Control Industrial

CONTROL INDUSTRIAL I. INTRODUCCIÓN El control industrial es la base para el desenvolvimiento de los procesos de producción que realizan las máquinas en el ámbito industrial, mediante este podemos gobernar el accionamiento mismo de la maquinaria, logrando optimizar tiempo y dinero. El control industrial se dedica al aprovechamiento de la energía eléctrica como medio de acci accion onam amie ient ntoo ya sea sea de maqu maquin inar aria ia,, ilu min ación ac ión , etc. etc. medi median ante te sist sistem emas as de cont contro roll eléctri eléctrico co que que f a c i l i t an enormem enormement entee media mediante nte un proce proceso so auto automat matiza izado do la la manio maniobra bra de todos tod os estos estos dispos disposit itivo ivoss a ser contro controla lados dos,, media mediante nte combin combinaci acione oness ya sea con contro controll neumático electrónic electrónico, o, dig d igitital al,, mecánico mecánico se logran logran robotizar robotizar los proceso procesos. s. 1.1 Definición Se enti entien ende de por por Cont Contro roll Indu Indust stri rial al a los los méto método dos, s, mane manera ras, s, form formas as de cont contro rola larr el comportamiento de un aparato, maquinaria, sistemas eléctricos, procesos, etc.. con el propósito de automatizar el mismo. 1.2 Controlador Eléctrico Es un dispositivo o grup grupoo de dispositivos que que sirve irvenn para para gobe gobern rnar ar en alg una mane manera ra  predeterminada el suministro de potencia eléctrica o cualquier tipo de energía al aparato que se quiere controlar, y existen: Controlador Automático: Este dispositivo actúa por si mismo, es decir que opera   por por sus sus pro propios ios mecanism meca nismoo o cuand ando esta ba jo el electo, electo, de alguna alg una infl in flue uenc ncia ia impersonal, por ejemplo, bajo un cambio en la intensidad de la corriente, de la  presión, temperatura o configuración mecánica. Cont Contro rola lado dorr Ma M a nu al : Este dispositivo se hace funcionar a mano. 1.3 Contacto Eléctrico Es un estado une resulta de unir dos piezas destinadas a conducir una corriente eléctrica, es el establecimiento de un circuito eléctrico. 1.4 Contacto Es una parte conductora que interactúa con otra parte conductora para formar o interrumpir  un circuito. Se puede hablar de contactos de cierre y de apertura 1.4.1 1.4 .1 Conex Conexión ión o cierre cie rre Si Sign gnif ific icaa el el esta es tabl bleci ecimi mien ento to del del cont co ntac acto to eléc eléctr tric icoo

1.4.2 Desconexión o apertura Significa la supresión del contacto eléctrico.

1.4.3 Conmutación Significa el establecimiento a elección del contacto eléctrico

1.5 Mando Mandar o controlan es el fenómeno engendrado en el interior de un sistema, durante el cual uno uno o vari varios os pará paráme metr tros os cons consid ider erad ados os de entr entrad ada, a, actú actúan an sobr sobree otro otross pará paráme metr tros os considerados considerados de sal ida. id a. Es te fenó fenóme meno no or ig ina in a un a acció ac ción n a trav través és de la cade cadena na de ma mand ndo. o. Tamb Tambié ién n se podrí podríaa deci de cirr que que es un di sp os it iv o que que sirve sir ve para para gobe gobern rnar ar grandes grandes energ energía íass empleando otras menores.

1.6 Regulación Es el fenó fenóme meno no medi median ante te el cual cual el pará paráme metr troo de salid sa lidaa se toma toma cons consta tant ntem emen ente te en consideración y comparado con otro de referencia, antes cíe ser adaptado, en función del resultado a otro valor del parámetro de entrada. El desarrollo secuencial que resulta, esto es un circuito cerrado. Es decir, es un proceso en el cual una magnitud física determinada (la magnitud a regular) se lleva a un valor previamente, establecido y se conserva en él. Puede tratarse cíe magnitudes eléctricas, mecánicas, etc.

1.8 Clases De Mando: 1.8.1 1.8 .1 Según Según el funci funcionam onamient ientoo Mando piloto.- Entre el el parámetro parámetro piloto y el parámetro de partida partida existe existe una clara clara relación, si es que parámetros perturbadores no provocan desviaciones. Estos mandos  pilotos no tienen memorias Mando Mando por órgano órgano de retenció retención(Mem n(Memoria oria). ). - Una Una vez vez reti retira rada da o anul anulad adaa la magnitu magnitudd pilo pi loto to,, permane permanece ce conserva conservado do el v al o r alcanz alcanzado ado de la magnitud magnitud de la salida. salida. Hace falta una magnitud piloto contraria o una señal de disparo contraria, para llevar la magnitud de salida nuevamente a su valor inicial. Mando programado.- Se tiene tres alternativas: En este tipo de mando, las a) Mando programado en función del tiempo.magnitudes  piloto son emitidas mediante un transmisor de programa en función del ti tiem empo po.. Un mando programado programado en función función del tiempo, tiempo, se caracteriz caracterizaa pues por la   prese presenci nciaa de un transm transmis isor or de progra programa ma y por su desar desarrol rollo lo cronol cronológi ógico. co. Los transmisores de programa pueden ser:   

Temporizadores Árbol de levas Disco de levas

b) Mando programado en función del desplazamiento.- Las señales de salida se emiten según el espacio recorrido o la posición de una pieza móvil del sistema gobernado. gobernado. En estos mandos, el sistema es gobernado por la emisión em isión de señales s eñales de sensores sens ores mecánicos de posición y sensores de posición sin contacto. c) Mando prog progra rama mado do de desarrollo secuencial.- El mando de desarro desarrollo llo secuen sec uencia ciall está est á memo memori riza zado do en un transm transmis isor or de program programa, a, el cual cu al,, en funci función ón del esta estado do respec respecti tiva vame ment ntee alcanzad alca nzadoo por por el sistema sist ema gob goberna ernado do,, hace h ace des arro ar rolla llarr el  progra  programa ma paso paso a paso paso.. En est estee mand mandoo se asocian asoc ian las caracte car acterís rística ticass de los los dos dos mand mandos os descritos anteriormente.

1.8.2 Según la representación de la información: - Mando Analógico.Analógico.- Es un mando mando que dentro dentro del trat tr atam amie ient ntoo de las seña señale les, s, opera opera  predom  predomin inant anteme emente nte con con señale señ aless analóg ana lógica icas. s. - Mando Digital.Digital.- Es un mando que dentro del tratamiento de señales, opera con señales digitales, procesando predominantemente informaciones representadas numéricamente. - Mando Binario.- Es un mando que dentro del tratamient tratamientoo de señale señ ales, s, opera generalm generalmente ente con señales señales bina bi nari rias as,, no siendo siendo sus señales señales bin binaria ariass compone componentes ntes de informac informacion iones es representadas numéricamente.

Clases de Equipos: Equipo Clase O: Equip Equipo o en el cual cual la protec protecció ción n contr contraa shock shock eléctri eléc trico co se hace hace solo solo con aisl ai slam amie ient nto o Básic Bá sico, o, esto esto sign signif ific icaa que que no hay hay medio edioss para para la cone conexi xión ón o part partes es cond conduc ucti tiva vass acces acc esibl ibles es de un conduc conductor tor cíe prote protecc cción ión..

En Europ Europaa la aisl ai sl ac ión ió n del piso piso y parede paredess y hast ha staa una alt a lt u ra de 2,50 2,50 mts mts debe debe ser mayo mayorr a Ω 50k  Equipo Clase I: Equi Equipo po en el cual la prote protecc cció iónn cont contra ra el shock shock eléctri eléc trico co no se reali realiza za sola solame ment ntee con con aisl ai slac ació iónn Básic Bá sica, a, sino sino que que inc inclu luye ye una una prot protec ecci ción ón adici ad icion onal al de ta l forma forma que que se per permi mite te la la cone conexi xión ón de las (Masas) conductiva conductivass acces ac cesib ibles les al conductor conductor de protección protección (conecta (conectado do a

tierra) de tal manera que dichas partes no alcancen un potencial eléctrico en caso de falla de la aislación Básica.

Equipo Clase II: Equipo en el cual la protección contra el shock eléctrico no se realiza solamente con la aislación .Básica, sino que incluye una protección adicional consistente en: doble aislación o aislación reforzada y que no permiten la provisión de una conexión a tierra. Equipo Clase III: Equipo en el cual la protección contra shock eléctrico se logra con un voltaje extra bajo de la alimentación.

Equipo Clase II: Equipo en el cual la protección contra el shock eléctrico no se realiza solamente con la aislación .Básica, sino que incluye una protección adicional consistente en: doble aislación o aislación reforzada y que no permiten la provisión de una conexión a tierra. Equipo Clase III: Equipo en el cual la protección contra shock eléctrico se logra con un voltaje extra bajo de la alimentación. Equipo Clase III: Equipo en el cual la protección contra shock eléctrico se logra con un voltaje extra bajo de la alimentación.

1.10 Aparatos De Maniobra Son dispositivos que actúan para unir, interrumpir, conmutar o seccionar uno o más circuitos eléctricos. Siendo esta definición muy general para un sector muy diverso e importante, las normas VDE proponen la siguiente clasificación:    

Interruptores Dispositivos de enchufe Reguladores y arrancadores Fusibles

1.11 Interruptores Son aparatos de maniobra para la conexión, desconexión, o cambio de circuitos, en forma voluntaria o automática, en las cuales todas las piezas que sirven para la u nión o la interrupción están fijamente montadas sobre una base común. 1.11.1 Clasificación Los interruptores pueden clasificarse según diferentes criterios: a) Según su funcionamiento: Con fuerza de retroceso sin ella b) Según la clase de accionamiento: Interruptores manuales, de pedal, magnéticos(de mando a distancia), térmicos, etc.

c) Según la clase de extinción del arco: Interruptores en aire, en aceite, al vacío, en gas a  presión, etc.

d) Según la finalidad de empleo: Interruptores selectores, de protección, seccionadores , de mando, auxiliares, etc.

e) Según la capacidad de maniobra: Interruptores de maniobra en vacío, bajo carga, interruptores para motores e interruptores de potencia o disyuntores.

1.12 Dispositivos de Enchufe Son aparatos de maniobra con idénticas funciones que los interruptores, a diferencia de que las piezas que sirven para la unión o la interrupción no están montadas conjuntamente.

1.13 Reguladores y Arrancadores Los reguladores son aparatos de maniobra que sirven para el ajuste o variación de las magnitudes de servicio en los circuitos, con inclusión eventual de su conexión o desconexión. Los arrancadores son aparatos de maniobra destinados a poner en marcha, acelerar y motores eléctricos.

parar 

1.14 Fusibles Son aparatos de maniobra destinados a desconectar automáticamente un circuito eléctrico, al rebasarse una determinada intensidad de corriente; lográndose esta acción   por fusión del elemento.

1.15 Pulsadores Son aparatos de maniobra clasificados como interruptores que tienen retroceso, que son accionados manualmente y se emplean para e! mando de pequeñas potencias. Los pulsadores son los elementos de mando más uti lizad os en la operación de contadores y fundamentalmente en el mando de motores eléctricos. Combinaciones de

el los se utilizan para abrir o cerrar circuitos auxiliares, para señalización, para el mando de relés, etc. La estructura de un pulsador es básicamente el botón actuador y la cámara de contactos. Por ¡o general, la cámara de contactos esta constituida por dos contactos, uno de cierre(KA) y otro de apertura(NC), pero es posible un i r dos o tres cámaras de cont actos para conseguir mayor flexibilidad en el mando.

1.16 Clasificación Se clasifican en:

a) Por las condiciones mecánicas de mando: o o o o o

Pulsadores rasantes, que evitan cualquier maniobra involuntaria. Pulsadores salientes, recomendado para el mando con manos enguantadas. Pulsadores con capuchón de protección contra la introducción de polvo. Pulsadores de emergencia (tipo hongo) Pulsadores con enclavamiento por llave(dispositivos de seguridad)

b) Por las condiciones de montaje: o o o

Pulsadores cíe montaje saliente Pulsadores de montaje empotrados Pulsadores de montaje de fondo de panel

c) Por las condiciones ambientales: o o o o

Para interior y servicio normal Para interior y servicio pesado Para intemperie (contra polvo y lluvia) Antidefragantes, para servicio en ambientes inflamables o explosivos.

1.17 Señalización De Los Pulsadores: 1.17.1 Óptica Por discos indicadores adheridos sobre los propios pulsadores, o por placas indicadoras situadas fuera del botón pero en la caja 1.17.2 Luminosa Por lámparas incandescentes o por lámparas con gas(neón)

SIGLAS QUE DETERMINAN EL COLOR DE LAS LÁMPARAS Y PILOTOS SOBRE EL ESQUEMA C2 C3 C4 C5 C6 C9

color

Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Blanco

SIGLAS QUE DETERMINAN EL TIPO DE LÁMPARA SOBRE EL ESQUEMA Ne Na Hg I EL FI IR UV

Lámpara

Neón Vapor de sodio Mercurio Yodo Electro fluorescente Fluorescente Infrarrojos Ultravioleta

Método de medición de un Diferencial de Corriente de 0,03 A=mA La Norma IRAM o IEC Establece que los valores que debe dar el diferencial son Corriente que acciona y corta la alimentación igual a 30 mA - (100%) Corriente que no acciona, 15 mA La calibración se hace en forma automática y los valores de corte pueden estar en franjas de ± 3 mA  Nota: a) Un indicación de que un diferencial es bueno, es que en 6 (seis) accionamientos sucesivos, l diferencia de corriente entre unos y otro no es mayor de 6 mA  b) Con un buen Tester Electrónico, de 0,5% o mejor, para medir la tensión de línea y resistencia de calibración se puede calificar el producto: R1 = 7.330 W para I = 30 mA R2 = 14.660 W para I =15 mA

b) Riesgos Eléctricos en las Industrias 462- Seccionamiento y maniobra Todo circuito debe poder ser seccionado sobre cada uno de los conductores activos, con excepción del conductor de protección 1.-Deben sor previstos medios apropiados para impedir toda puesta bajo tensión intempestiva de los equipos. Estos medios comprenderán una o más de las medidas siguientes. • Maniobra con cerradura - Avisos de advertencia - Ubicación en un local o cerrada o con llave.

 bajo carcaza,

2- Deben ser previstos medios apropiados para la descarga de la energía eléctrica almacenada en los campos eléctricos y/o magnéticos. 463-Interrupción para Mantenimiento Mecánico de Equipos: 1- Deben ser previstos medios de interrupción cuando el mantenimiento mecánico de máquinas y mecanismos con alimentación eléctrica pueda suponer un riesgo de daño corporal. Ejemplos de tales instalaciones: - Grúas – Ascensores - Escaleras mecánicas - Cintas transportadoras - Máquinas herramientas - Bombas, etc 2- Deben ser previstos medios apropiados para impedir la puesta en servicio en forma imprevista de los equipos durante su mantenimiento mecánico. Estos medios pueden ser, entre otros, los siguientes: • Maniobra con cerradura - Avisos de advertencia - Ubicación en un local accesible solamente a través de cerradura - Ubicación bajo una carcaza o envoltura.

464- Interrupción de urgencia: 1- Deben ser previstos medios de interrupción para toda parte de la de suprimir un peligro inesperado. Ejemplos.

inst alación con el f in

- Bombeo de líquidos inflamables - Sistema de ventilación - Grandes computadoras Lámparas de descarga gaseosa operadas en Alta Tensión - Depósitos en grandes edificios Laboratorios eléctricos y de investigación - Salas de calderas, etc. 2- Cuando exista nesgo de choque eléctrico, el interruptor de emergencia interrumpirá tocios los conductores activos con excepción del cíe protección. .3- Se tomarán medidas para que en una única maniobra resulten interrumpidos todos los alimentadores apropiados. 4- Los medios de parada de emergencia deben ser previstos cuando movimientos mecánicos  producidos eléctricamente puedan dar lugar a la aparición de peligros. Ejemplos en: - Escaleras mecánicas – Ascensores – Montacargas - Cintas transportadoras - Puertas con comando eléctrico - Maquinas herramientas, etc. 465-Comandos de motores 1- Los circuitos de estos deberán estar concebidos de forma de impedir un arranque automático de un motor eléctrico luego de una parada debido a u n a caída de ten sión o de una falta de tensión, si tal arranque es capaz de provocar daños. 2- Cuando sea previsto el frenado por cortacorriente de un motor, se deberán tomar todas las precauciones para evitar la inversión del sentido de rotación al final del frenado, si tal inversión puede provocar algún daño. 3- Cuando la seguridad de las personas, seres vivos o propiedades, dependa del sentido de rotación de un motor, deben tomarse medidas para evitar el; funcionamiento en sentido inverso, provocado, por ejemplo por la desaparición de una fase o la alteración de las secuencias de fases. Riesgos eléctricos ocasionados por cortocircuitos y maniobras de conexión y desconexión I)

Diferencias entre instalaciones domiciliarias e industriales Estudio en la Facultad de Ingeniería - de -La Plata,-(Ing. Dampe) indican que los CC originados en las instalaciones domiciliarias oscilan, en el interior de la vivienda, entre 300 a 500 Cálculos realizados en una PyME, In= 180 A (trifásica), indican a 35 m del tablero  principal una Icc presunta de 5000 A (entre fases).

II) ¿Qué características deben tener los sistemas de conexión y desconexión de máquinas y equipos para evitar los riesgos eléctricos originados por: CC, inversión de marcha, etc.?  No deben conectarse o desconectarse fichas a un tomacorriente con tensión aplicada. Se logra por: Interrumpir el interruptor termo magnético o contactor que alimenta el tomacorriente en forma manual y enclavarlo mecánicamente.

Colocar un tomacorriente con enclavamiento mecánico que solo admita el ingreso o retiro de la ficha, sin tensión. Colocar un tomacorriente con un enclavamiento eléctrico, que luego que está introducida la ficha, permite a través de un contacto NA cerrar el circuito de la bobina del contactor. III) ¿Cómo protegerse en la industria contra contactos indirectos? El interruptor diferencial conocido de lan = 30 mA para instalaciones domiciliarias, es difícil de ut il izar por su elevada sensibilidad en Industrias. Existen otros interruptores que teniendo una sensib il idad media, permite realizar una selectividad vertical.

c) Nuevos usos del interruptor Siglo XXI Cóndor y Siglo XXII

l)Alcance Respondiendo a la Norma IEC669-1-93, los interruptores deben tener la capacidad de conectar y desconectar circuitos de iluminación con cargas de capacitores en paralelo para corregir el Factor de Potencia (cos j) a 0.85 o más. Esto se cumple si el interruptor realiza 10.000 operaciones de cierre y apertura sobre un capacitor de 140 mF y un circuito R y L en paralelo y una corriente total de 10 Amper.

2)Circuito de prueba C=140mF 250 VCA R3= 0,25 ohms R2 y L1 valores necesarios para lograr cos j = 0,90 ± 0,05 Declaraciones del fabricante Inx= 10 AIn= 10A

3) Utilización Esto equivale a poder comandar un circuito de alumbrado que tenga las siguientes características: Fluorescente Fluorescente Fluorescente Mercurio Mercurio Mercurio Sodio alta presión Sodio alta presión

*40 65 *105 124 250 400 250 400

32 20 12 14 8 4 4 4

 Nota: Esta norma supera a la IRAM 2007 / 1995 en sus exigencias para circuitos que utilizan condensadores a la entrada de la línea

DISTINTAS ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO El mantenimiento correctivo como estrategia significa que se adoptan medidas una vez surgido el fallo en el interruptor. No brinda la seguridad de suministro de electricidad que el usuario tiene derecho a esperar. Los beneficios a corto plazo, en forma de ahorro de mantenimiento, se ven neutralizados rápidamente por los costos de un fallo. El mantenimiento preventivo es la estrategia que más se usa e incluye inspección, comprobación, inspección y revisión. En el mantenimiento periódico, se deciden unas cuantas medidas que deberán efectuarse en momentos predeterminados, independientemente de las condiciones de operación de los interruptores. La aplicación d emasiado estricta puede dar lugar a acciones innecesarias. Desmontar un interruptor sin fallo no aumenta la f iabilidad pero si se traduce en costos innecesarios. EI mantenimiento adaptado a las condiciones va ganando cada vez más terreno. Se averigua el estado de los interruptores mediante ensayos e inspección . Completado con estadística y la experiencia acumulada, se deja que esto dirija la planificación de las medidas de mantenimiento para el interruptor individual. La necesidad de comprobación del interruptor no depende tanto del tiempo como de los esfuerzos a los que se ve sometido, es decir, de la frecuencia con que trabaja y del entorno.

El mantenimiento adaptado a las condiciones proporciona buenas posibilidades de aumentar  la fiabilidad y reducir los costos, pero requiere buenos métodos de diagnóstico. Muchos interruptores tienen una vida de servicio más larga de la esperada. Si se puede establecer que e! interruptor se encuentra en buenas condiciones, podrá usarse el interruptor  durante otra temporada, en vez de reemplazarlo. Esta decisión requiere también buenas  posibilidades de diagnostico . ENSAYO DE INTERRUPTORES Antes de entregar un interruptor nuevo, el fabricante lo comprueba. Cuando se pone en servicio, se comprueba de nuevo. Seguidamente, será inspeccionado v comprobado en distintas ocasiones. Normalmente, habrá que retirar el interruptor del servicio para efectuar la  prueba. Ejemplos de medidas normales son los tiempos de cierre v apertura del interruptor, id resistencia de transición de los contactos principales y la simultaneidad de ¡os contactos. También se mide el movimiento y la velocidad de los contactos. Esto se encuentra descrito,  por ejemplo, en la norma CEI1203. Además, se controla que /os imanes v los bloque os funcionan correctamente, midiendo la tensión de control más baja del interruptor v controlando la forma de la curva de ¡a corriente de contra!. Los valores medidos se comparan con los valores límite del fabricante los valores que uno mismo ha obtenido mediante la experiencia. Con frecuencia se torna una "huella dactilar" en forma de medidas en el interruptor cuando esta nuevo v comparando más ¡arde las medidas con esta información. Las modificaciones con respecto a esta huella dactilar son una indicación fiable de que se han modificado ¡as condiciones del interruptor. II. EL CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO Es un dispositivo designado a cerrar o interrumpir la corriente en uno o más circuitos eléctricos que normalmente funcionan con mando a distancia, en lugar de ser operados manualmente. Esta diseñado para maniobras frecuentes bajo carga y sobrecargas normales. Aquí veremos los contactores electromagnéticos, los cuales son contactores cuyo accionamiento se debe a la fuerza de atracción de un electroimán.

Dentro de la estructura del conductor electromagnético tenemos los siguientes elementos:    

Los contactos El electroimán La cámara de extinción del arco eléctrico Los contactos mecánicos

2.1 Los Contactos Son los elementos encargados de asegurar el establecimiento y corte de las corrientes, son las piezas sometidas al trabajo mas continuo y exigente del contactor. Se tiene las mismas consideraciones de diseño para los contactos que pertenecen a contactores de corriente continua como para alterna. Para la consideración sobre el comportamiento o la duración de los contactos se tienen muchos estudios técnicos que analizan los distintos problemas que se presentan en los contactos eléctricos debido tanto al material del que están hechos, como a la función que desempeñan en un circuito y la influencia de este sobre el contacto. El material del que están formados los contactos deben cumplir con los siguientes requisitos: Buena conductividad eléctrica Poca tendencia a formar óxidos o sulfuros Poca tendencia a soldarse Resistencias a la erosión eléctrica producida por el arco cuando la potencia se interrumpe. Para cumplir en gran medida con estos requisitos se emplean más comúnmente la plata y el cobre. Pero la plata pura está restringida al uso de contactos de reté o contactores auxiliares en circuitos de control, donde las comentes y formaciones de arco eléctrico son pequeñas,  porque a pesar de que tiene buena conductividad eléctrica y no se oxida fácilmente no tiene  buena resistencia eléctrica al impacto, tiene tendencia a soldarse y es susceptible a la erosión por el impacto Por lo cual la planta se la usa en aleaciones, cíe las cuales las más usadas son: a) Plata.- Oxido de Cadmio: se aumenta así la dureza y se reduce a la tendencia a soldarse.  b) Plata.- Níquel: aumenta la dureza mecánica y resistencia a la erosión por arco. En el caso de los contactos de cobre, éstos tienen buenas propiedades mecánicas (resistencia al impacto, a la erosión por arco y poca tendencia a soldarse). Pero una gran desventaja es que una vez expuesto a la humedad v temperatura, se oxida rápidamente v su oxido es aislante, lo que aumenta la resistencia de contacto v por ende su temperatura. Los contactos de cobre sirven mas bien para el caso de los contactores grandes y los interruptores de la potencia en donde los esfuerzos mecánicos al cerrarse y la potencia del arco eléctrico en la interrupción son grandes. La duración de los contactos depende mucho de la intensidad de la corriente de desconexión. Cuando la corriente es la normal del contactor, se habla de 100.000 a 500.000 operaciones. Cuando esta corriente es mayor, la vida útil de los contactos decrece notablemente.

Los contactos son diseñados de tal forma que permiten fácilmente hacer mantenimiento o recambio cuando se han dañado. Corno referencia se puede decir que la vicia ú til de un contactor es del orden de 20 veces la de los contactos, esto quiere decir que en el mismo contactor se podría admitir 20 cambios de contactos. El desgaste principal que sufren los contactos, además cié la oxidación, sulfuración e impacto, es por efecto del arco eléctrico producido en la apertura. Los contactos móviles del contactor no se los monta de manera rígida al soporte de la pieza móvil, sino que vienen sujetos por un resorte cíe amortiguación para contrarrestar el efecto de! rebine que sufren cuando se produce el cierre. Este resorte de amortiguación v el resto de  piezas que lo complementan son los elementos mecánicos del contactor.

2.1.1 Contactos Principales Son los que actúan directamente sobre la carga y son los que caracterizan a un contactor  como unipolar, bipolar, tripolar. Los contactos principales de un contactor se identifican por  números de una sola cifra (1-2, 3-4, 5-6, etc.). En AC los contactores de uso más generalizado son los tripolares.

2.1.2 Contactos Auxiliares Tienen las funciones-tic autoalimentación, señalización y enclavamientos en circuitos auxiliares de control. Están concebidos para trabajar con v ol tajes del mismo orden que del cir cu it o principal, sólo que las corrientes están comprendidas entre 3 y 10 A. (Típico 6 A). Se presentan en dos tipos: Normalmente abiertos (NA) y Normalmente Cerrados (NC). Las normas recomiendan numeración de dos cifras para identificarlos (13-14. 43-44, etc.)  para los primeros y 21 -22, 31-32 para los NC. En los contactores y relés estándares, los contactos auxiliares normalmente cerrados (NC) abren algunos milisegundos antes de que cierren los abiertos, sin embargo algunos contactores traen contactos traslapados o solapados. De esta manera se tiene que un contacto abierto traslapado opera antes que un contacto cerrado y un contacto cerrado traslapado acciona después que un contacto cerrado normal. A estos contactos especiales se los identifica como 15-16, 25-26 r  etc., a los NC, y 1 7-18 : 2728 a los NA.

2.1.3 El Electroimán Es el elemento motor del contactor y se encarga cíe accionar las piezas móviles de contacto a través del mecanismo de transmisión correspondiente. Esto quiere de cir que su fuerza ha de ser en todo momento superior a la resistencia que opone dicho mecanismo. Básicamente se  podría decir que el electroimán esta formado por la bobina y el circuito magnético.

2.1.4 Bobina Se basa en el pr in ci pi o de que la fuerza de atr acción del ele ctro imán es función del flujo magnético que lo atraviesa. Para originar este flujo se dispones de una bobina de excitación que se aloja en una cíe las columnas de la armadura del electroimán Las bobinas pueden ser  devanadas sobre un carrete o resina aislante Normalmente se una hil o cíe cobre esmaltado de sección circular para su construcción.

Las características de la bobina suelen venir indicadas en un lugar visible: voltaje y clase de corriente y frecuencia, en el caso de Corriente Alterna (CA). Las normas internacionales recomiendan que los límites de voltaje entre los que el funcionamiento es correcto, son –  15%, +10% del voltaje normal. Existen valores estándares de voltaje para las bobinas: BOBINAS DE DC (V) 12 24 48 110 125 220

BOBINAS DE CA (V) 24 48 110 127 220 250

2.1.5 Cir cuito Magnético Está compuesto por una parte de aire y una de hierro la que está formada por una armadura fija llamada "núcleo" y otra móvil llamada "martillo". Estas armaduras suelen tener  formas variadas, dependiendo de la característica de atracción y de la disposición constructiva del aparato. La parte de aire se conoce como entrehierro y es muy importante cuando el electroimán está cerrado, porque facilita una apertura rápida y segura. Cuando desaparece la excitación de la bobina, siempre queda un flujo remanente que tiene la tendencia a mantener cerrado el electroimán.

2.1.6 Electroimanes Para Corriente Continua (Dc)  Normalmente se construye el núcleo de los electroimanes con acero macizo. Cuando se cierra el electroimán, el entrehierro se reduce rápidamente, lo que provoca un aumento cíe la inducción en dicho entrehierro y consecuentemente de la fuerza de cierre, la misma que llega a ser innecesaria cuando el circuito magnético ya está cerrado. Esto permite incluir una resistencia externa en serie con la bobina, lo que reduce su potencia de disipación y esto

disminuye su peso y tamaño. Este tipo de bobinas acostumbran a tener una elevada resistencia eléctrica, por eso tienen también un elevado numero de espiras cíe alambre muy delgado.

1.7 Electroimanes Para Corriente Alterna (Ac) A diferencia de los contactores alimentados por DC, los de AC están formados por chapas laminadas para reducir las pérdidas de corrientes parásitas que se inducen en ej propio numero. Mientras que en la bobina de DC se requiere de una resistencia externa para limi tar la corriente, la intensidad cíe corriente en las AC esta lim ita da por la independencia de la bobina misma. La resistencia de la bobina es relevante baja, mientras que la reactancia en elevada cuando el circuito magnético esta cerrado, lo que hace que la corriente consumida por la bobina dependa de esta reactancia. Esto hace posible que esta  bobina tenga un menor número de espiras que otra en DC al mismo valor de voltaje. La corriente, al momento de cierre esta entre 6 y 10 veces mayor cuando el circuito magnético esta cerrado. Esto se debe a la variación que experimenta la reactancia de la  bobina desde que el ci rc ui to magnético está abierto hasta cuando está cerrado.

2.1.8 Anillo De Desfase Cuando se conecta la bobina a una fuente de AC, el flujo y la corriente magnetizante pasan  por cero dos veces por segundo en cada período, lo que hace que la armadura tienda a abrirse momentáneamente cada vez que el flujo se invierte, debido a resortes antagonistas. Esta tendencia se puede vencer instalando una espira cerrada de cobre o latón en cada una de las ranuras de las superficies que portan las armaduras superiores o inferiores del circuito magnético. Esta espira se llama "anillo de desfase" o "espira de sombra". El funcionamiento de esta espira es así: la resistencia y la reactancia de esta bobina se proporcionan de tal manera que la corriente inducida en ella produce un flujo auxiliar que está desfasado con respecto al flujo principal en aproximadamente 90 grados eléctricos, y que es capaz por si solode mantener retenida la armadura móvil.

2.1.9 Cámara De Extinción Del Arco Eléctrico Esta cámara es muy importante, ya que el arco producido cada vez que se abre un circuito eléctrico (se abren los contactos), puede ser perjudicial para la vida del operador o puede reducir la vida útil del aparato.

2.1.9.1 Extinción Del Arco Eléctrico Cuando el interruptor abre un circuito eléctrico con corriente, se produce un arco eléctrico entre los contactos, que perjudica a la vida del aparato y, que a veces puede resultar muy  peligroso para la vida del operador. Este arco se produce porque la corriente tiende a seguir circulando y a pesar de que el circuito empieza a abrirse, ésta trata de continuar cerrando el circuito. El aumento de temperatura que tiene lugar durante este tiempo produce la oxidación de los contactos. En el caso del cobre, esto da como resultado un mal conductor de la corriente eléctrica. Con el fin de disminuir el  período transitorio de apertura de un contactor, debe extinguirse el arco total y rápidamente sin posibilidades de reencendido. La vida de los contactos depende cíe la rapidez con que se apague el arco eléctrico. 2.1.9.2 Métodos Usados Para la Exti nci ón Del Arco Eléc trico Tanto en los contactores como en la mayoría de aparatos de maniobra, los métodos que se usan  para apagar el arco eléctrico son:   

Por enfriamiento Por alargamiento Por subdivisión del arco

2.2 Datos Técnicos del Contactor Antes de entrar en e! estudio cíe los datos técnicos de un contactor, revisemos las siguientes definiciones:

2.2.1 Tensión Nominal De Aislamiento Ui

E s e l v a l o r de t e n s i ó n q ue si rv e p ar a edise l ño y al que se refieren los ensayos dialécticos, di sta n cia sde ai sl am ie n toy lín ea sde fuga.

2.2.2 Tensión Nominal De Empleo Es la que al combinarse con una intensidad nomin al cíe empleo, determina la aplicación del aparato. Por tal motivo, para diferentes servicios y categorías de empleo, a un aparato sin se le   podrán asignar varias combinaciones de tensiones nominales de empleo, pero que aquella sobrepase la tensión nominal cíe aislamiento.

2.2.3 Tensión De Restablecimiento Ur Tensión que aparece entre los bornes de un polo del contactor después de la interrupción de la corriente y cuyo valor y duración dependen de la naturaleza del circuito eléctrico.

2.2.4 Factor de Marcha %DE Es la relación expresada en porcentaje. Entre el tiempo cié marcha y el tiempo ciclo. %ED = (Tiempo de marcha /Tiempo de ciclo) x 100.

total cíe un

2.2.5 Intensidad Nominal De Empleo Le Es el valor de intensidad por las condiciones de la aplicación: tiene en cuenta: la tensión nominal, la frecuencia nominal, la clase de servicio, la categoría de empleo, la duración de los contactos y el tipo de envolvente.

2.2.6 Intensidad Nominal Térmica Ith Es la máxima intensidad que un conductor puede soportar en servicios de S horas, que el calentamiento de sus diferentes partes sobrepase los límites prescritos por las normas. Puesto que no realiza maniobras de corte y cierre, su valor no depende de la naturaleza de la corriente ni el tipo de carga.

si n

2.2.7 Endurancia Mecánica   Número de ciclos de maniobra en vacío; antes de proceder a la   partes mecánicas.

sustitución

de las

2.2.8 Endurancia Eléctrica   Número de ciclos de maniobra de carga con los valores nominales de intensidad, tensión y frecuencia, en su respectiva categoría y clase, antes cíe procesar a la sustitución cíe los contactos.

2.2.9 Servicio Temporal

Este servicio se combina con diferentes valores del factor de marcha Los contactos  permanecen cerrados durante un tiempo insuficiente para alcanzar el equilibrio térmico, seguido de un tiempo de reposo suficiente para que adquieran la temperatura ambiente.

2.2.10 Poder De Cierre O Intensidad De Cierre Es el valor de la intensidad eficaz que un contactor es capaz de establecer si n soldadura, ni desgaste exagerado de contacto, ni emisión excesiva de llamas, bajo una tensión dada y en condiciones prescritas de empleo y de funcionamiento. Su valor no influye en la determinación de la endurancia eléctrica.

2.2.11 Poder De Corte O Intensidad De Corte Es el valor de la intensi dad eficaz que un contactor es capaz de interrumpir sin desgaste exagerado de contactos, ni emisión excesiva de llamas, bajo una tensión dada y

en condiciones prescritas de empleo y de funcionamiento. Su valor no influye en la determinación de la endurancia eléctrica. 2.3 Clases De Servicio

Se consideran las siguientes clases de servicio en función del tiempo que el contactor permanece conectado pasando corriente por los contactos principales.

2.3.1 Servicios Horas Los contactos permanecen cerrados un tiempo suficientemente largo para que se alcance el equilibrio térmico, pero no superior a 8 horas sin interrupción, mientras circula por ellos una intensidad de corriente constante. 2.3.2 Servicio intermitente Sucesión de ciclos iguales, compuesto cada uno por un tiempo de conexión y un tiempo de desconexión, siendo la duración de cada tiempo insuficiente para alcanzar el equilibrio térmico. Según el número de ciclos por hora, se establecen las siguientes clases: • • • • • •

Clase 0,03 Clase 0,1 Clase 0,3 Clase 1 Clase 3 ClaselO

3 ciclos/hora 2 ciclos/hora 30 ciclos /hora 120 ciclos/hora 300 ciclos/hora 1200 ciclos/hora

2.3.3 Valores De Puesta En Trabajo Y Reposición Si se alimenta por medio de una fuente de tensión variable a un contactor o relé, con la cual la tensión se varia desde cero hasta cuando la bobina recibe una corriente tal que haga que la  pieza moví: sea atraída se habrá encontrado el valor de PUESTA EN TRABAJO.

Si se disminuye la tensión hasta que la pieza móvil vuelva a su posición inicial, ésta será el valor cíe reposición. La variación de tensión se hará en forma lenta de modo de aproximar a un estado estacionario (1 = V./R ; d(L-i)dt = 0) Según las disposiciones de la Comisión Electrónica Internacional (IEC), las características de un contactor vienen determinadas en los siguientes términos:   

Tipo de contactor  Valores Nominales Circuito de Control

2.3.3.1.-Tipo De Contactor.Esto quiere decir: • Número de Polos • Clase de corriente. Si los contactos principales son para circuitos de CC o CA; si se trata de corriente alterna se especifica la frecuencia de operación. • El medio de interrupción del arco (aire, aceite, vacío) • Método de control; s¡ el accionamiento del contactor es electromagnético, neumático, etc.

2.3.3.2.— Valores Nominales.Los datos de placa de los contactores debe traer los siguientes valores nominales (según la norma mencionada): - Ve, Voltaje Nominal de Operación: Se refiere al vol taj e entre los contactos  principales. Para los circuitos trifásicos, éste viene dado por el voltaje entre fases. - Le Corriente Nominal de Operación. La mayoría de los contactores no traen explícitamente este valor de le, pero viene determinado en forma de potencia activa. (HP o KW) para un determinado voltaje de operación Ve.

- Ith, Corriente Térmica Nominal. - Ul, Voltaje de Aislamiento. Todos estos valores vienen impresos o etiquetados sobre el contactor. 2.3.3.3. - - Circuito De Control Y Contactos Auxiliares.continuación se indica:

Se debe especificar lo que a

• Uc, Voltaje Nominal de la bobina con la respectiva clase de corriente. Si es para CA se debe especificar la frecuencia. • Clase y numero de contactos auxiliares y su capacidad de corriente. Generalmente la capacidad de comente de los contactos auxiliares de un contactor se considera 6  Amperios. (Categoría AC11).

Los datos técnicos de la bobina vienen impresos sobre la misma

2.4.- Aplicaciones De Los Contactores Electromagnéticos El campo de aplicaciones de los contactores electromagnéticos es tan extenso y vanado que todo técn ico en electricidad debe estar muy familiarizado y tener vastos conocimientos sobre estos dispositivos y sus usos. Su util izac ión se extiende desde sencillas aplicaciones de uso doméstico hasta aplicaciones de gran envergadura encontradas en instalaciones de planta industriales: Veamos a continuación algunos ejemplos: Sistema de arranque e motores eléctricos, para el accionamiento de máquinas de producción, máquinas herramientas, compresores de aire. etc.  En accionamiento de puentes grúas.  En iluminación de patios industriales e iluminación cíe vías.  En sistemas automáticos de transferencia de energía.  En subestaciones de bombeo de agua.  En accionamientos de ascensores y montacargas. 

III DIAGRAMAS ELÉCTRICOS Y SIMBOLOGÍA 3.1 Introducción El diagrama eléctrico es la forma más sencilla de representar una instalación eléctrica, sea cual fuere el grado de complejidad de la misma. Si se conocen las leyes fundamentales y se sigue el sentido en el que circula la corriente, se interpreta fácilmente su funcionamiento. Una definición de esquema eléctrico podría ser: Representación simbólica da un aparato, red o instalación Q parte de instalación en donde se indican las relaciones existentes entre las distintas partes y los medios de unión usados. Un esquema eléctrico debe ser una representación abreviada y simbólica de un aparato eléctrico ya que no muestra todos sus componentes (por ejemplo pieza s mecánicas), sino sólo aquellos importantes para su comprensión y además, utiliza símbolos para cada uno de los elementos eléctricos que forman parte del mismo. Sin embargo es importante señalar que los métodos o símbolos utilizados para representar a dicho aparato o sistema, sean universales. Con esto se quiere decir que puedan ser  interpretados por cualquier persona con conocimientos de electricidad, independientemente de su nacionalidad. En este sentido existen varias normas internacionales, algunas de las cuales coinciden en su simbología, mientras que otras presentan grandes diferencias. Pero existe la tendencia mundial de tratar poco a poco de llegar a una normalización única internacional.

Entre las normas internacionales tenemos las que se indican a continuación:

PAÍSES EUROPEOS Abreviatura Significado EN Norma Europea BS British Standard: Prescripciones inglesas, en parte equiparadas al IEC . CEE International Commission on Rules for  the Aproval of Electrical Equipment: Normas Internacionales, en general para aparatos de instalación. Los países escandinavos las han tomado en parte como  base  para los aparatos de maniobra de baja tensión hasta 63 A CEI Comitato Electrotécnico Italiano: Comité Electrotécnico Italiano. No, confundir con la abreviación francesa de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) CENELEC Comité Europén de Normalisation Electrotechnique: Comité europeo para la normalización electrotécnica. DEMKO Danmarks Elektriske Materielkontrol: Organismo danés para control de   productos electrotécnicos, el cual publica normas y otorga aprobaciones. DIN Deutsches Institute Fur Normung: Normas Industriales Alemanas. í Keuring von Electrotechnische Materielen: Organismo holandés para comprobación de productos electroteclmische Materialen: Organismo KEMA holandés para comprobación de productos electrotécnicos. Este organismo ejecuta entre otras, las aprobaciones CSA para fabricantes europeos NBN  Normas belgas: publicadas por el Instituto Belga de Normalización. En parte equiparada al IEC. NEMKO  Norges Elektriske MaterielKontrol: Organismo noruego para control de  productos electrotécnicos, el cual publica normas y otorga aprobaciones. NEN Nederiands Norm: Normas holandesas OVE Osterraichischer Verband Fur Elektroteehnik: Las normAs austríacas SEMKO

Svenska Elektriska Materielkontrollanstalten: Organismo sueco para : controll de productos electrotécnicos, el cual publica normas y otorga

SEN

Svenks Standards: Normas electrotécnicas suecas. Schweizerischer Electrotechnischer Verein: Entidad suiza Electrotécnica Electrotécnica L^nion Technique del "Electricité: Asociación Elecü'otécnica Francesa, Verbal Deutscher Electrotecliniker: Agrupación Electrotécnica Alemana.

SEV UTE

VDE

3.2.- Simbología Eléctrica Cada uno de los dispositivos eléctricos de que consta una instalación se representa por medio de un símbolo. Estos símbolos pueden ser más o menos simplificados, según las necesidades del esquema. Así por ejemplo, la siguiente figura presenta tres alternativas para representar un motor físico de corriente alterna: a) para un esquema de montaje (no muy utilizado), b) para un esquema de arreglo multifilar y c) para un diagrama unifilar.

Los símbolos deben ser lo más simples y sencillos posible, y lo suficientemente diferentes entre ellos para que no produzcan errores de interpretación en la lectura del esquema. 3.3 Código De Letras Para La Designación De Aparatos Además de la representación gráfica, los aparatos dispositivos eléctricos utilizados dentro de un esquema, deben estar identificados por una letra que permita rápidamente ver la relación mecánica entre sus diferentes componentes. Generalmente, la letra del código que identifica a un aparato es la inicial del nombre del aparato, pero considerando su lugar de procedencia. A continuación se presenta la disposición para la representación de aparatos, según las normas DIN 47719 de procedencia alemana.

De igual manera, las normas DIN proponen una segunda letra de código que denota la función que realiza el aparato dentro del circuito. Entre otras, estas letras secundarias son:

A B

Funciones auxiliares Dirección de movimiento

M

Función principal

T

Temporización

Ejemplos: K1M contador (K), Número 1 (1) , principal (M) K3T relé (K), Número 3 (#), de tiempo (T). En nuestro medio, es posible usar la inicial del aparato de acuerdo a su nombre en  por ejemplo:

español,

CA2 contactor o relé auxiliar 2 P1 pulsante 1 RT3 relé de tiempo 3

3.4.-Designación De Los Terminales Los terminales de conexión de los dispositivos eléctricos que forman parte del esquema han de llevar una marca literal o numérica para su fácil identificación.  Para los contactos principales y secundarios de un contactor o relé, las normas DIX han establecido lo siguiente:

• Los contactos principales de un contador se identifican por números de una sola cifra (12,3-4,5-6, etc.)

• Los conflictos auxiliares o de control Normalmente abiertos (NA): Las normas recomiendan numeración de do cifras para identificarlos utilizando números terminados 3 o 4: (13-14, 23 - 24, 43-44, etc.) • Los contactos auxiliares o de control Normalmente cerrados (NC) : las normas recomiendan numeración de las cifras para identificarlos utilizando números terminados en 1 y 2 : (21-22, 31-32, etc.). • A los contactos auxiliares traslapados se los identifica como 15-16, 25-26, etc... Para normalmente cerrados (NC), y 17-18, 27-28 para los normalmente abiertos (NA).

los

3.5 Clasificación De Los Diagramas Eléctricos Antes de nada, es necesario hacer una distinción entre los esquemas explicativos y los esquemas de realización, entre la numerosa variedad de esquemas eléctricos que existen. Los explicativos son los que tienen por misión facilitar el estudio y comprensión del funcionamiento de una instalación o parte de ella. Los esquemas de realización se usan para la ejecución y revisión de las conexiones de una instalación o parte de ella. Los diagramas eléctricos muestran los equipos y elementos en circuito desactivado a carga desactivada y mecánicamente en condición de reposo, amenos que se establezcan otras condiciones de estado. Los diagramas eléctricos pueden clasificarse de la siguiente manera:

   

Diagrama unifilar o diagrama básico Diagrama esquemático o funcional Diagrama de alambrado o conexión Diagrama de Interconexión

3.5.1 Diagrama Unifilar Es un circuito eléctrico simplificado, generalmente representado a través de una sola línea y sin indicación del circuito de control. En esta diagrama se incluye únicamente las   partes más importantes del sistema y ciertas especificaciones técnicas referentes a niveles de voltaje, comente, potencia, según el caso. Cuando es necesario indicar que un grupo de aparatos están montados sobre un mismo marco, estos son agrupados o encerrados con línea segmentada.(ver anexo)

3.5.2 Diagrama Esquemático O Funcional Este es el que más frecuentemente se una en la representación de circuitos eléctricos de  plantas industriales. Sus principales características son las siguientes: a) Los equipos y sus terminales de conexión deben ser identificados correctamente.   b) Contiene símbolos de identificación de los equipos eléctricos, sus partes, sus componentes y sus conexiones. c) Muestra separadamente el círculo principal o de fuerza y el circuito auxiliar de control y señalización. Estos son dibujados con líneas de diferente grueso. d) Las partes componentes de los equipos (bobinas, contactos, etc.). se muestran separadamente y cada una de éstas tiene la misma identificación para indicar su relación mecánica. e) En la parte inferior de cada elemento de operación (ejemplo: bobina de contactor) se  pone el direccionamiento de ubicación de los contactos dentro del diagrama. Para esto, las láminas sobre las que se realiza el esquema vienen divididas en secciones de diagrama o simplemente de acuerdo a los caminos de comente que contiene el circuito, convenientemente numeradas, lo que permite encontrar rápidamente los elementos de un equipo, (ver anexo)

3.5.3 Circuito Principal O De Fuerza Se representa generalmente en un arreglo multifílar, e indica el sistema de alimentación de la carga, los elementos de protección del circuito derivado y los contactos principales de los aparatos de maniobra. El diagrama principal es prácticamente el mismo diagrama unifilar. pero realizado en forma multifílar.

3.5.4 Circuito De Control Aquí se incorporan todos los elementos de mando y maniobra, los mismos que se conectan entre dos líneas de potencial dispuestas horizontalmente y que representan la fuente de alimentación del circuito de control. A veces, estos esquemas traen consigo diagramas de secuencia que son tablas que resumen y facilitan la comprensión de la lógica de control. Estos diagramas expresan el accionamiento en función del tiempo de cada uno de los elementos de maniobra incluidos en el circuito de control. Estos diagramas expresan el accionamiento en función del tiempo de cada uno de los elementos de maniobra incluidos en el circuito de control. A continuación se presenta la secuencia de operación de los contactores Cl y C2 para el arranque por resistencia de un motor trifásico de inducción. Estos diagramas indican que Cl actúa al momento del arranque, después de un tiempo entra C2 e inmediatamente se desactiva Cl.

Operación Arranque Transición Marcha

C1

X X

C2 X X

3.5.5.-Diagrama De Alambrado O Conexión . En este se muestra todas las conexiones que deben realizarse en el montaje, es por esto que  pertenece al grupo de los esquemas de realización. El diagrama de conexión indica al circuito eléctrico en todos sus detalles y agrupa eléctricamente al circuito principal y de control. De igual manera que en el diagrama esquemático., se dibuja con diferente grueso de lín ea el circuito principal y el de control. También es conveniente a veces realizar un esquema de montaje a escala, a través del que visualiza la proximidad física de los diversos elementos del circuito, al interior del tablero, consola, etc., y la conexión entre los mismos.(ver anexo)

3.5.6.-Diagrama De Interconexión.Se lo usa cuando existen varios aparatos distantes entre sí y conectados separadamente, pero que eléctricamente deben interconectarse para su funcionamiento. Este caso se lo puede considerar también como un conexionado exterior de un diagrama de conexión interior. En este tipo de esquemas es muy común utilizar para las conexiones, la representación por  "haces de conductores". Esta se hace muy necesaria cuando la representación multifilar de los conductores en el esquema exige el trazado de varias líneas paralelas y cercanas entre sí una longitud considerable.

CIRCUITOS DE CONTROL BÁSICOS

4.1.- Mando Piloto.En el mando piloto, el elemento piloto es el que define el estado de operación de un aparato, dispositivo o máquina. Algo que es importante recordar es que los mandos pilotos no son memorizados. Ejemplo: Mando cié un contactor por medio de un pulsante.

En el interior circuito el pulsante viene a ser e! mando piloto en. vista de que es el que determina el estado de operación del contactor Cl. Mientras Pl esté presionado, el contactor  Cl se activa y se mantiene en ese estado si el pulsante Pl se mantiene presionado. Si Pl se suelta, el contactor regresa a su posición cíe reposo. El elemento piloto podría ser también un interruptor de temperatura, de presión, cié nivel, etc.

4.2.- ENCLAVAMIENTOS O AUTOALIMENTACIONES En este mando se tiene que memori zar la orden emitida por el elemento pilot o El dispositivo o máquina después de ser energizado queda independizado del elemento que produjo su conexión o encendido. Para conseguir la autoalimentación se pone en paralelo con el elemento que produjo la conexión, un contacto au xi lia r NA del mismo contactor, tai como se muestra en la figura a). Como se puede apreciar, si se suelta el pulsante Pl, el contactor Cl permanece excitado debido a la autoalimentación producida por su propio contacto NA.

Para desactivar el circuito se usa un pulsante de paro Po (NC), como se muestra en la figura b).

4.4.-BLOQUEOS ELÉCTRICOS El objetivo principal de este tipo de configuración es evitar que un aparato o varios funcionen simultáneamente con otros.

Esto se usa principalmente en inversión de giro de motores. En este caso, no es deseable que funcionen los dos contactores (que le dan uno u otro sentido de giro) a la vez. Para garantizar  que no se dé esta situación, se usan los bloqueos eléctricos. La forma en la que se logra esto es (en el caso de dos contactores) poniendo en serie un contacto  NC del contactor Cl con la bobina del contactor C2; a su vez, un contacto NA de C2 se pone en serie con la bobina de Cl, como se muestra a continuación:

4.5.- Mando Desde Varios Puestos .

En la práctica se da el caso de que se quiere maniobrar un determinado equipo desde uno o varios puestos. Esto quiere decir que no puede encender o apagar un dispositivo desde distintos Lugares de control. Para esto se aplica la siguiente regla práctica.

Todos los pulsantes de marcha (NA) deben conectarse en paralelo y todos los pulsantes de  paro deben conectarse en serie.

En la siguiente figura es posible ver que para desactivar  Cl se debe antes desactivar C2. Para cumplir con esto, se conecta en paralelo con el elemento de apagado de Cl un contacto auxiliar del contactor que se puso como condición (C2). Si el enunciado del problema indicaba que para apagar  Cl, C2 deba estar conectado, el contacto auxiliar de C2 debe serNC.

4.9.-Mando Alternado De Dos

Contactores.-

Para poder conectar alternamente dos contactores a través de un solo elemento piloto se hace imprescindible usar un contactor auxiliar Como se puede ver en la siguiente figura, se tiene el mando alternado de los contactores Cl y C2 por medio de un solo pulsante Pl.

Este circuito presenta la aplicación de" los conceptos analizados anteriormente, como enclavamientos y memorias. Por otro lado, se inserta e! condicionante de encendido: para activar primero Cl, el contactor auxiliar  CA debe estar desconectado y para activar  C2, CA debe estar conectado. El estudiante podrá notar que contactos de CA están en serie con el pulsante de encendido Pl y las bobinas de Cl y C2 se memorizan a través de sus respectivos contactos IVA, los cuales evitan su posterior desconexión. Los contactos cerrados Cl y C2 evitan que los contactores funcionen al mismo tiempo (bloqueo eléctrico) Se puede analizar la completa operación del circuito, cuya secuencia puede resumirse de la siguiente manera: Pl presionado (primera instancia) - Cl activado Pl suelto - Cl desactivado Pl presionado (segunda instancia) - C2 activado Pl suelto - C2 desactivado Pl presionado (tercera instancia) - Cl activado Y así alternativamente

MANDOS ELEMENTALES DE UN CONTACTOR 

MANDO BÁSICO DE UN CONTACTOR.Mediante un pulsante de marcha Pí lo mantenemos presionado, se energiza la bobina y se enciende Hl y se apagará solo si se suelta el pulsador. Mando de un contactor mediante un pulsante y autoalimentación.- En este caso cuando se desactiva el pulsante P2, se enciende la lámpara H2 y se mantiene activado.

Mando completo de un contactor.- Usando un pulsante P3 para el activado, y un pulsante POI para el apagado, este esquema provee al contactor de autoalimentación o memoria y es el principal diagrama del que se derivan las otras formas de comando de un contactor 

Mando de un contactor por medio de un interruptor En este .caso se energiza el contactor 

RELÉ TÉRMICO DE PROTECCIÓN Un equipo de mando bien proyectado debe incluir una o varias clases de protección. En las instalaciones industriales, el material eléctrico está frecuentemente sometido a condiciones muy duras de trabajo, por lo que resulta necesaria su protección con objeto de evitar fallos en su funcionamiento o reducir al mínimo las posibles averías. Existen dos fuentes de perturbación muy comunes y que pueden provocar fallos en los motores de accionamiento: \.- La excesiva elevación de la temperatura.

2.- Los esfuerzos mecánicos elevados que resultan de una excesiva velocidad o de vibraciones mecánicas. Cualquiera de estas dos causas pude disminuir la rigidez dieléctrica del aislamiento e ? incluso, provocar su destrucción. Los dispositivos de protección utilizados para evitar estas contingencias pueden adoptar diversas formas, aunque la mayor parte de ellos se diseñan para su funcionamiento en el circuito de mando, desconectando el motor de la red de alimentación cuando su temperatura rebasa el límite de seguridad o efectuando los necesarios reajustes en su velocidad cuando deben prevenirse posibles perturbaciones. Generalmente, estos dispositivos de protección son relés especialmente proyectados y previstos para funcionamiento instantáneo o con determinados retardos, según la protección deseada. Los relés térmicos de protección se usan para controlar el calentamiento de los arrollamientos de los motores y provocar la apertura automática del contactor cuando se alcanza un calentamiento limite. El problema a resolver es el siguiente: suprimir ¡a alimentación del motor si su calentamiento tiende a resultar excesivo. Para esto los relés térmicos tienen siempre un elemento fundamental que se calien ta en función de la corriente del motor y que provoca la apertura automática de un contactor, cuando se alcanza la temperatura de reacción. Este elemento fundamental es generalmente un  bimetal, formado por dos láminas estrechas y delgadas de metales diferentes y soldados entre si. Los metales se escogen de forma que tengan coeficientes de dilatación muy diferentes. En esta situación el bimetal de curvarse en función de la temperatura. Al curvarse motiva la apertura un contacto que pueda interrumpir el circuito de la bobina del contactor. El calentamiento del bimetal puede producirse por las siguientes causas: El paso directo de la corriente. El paso de esta corriente a través de una resistencia calefactor dispuesta muy cerca del bimetal Y en serie con el mismo (calentamiento indirecto). Por medio cíe una corriente que proviene de un transformador de intensidad que toma la señal del motor.

RELÉ TÉRMICO DIFERENCIAL Muchos motores trifásicos se queman debido a la ausencia de una de las fases de alimentación cuando el motor ya está en marcha, a pesar de que el relé térmico de protección del que estaban provistos estaba bien elegido y regulado. En el caso de un motor trifásico en triángulo y alimentando solo por dos fases, el porcentaje de sobrecarga en uno de los bobinados de fase será mayor al porcentaje de sobrecarga  producido en las líneas de alimentación y detectado por el relé. Pero con un relé térmico normal se puede provocar el deterioro de uno de los bobinados del motor, ya que el relé operará debido al calentamiento de dos láminas en un tiempo superior al deseado. Para este caso se usa un relé térmico que es sensible a la asimetría de láser y provoca la apertura del contacto aún cuando la corriente que pasa por las dos láminas restantes, no rebase el nivel ajustado. Este es el Relé Térmico Diferencial. RE LES DE TIEMPO Una definición general podría decir un relé de tiempo es un aparato capaz de abrir o cerrar sus contactos de salida, luego de transcurrido un determinado tiempo posterior a la excitación o desexcitación de sus elementos de operación. A los relés de tiempo se los conoce también como "temporizadores" y se los utiliza para automatizar en función del tiempo a una gran variedad de circuitos de control. TIPOS DE RELÉS DE TIEMPO. En función de la forma en la que se accionan se tienen, entre los más utilizados en la industria, los siguientes tipos:  Neumáticos Accionados por motor  Térmicos. Electrónicos. Relés de tiempo neumáticos: Estos relés tienen para su accionamiento un electroimán parecido a un contactor sobre el que van montados contactos de acción instantánea. Para producir la acción de retardo tiene n un elemento neumático unido mecánicamente a otro juego y que constituyen los contactos de acción retardada. Los relés de tiempo neumáticos pueden ajustarse en un rango de 0.2 a 180 segundos aproximadamente. Para cambiar el modo de operación de ON-DELAY a OFF-DELAY se cambia de posición ai electroimán.

Características: Buena exactitud repetitiva (- 10%) Opera indistintamente como ON - DELAY y OFF - DÉLA Y Bajo costo.

i

Ajustable sobre un rango de tiempo desde fracciones de segundo hasta varios minutos. Amplia variedad de arreglos entre contactos instantáneos y temporizados. Relativamente insensibles a las variaciones de voltaje y temperatura.  No tienen escala de tiempo.

Relés de tiempo accionados por motor: En estos relés, para provocar el retardo de accionamiento de los contactos, se tienen un mecanismo de accionamiento de relojería accionado por un pequeño motor sincrónico. Acoplado a uno de los piñones de reducción de velocidad existe un diente que acciona los contactos, los que se mantienen cerrados durante el tiempo que está conectado el motor. Cuando el motor se desconecta, los piñones se desengranan y un resorte hace que éstos regresen a su posición inicial. Para ajustar el tiempo se desplaza la posición del piñón que actúa sobre los contactos. Estos relés permiten grandes rangos de ajuste de tiempo que van desde unos pocos segundos hasta muchas horas (60-72 horas). En la mayoría de este tipo de relés, no hay peligro de que el motor se quede Permanentemente conectado a la red y queden accionados sus contactos. Si se les acopla a un conjunto de levas de accionamiento de contactos, pueden servir como relés de tiempo tipo cíclico o también llamados "Programa adores de levas o relojes secuénciales". Características: Costo medio. Tiene escala de tiempo. Amplios rangos para ajuste de tiempo (desde segundos hasta muchas horas). Excelente exactitud repetitiva (- 0.5%). Opera en la forma ON DELAY y Cíclicamente. Relés de tiempo tipo térmico: La función de retardo se consigue mediante un elemento bimetálico (dos laminas soldadas de diferente coeficiente de dilatación), que después de circular la corriente de excitación un cierto Y tiempo, se curva por efectos de la dilatación, provocando el accionamiento cíe los contactos. El rango del tiempo de retardo va desde los segundos hasta uno o dos minutos. La desventaja es su muy baja exactitud repetitiva cuando no se ha esperado un tiempo suficiente  para el enfriamiento del elemento bimetálico. Es por esto que se utiliza muy poco estos relés.

Características:

Bajo costo. Opera sólo como ON - DELAY. Pésima exactitud repetitiva. Relés de tiempo electrónicos o de estado sólido: Se basa en la carga o descarga de un capacitor. Un circuito RC. Resistencia capacitor) se encarga de proveer EC que es función del tiempo. Este voltaje es alimentado a un circuito de disparo (generalmente formado por un transistor un í ju nt ur a UJT). El ti empo es fácilmente calibrable por medio de una resistencia variable. Este circuito de disparo activará un tiristor (SCR) el cual activara la bobina de un contador   principal que puede trabajar a 110 o 220 V AC. A veces se utilizan también opto acopladores entre la parte electrónica de disparo y la parte de fuerza.

Características:

Costo relativamente elevado. Visa útil extremadamente larga. Excelente exactitud repetitiva (= 1%) Existen en todas las formas de operación. Inmunidad ante la contaminación atmosférica industria! como polvo, suciedad, etc.  No hay rebote de contactos. Resistencia a choques y vibraciones. Ajuste de tiempo local o remoto. FORMAS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS DE TIEMPO: Las formas básicas de operación de los relés de tiempos son: ON - DELAY (retardo postenor a la energización de relé)x OFF - DELAY" (retardo postenor a la desenergización del relé) PULSO independiente del tiempo de energización del relé. PULSO dependiente del tiempo de energización del relé. CICLO OPERATIVO. Existen relés con modos de tiempo combinados.

Relés de tiempo con operación ON — DELAY: Se explica su funcionamiento mediante el siguiente circuito:

Cuando se cierra el interruptor SI se excita la bobina del relé de tiempo RT y a partir de ese momento empieza a correr el tiempo programado para el retardo (por ejemplo 10 segundos) luego del cual se cierra el contacto NA (se enciende Hl) y se cierra el contacto NC (se apaga H2). Al abrir SI se desenergiza el relé y los contactos regresan a su posición inicial. Para sintetizar la operación del relé en función del tiempo, se usa el diagrama lógico secuencial. En este diagrama el nivel lógico "O" significa relé desconectado o conectado abierto y el nivel "1" significa relé conectado o contacto cerrado.

Por lo tanto-'sí-se conecta el relé, éste pasa de nivel "O" a nivel "1" y 10 segundos después, el contacto abierto se cierra y lo inverso con el NC. Si el relé pasa de 1 a O, los contactos vuelven a su condición en el diagrama.

Relé de tiempo OFF-DELAY: El siguiente circuito permite entender mejor su operación: Al momento de cerrar SI se excita la bobina del relé RT y al mismo tiempo operan los contactos. Cuando se abre SI se desconecta el relé, y a partir de ese intante empieza a correr  el tiempo programado para el retardo, pasado el cual los contactos vuelven a su posición inicial.

En el diagrama secuencial se resume la operación del relé off-delay. Un punto especial de observar es que en el segundo cic lo de operación, el tiempo de conexión del relé es menor al tiempo programado para el retardo, sin embargo, los contactos llegan a operar correctamente. Relé de tiempo tipo pulso: Como se puede observar en la siguiente figura, al cerrar SI se excita la bobina del relé RT y en ese mismo instante operan los contactos y simultáneamente empieza a correr el tiempo  programado, luego del cual, los contactos vuelven a su condición inicial. Para este relé existen dos variantes; un relé tipo pulso dependiente del tiempo de excitación y otro independiente del tiempo de excitación .

 No existe símbolo normalizado para este tipo de relés, pero una buena aproximación es el ya indicado.

Relés de tiempo de operación cíclica o intermitente: Observando el circuito de las siguientes figuras se puede realizar el análisis que se indica a continuación: l