
.
Con tensión de red de UL = 400 V, un motor que en su placa de características se lee U = 230/400 V, se conec3. tará en conexión (A) ya que la tensión menor de la placa será igual a la tensión de red (UL), partido por ÿ ,
UL/V3 = Uf = 230 V
UL/ 4
.
=400/73 =230 V
Con tensión de red de UL = 690 V, un motor que en su placa de características se lee U = 230/400 V no se podrá conectar a esa red ya que la tensión de fase del motor es de Uf = 230 V y en el supuesto de conectar los bornes en (k ), la tensión de fase (Uf) con tensión de línea (UL) de 690 V sería superior a 230 V. ,
(A,) UL/Jl = 690/ V3 = 400 V, cuando tendría que ser Uf = 230 V Es por tanto que el electricista debe prestar sumo cuidado cuando realiza la conexión de motores.
En la práctica se dan muchos fallos por falta de atención y por desconocimiento de las normas de conexión. 1534 .
.
.
Análisis de las conexiones (l) y (A) y la forma de conectar los bornes en el interior de la caja de conexiones del motor L3
Ow a) Intensidades
a) Intensidades
If = IL
b) Tensiones
Uf = ÿ V3 If - Intensidad de fase IL - Intensidad de línea
Esquema 1.60. Conexión estrella (X).
102
n/3 b) Tensiones Uf = UL
Uf - Tensión de fase UL - Tensión de línea
Esquema 1.61. Conexión triángulo (A).
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Forma de conectar la caja de bornes de un motor trifásico con rotor en cortocircuito O
-
U
®
! ®
O
o
V
w
-
® ¡
CAJA DE CONEXIONES DE UN MOTOR
©
©
TRIFÁSICO
©
i
j
L1
L1
L2
X
Y
-o
-O
L2
L3
L3 O
o
U
V
-
-
W
CONEXION
©
®
®
ESTRELLA
(X)
@
®
®
5
-
L2 L1
L2
L3
@
@
(w>
L3
CONEXION
TRIÁNGULO
©
(A)
Valores de tensión (U) e intensidad (I) en cada una de las conexiones a) CONEXIÓN ESTRELLA [X)
Uf = ÿ V3
b) CONEXION TRIANGULO (A) Uf = UL
V3
If = IL
Uf - Tensión de fase
If - Intensidad de fase
UL - Tensión de línea
IL - Intensidad de línea
Esquema 1.62. Conexión de un motor trifásico.
© Cengage Learnirig Paraninfo
103
Automatismos Industriales
154 .
.
Características de las distintas formas de arranque de motores
Arranque de motores trifásicos de baja tensión Tabla comparativa de las distintas formas de arranque, para motores trifásicos con motor en cortocircuito.
MOTORES CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO
ARRANQUE
ARRANQUE POR
RESISTENCIAS
ARRANQUE X - A
ARRANQUE DIRECTO
AUTOTRANSFORMADOR
ESTATÓRICAS I de arranque (la)
4a 8 In
1 3 a 2,6 In
4 5 In
1 7 a 4 In
Par de arranque (Ma)
0 6 a 1,5 Mn
0 2 a 0,5 Mn
0 6 a 0,85 Mn
0 4 a 0,85 Mn
2 a 3 s
3 a 7 s
7 a 12 s
7 a 12 s
. Arrancador más
. Hay posibilidad de regulación de los valores de arranque.
. Buena relación
Tpo. medio
,
,
,
,
,
,
,
arranque
. Arrancador simple
,
complicado.
. Buen par de arranque
.
. Reducción importante VENTAJAS
de la intensidad de
. Equipo barato (económico).
arranque.
par/intensidad.
. Posibilidad de regular los valores de la
. No hay corte de tensión en la
intensidad de arranque.
alimentación del motor
durante el arranque.
. No hay corte de tensión en la
alimentación dei motor
durante el arranque. . Punta de intensidad
muy importante en el
. Menor par de arranque.
. El equipo de arranque precisa de
. El equipo de arranque precisa de autotransformador
resistencias.
arranque.
. No admite arranque lento y progresivo.
. Sin regulación de más puntos que el que permite el motor.
que encarece el
equipo de arranque
. Pequeña reducción del par de arranque.
del motor.
INCONVENIENTES
. Corte de tensión al
pasar deXaA. . Motor bobinado en A
para Un. . Para motores que accionan pequeñas y medianas potencias. Muy empleado en estos casos.
APLICACIONES
. Máquinas de pequeña . Máquinas de fuerte par de arranque que potencia que arrancan no precisan fuerte par en carga. en el arranque.
. Máquinas de elevada potencia o de fuerte inercia donde la
reducción de puntas de intensidad en el
. Máquinas de media potencia que arrancan . Motores en los que en vacio. es preciso reducir
arranque tiene una
gran importancia.
intensidad en el
. Ventiladores y bombas centrífugas de pequeña potencia.
período de arranque.
Tabla 1.45. Formas de arranque de motores trifásicos.
104
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
155 .
Curvas características de los diferentes arranques
.
Arranque de motores trifásicos de baja tensión A continuación se estudian las curvas características del arranque de motores trifásicos utilizando diferentes
procedimientos de reducción de la tensión, para así reducir la intensidad absorbida durante el período de arranque o puesta en marcha del motor. MOTOR DE ROTOR EN C.C.
MOTOR DE ROTOR EN C.C.
Figura 1.54a. Arranque directo.
Figura 1.54b. Arranque estrella-triángulo (/.-A).
MOTOR DE ROTOR EN C.C.
MOTOR DE ROTOR EN C.C.
I
-
intensidad
l
le
-
intensidad estatórica
"
Id
-
intensidad arranque directo
M
intensidad estrella
Mn
I
-
,
lau -
intensidad autotransformador
I
intensidad 1°' tiempo
-
,
Figura 1.54c. Arranque por resistencias estatóricas.
Cengage Learning Paraninfo
-
2
s
intensidad 2S punto
-
intensidad 38' punto
-
par
- par nominal Md par directo MR par resistente Me - par estatórico Mau - par autotransformador -
-
Figura 1.54d. Arranque por autotransformador.
105
Automatismos Industriales
156 .
Formas de conexión del motor, según sea el procedimiento de arranque
.
Resumen de las conexiones para diferentes tipos de motores trifásicos: . Con rotor en cortocircuito . De dos velocidades con bobinados separados. .
. Con rotor bobinado
.
.
De dos velocidades en conexión Dahlander.
b) Conexión de un motor trifásico
a) Conexiones de un motor trifásico
con rotor bobinado.
con rotor en cortocircuito. v
© u
v
<2>
w
Atención a las placas
®
w
Ht i ©
®
®
©
©
©
1 1 Conexión X .
.
_
Caja de bornes del bobinado estatórico
i
Conexión X o A
J
0
1 2 Conexión A .
0®
.
Caja de bornes del bobinado rotórico
©
Conexión interna del bobinado
© ®
Figura 1.55b. Motor trifásico con rotor bobinado.
©
® ©
Vi!
d) Conexión de un motor trifásico de dos velocidades con bobinado DAHLANDER.
13 .
.
Conexión (X-A)
U
V
w
Figura 1.55a. Motor trifásico con rotor en cortocircuito.
c) Conexión de un motor trifásico de dos velocidades con bobinados separados. u
v
M
M
w
©
©
©
©
©
©
W
,
Conexionado interno del bobinado DAHLANDER
Figura 1.55d. Motor de 2 velocidades con bobinado único en
Figura 1.55c. Motor de 2 velocidades con bobinados separados.
106
conexión DAHLANDER.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
157 .
.
Elementos de maniobra para motores. Resumen
El motor para que funcione correctamente necesita ser alimentado con la tensión nominal que precisa en cada momento o fases de arranque y servicio.
Entre los elementos de maniobra se citan los siguientes:
Interruptor de accionamiento manual y otras variantes.
a
.
b Contactor. .
Interruptor accionado por electroimán. 1571 .
Elementos de protección Hay diversos sistemas y elementos de protección para los motores. Éstos serán aplicados en función a la ma.
.
niobra o aparato a proteger, o máquina a accionar. Los problemas podrán tener su origen en incidentes mecánicos o eléctricos. Entre los principales citamos los siguientes:
a) Incidentes de origen mecánico . Bloqueo del rotor . Sobrecarga momentánea o prolongada .
.
. Averías mecánicas
.
. Elevación de la temperatura
.
. Falta de ventilación
.
b) Incidentes de origen eléctrico . Sobretensión (superior a la nominal)
.
. Baja tensión (inferior a la nominal)
.
. Desequilibrio de las fases que dan lugar a intensidades diferentes en sistemas equilibrados como es el ,
caso de un motor trifásico. . Falta de una fase
.
en placas de bornes, en conexiones, etc.
. Cortocircuitos en fases
,
. Puesta a masa de una fase
.
debidas a sobrecargas en el motor o tensiones diferentes a la de régimen. . Averías en los circuitos eléctrico o magnético . Sobreintensidades
,
.
c) Elementos de protección . Fusibles (cortacircuitos)
.
. Relé de tensión
.
. Relé de intensidad
.
. Termopares
.
. Relé térmico
.
. Relé magnetotérmico
.
. Interruptores automáticos
.
. Dispositivo contra falta de una fase
.
. Diferenciales
.
. Puesta a tierra
.
Cengage Learning Paraninfo
107
Automatismos Industriales
Arranque de motores trifásicos 161 .
Arranque directo de un motor
.
1611 .
.
Características del arranque directo
.
Se dice que un motor tiene arranque directo cuando en la conexión se le suministra directamente al motor la tensión de la red, sin ningún paso intermedio.
En estas condiciones el bobinado del motor absorbe entre 5 y 8 veces la intensidad nominal del motor, si el arranque se hace con carga. lar = 5/8 In
Para hacer un arranque en estas condiciones, las líneas deben ser capaces de soportar estas sobreintensidades, aunque sean de corta duración, sin caídas de tensión importantes. Casi todos los motores de pequeña e incluso de media potencia, inician su puesta en marcha con arranque directo. Existen procedimientos de puesta en marcha de motores para reducir la intensidad de arranque y que se estudian en esta obra, como son; la conexión X-A, actualmente en desuso, arrancadores electrónicos en auge, resistencias estatóricas, autotransformadores y otros.
El arranque directo proporciona un buen par de arranque.
Todos los elementos del esquema estarán correctamente dimensionados para que puedan soportar la sobreintensidad de arranque.
l/ln. Intensidad. N/Ns. Revoluciones.
M/Mn. Par nominal. Mr. Par resistente
En el arranque: Ma ~ 0,5 a 1,5 Mn la ~ 5 a 8 In N/Ns 0
0,25
0,5
0,75
0
1
0,25
0,5
0,75
1
Figura 1.56. Curvas de arranque, intensidad/par.
Ventajas e inconveniente de esta conexión Una de las ventajas principales viene dada por el buen par de arranque, sumado a un equipo sencillo y barato en comparación con otros métodos de arranque de motores. *Los motores pueden conectarse a dos tensiones. Ejemplo: un motor de tensiones 230/400 V podrá conectarse: Con red de 230 V, en conexión triángulo (A). Con red de 400 V, en conexión estrella (k).
108
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Este tipo de arranque es válido para motores de pequeña y media potencia siempre que las redes estén suficientemente dimensionadas.
El inconveniente principal viene dado precisamente por el elevado consumo puntual en la fase de puesta en marcha o arranque.
Aplicación del arranque directo de motores En la industria esta forma de arranque es utilizada para motores que accionan bien sea de forma directa o a través de reductores con arranque en vacío, semicarga o en plena carga. 1 612 .
.
.
Resumen de diferentes esquemas de potencia para el arranque directo de un motor trifásico
Esquemas unifilares:
(T) Arranque de un motor por medio de un interruptor tripolar (Q). Protección contra corrientes de cortocircuito por fusibles (F).
(2J Arranque por medio de un interruptor automático (QF) de efecto magnetotérmico. Protección contra corrientes de cortocircuito y sobreintensidades (QF).
(¿) Arranque por medio de un contador (KM). Protección contra corrientes de cortocircuito (QF) y sobreintensidades (F2).
(4) Arranque por medio de contactor (KM). Protección contra corrientes de cortocircuito (F) y sobreintensidades (F2).
(¿) Arranque por medio de contactor (KM). Protección contra corrientes de cortocircuito y sobreintensidades (QF) de efecto magnetotérmico.
Esquema 1.63. Formas de arranque directo. Nota: en todos los casos, la masa del motor está conectada a tierra a través del conductor de protección (PE).
Como ejercicio, pueden desarrollarse cada uno de los esquemas unifilares aquí representados.
Cengage Learning Paraninfo
109
Automatismos Industriales
Esquemas unifilares:
L1-L2-L3
L1-L2-L3
L1-L2-L3
L1-L2-L3
F
QF
A
KM
-
A
QF
V
V
KM'
PE
' U-V-W
(g) Arranque por medio de contactor (KM). Protección contra corrientes de cortocircuito (F), sobreintensidades (F2) y sobretemperatura en el bobinado del motor (0), por medio de termistores.
(J ) Arranque por medio de contactor (KM). _
Protección contra corrientes de cortocircuito (F) y (QF) de efecto magnético, sobreintensidades (QF) y sobretemperatura en el bobinado (0).
Í8j Arranque por medio de contactor (KM). Protección contra corrientes de cortocircuito (QF) de efecto magnético (puede incorporar fusibles), sobreintensidades (F2) y sobretemperatura (0).
(J) Arranque por medio de contactor (KM).
Protección contra corrientes de cortocircuito (F) y sobretemperatura en el bobinado del motor (0), y corrientes de cortocircuito y sobreintensidades (QF).
Esquema 1.63. Formas de arranque directo (Cont.).
Nota: en todos los casos, la masa del motor está conectada a tierra a través del conductor de protección (PE). Como ejercicio, puede desarrollarse para cada uno de los esquemas unifilares aquí representados los esquemas de maniobra correspondientes, suponiendo que el mando se realiza desde una caja de pulsadores si el esquema ,
tiene contactor.
110
i Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
161 .
.
3
.
Dispositivos de protección que pueden acompañar a un contactor
Diferentes combinaciones que pueden realizarse, seleccionando algunos de los aparatos de protección y accionamiento que se presentan en el gráfico. L1
L2
L3
Üf
VV\Üf
vv\ ? ? ? I > 2
I > 4
I >
I
6
Esquema 1.64. Combinaciones de formas de arranque.
< Pueden confeccionarse diferentes esquemas a partir de los dispositivos que se representan para cada una de las partes del circuito de potencia ,
.
El esquema de puesta en marcha del motor dependerá de: . Forma de arranque (manual o automática)
.
. Potencia del motor
.
. Si está integrado en un sistema automático
.
. Gasto económico que se quiere hacer
.
© Cengage Learning Paraninfo
111
Automatismos Industriales
1.6.1.4
Análisis del esquema de un motor (1) Red trifásica de alimentación
1
L1
.
L2
Atención a las tensiones de la red y a la frecuencia.
L3
Los receptores admitirán los valores de tensión y frecuencia
N
de la red.
2
.
F1
Protección del receptor Los fusibles protegen al circuito receptor contra corrientes
de cortocircuito.
El calibrado del fusible se ajustará a las necesidades del receptor. ÿ&
3
\ KM1
U
u
.
Contactor tripolar
I
El contactor es el interruptor pilotado a distancia, a través
y vi
del cual se alimenta al receptor.
4
.
Protección del receptor El relé térmico protege al receptor contra sobreintensidades.
F2
ÿ
En función del tipo del receptor se podrán elegir otros tipos de protección. 5 Conductores de alimentación .
1
.
Sección de los conductores de potencia.
2 Sección de los conductores de mando. .
6 Elementos de maniobra .
En este caso concreto, el mando del equipo se realiza desde una caja pulsadores compuesta de: S2
SI. Pulsador de paro.
S1
S2. Pulsador de marcha.
7
.
Receptor En este caso, el receptor es un motor trifásico con rotor
M
en cortocircuito. Atención a las tensiones de la red y de los motores. De acuerdo con sus valores, se determinará si los
bornes de la caja de conexiones se conectan en estrella (A) o en triángulo (A). Esquema 1.65. Arranque básico de un motor.
112
Cengage Leaming Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
161 .
.
5
Análisis del esquema de arranque de un motor (2)
.
L1
1
-i >
-
L2
.
Red trifásica de alimentación Redes más comunes:
L3 N
U = 230 V U = 400 V U = 690 V
2 1
3
5
i
El interruptor automático protege al motor contra corrientes de sobreintensidad (relé térmico) y corrientes de cortocircuito (relé magnético).
? p
I >
i >
2
4
Atención al calibrado y reglaje.
i > 6
3
.
F1 -
KM1
,
-&
X
Contactor tripolar
Elemento básico del circuito ya que, a través suyo se hace la alimentación a motor cuando se conecta y el paro
F1
EEI-
Interruptor automático
El interruptor automático sustituye a fusibles y relé térmico con que está construido el circuito anterior.
QF
r
.
cuando se desconecta.
-
4
6
4 Conductores de alimentación .
1
.
Sección de los conductores de potencia.
2 Sección de los conductores de mando. .
5 Elementos de maniobra .
Al igual que en el esquema estudiado en la página anterior el mando se hace desde una caja de pulsadores constituida por el pulsador de marcha (S2) y el de paro (SI). ,
6
.
Receptor Motor trifásico con rotor en cortocircuito. Este tipo de
motor es el más utilizado en la industria y por tanto en los esquemas que se estudian en este obra. M
Esquema 1.66. Arranque básico de un motor.
i Cengage Learning Paraninfo
113
Automatismos Industriales
162 .
.
Inversión de giro para un motor
Para invertir el sentido de giro de un motor trifásico, es necesario cambiar el orden en dos de los tres conductores que alimentan al motor, tal como se hace en las conexiones que se representan a continuación: L1
L2
L3
L1
L2
L3
(T) Supongamos que con esta conexión, el eje del motor gira a la derecha (giro horario). Orden de suministro de las fase: L1-L2-L3.
(?) En esta conexión se cambia el orden de suministro en dos de las fases. Habrá inversión de giro respecto
a la conexión (T). Giro a la izquierda (giro antihorario). Orden de suministro de las fases: L1-L3-L2.
(3) En esta conexión, se cambia el orden de suministro en las tres fasesÿpor lo que no habrá inversión de giro respecto a(JJ. Orden de suministro de las fases: L3-L1-L2.
Esquema 1.67. Inversión de giro.
1621 .
.
.
Dispositivos de inversión de inversión de giro
a) Inversores rotativos de accionamiento manual L1
L2
L3
Posición 0
Motor parado. Posición I
Un sentido de giro. Alimentación: L1-L2-L3. Posición II
Inversión de giro respecto a I.
Esquema 1.68. Inversor rotativo manual.
114
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
b) Inversión de giro realizado por contactores para motor trifásico L1 L1
L2
L2
L3
L3
KM1
<1 KM1
<¡
.
dad
. d
YV\ KM2Xy\"\ .
KM2
c
c
c
YV\
KM1-L1-L2-L3 KM2-L3-L2-L1
Esquema 1.69. Versión 1. Contactores pareados.
Esquema 1.70. Versión 2. Contactores superpuestos.
c) Inversión de giro realizado por contactores, para motor monofásico con bobinado auxiliar de arranque L
N
Representación del motor monofásico con bobinado auxiliar de arranque. >
d
c
.
j J \ KM3 V~ \
]
(
.
BP - Bobinado principal. BA - Bobinado auxiliar.
~
KM1
KM2
2 s
n
- Interruptor centrífugo. Se abre el contacto cuando el eje del motor adquiere velocidad. C - Condensador de arranque.
Un sentido de giro: entran KM1 + KM2.
Motor monofásico con
Otro sentido de giro: entran KM1 + KM3.
bobinado auxiliar de arranque.
Esquema 1.71. Inversor monofásico.
'
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115
Automatismos Industriales
1.6.2.2 Esquema de potencia para un inversor de giro Al inversor de giro constituido por dos contactores pueden acompañarle cualquiera de los dispositivos que acompañan al contactor en arranque directo. El inversor de giro se puede aplicar a otros procedimientos de arranque (X-A, resistencias estatóricas, autotransformador, etc.). L1
L2
L3
Esquema 1.72. Combinaciones de formas de inversión.
Para la inversión de giro del motor podrán elegirse las formas de protección que interesen a la aplicación en cada caso concreto.
116
Cengage Leaming Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1623 .
.
Esquemas de mando para inversor de giro
.
N
KM1
KM2
KM1
Esquema 1.73. Marcha a impulsos (mientras se pulsa).
KM2
Esquema 1.74. Marcha a impulsos con "fin de carrera" para cada marcha.
F2 n-£-> si ey
t
-
S2 E"\\
KM1
t
-
S3
r
T
KM2
S3 E~\
KM2 /
S4E-
T
-
-
T
-
1
-
ÿ KM1 S5 E-\_S6ÿKM2 KM1 /
KM2
KM1
1
-
0~-v-ÿ
c>-v-o
KM1
KM1
N
KM2
Esquema 1.75. Marcha y paro desde una caja de pulsadores
.
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KM2
Esquema 1.76. Marcha y paro desde varios puntos.
117
Automatismos Industriales
q\
F2 IT"f-?
F2 ""T""!3
si E /
si EY
'
gi
9
a
KM2\|
KM1 \ S3E-
\
S5
S4
KM1
S3
KM1
KM2
S2 E~\
Y KM2
KM1
>-v-
KM1
>-v-
KM2
Esquema 1.77. Marcha desde pulsadores con "fin de carrera para las dos marchas.
1624 .
.
.
KM1
KM2
Esquema 1.78. Marcha por pulsador y "
"
retorno por "fin de carrera y parada al volver al inicio.
KM1
KM2
Esquema 1.79. Inversión por pulsador doble para ambas marchas.
Esquema desarrollado para inversor de giro
1 Enclavamiento de maniobras .
Se llama enclavamiento a la acción que impide que se conecte una bobina cuando la otra esté conectada y se desea de forma expresa que no se pueda conectar. Hay varias formas de lograr el enclavamiento, como son: a
.
b c
.
.
Enclavamiento mecánico.
Enclavamiento eléctrico por contactos auxiliares. Enclavamiento eléctrico por pulsadores.
En la representación que a continuación se estudia pueden observarse dos formas de enclavamiento.
118
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
©t>
0
0
0
u
v
w
Hacia motor (M)
Esquema 1.80. Esquema general de conexiones.
L1
(T) Enclavamiento
mecánico.
(?) Enclavamiento eléctrico por contactos auxiliares.
KM1
KM2
Esquema 1.81. Esquema de maniobra.
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119
Automatismos Industriales
163 .
1631 .
1
Arranque en conexión estrella-triángulo
.
.
.
Características del arranque en (X-A)
Finalidad del arranque en conexión estrella-triángulo (X-A)
.
La finalidad de arrancar un motor en conexión X-A es la de limitar la intensidad absorbida por el motor durante la fase de arranque o conexión del motor.
La intensidad absorbida por el motor en la fase de arranque oscila entre 1,3 y 2,6 veces la intensidad nominal (lar = 1,8/2,6 In).
La reducción de intensidad absorbida durante el arranque repercute en un menor par de arranque en el eje del motor y que viene a ser entre 0,2 a 0,5 del par nominal (Mar = 0,2/0,5 Mn). 2
.
Motores que pueden conectarse en conexión X-A Para conectar los motores en conexión X-A deben tenerse en cuenta las siguientes condiciones. 1 Con red de 230 V .
Se podrán conectar en conexión X-A aquellos motores que en su placa de características se lee: U; 230/400 V. No es normal utilizar este tipo de motores. 2 Con red de 400 V .
Se podrán conectar en conexión X-A aquellos motores que en su placa de características se lee: U; 400/690 V. 3 Con red de 690 V .
Se podrán conectar en conexión X-A aquellos motores que en su placa de características se lee: U; 690/1.200 V. No existen estos motores en el mercado.
3
.
Curvas de intensidad y par que corresponden a la conexión X-A l/ln
l/ln. Intensidad. N/Ns. Revoluciones. M/Mn. Par nominal. Mr. Par resistente.
En el arranque: Ma = 0,5 Mn la = 1,8 a 2,6 In
N/Ns
Figura 1.57. Curvas de arranque. 4
.
Ventajas e inconvenientes de esta conexión La ventaja principal viene dada por la reducción importante de intensidad durante la fase de arranque del motor.
El inconveniente viene dado por una reducción del par de arranque y por la interrupción de alimentación de corriente al motor que se da en el paso de la conexión (X) a la conexión (A). 5
Aplicación de esta forma de arranque Esta forma de arranque tiene más aplicación teórica y didáctica que práctica, ya que ha sido desplazado por otros procedimientos, como es el de arrancadores estáticos, con muchas posibilidades de control.
120
.
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Desarrollo de los automatismos en lógica
163 .
.
2 Esquemas de potencia y maniobra para conexión (A,-A)
.
L1
L2
L3
ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO
CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO EN CONEXIÓN
ESTRELLA-TRIÁNGULO (Á-A).
F1
d
1 J3 d 5
J' J3 J5
K",V Y4\eRM=\"\-\ 2
J' J3 Ji
ÿ NvYA
e
t i©
F2
KM1
ÓUÓVÓW
QZÓXÓY
KM2
Enclavamientos de seguridad: Ejemplo
(T) Enclavamiento por contactos auxiliares. (?) Enclavamiento mecánico entre electroimanes,
M
Esquema 1.82. Esquema de potencia.
L1
F3 [] F2 ir/--
(U)
(V)
(W)
©
0
©
si EY
Caja de bornes del motor Forma en que se deben conectar.
Suprimir las placas empleadas para la conexión Xo K.
N
KA1
KM1
Esquema 1.83. Esquema de maniobra.
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KM2
KM3
Automatismos Industriales
1
Elementos del circuito de potencia
.
Fl. Fusibles generales.
KM1. Contactor tripolar con un contacto auxiliar NA. KM2. Contactor tripolar con un contacto auxiliar NC.
KM3. Contactor tripolar con dos contactos auxiliares, 1NA + 1NC. F2. Relé térmico de protección. M Motor trifásico con rotor en cortocircuito. .
2. Elementos del circuito de maniobra
F3. Fusible de protección.
F2. Contacto del relé térmico (1NC). SI. Pulsador de paro. S2. Pulsador de marcha.
KA1. Relé temporizador a la conexión. KM1, KM2, KM3. Bobinas de los contactores. 3 Funcionamiento de la maniobra .
Pulsando en S2 entran KA1 + KM1 + KM2 ~
. Conexión Estrella (A ); Uf = U L/V 3 ,
Transcurrido un tiempo, KA1 acciona su contacto temporizado, desconectando KM2 y conectando KM3. El contactor KM3 no entrará por efecto de los enclavamientos eléctrico y mecánico, en tanto que no se desconecte KM2.
. Conexión triángulo (A); Uf = UL Pulsando en SI, se desconecta KM1 + KM3 . Paro del motor
La maniobra también cae por: Falta de tensión en la red.
Fusión de fusibles, potencia o maniobra. Disparo del relé térmico. 4
.
Características de este tipo de arranque Como ya se ha dicho, la finalidad de este arranque es la de reducir la intensidad absorbida por el motor durante
su fase de arranque.
Este arranque tiene el inconveniente de que hay una interrupción del suministro de corriente en el paso de la conexión (1) a la conexión (A).
Cada vez es menos utilizado este tipo de arranque. Sin embargo, tiene gran aplicación didáctica por ser importantes los conceptos eléctricos a tener en cuenta. Atención en la elección del motor (tensiones) y en la conexión de los bornes (orden de las fases).
122
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
163 .
.
.
3
Inversor de giro para un motor con arranque (X-A) L1
L2
L3 F1
ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO CON ÿ
1
ROTOR EN CORTOCIRCUITO, EN CONEXIÓN
ESTRELLA-TRIÁNGULO (A.-A), CON INVERSIÓN DE GIRO.
2
14
1 KM1
KM2
6
3
-4-\
v 1 2
4
6
-
F2
1
1
1
ÿ ÓV
-
3 vj
KM4
KM3
-A-\ 2
ÓU
>
4
ÓW
Ó Z
ÓX
ÓY
M
Esquema 1.84. Esquema de potencia.
1
.
Ejercicio práctico El esquema aquí representado corresponde al esquema de potencia para el arranque de un motor en conexión con inversión de giro.
X-A
,
A partir de este esquema realizar las siguientes tareas: 1
.
Esquema de maniobra.
2
Listado de elementos que intervienen en el circuito.
3
Análisis escrito de las particularidades de este arranque.
.
.
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123
Automatismos Industriales
164 .
1641 .
Arranque con resistencias estatóricas
.
.
.
Características de este arranque 1 L1
L2
L3
.
Finalidad de este arranque
La finalidad de esta forma de arranque es la de reducir la intensidad en el periodo de arranque,
intercalando las resistencias R en la primera fase del arranque de máquinas cuyo par resistente sea bajo. 2
.
Elementos del circuito de potencia Ql. Seccionador con fusibles KM1. Contactor tripolar. KM2. Contactor tripolar. R Resistencias rotóricas. .
KM1
F2. Relé térmico. M Motor trifásico con rotor en cortocircuito. .
3 Elementos del circuito de maniobra .
Ql. Seccionador general. SI. Pulsador de paro. S2. Pulsador de marcha. F2. Relé térmico.
F3. Temporizador térmico.
KA1. Temporizador a la conexión. KM1. Bobina del contactor. KM2. Bobina del contactor.
Fl. Fusibles del circuito de maniobra.
4 Funcionamiento de la maniobra .
. Pulsando en S2 entran KM1 + KA1. ,
Alimentación al motor a través de las resistencias R. F3. Relé temporizador térmico. El relé F3 corta el arranque si éste es muy largo y puede perjudicar al circuito de potencia y concretamente al motor y al equipo de resistencias.
. Transcurrido un tiempo
KA1 conecta a KM2.
En esta conexión el motor queda alimentado a sus valores nominales.
. El paro se realiza pulsando en SI.
También se efectúa el paro por disparo del relé Esquema 1.85. Esquema de potencia.
124
térmico F2.
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
KM1
KA1
KM2
Esquema 1.86. Esquema de maniobra.
A continuación se presentan las características principales de este tipo de arranque para diferentes valores de tensión en los bornes del motor.
NÚMERO DE PUNTOS DE ARRANQUE
2
3
4
Tensión en bornes del motor en el primer punto
58%
52%
47%
De la tensión de línea.
Corriente de arranque en el primer punto.
58%
52%
47%
De la corriente en arranque directo.
Par de arranque en el primer punto.
33%
27%
22,5%
Del par en arranque directo
Tabla 1.46. Características para diferentes puntos de arranque.
El bloque de resistencias de arranque será adecuado al dimensionado del motor y del número de puntos de arranques.
El bloque de resistencias está limitado en número de arranques/hora a fin de evitar calentamiento excesivo que puede dar lugar a quemarse. ,
El bloque de resistencias se colocará en lugar de fácil refrigeración para lograr que el calor se disipe rápidamente y así permita un mayor número de conexiones/hora. ,
5
.
Valor de resistencia estatórica (R) R = 0,055In Imed = 4,05 In
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R
- resistencia por fase en Q.
U
- tensión de la red en V.
In
- intensidad nominal del motor en A.
Imed - intensidad media en A.
125
Automatismos Industriales
6. Resistencias estatóricas
Al hacer el pedido de las resistencias debe indicarse lo siguiente: . Tiempo de puesta en tensión de la resistencia . Número de arranques por hora
.
.
Si no hay indicación expresa, se consideran 10 arranques/hora de 15 segundos cada uno con 2 consecutivos a partir del estado frío. 164 .
.
2 Inversor de giro para un motor con arranque por resistencias estatóricas
.
L1
L2
L3
ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO MEDIANTE RESISTENCIAS
ESTATÓRICAS, CON INVERSIÓN DE GIRO
1 KM1
.
Ejercicio práctico A partir de este esquema de potencia, realizar las
siguientes tareas:
1. Esquema de maniobra. 2
3
.
.
4
.
Listado de los elementos que intervienen en los esquemas de potencia y maniobra. Explicación escrita del funcionamiento de este arranque con inversor. Análisis escrito de las particularidades de este arranque.
KM3
U2
ó V2
W2
_
Esquema 1.87. Esquema de potencia.
126
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
165 .
.
165! .
.
.
Arranque con autotransformador Esquemas y características de este arranque L1
L2
L3 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO
F1 "
L
_
_
-EEE3-
CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO,
rB-
MEDIANTE AUTOTRANSFORMADOR
KM3
AUTOTRANSFORMADOR
oU
AV
W
Salida para dos tensiones
KMl\-\""\ 2
4
6
U1
V1
W1
U4 U3 U2 V4 V3 V2 W4 W3 W2
Esquema 1.88. Esquema de potencia.
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127
Automatismos Industriales
F3
[]
F2 rrf-- l3 F4 n-r~ 1=1 S1 e-7
S2 E-\ (
KA1
KM3
KM1
7
KM1
KM3
-v2 ÿ*-
A
KM2
\
KA1
í
_
KM3
KM1
KM3
íL
i
KM2
F4
KA1
Esquema 1.89. Esquema de maniobra.
Elementos del circuito de potencia
1
.
Ql. Seccionador tripolar con fusibles, más dos contactos auxiliares. F2. Relé térmico de protección.
KM1. Contactor tripolar con contactos auxiliares 1NA + 1NC. KM2. Contactor tripolar con un contacto auxiliar NA. KM3. Contactor tripolar con contactos auxiliares 1NA + 2NC. TI Autotransformador trifásico con una salida. .
M Motor trifásico con rotor en cortocircuito. .
2 Elementos del circuito de maniobra .
Ql. Contactos auxiliares del seccionador. F2. Relé térmico de protección. Fl. Fusibles del circuito del transformador. TR. Transformador 400/110 V
F3. Fusible del circuito de maniobra.
KA1. Temporizador a la conexión. KM1, KM2, KM3. Bobinas y contactos de los contactores. F4. Relé temporizador térmico. SI. Pulsador de paro. S2. Pulsador de marcha.
3
.
Explicación de la maniobra . Pulsando en S2
,
entran KA1, KM1, KM2.
Se alimenta el autotransformador TR y por su parte media al motor, quedando alimentado a una tensión inferior a la red.
Por ejemplo:
Ub = 65% de UL
Ub - Tensión en bornes del motor. UL - Tensión de línea.
128
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Transcurrido un tiempo el necesario para que el motor adquiera o esté próximo a los valores nominales, por medio del temporizador KA1, se desconectan KM1 + KM2 y se conecta KM3. ,
Al entrar KM3 llega al motor la tensión nominal y con ello sus valores nominales (Ub = UL). se hace la desconexión de la maniobra y el paro del motor. También caerá la maniobra y se parará el motor por disparo del relé térmico F2.
. Pulsando en SI
4
.
,
Características del arranque
Este arranque es válido para motores trifásicos con rotor en cortocircuito, que accionan máquinas cuyo par resistente en el arranque es bajo. La finalidad principal es la reducción de la corriente durante la fase de arranque, si bien, debe tenerse en cuenta la reducción del par motor, ya que es el par motor el factor capaz de acelerar la máquina. A continuación se señalan las particularidades de esta forma de arranque con 2 y 3 puntos de arranque: NÚMERO DE PUNTOS DE ARRANQUE
2
3
Tensión en bornes del motor en el primer punto.
65%
55%
De la tensión de línea (UL).
Corriente de arranque en el primer punto.
42%
30%
De la corriente en arranque directo (lad).
Par de arranque en el primer punto.
42%
30%
Del par en arranque directo (Mad).
Tabla 1.47. Características para diferentes puntos de arranque.
El esquema aquí estudiado trata del arranque de un motor en dos puntos.
El elemento principal de este arranque es el autotransformador. Se elegirá el motor en función a su potencia y a la carga a mover en el arranque (par de arranque). Los autotransformadores se equipan con tomas para 55%, 65% y 80% de la tensión de línea (UL).
El sistema de arranque consiste en alimentar al motor a tensión reducida a través de un autotransformador, de forma que las tensiones aplicadas a los bornes del motor sean crecientes durante el periodo de arranque. 5 Valores de cálculo .
a
.
Tensión motor (Um). Um = K ÿ U
b
.
U
Mm M
.
.
-
en Nm
-
par de arranque directo en Nm
-
intensidad en arranque directo en A
Intensidad motor (Im). Im = K . I
d
tensión de línea en V
Par motor (Mm). Mm = K2 ÿ M
c
-
I
Intensidad de línea (I) I = K2
I
Autotransformador Al hacer el pedido de un autotransformador debe indicarse lo siguiente: . Punta de intensidad del motor en arranque directo .
Este valor lo suministra el constructor del motor. . El valor de la tensión de salida con relación a la tensión de la red
,
en tanto por ciento (%).
. El tiempo de puesta en tensión del autotransformador Mejor, si el autotransformador es de entrehierro regulable. .
> Cengage Learning Paraninfo
129
Automatismos Industriales
. Número de arranques por hora
.
Si no hay indicación expresa, se consideran 5 arranques/hora de 8 segundos. Asimismo, la relación entre intensidades sería:
Id - intensidad arranque directo.
-= 6 In
166 .
.
In - intensidad nominal.
Arranque de un motor por medio de un arrancador progresivo
Su finalidad es la de reducir la intensidad absorbida por el motor en el período de arranque del motor además de proporcionar al motor protección y regulación. ,
Se trata de un arranque suave y progresivo. L2
*
*
I >
L3
I >
Disyuntor, magnetotérmico.
I >
Contador
tripolar.
Arrancador electrónico
progresivo.
Instalación
A estudiar
Equipo de potencia para el arranque
1
.
de un motor trifásico con rotor en
Descripción de los elementos del esquema.
cortocircuito.
2
Realizar el esquema de maniobra.
3
Describir el esquema de maniobra.
4
Suponiendo que el motor tenga una potencia P = 10 kW y la red
.
Protección magnetotérmica por medio del interruptor automático.
.
.
Conexión a través del contactor tri-
polar.
sea de U = 400 V determinar el ,
Arranque progresivo por medio de un arrancador electrónico progresivo.
130
Esquema 1.90. Esquema de potencia que incorpora un arrancador
calibrado de los aparatos.
electrónico progresivo.
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
167 .
.
Motor trifásico de dos velocidades con bobinados separados L1
L2
L3
L3 (6)
QF\
F1 rrÿ-p, "
V
S1f -
t
S2t\
KM2
1
1
KM1\ S3E\
KM 2
KM1,
N
(VI)
(X.2)
Esquema 1.91. Esquema de potencia.
KM1
KM2
Esquema 1.92. Esquema de mando.
En este tipo de motor, los dos bobinados, generalmente, están conectados en estrella. La conexión en estrella es interior.
Cada bobinado lleva su correspondiente protección contra sobreintensidad por medio de relé térmico reglado a los valores que corresponda. Funcionamiento
Marcha en pequeña velocidad (PV): <
. Pulsar en S2
.
. Se conecta KM1
.
Marcha en gran velocidad (GV): . Pulsar en S3
.
. Se conecta KM2
.
Paro para ambas velocidades: . Pulsar en SI
.
Nota: esquema de maniobra similar al de un inversor de giro.
Cengage Learning Paraninfo
131
Automatismos Industriales
168 .
.
Motor trifásico de dos velocidades con bobinado único en conexión Dahlander L1
QF
1
L2
L3
3
5
L3 (6)
QF\ I >
F1 n- ~ ÿ F2
J\ J' V\--V-v--V-\-\
siE/
t
T
T
S2f\ KM1\ S3F\ KM2
ÿÿ
ÿ
ÿÿ ÿ
KM2
KM1 J
KM3 KM2\
O-v- O N
KM1
KM2
KM3
Esquema 1.94. Esquema de mando.
Esquema 1.93. Esquema de potencia.
Nota: la velocidad mayor es el doble de la velocidad menor. La diferencia de potencia entre ambas velocidades es apreciable, de ahí que se coloquen dos relés térmicos para su reglaje individualizado. Conexionado del motor
Funcionamiento
Marcha en pequeña velocidad (PV): . Pulsar en S2
PV - Conexión triángulo-serie (KMI). GV - Conexión estrella-paralelo (KMI y KM2).
.
. Entra KMI
.
Marcha en gran velocidad (GV): . Pulsar en S3
.
. Entran KM2 y KM3
.
Paro para ambas velocidades: . Pulsar en SI
132
.
© Cerigage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
169 .
.
Motores con rotor bobinado
Se trata de un motor poco empleado y menos a partir de la implantación de los equipos electrónicos para el control de velocidad en los motores trifásicos de corriente alterna.
Estos motores tienen el rotor bobinado y para efectuar el arranque precisan de un equipo de resistencias adecuado a las características del motor. Tienen un control de la intensidad absorbida en la fase de arranque, e incluso la posibilidad de controlar su velocidad aunque sea en un porcentaje pequeño.
El arranque de este motor se hace con todas las resistencias rotóricas, para su eliminación progresiva, hasta llegar al cortocircuito del bobinado rotórico. L1
L2
Funcionamiento
QF.6
L3
Al pulsar en S2, entran: KA1 + KA2 + KM1 (I3 Fase) Transcurrido un tiempo: KA1 + KA2 + KM1 + KM2 (2a Fase)
Transcurrido otro tiempo: KA1 + KA2 + KM1 + KM2 + KM3 (3a Fase) Paro: Pulsando en SI. KA1
S2t \
KA1
KA2
KM1
KM2
KM3
Esquema 1.96. Esquema de maniobra.
KM3
Ir? o* 3i Fase
i
T
-
T
-
2- Fase
Fases de arranque del motor.
KM2
10 Fase
Esquema 1.95. Esquema de potencia.
,
Cengage Learning Paraninfo
133
Automatismos Industriales
Motores de corriente continua 1 71 .
.
Introducción
Los motores de corriente continua han tenido durante muchos años la exclusividad de la variación de velocidad
,
hasta que los equipos electrónicos han permitido construir variadores de frecuencia con los que se pueden obtener variación de velocidad con buen rendimiento para los motores trifásicos con rotor bobinado
.
Los motores de corriente continua se emplean preferentemente en tracción y máquinas varias que precisan variación de velocidad.
172 .
.
Tipos de motores de corriente continua MOTOR
©(Y)
DENOMINACIÓN
DENOMINACIÓN
MOTOR
Motor de corriente
(:
continua de excitación
independiente.
r I
Motor de corriente continua de excitación
derivación (shunt). Motor shunt.
2
0
Motor de corriente
Motor de corriente
1
continua de excitación
continua de excitación
M ?
serie.
©
Motor serie.
compuesta (compound). Motor compound.
Tabla 1.48. Motores de C.C.
© El inducido incluye en los cuatro tipos de motores los polos de conmutación. © El bobinado derivación puede estar conectado en 1 (derivación corta) o en 2 (derivación larga). 173 .
.
Características principales de un motor de corriente continua (?) Carcasa. (¿) Rotor con bobinado inducido. Colector de delgas. Escobillas (1-2).
(3) Bobinados inductores: . Serie (5-6) . Independiente . Derivación (7-8) .
.
.
(?) Polos auxiliares o de conmutación (3-4). Nota: el motor puede incorporar más de un bobinado inductor como ,
Figura 1.58. Motor de C.C.
134
puede ser: serie y derivación.
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Los motores de C.C. están construidos en acero, tanto la carcasa, como su circuito magnético (polos inductores o principales), incluidos los polos de conmutación.
El bobinado inducido está alojado en el circuito magnético rotórico, con principios y finales de bobinas que se conectan a las delgas del colector. Sobre el colector se deslizan las escobillas. Con la rotación, las escobillas se desgastan y el colector se recubre del material de las escobillas (polvo) que también puede alojarse sobre los bobinados estatórico (inductor) y rotórico
(inducido), y que por su conductividad, reduce la capacidad del aislamiento del bobinado (defecto de aislamiento). Periódicamente habrá que verificar el estado de las escobillas y colector de delgas, así como realizar medida de aislamiento entre conductor y la masa metálica. Tres tipos de bobinados de excitación: . Excitación independiente
.
. Excitación serie
.
. Excitación derivación (shunt)
.
En función a la excitación del motor, será el tipo de motor.
. Motor de excitación independiente
.
. Motor de excitación serie
.
. Motor de excitación derivación (shunt)
.
. Motor de excitación compuesta (compound)
MOTOR DE
.
CARACTERÍSTICAS
EXCITACIÓN
EMPLEO
. Su velocidad es relativamente constante cualquiera que sea la carga. . Par de arranque:
Independiente
. Para máquinas
1,4 a 1,8 Mn.
. Motor autorregulador
que necesitan variación de
velocidad durante su funcionamiento o ciclo
de trabajo.
de la velocidad.
. Máquina herramienta.
. Fácil regulación.
. Manutención
.
. Características similares al motor shunt
.
. Utilizado en tracción eléctrica
.
. Muy buen par de arranque: 1 a 3 Mn Serie
.
. Motor autorregulador de la potencia.
La velocidad está en función de la carga. Peligro de embalamiento.
. Motor inestable
.
. Laminación . Grúas
.
.
. Teleféricos ventiladores. ,
. Bombas
.
. Máquina herramienta
.
. Velocidad estable Desde vacío a carga la velocidad .
Derivación
.
puede variar hasta 5%.
. Calandras para caucho
.
. Máquinas de papel.
. Par mediano en torno a 1 5 Mn. ,
. Compresores.
. Velocidad relativamente estable
. Pequeños motores.
. Par variable con la velocidad
. Molinos
. Buen par de arranque.
. Cizallas Ventiladores.
. El arranque puede iniciarse con carga.
. Compresores
.
.
Compound
.
.
.
Tabla 1.49. Tipos de motores de C.C.
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135
Automatismos Industriales
Relación de bobinados en un motor de C.C. (T) A-B: Bobinado inducido.
(ÿ2J G-H: Bobinado o polos de conmutación. (3) A-B, G-H: Bobinado inducido, más polos de conmutación conectados en serie.
(?) A-BH: Representación del bobinado inductor G
K
©
©
F
Í6ÿ
junto con los polos de conmutación.
D
©
(5) l-K: Bobinado inductor independiente. (?) E-F: Bobinado inductor serie. (T) C-D: Bobinado inductor derivación (shunt).
Figura 1.59. Bobinados de motores de C.C.
175 .
.
Convertidores estáticos
Rectificador de C.A. a C.C.
Convertidor de C.C.
Ondulador que transforma la C.C. en C.A. a una determinada frecuencia.
Rectificador ondulador.
Equipo rectificador a tensión continua regulable.
Convertidor. Símbolo general.
Figura 1.60. Convertidores electrónicos.
176 .
.
Placa de conexiones del motor
Bobinados del motor: A1-A2: Inducido.
B1-B2: Bobinado o polos de conmutación. Inducido y polos de conmutación están conectados interiormente. F1-F2: Bobinado inductor, que puede ser: independiente, serie o derivación. Dos bornes disponibles para otro bobinado inductor.
)+ A1
0+
O-
Ó-
F1
F2
B2
Figura 1.61. Bornes de un motor de C.C.
177 .
.
Inversión del sentido de giro de un motor de corriente continua
Para invertir el sentido de giro de un motor de C.C hay que modificar la circulación de la corriente en uno de los dos bobinados, inducido o inductor generalmente el inductor, tal como se representa en los dos esquemas siguientes. .
,
,
136
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
+
o-
I +
o ÿ
.
.
o +
o -
Esquema 1.97b. Sentido de giro inverso respecto al anterior.
Esquema 1.97a. Un sentido de giro.
178
o -
Arranque de motores de corriente continua QF\
KM1
F2
v-\ n
T S2 t\
(r\
V
KM3
KM? >
-
O
o KM3
KM2
KM4
I Esquema 1.100. Esquema de maniobra común R3
R2
para los dos motores.
\
KM3
. Arranque de motores de corriente continua por eliminación de resistencias. Características del arranque:
R1
KM2
. Un sentido de marcha
.
. Tensión de alimentación constante
. Arranque en cuatro puntos Esquema 1.98. Motor de
Esquema 1.99. Motor de
excitación derivación.
excitación serie.
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.
.
. Puesta en marcha por pulsador
.
. Protección por fusible y relé térmico
.
137
Automatismos Industriales
179 .
.
Arranque y regulación de velocidad para un motor de corriente continua de excitación independiente L1
L2
L3
Nota: para la conexión de estos equipos se seguirán las instrucciones que proporciona el fabricante del equipo, tanto para la alimentación del circuito de potencia como para el circuito de maniobra. ,
El equipo puede ser individualizado para un motor independiente o integrado en un sistema pilotado por autómata programable. ,
A:
Q5
T1
F* Q3
Q1
Q5\
Q4
si
E
KA1
KA1
V-3
S2
KA1
£ KM1
KA1
Esquema 1.101. Esquemas de potencia y maniobra.
Frenado de motores 1 81 .
.
Procedimientos de frenado
Varios son los procedimientos de frenado utilizados en aplicaciones diversas para motores trifásicos con rotor en cortocircuito.
Respecto al frenado hay que distinguir dos variantes: ,
a) Parada con frenado rápido. b) Parada con frenado y bloqueado del rotor del motor.
138
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
El paro con frenado rápido puede conseguirse con inversión instantánea y con la alimentación de una corriente continua a una parte del bobinado durante un corto período. El paro con frenado y bloqueado se realiza por medio de electroimanes.
182 .
.
Frenado por electroimán (frenado y bloqueado) L1
L2
L3
L3
KM1
(T) Diferentes formas para la alimentación del electroimán. Esquema 1.102. Esquemas de potencia y maniobra.
Cuando se alimenta el motor, también se alimenta el electroimán que desbloquea el frenado del rotor. Al cortar la alimentación al motor, también se corta al electroimán, que por medio de resortes, bloquea y frena el eje (rotor) del motor.
Representación simplificada de un motor con freno de disco.
(T) Motor. (?) Freno. (?) Motor frenado. (4) Motor desfrenado.
Figura 1.62. Motor-freno.
,
Cengage Learning Paraninfo
139
Automatismos Industriales
183 .
.
Frenado de máquinas
A continuación se estudian las principales formas de frenar motores trifásicos con rotor en cortocircuito y a través de ellos las máquinas. 1831 .
.
.
Introducción al frenado de motores
En muchas ocasiones se precisa frenar una instalación a partir de la máquina que la acciona como es el motor. Vamos a estudiar el frenado eléctrico, aunque hay que saber que hay otros medios de frenado como los que aquí se representan: ,
1 Frenado manual. .
2
.
3
.
4
.
Frenado eléctrico por electroimán. Frenado por accionamiento neumático. Frenado por accionamiento hidráulico. L1
L2
L3
Q1
KM1
VAV\
Esquema 1.103. Esquema de potencia.
Esquema 1.104. Esquema de maniobra.
Representación simbólica del frenado Freno
Símbolo IX_
Freno
Aplicado Freno
Desaplicado
af -3 -
i
a "
©
©
©
Figura 1.63. Diferentes tipos de frenado.
140
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1832 .
.
.
Motor equipado por electrofreno
Los motores de pequeña y media potencia pueden venir equipados con electrofreno.
Los motores vendrán equipados con electrofreno cuando así lo requiera la aplicación industrial de los mismos. Los electrofrenos que acompañan a los motores pueden ser de diferentes tipos en lo que se refiere al circuito eléctrico.
Frenado por electroimán trifásico como el que se representa en la parte inferior de esta página y que está alimentado por C.A., normalmente a la misma tensión que el motor.
Frenado por electroimán alimentado por corriente continua como el que se representa bajo estas líneas. L1
L2 ,
,.
L3
I' i=
Cengage Learning Paraninfo
141
Automatismos Industriales
1.8.3.3
Frenado por contracorriente
Para realizar este tipo de frenado es necesario un inversor de giro y el esquema de mando apropiado así como un contacto accionado por la rotación del motor. ,
Funcionamiento
El motor está gobernado por un contactor con protección térmica y mando por pulsadores de marcha y paro. Al poner en marcha entra KM1 que se realimenta a través del contacto auxiliar de KM1. Al coger velocidad el rotor del motor el contacto de (n) se cierra con lo que permitirá seleccionar la inversión de giro para el motor, aunque ésta no se conseguirá mientras no se cierre el contacto auxiliar de KM1 (NC). ,
Para efectuar el paro se pulsará en SI con lo que al desconectarse KM1 permitirá que se conecte KM2 mandando al motor corriente invertida. El eje del motor que todavía está girando en el sentido correspondiente a la selección del contactor KM1 por efecto de las inercias reducirá rápidamente la rotación hasta aproximarse a cero. En este momento (n) abre su contacto y se da por finalizado el frenado. ,
,
Al pararse el motor el eje queda libre (no frenado). Atención a esta circunstancia. ,
L1
L2
L3
Q1
F1
d1
KM1
0
C 3
c5
-\-\ V \ 2
c1
c 3 c ÿ
L1
KM2\--\-\ " 9 ÿ ÿ
-
KM1
Esquema 1.106. Esquema de potencia.
142
KM2
Esquema 1.107. Esquema de maniobra.
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1834 .
.
.
Frenado por contracorriente suavizado
La inversión para frenado por contracorriente como el que se ha estudiado en el punto 3 resulta brusca y perjudicial para la mecánica del motor y posiblemente de la propia máquina. ,
Para mitigar los efectos bruscos de la inversión se intercala en el cicuito de potencia un juego de resistencias estatóricas que entrarán en el momento del paro. El esquema de mando permite dos formas de paro, a saber: a) Pulsando en SI. Paro sin frenado.
b) Pulsando en S2. Paro con frenado por contracorriente. También en este esquema, para que se pueda efectuar el paro el motor debe tener en movimiento su eje y se detecta por medio de (n). ,
L1
L2
L3
Q1
d1 ,d3vd5
KM1
V
-
\ 2
V-\ \ 4
d1 J 3 d 5
KM2 V-X-V
\ 6
\ ?
N4"6
L1
f' [l F2 rr
i F2
ÿ ÿÿ
RU
RV
S1 F RW
S2 ? „4 o
6
S2 E~\ KM1 \ 0
-
/
-
KM2
S3 E
¿u
Av ¿ w KM2
KM1
Esquema 1.108. Esquema de potencia.
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KM1
KM2
Esquema 1.109. Esquema de maniobra.
143
Automatismos Industriales
1.8.3.5 Frenado por alimentación temporal de C.C. al bobinado del motor trifásico L1
L2
L3
3
4 U
V
W 4-
+
O Esquema 1.110. Esquema de potencia y conexión.
Elementos principales del circuito de potencia F1
-
Fusibles de protección del motor.
F2
-
Relé térmico de protección del motor.
F3
-
Fusibles de protección del circuito de rectificación.
M
-
Motor trifásico con rotor en cortocircuito.
TR
-
Transformador de U = 380/110 V.
REC
-
Rectificador de corriente alterna a corriente continua.
KM1 -
Contactor tripolar para marcha del motor.
KM2 -
Contactor bipolar que alimenta al circuito rectificador.
KM3 -
Contactor bipolar para alimentación del motor durante el periodo de frenado con C.C.
Funcionamiento
Durante la fase de frenado los devanados del motor trifásico se conectan de la forma que se representa en la parte inferior derecha de la figura (conexión serie-paralelo), creando un campo magnético que tiende a paralizar el eje del motor por efecto de la atracción magnética que sobre el mismo se ejerce.
144
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Desarrollo de los automatismos en lógica
La desconexión total de la maniobra se realizará en el momento en el que el eje está parado o próximo a pararse. Con este sistema de frenado no se consigue bloquear el eje del motor (rotor), sólo se consigue el paro.
Ejercicio Realizar el esquema de mando para el accionamiento de todos los aparatos del circuito de potencia. 1836 .
.
.
Frenado dinámico de motores de C.C. y C.A., cuya puesta en marcha se hace por arrancador electrónico
a) En un motor de C.C.
b) En un motor de C.A.
Frenado dinámico
El frenado dinámico se emplea cuando se utilizan equipos electrónicos de variación de velocidad en el arranque y regulación de motores de C.A. y C.C.
El procedimiento de frenado dinámico permite controlar la deceleración y paro del motor haciendo que éste disipe la energía cinemática acumulada descargando sobre una resistencia, regulando por tanto la frenada, de acuerdo con la necesidad creada en la máquina. ,
,
Los equipos de arranque deben disponer de la correspondiente resistencia de frenado. Para asegurar un correcto frenado tanto el equipo de arranque y su resistencia de frenado deben tener las características que se correspondan con la potencia e intensidad del motor.
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Automatismos Industriales
Para suministro, conexiones y dimensionado del equipo consúltese con el proveedor y la información existente. A Red eléctrica. .
B Seccionador con fusibles. .
C Arrancador electrónico (AE). .
D
.
Maniobra y control del AE.
E Motor de C.C. .
F
.
Frenado (resistencia).
1 Bobinado rotórico. .
2 Excitación. .
3 Resistencia de frenado. .
El Motores monofásicos 1 Introducción a los motores monofásicos .
Los motores monofásicos son empleados en múltiples aplicaciones, tanto en electrodomésticos, como en
pequeñas máquinas y aparatos muy diversos, como: lavadoras, frigoríficos, giradiscos, máquinas herramienta, fotocopiadoras, impresoras, escáner, y pequeñas máquinas y aparatos, para imprimirles movimientos de rotación o lineales.
Los motores más empleados son: . Motores monofásicos con bobinado de arranque
.
. Motores monofásicos con bobinado de arranque y condensador . Motores universales
.
.
. Motores de fase partida
.
En este capítulo se hace un pequeño repaso sobre este tipo de motores. 2 Símbolos de motores monofásicos .
146
> Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
SÍMBOLO
DENOMINACIÓN
SÍMBOLO
DENOMINACIÓN
Motor asincrono de corriente
M
1.9.1
X
Motor asincrono de corriente
alterna monofásica, con rotor
alterna monofásica, con rotor
en cortocircuito y bornes de salida para la fase auxiliar (bobinado de arranque).
en cortocircuito.
Arranque de un motor monofásico con condensador a) Esquema con arranque directo. L1
b) Esquema del motor. Dos variantes.
N
QF
U
U
,
V V Ó-O
0
BA
U
ó-o
BP
ó-o
BA
V
H b1) Sin condensador
b2) Con condensador
BP - Bobinado principal. BA - Bobinado auxiliar.
C
- Condensador.
Funcionamiento El motor arranca con los dos bobinados conectados.
Cuando el motor adquiere velocidad el contacto accionado por el detector centrífugo se abre, desconectando el ,
bobinado auxiliar (BA) con lo que el motor continua funcionando con el bobinado principal (BP). El bobinado auxiliar (BA) solamente funciona durante la fase de arranque.
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147
Automatismos Industriales
Arranque e inversión de giro de un motor monofásico
192 .
.
.
con condensador L
N
[] < >-<»
-
I J
o
-
d VJ
KM1
c
y
U
J J
KM2\"Y"V"V"\
Y~\
KM1 + KM2 - Un sentido de giro.
VJ
KM3
KM1 + KM3 - Otro sentido de giro. KM2 y KM3 - Tienen enclavamiento mecánico. Nunca podrán funcionar al mismo tiempo.
Nota: el esquema de maniobra se corresponde con el de un inversor para motor trifásico.
BP
BA
¿J ÿ
Funcionamiento
Para invertir el sentido de giro de un motor monofásico con bobinado de arranque sólo hay que invertir el sentido de circulación de la corriente en uno de los dos bobinados, nunca en los dos al mismo tiempo. ,
En esta aplicación la inversión se realiza sobre el bobinado auxiliar. ,
193 .
.
Motores universales
a) Pequeño motor universal. Una tensión
Motor que funciona a una tensión.
Los motores universales que funcionan solamente con C.A. tienen una construcción diferente a la de los motores que se conectan a redes de C.A. y de C.C. indistintamente. ,
,
148
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
b) Pequeño motor universal. Dos tensiones
Motor que puede funcionar a dos tensiones de red.
Posición 1 de Q Motor funcionando con la tensión de la red, por ejemplo: 127 V.
Posición 2 de Q Motor que funciona a tensión reducida de la red por ejemplo: ,
230 V.
194 .
.
Motor universal con varias velocidades .
-
ii © En este caso, la variación de velocidad se consigue actuando sobre el devanado del propio motor. . Más espiras menos velocidad. ,
. Menos espiras más velocidad. ,
También se puede variar la velocidad mediante dispositivos electrónicos. Este tipo de motores se aplica en muchos electrodomésticos y en herramientas portátiles. Precisa de cierto mantenimiento (escobillas y colector).
Cengage Learning Paraninfo
149
Automatismos Industriales
195 .
.
Motor monofásico de inducción
Dentro de la gama de pequeños motores, el motor de inducción es el más empleado, junto con
el motor universal. Sólo puede conectarse a redes monofásicas de C.A.
El rotor es de tipo "jaula de ardilla". Motor de construcción muy simple.
Para el arranque de estos motores es necesario producir un desfase de corrientes, lo que se logra en los motores denominados:
. Fase partida
.
. Espiras en cortocircuito
196 .
.
.
Motor monofásico de inducción. Fase partida
Para poder arrancar este tipo de motores se instala un segundo bobinado en serie con un con-
densador. El campo generado por este bobinado está desfasado respecto al campo generado por el flujo principal. Este desfase permite el arranque del motor.
El bobinado auxiliar o de arranque se desconecta automáticamente, cuando el motor ha
adquirido la velocidad nominal. O N
150
El desfase puede obtenerse por efecto de la capacidad o de la autoinducción.
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Desarrollo de los automatismos en lógica
19 .
7 Motor monofásico, con espiras en cortocircuito
.
El procedimiento que permite el arranque del rotor (motor) consiste en que al estar sometidas
las espiras en cortocircuito al campo generado por las bobinas inductoras, le inducen una corriente suficiente para crear un campo magnético opuesto al principal y que es capaz de producir el arranque del motor.
Motor muy simple y de pequeña potencia que no necesita mantenimiento y que se utiliza en electrodomésticos, juguetes y aparatos diversos.
mil Ejercicios de aplicación _
Anexo al Capítulo 1 a) Introducción Resulta muy importante que el estudioso de esta materia, conozca los materiales tratados, para lo que se puede utilizar catálogos y CD que nos proporcionan los fabricantes, donde comprobaremos características dimensionado, calibrado, reglajes, instrucciones, etc. ,
Es imposible disponer de muchos aparatos y materiales, porque son muchos los fabricantes y también por su coste.
Asistir a ferias y a la presentación de materiales que hacen los diferentes fabricantes y distribuidores siempre que sea posible. MATELEC (IFEMA de Madrid), y que se celebra cada dos años, es una muestra de la situación del sector eléctrico. Una visita bien aprovechada, vale por varias horas de clase. ,
También Internet es una buena fuente de información.
b) Contenido de este anexo . Apoyos a la materia estudiada
.
. Repaso del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) respecto a la materia que se estudia en ,
esta obra.
. Comprobaciones y verificaciones sobre el entendimiento y comprensión de la materia tratada . Mediciones sobre instalaciones y receptores
.
. Realización de esquemas de aplicaciones sobre la materia tratada . Cableados sobre planos
.
. Forma de realizar conexiones
.
. Desarrollo de ejercicios prácticos
.
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.
.
Automatismos Industriales
1 10.1 .
Análisis de un equipo guardamotor
Versión 1 Fusibles - contactor - relé térmico
L1
L2
L3.6
L3
KM
H1
H2
Esquema 1.113. Esquema de maniobra.
Realizar la práctica eligiendo los aparatos que correspondan a la potencia del motor. Ver tablas.
Esquema 1.112. Esquema de potencia. 1
.
Descripción de los esquemas a)Elementos del esquema de potencia y su función. b) Elementos del esquema de maniobra y su función. c) Tipo de motor y características. d) Finalidad de la puesta a tierra a través del conductor PE.
2
.
Finalidad característica de la protección contra cortocircuitos y sobreintensidad a) Analizar curvas.
b) Leer y tomar nota de los puntos 54, 55, 64 y 69 de la ITC-BT-01 del REBT. c) Leer y tomar nota del punto 61 y 126 de la ITC-BT-01 del REBT y la ITC-BT-22 del mismo Reglamento (Instalaciones interiores y receptoras). Protección contra sobreintensidades.
152
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Versión 2 Interruptor magnetotérmico-contactor
L1
L2
L3
N
L3.6 (QF)
Lámparas: MA:
13
21
14
22
QF \
Marcha.
BT:
Baja Tensión.
FS:
Fuera Servicio.
? I>
l>
l>
S1 E-/ 13
S2E-\
km\ 14
A/ B
KM
MA
BT
FS
Esquema 1.115. Esquema de maniobra.
Realizar la práctica eligiendo los aparatos que correspondan a la potencia del motor. Ver tablas.
Esquema 1.114. Equipo de potencia.
1
.
Descripción de los esquemas a) Elementos del esquema de potencia y su función. b) Elementos del esquema de maniobra y su función. c) ¿Qué advierten las lámparas de señalización?
2 Cuestiones técnicas .
a) Analizar las curvas características de los aparatos de protección del esquema. b) Leer y tomar nota de los puntos 87, 88, 107 y 108 de la ITC-BT-01 del REBT.
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153
Automatismos Industriales
Versión 3 Interruptor magnetotérmico-contactor-relé térmico L1
L2
L3
L3.6 (QF)
N
BT: Baja tensión. FS: Fuera de servicio.
KM
MA
FS
BT
Esquema 1.117. Esquema de maniobra.
Realizar la práctica eligiendo los aparatos que correspondan a la potencia del motor. Ver tablas.
Esquema 1.116. Equipo de potencia.
1
.
Descripción del esquema a) Elementos del esquema de potencia y su función. b) Elementos del esquema de maniobra. c) ¿Qué significa reglaje de los aparatos de protección? d) ¿Qué diferencia un electroimán de C.A. de otro de C.C.?
2 Cuestiones técnicas .
a) Analizar las curvas características de los aparatos de protección del esquema. b) Leer y tomar nota de los puntos 87, 107 y 108 de la ITC-BT-01 del REBT.
c) Leer y tomar nota de la características y funciones del interruptor automático de efecto magnético.
154
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1 10.2 .
Cableado de equipos a partir del esquema de maniobra
Ejercicio 1 Puesta en marcha de un contactor desde una caja de pulsadores con marcha S2 y paro SI
.
En condiciones normales, el paro se efectúa después de un tiempo de la conexión por medio de un temporizador KA. L3
F2
SI E
S2 E"\
KM \
KM \
KA
o
KM
En
KA
Esquema 1.118. Esquema de maniobra.
L1
L2
L3
N
O
O
O
o
[] 0 [] S1 O
S2
KA
KM
E/E-
m
F2
Esquema 1.119. Cuadro eléctrico.
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155
Automatismos Industriales
Ejercicio 2 Mando de un contactor por tensión reducida, desde una caja de pulsadores con marcha y paro. L3.Q1.6
[]
F1
Q2 V si E
TT - Transformador de tensión.
[]H.1
230 V/110 V
S2 E-\ KM1 \
GD
o
-
i
KM1
Q2
N
Esquema 1.120. Esquema de maniobra. L1
L2
L3
N
S1
S2
I/f ~\
0
0
0
U
V
w
Realizar el esquema de conexiones correspondiente a la maniobra. Esquema 1.121. Cuadro eléctrico.
156
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
Ejercicio 3 Puesta en marcha de un contactor que alimenta un motor con dos posibilidades de maniobra. ,
a) Desde una caja de pulsadores de paro (SI) y marcha (S2). b) A impulsos, mientras se pulsa S2. L3.6
F
si E-7
S2 E-\
(T) Con interruptor Q abierto, marcha a impulsos
KM
mientras se pulsa S2.
©
La realimentación a través del contacto auxiliar KM
Q
está cortada.
o
KM
Esquema 1.122. Esquema de maniobra.
L1
L2
L3
N
Realizar el esquema práctico de maniobra
,
QF
de acuerdo con el esquema teórico arriba representado.
p l>
p l>
l>
4
C , C KM
6
C
YY\ 1
o
ó
ó
U
V
w
2
3
Esquema 1.123. Cuadro eléctrico.
' Cengage Learning Paraninfo
157
Automatismos Industriales
1 10.3 .
Modificación de un esquema
Ejemplo de modificación de un equipo de mando para un motor situado en una caja que tiene incorporado la botonera de pulsadores (marcha-paro) y se quiere, también, pilotar desde dos puntos exteriores. L1
L2
L3
F1
Q1
N-E3- Caja
<
.
d .d . d
|-j
\-\-V-v-
KM1
-
3 S2
V
F2
S1
Ó-O-O
-
U
V
w
Esquema 1.124. Esquema de la caja con la botonera incorporada.
L1
L2
Caja
L3
m
SI
S2
E-7 E-\ F1
Q1
-B-
1
-o o
VVV
KM1
/
3 S2
-
_
I
F2 -
q si S1
S2
Ó-6-O-
-
U
V
r e\
w
Esquema 1.125. Esquema modificado.
158
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Analizar los esquemas
.
. Materializar el esquema tal como se representa en el primer esquema y luego modificarlo de acuerdo con el segundo esquema. ,
. Realizar el esquema de maniobra para las dos versiones
1 10.4 .
.
Completar el esquema
Funcionamiento de un motor principal condicionado a que esté en servicio un motor auxiliar, en este caso, un ventilador.
Durante el tiempo que esté en funcionamiento el ventilador, podrá arrancarse y pararse el motor principal. L1
L2
L3
N
PE
Esquema 1.126. Esquema de potencia.
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159
Automatismos Industriales
Esquema de maniobra Teniendo en cuenta el esquema de potencia anteriormente representado realizar el esquema de maniobra que cumpla con el enunciado. ,
. Realizar el esquema general de conexiones a partir del esquema de maniobra que se habrá realizado
.
1 10.5
Cableado de potencia de un inversor de giro realizado
.
con contactores L1
L2
L3
O
O
O
i KM1
J
\
rT
\
J
ORDEN DE
CONTACTOR
LAS FASES: U-V-W
KM1 KM2
d
J
J
KM2
L1
L2
L3
O
O
O
O
O
O
U
V
w
Esquema 1.127. En disposición superpuesta.
ORDEN DE
CONTACTOR
d
J
J
KM1
d
J
J
KM1
KM2
KM2
O U
O V
LAS FASES: U-V-W
o w
Esquema 1.128. En disposición pareada.
Cuestiones a responder . Realizar el cableado de potencia para formar un inversor en las dos versiones . Condición requerida para lograr la inversión
.
.
. ¿Cómo se realiza el enclavamiento mecánico entre contactores?
. ¿Cómo se realiza el enclavamiento eléctrico por contactos auxiliares?
160
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1 10.6 .
1 10.6.1 .
Inversión para motor trifásico Marcha de un inversor cada vez que se accione el pulsador correspondiente (impulsos) Realizar el esquema general de conexiones correspondiente a la maniobra. L1
L2
o-
F1
L3
N
-O-O
0
F1.1 -
S4
EE3-
\
FU [] KM1
F2 n j~
r'
\ vv
d vd
KM2
-
si e-
S2
E:
S3 ®-
S4 ®-
3 Y
2(?
F2 KM2
T
/
KM1
O
1 S3
Yu ÿ v
w
o-v-ÿ S1
KM1
KM2
S2
Ey E-\
El contactor correspondiente funcionará mientras se accione el pulsador y hasta que el mecanismo no accione el fin de "
"
curso
de este desplazamiento.
Esquema 1.129. Esquema de maniobra.
1 10.6.2 .
Esquema 1.130. Esquema general de conexiones.
Funcionamiento de un inversor de giro para motor trifásico con "fin de curso" para los dos desplazamientos
Con accionamiento de "fin de curso" y parada del motor.
Inversor con fin de curso para los dos desplazamientos, con paro del motor y pulsadores de marcha (S2 y S3) para cada sentido de giro y de paro (SI).
Cengage Learning Paraninfo
161
Automatismos Industriales
Elementos del circuito de potencia
(T) El dispositivo mecánico accionado
KM1y KM2
por el motor se encuentra accionando el fin de curso S4.
contacto normalmente abier-
El motor se pondrá en marcha cuando se pulse S3, que se parará cuando
to (NA) y otro normalmente cerrado (NC).
el mecanismo accione el fin de curso S5.
L1
KM1
Contactor tripolar con un
L2
L3
F1
Fusibles.
F2
Relé térmico tripolar.
N
KM2
Esquema 1.131. Esquema de maniobra.
Elementos del circuito de maniobra
SI - Pulsador de paro. S2 - Pulsador de marcha (I). S3 - Pulsador de marcha (II). S4 - Fin de curso correspondiente a la marcha I. S5 - Fin de curso correspondiente a la marcha II.
Esquema 1.132. Esquema general de conexiones.
162
© Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1 10.6.3 .
Inversor con fin de curso para los dos desplazamientos, con paro de un sentido de giro e inversión inmediata
Marcha desde una caja de pulsadores de marcha (S2) y de paro (SI). L
Esquema 1.133. Esquema de maniobra. Funcionamiento
El esquema supone que el fin de curso S3 está accionado (abierto).
Al pulsar en S2, entra KM2 (un sentido de giro). Al arrancar el mecanismo, el fin de curso S3, se cierra.
Cuando el mecanismo ha realizado su desplazamiento, acciona S4 que desconecta KM2 y conecta KM1 (otro sentido de giro).
El mecanismo retorna al punto de partida, que al llegar al inicio, acciona el fin de curso S3, dando por concluido el ciclo de marcha.
S3
S4
Figura 1.64. Desplazamiento del móvil.
Interpretación del esquema Describir el funcionamiento del esquema.
© Cengage Learning Paraninfo
163
Automatismos Industriales
1 10.7 .
Arranque de un motor en conexión estrella-triángulo (k-A)
Desarrollar correctamente esta conexión implica conocer una parte importante de la tecnología del motor trifásico de rotor en cortocircuito (el más utilizado). Empezaremos con un cuestionario, para a continuación pasar a la realización del esquema general de conexiones. 1 10.7.1 .
Cuestionario
. ¿Qué son motores bitensión? . Con red trifásica de 400 V
,
¿qué motores pueden conectarse en conexión (X-A)?
. ¿Qué significa un arranque directo? . ¿Qué significa un arranque indirecto? . ¿Cuál es la finalidad del arranque en conexión (A A)? -
.
. ¿Qué tipo de arranque es la conexión (k-A)? 1 10.7.2 .
Presentación del esquema de maniobra L3.Q1.6
n
.
i []
KM1
KM3
KM2
Esquema 1.134. Esquema de maniobra.
Explicar por escrito las fases de funcionamiento del esquema. ¿Qué función realizan los contactos auxiliares (1)?
¿Qué función realiza el enclavamiento mecánico (2)?
164
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
1 10.7.3 .
Presentación de los elementos del esquema L1
L2
L3
N
O
O
O
O
1 1 1 .
.
HE!
F1.1
F1
KA
d
d
d d .
.
d
m
d
KM1
KM3
KM2
F2
o
o
o
o
o
o
QU QV OW S1 L S2 M 3
~
ÓU1ÓV1ÓW1
©
®
®
©
®
®
Esquema 1.135. Disposición de los elementos en la instalación.
. Realizar el cableado de potencia
.
. Realizar el cableado de maniobra
.
. Conectar el motor del esquema
.
. Conectar la caja de bornes del motor
.
. Marcar los bornes en el cuadro eléctrico
© Cengage Learning Paraninfo
.
165
Automatismos Industriales
1 10.8 .
Protección contra contacto indirecto por medio de interruptor diferencial (ID) L
N
PE
Esquema 1.136. Alimentación a un calefactor eléctrico. 1 10.8.1 .
Cuestiones a plantear
. ¿Qué es un contacto indirecto? . Peligros de la electricidad
.
. Sensibilidad del interruptor diferencial
.
. Importancia de testar periódicamente el interruptor diferencial
.
. Leer y tomar nota de los puntos 7 51, 52, 54, 56, 57, 58, 59, 62, 63, 67 y 89 de la ITC-BT-01 del REBT. ,
. Lectura y resumen sobre contactos indirectos que están tratados en la ITC-BT-24 (Instalaciones interiores o receptoras. Protección contra contactos directos e indirectos). ,
1 10.8.2 .
Ensayo a realizar
. Realizar la instalación correspondiente al esquema . En condiciones normales de funcionamiento
,
.
medir las intensidades AL y AN, que serán iguales.
. Montar un potenciómetro que permita derivar una corriente hacia la masa y de ésta al conductor de protección (PE). ,
166
Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
. Comprobar el funcionamiento del IAD pulsando en St (sensibilidad). Cuando la diferencia de intensidades supere la sensibilidad del interruptor diferencial, se dispara automáti,
camente.
. Medir las intensidades AL y
A , que se irán desequilibrando a medida que se deriva corriente hacia la masa.
. Regular la intensidad del potenciómetro R poco a poco, hasta que se efectúe el disparo del IAD. . Comprobar si la intensidad diferencial a que se dispara el IAD (AL- AN= Id), corresponde a la sensibilidad del interruptor automático diferencial (IAD). ,
1 10.9 .
Comparación entre conexiones estrella y triángulo
Este ejercicio trata la verificación práctica de las diferencias entre la conexión estrella (h) y la conexión triángulo (A). L1
L2
L1
L3
QF
L2
L3
YV\
QF I I
I
p p p l>
l>
I
-
I
l>
p p p l>
l>
l>
7 ¿V m
\
:v
a,,
Red trifásica de 400 V.
Red trifásica de 400 V.
Lámparas de 100 W-230 V.
Lámparas de 100 W-400 V.
Esquema 1.137. Conexión estrella (X).
Esquema 1.138. Conexión triángulo (A).
Ensayos a realizar para las dos conexiones . Medir la tensión de línea (VL) U-V;
.
V-W; W-U
i Cengage Learning Paraninfo
167
Automatismos Industriales
Medir la tensión de fase (Vf)
.
Medir las intensidades de línea (IL) A ; ,
.
A2; A3
. Medir las intensidades de fase (If)
.
A
. A
fl>
. A
f2'
\
fi
. Quitar o soltar la lámpara 2 y repetir las medidas Verificar los cambios producidos. .
Nota: para efectuar las medidas, puede utilizarse una electropinza y un potenciómetro, dado que se trata de pequeñas intensidades.
1 10.10 .
Comprobar y medir las fases de un motor trifásico con rotor en cortocircuito
1
.
Comprobar en un motor, el orden de las fases en los bornes de
2 Medir las resistencia de cada una de las .
fases del motor
la caja de conexiones
Rf
X
if
V
R =
Y
i
w
Rf
Z
,
Principios de fase.
=
=
Figura 1.66. Fases de un motor trifásico.
Finales de fase.
(Poner las siblas en los bornes).
Figura 1.65. Caja de conexiones del motor. 3
.
En una práctica, medir con electropinza (amperímetro) la intensidad de las tres fases que alimentan al motor
El motor trifásico es un sistema equilibrado, por lo que las tres fases deben absorber la misma intensidad de corriente.
Si no se mide la misma intensidad, es que los bobinados o fases del motor no tienen el mismo número de espiras o hay un cortocircuito entre espiras. Durante un corto período, quitar una fase al motor, y tomar medida en las tres fases de la alimentación para comprobar las diferencias y el desequilibrio que se ha producido. Figura 1.37. Medida de la intensidad de las tres fases que alimentan a un motor trifásico.
168
' Cengage Learning Paraninfo
Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
4
.
Instalaciones de receptores en el REBT ITC-BT-43. Instalaciones de receptores. Prescripciones generales. X
ITC-BT-44. Instalaciones de receptores. Receptores para alumbrado. ITC-BT-45. Instalaciones de receptores. Aparatos de caldeo. ITC-BT-46. Instalaciones de receptores. Cables y folios radiantes en las viviendas. ITC-BT-47. Instalaciones de receptores. Motores.
ITC-BT-48. Instalaciones de receptores. Transformadores y autotransformadores. Reactancias y rectificadores. Condensadores.
1.10.11
Conexión de los bornes de un motor trifásico con rotor en cortocircuito
1 Con red de 400 V .
¿Cómo se conectará un motor que en su placa de características se lee U: 230/400 V? L1
L2
L3
O
O
O
. Razonar el porqué de la conexión elegida
.
. Disponer las placas en los bornes (caja)
.
. ¿Qué significa que un motor es bitensión? . ¿Qué indica la primera y menor de las dos tensiones? En este caso, 230 V.
Figura 1.68. Cajas de conexiones.
2 Con red de 400 V .
¿Cómo se conectará un motor que en su placa de características se lee U: 400/690 V.? L1
L2
L3
O
O
O
Razonar el porqué de la conexión elegida. Disponer las placas en los bornes (caja).
©
®
®
©
®
©
Figura 1.69. Caja de conexiones.
© Cengage Learning Paraninfo
169
Automatismos Industriales
3. Con red de 400 V
¿Cómo se conectará un motor que en su placa de características se lee U: 690 V? L1
L2
L3
O
O
O
. Razonar el porqué de la conexión elegida
.
. Disponer las placas en los bornes (caja)
©
®
®
©
®
©
,
Figura 1.70. Caja de conexiones.
1 10.12 .
Análisis de la placa de características de un motor
En la placa de características de un motor, se lee: P: 30 kW
U: 230/400 V I: 104/57 A
En tablas, para 30 kW de potencia le corresponde un factor de potencia de eos cp = 0,87. Determinar: forma de conexión, potencia absorbida de la red potencia útil y rendimiento del motor. ,
,
a) Conexión del motor Con red de 400 V
,
el motor que es bitensión (230/400V) se conectará en estrella (X), para que el bobinado del
motor trabaje a 230 V.
Ur=iUÍ™ 73
S
230V
b) Potencia absorbida de la red (PJ Pa = V3-U-I-coscp (W)
1 000 .
c) Potencia útil cedida por el motor (PJ Pu
= La que se lee en la placa de características del motor. En este caso concreto, 30 kW.
Pu
= a/3 . U . I . costp- r) (W) 1 000 .
(1) Valor que señala la placa de características del motor.
170
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Desarrollo de los automatismos en lógica cableada
d) Rendimiento (x\)
p
.
ti = - . 100 (%) P
a
Nota: aplicando datos y fórmulas, completar cálculos. Factor de potencia (eos (p) para diferentes potencias del motor.
POTENCIA
RENDIMIENTO
kW
TI (%)
FACTOR POTENCIA
POTENCIA
RENDIMIENTO
kW
rj (%>
eos
0 86
87
0,86
15
87
0 86
20
88
0 86
25
89
0 87
0 83
30
90
0 87
78
0 83
40
90
0 87
81
0 83
45
91
0 88 0 88
0,70
11
18
61
0
12,5
0 25
62
0 70
0 55
69
0 75
0 75
74
0 80
11 ,
77
15 ,
2,2
,
COS (p
87
61
0 12
FACTOR
POTENCIA
,
( 0
,
,
,
,
,
70
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
2 5
81
0 83
51
91
3
81
0 84
55
91
0 88
4
82
0 84
75
91
0 88
5
83
0 84
90
92
0 88
85
0 86
100
92
0 88
,
7 5 ,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Tabla 1.50. Factor de potencia y rendimiento para diferentes potencias.
Los datos de esta tabla son orientativos. Pueden sufrir pequeñas variaciones en función del fabricante.
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1 71