EN02 Diseno, Operacion y Mantenimiento de Sistema de Control Electrico

CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA SEDE SUR: 2 SUR 1147 – FONOS (71) (71) 615416 - FAX FAX (71) 615411 SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 – FONO (71) 615454 - FAX (71) 615441 TALCA – VII REGIÓN

ESPECIALIDAD ESPECIALIDAD DE ELECTRÓNICA ELECTRÓNIC A

Módulo

DISEÑ DISEÑO, O, OPERA OPERACIÓN CIÓN Y MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE CONTROL ELECTRICO

NOMBRE ALUMNO: CURSO : R.U.N : DOCENTE:

Fernando E. Tapia Bravo

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control C ontrol Eléctrico

INDICE DE CONTENIDOS CONTENIDO

Índice Aprendizajes esperados Operaciones de Mando Mando Manua l Formas normalizadas de representación. Componentes. Circuitos de aplicación Operaciones de mando Clasificación circuitos Aparatos de mando Solicitud comercial Esquemas interruptores de levas Localización de averías Ejercicio: Conexión de motores eléctricos Ejercicio: inversión del sentido de giro motor trifásico de inducción Ejercicio: inversión sentido de giro Motor 2n Manual Ejercicio: Arranque estrella triángulo Manual MANDO SEMI AUTOMATICO Formas normalizadas de representación. Componentes. Sistemas de protección Sistema de partida Sistema de inversión Sistema de conmutación Circuitos de aplicación Contactor Esquemas de contactores MANDO AUTOMATICO Formas normalizadas de representación. Componentes. Sensores Transductores Sistemas de conmutación Variadores de frecuencia Circuitos de aplicación Lazo abierto lazo cerrado Estructura de un automatismo Sensor Simbología Circuitos de control Ejemplo desarrollo informe escrito (Arranque motor trifásico por eliminación de resistencias retóricas)

PÁGINA 3 4 6 7 8

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Relé programable. Variador de frecuencia Instalaciones para sistemas de medición y monitoreo de procesos. Circuitos con sistemas de medición. Circuitos de monitoreo de proceso PAUTA DE EVALUACIÓN

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Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico

APRENDIZAJES ESPERADOS TIEMPO SUGERIDO: Total Semanal

: 160 horas. : 4 horas

1.- Aprendizaje esperado. (1/4)

DISEÑA Y EJECUTA EN FORMA PRÁCTICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA Y SEÑALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN MANUAL. FECHA DE INICIO

TERMINO

TOTAL HORAS

• CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1. Representa, en forma normalizada, circuitos eléctricos de control manual para máquinas o sistemas. 2. Selecciona los dispositivos y componentes del circuito de acuerdo a los requerimientos y especificaciones técnicas. 3. Monta los dispositivos. 4. Cablea el circuito de acuerdo al diseño 5. Efectúa pruebas de funcionamiento y mediciones para chequear conexiones. 6. Opera el circuito probando chequeando sus características de funcionamiento. 2.- Aprendizaje esperado. (2/4) DISEÑA Y EJECUTA EN FORMA PRÁCTICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA Y SEÑALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN SEMIAUTOMÁTICOS. FECHA DE INICIO

TERMINO

TOTAL HORAS


1. Representa, en forma normalizada, circuitos eléctricos de control semiautomáticos para máquinas o sistemas. 2. Selecciona los dispositivos y componentes del circuito de acuerdo a los requerimientos y especificaciones técnicas. 3. Monta los dispositivos. 4. Cablea el circuito de acuerdo al diseño 5. Efectúa pruebas de funcionamiento y mediciones para chequear conexiones. 6. Opera el circuito probando chequeando sus características de funcionamiento. 3.- Aprendizaje esperado. (3/4) DIAGNOSTICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA Y SEÑALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN AUTOMÁTICOS Y/O SENSORES Y TRANSDUCTORES. FECHA DE INICIO

TERMINO

TOTAL HORAS


1. Representa, en forma normalizada, circuitos eléctricos de control automáticos para máquinas o sistemas. 4

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico 2. Selecciona los dispositivos y componentes del circuito de acuerdo a los requerimientos y especificaciones técnicas. 3. Monta los dispositivos. 4. Cablea el circuito de acuerdo al diseño 5. Efectúa pruebas de funcionamiento y mediciones para chequear conexiones. 6. Opera el circuito probando chequeando sus características de funcionamiento.

4.- Aprendizaje esperado. (4/4) DIAGNOSTICA PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO Y EJECUTA ACCIONES DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA Y SEÑALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN MANUAL, SEMIAUTOMÁTICOS Y AUTOMÁTICOS. FECHA DE INICIO

TERMINO

TOTAL HORAS

• CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Interpreta instrucciones de operación verificando condiciones de funcionamiento Observa condiciones de funcionamiento de las partes o piezas que presentan desperfectos Mide parámetros eléctricos necesarios para detectar fallas de funcionamiento Prescribe soluciones a los problemas de funcionamiento detectados. Selecciona procedimientos de acuerdo a criterios de factibilidad técnica y económica. Repara, reemplaza o cambia componentes, condiciones o unidades. Realiza pruebas de funcionamiento.

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OPERACIONES DE MANDO Las operaciones de mando que se deben realizar, diseñar, controlar y mantener son de vital importancia en el mundo laboral actual, es por ello que en este apunte y el módulo, son mirados desde un perspectiva de orden didáctico, separando circuitos de control Manual, circuitos de control semi automático y circuitos de control automático. Los circuitos de control deben estar diseñados poniendo especial atención a las operaciones de mando, y estas son Arranque, Frenado, Regulación de velocidad e Inversiones del sentido de giro. Según esto se ha de considerar también las óptimas condiciones de seguridad para el personal que va a operar dichos sistemas de control eléctricos.

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MANDO MANUAL CLASIFICACIÓN DE CIRCUITOS Con respecto a la clasificación eléctrica se encuentra dividida en dos partes que son circuitos de CONTROL y circuitos de FUERZA. EL CIRCUITO DE CONTROL

Es el conjunto de componentes primarios o básicos que no están conectados directamente a la potencia de la máquina, pero sin embargo tiene absoluto gobierno (mando o regulación) sobre el circuito de fuerza. Los circuitos de control realizan funciones tales como: arranque, aceleración, regulación, inversión, etc. Los elementos utilizados para regular o gobernar las funciones de una máquina se denominan componentes secundarios de control o maniobra. Los circuitos de Control pueden ser clasificados en Sistemas Manuales, Semiautomáticos, y Automáticos. SISTEMA S DE CONTROL SEMI AUTOMÁTICO

Es una forma de control que se efectúa por medios desde otro lugar en donde la función de la máquina debe ser realizada. En todos los casos el control semi automático proporciona protección contra sobrecarga o cortocircuito. El control semi automático se caracteriza por el hecho de que el operador debe mover un interruptor o presionar un pulsador para que se efectúe cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de la máquina o equipo. SISTEMA S DE CONTROL AUTOMÁTICO

Es una forma de control que se efectúa automáticamente desde cualquier lugar, no es necesario que sea sobre la máquina o equipo. En todo momento el control automático proporciona protección contra sobrecarga o cortocircuito. El control automático se caracteriza por el hecho de que el operador sólo pulsa un pulsador para que se efectúe cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de la máquina o equipo, sin que sea necesaria la intervención del operador para que se realicen los cambios programados en equipo.

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SIMBOLOGIA SEGÚN NORMAS AMERICANAS PULSADORES:

Es un interruptor que funciona manualmente para establecer o interrumpir uno o más circuitos de control. Estos circuitos pueden hacer funcionar dispositivos de control magnético tales como arrancadores, contactores, relés, etc. INTERRU PTOR DE CIRCUITO:

El interruptor de circuito es un dispositivo diseñado para abrir y cerrar un circuito por medios no automáticos y de abrir automáticamente el circuito a una sobrecarga predeterminada de corriente, sin daño a sí mismo cuando se usa apropiadamente dentro de sus especificaciones. El interruptor de circuito es un dispositivo de circuito de control magnético de tres polos que proporciona las siguientes funciones: a) INTERRUPTOR DE DESCONEXIÓN: Proporciona la manera de aislar los conductores de un circuito de su fuente de energía. Una sola palanca controla los tres polos. Cuando se usa de esta manera, también se puede llamar interruptor de seguridad o aislamiento. b)

PROTECTOR DE CIRCUITO:

Proporciona la manera confiable contra sobrecarga del circuito. La estructura consiste en tres polos simples, cada uno capaz de soportar una cantidad “x” de amperes, y compuesto con un cierre de combinación mecánico interno que controla simultáneamente a todas las unidades, abriendo a cada conductor de línea. c)

INTERRUPTOR DE CONTROL MANUAL:

Sus características especiales de disparo en serie con retraso y alta capacidad de corriente de ruptura lo hacen útil como un interruptor de control de encendido-apagado de motor directo cuando se utiliza dentro de sus especificaciones. También se puede llamar interruptor de circuito de motor.

REL É DE SOBREC ARGA :

El relé de sobrecarga es un dispositivo de circuito de control, para proteger a un motor contra cargas excesivamente pesadas. En serie con los contactos de los conductores de la línea del motor se conectan elementos térmicos o magnéticos sensibles a la corriente. Cuando se produce algún valor predeterminado de corriente de sobrecarga, el relé se dispara y corta la

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energía a los controles de arranque, lo que detiene al motor. Se proporciona un botón de restablecimiento manual o automático para establecer el funcionamiento del circuito de control. El relé de sobrecarga es un dispositivo bimetálico de tres elementos que actúa como un interruptor interconstruido cuando se sobrecalienta uno de los tres elementos. Se puede ajustar fácilmente el relé para que se dispare dentro del rango determinado en la placa del relé, haciendo girar el disco calibrado que está en la parte superior de la unidad. Los elementos bimetálicos tienen una función de retraso incorporada que impide el disparo inconveniente durante el arranque del motor. Después del disparo se requiere un periodo de enfriamiento antes de que se restaure el relé REL É DE TIEMPO :

El relé de tiempo es un dispositivo de circuito de control que suministra una función de conmutación con el paso del tiempo. Puede haber muchos tipos de relés de tiempo, tales como los operados por motor, hidráulicos, de decaimiento de flujo magnético, de descarga de capacitor y electrónicos. Sin embargo, las características de construcción y c omportamiento del relé con retraso neumático lo hacen adecuado para la mayoría de las operaciones de control industrial. Un relé con retraso neumático es un dispositivo de restablecimiento que utiliza el escape de un fluido o aire a través de un orificio ajustable. A los relés de tiempo que provocan un retraso en la activación a la carga se les conoce como relés de retraso. REL É DE CONTRO L :

Los relés de control se diseñan para utilizarlos como dispositivos de control en ci rcuitos pilotos, en los circuitos de control de diferentes relés, contactares u otros dispositivos. Debido a sus requerimientos más bajos de corriente y tensión de conmutación, los contactos pueden ser mucho más pequeños y tener menos separación. Su potencia de operación es relativamente baja y se pueden clasificar como relé de trabajo ligero, tipo sensible. LÁMPARAS INDICADORAS:

Las lámparas indicadoras son dispositivos piloto que generalmente en o cerca de los botones de conmutación, sirven para mostrar una condición de funcionamiento específico del motor tal como directa, reversa, rápida, lento, ascenso, descenso, sobrecarga, etc. Aunque generalmente son rojas o verdes, se pueden utilizar otros colores tales como azul, blanco, etc.

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Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico INTER RUP TO RES DE L ÍMITE:

Están construidos de modo que un brazo, palanca o rodillo saliente del interruptor tropiece o sea empujado por alguna pieza del móvil. El movimiento de este dispositivo se transfiere mediante sistema de palancas o un juego de contactos haciendo que estos se habrá o c ierren. INTERRUPTORES DE FLOTA DOR:

La disposición mecánica de un interruptor de flotador consiste, en forma sencilla, en una palanca provista de un eje, con los contactos eléctricos fijados en un extremo y un flotador suspendido en el otro. Cuando el nivel del líquido sube, empuja el flotador hacia arriba, haciendo girar la palanca sobre su eje y produciendo el establecimiento o la interrupción del circuito de mando según cierren o abran sus contactos. LUCES PILOTO:

Para indicar que un equipo está energizado o bien en funcionamiento, se indica por medio de lámparas de pequeña dimensión llamada luces piloto. Cuando el equipo está trabajando se indican los procesos con varias señalizaciones, se ubica un letrero al lado de la luz piloto para indicar que parte o todo el equipo está trabajando.

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PROTECCIONES ELECTRICAS – RELE TERMICO – INTERRUPTOR TERMICO El relé térmico es un dispositivo que permite proteger un c ircuito de sobrecorriente, que pueden ser graduales por problemas de consumo excesivo, fallas a masa no directa, motores con problemas de sobrecarga mecánica, una fase menos en el circuito, etc. El relé térmico, interruptor térmico, protección térmica y cualquier otro tipo de protección que tenga incluido este sistema de desconexión automática, protegerá el circuito de estas anomalías de funcionamiento. FUNCION AM IENTO D EL REL É TÉRMICO:

Estas protecciones se conectan en serie con el circuito. Su mecanismo de desconexión automática está basado en el efecto que produce la temperatura en una lamina bimetálica. Esta lamina bimetálica (dos metales de diferente coeficiente de dilatación) al calentarse por efecto de una sobrecorriente eléctrica, toma temperatura y como uno de los metales posee una dilatación mayor que el otro, se flectará (dobla) hacia un lado, volviendo a su posición original al enfriarse. Este movimiento que se produce por el efecto de la temperatura, en los relés térmicos es transmitido por una reglilla móvil hacia un juego de contactos auxiliares trabados mecánicamente. La reglilla al desplazarse libera el vástago que mantiene fijos los contactos y por consiguiente el desenganche de estos, Así se produce la apertura o cierre de los contactos. Los contactos auxiliares de los relés térmicos permiten la desconexión del circuito de control en caso de falla por una sobrecorriente en el circuito de fuerza. Ejemplo, un motor con una sobrecarga mecánica, aumentará su consumo de corriente. Esta sobrecorriente proporcionará la temperatura necesaria para que se flecten las láminas bimetálicas, de esta manera producirá la desconexión del circuito de control. El motor no alcanza a sufrir mayor daño. El técnico investigará ¿por qué? Operó el relé, hasta solucionar el problema. En resumen el relé térmico es una protección contra sobrecorriente producto de diferentes tipos de fallas eléctricas. Actúa en forma indirecta sobre las líneas de energía, ya que lo hace el circuito de mando de la máquina, desconectando los dispositivos que controlan el circuito de fuerza. Los relés térmicos poseen un rango de trabajo, por ejemplo: el relé RBO-5 tiene un rango de 0.65 a 1.30 amperes. El RBO-9 3.4 a 6.8 amperes (estos dispositivos son los que se usan en las experiencias de taller T.I.I.). La ventaja de este rango esta dada en la posibilidad de ajustar el relé según la potencia del circuito. 11


AJUSTE RELÉ:

Corriente normal de funcionamiento del motor por 1.2 (régimen de sobrecarga de 20%) Para determinar el valor del relé se utiliza el siguiente criterio: Corriente nominal de motor x 1.25 (el valor obtenido se debe adecuar a los valores nominales existentes en el mercado). PRECAUCIÓN: No olvidemos siempre averiguar el motivo por el cual el relé desconectó el

circuito. El botón de reposición permite volver a reenganchar los contactos una vez enfriado el relé (2 a 4 minutos). INTERRUP TOR TÉRMICO:

Es un dispositivo de mando que funciona bajo el mismo principio del relé térmico, solo que este tipo actúa en forma directa sobre la red de alimentación. El desenganche que producen las laminas bimetálicas es sobre el sistema de retención mecánica de los contactos principales, por lo tanto desconecta el circuito de fuerza. Este tipo de “interruptor protector” no posee contactos auxiliares. Su uso más común esta dado en el accionamiento y protección de motores eléctricos. Se les conoce como GUARDAMOTORES. PRO TECC IÓN TÉRM ICA :

Esta protección es muy utilizada en máquinas como: refrigeradores, lavadoras pequeñas, cafeteras, accionadores de aire, máquinas heladeras, compresores, etc. Algunos motores monofásicos llevan incorporado en su placa de conexiones esta protección (motores Famasol). Se conectan en serie con el circuito y su principio de funcionamiento es idéntico al de las protecciones térmicas anteriores. Desconectan el circuito cuando hay una sobrecorriente, producto de una falla. La lámina bimetálica cumple el papel de interruptor en este caso, lleva incorporado en sus extremos un par de pepas de contacto que cierren el circuito constantemente. Cuando se produce un calentamiento por una sobrecorriente esta se flecta abriendo el circuito, al enfriarse vuelve a su posición original cerrando el c ircuito. Su valor nominal es fijo, no tienen regulación. Se determinan según la potencia del circuito, ejemplo: 0.25 HP, 0.5 HP, 0.75 HP, etc.

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APARATOS DE MANDO MANUAL Los múltiples problemas de controles eléctricos que se trata de solucionar mediante diferentes tipos de mando han hecho crear un gran número de dispositivos especiales. Entre ellos figuran los conmutadores e interruptores de levas que son utilizados en la distribución. Estos aparatos construidos para intensidades de corriente que fluctúan entre los 10 y 200 A, tiene reducidas dimensiones, diversidad de combinaciones y posibilidades de transformaciones o modificaciones. Toda esta gama de cualidades lo hacen el preferido de los sistemas de medida, señalización y mando en la distribución eléctrica. CARACTERISTICAS MECÁNICAS Y EL ECTRICA S

Clasificación Estos aparatos accionados por sistemas de Levas se pueden clasificar según su finalidad, su sistema de fijación y según su tipo como: a) SEGÚN SU FINALIDAD ESTOS SE SOLICITAN COMO_ §

interruptores simples

§

Interruptores escalonados

§

Conmutadores sin posición 0

§

Conmutadores con posición 0

§

Conmutadores para instrumentos de medida

§

Conmutadores de mando.

b) SEGÚN SU SISTEMA DE FIJACIÓN ESTOS PUEDEN SER: §

Con fijación central

§

Con fijación mediante placa frontal.

§

Con fijación en la parte posterior

c) SEGÚN SU TIPO, ESTOS PUEDEN SER: §

De palanca simple

§

De palanca y llave (con bornes de conexión normal o acotados)

§

Para corriente de maniobra que fluctúan entre 10 a los 200 A.

§

Con ángulos de maniobra que fluctúan entre los 30º y 90º.

Características técnicas generales de los conmutadores Ejemplo: 13


1) Tensión nominal

380 v

2) Corriente nominal

10 A

3) Corriente de régimen permanente

16 A

4) Poder de Ruptura

1.5 Kw (380v)

5) Duración mecánica

1 millón de ciclos de maniobras

Características comerciales específicas Ejemplo: 1) Conmutador tripolar con posición cero para 125 A. 2) Conmutador voltimetrito para tres tensiones conectadas a 380 v 3) Conmutador amperimétrico para tres circuitos de 10 A A cada ejemplo mencionado se le agrega el tipo de fijación deseada

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SOLICITUD COMERCIAL

Se solicita un conmutador deben entregarse como mínimo las siguientes características a) finalidad(para qué se desea) b) Características de tensión, corriente. c) Tipo de forma, construcción. EJEMPLO:

a) conmutador Wattimetrico para tres tensiones concatenadas y tres tensiones entre fase y neutro. b) Tensión 380 v / 2 A c) Fijación posterior con enclavamiento para puerta y placa frontal.

MANTENIMIENTO PREVE NTIVO

Dependiendo del ambiente, soplar aire seco cada cierto periodo y reapretar los tornillos de conexión para evitar calentamiento y oxidación de los mismos. Si se nota que el árbol de maniobra esta forzado, desconectar, abrir, reparar, si es necesario, lubricar las partes de accionamiento mecánico con vaselina, armar y comprobar. (WD-40 O similar) PREVE NCIÓN DE RIESGO S

Toda vez que se intervenga en repara o realizar una mantención preventiva de un accesorio (interruptor) eléctrico, se debe asegurarse, por cualquier medio, que este desenergizado de no ser así, se corre el peligro de lesionase gravemente ya sea por consecuencias directa o indirecta.

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INTERRUPTOR DE LEVAS

AVERÍAS EN UN INTERRRUPTOR

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INTRO DU CCIÓN

Una rápida localización de una avería es motivo permanente de halagos hacia el electricista, ya que esta actividad siempre facilita las acciones de producción, evita la perdida de mano de obra disponible y evita también que producirán vacíos o relajación en la conducta general de los empleados a no tener en que ocuparse. LOCA LIZACION Y REPARACION DE FALL AS

FALLAS El árbol de maniobra se traba, (en este caso no forzar se puede dañar o quebrar más de un elemento)

CAUSAS a.- un resorte se quebró o soltó del yugo. b.- el limitador de giro se monto sobre el tope. c.- extremo de un yugo quebrado. d.- lleva dañada

REPARACION a.- reparar resorte y volver a m ontar. b.- verificar causa por que se monta reparar anomalía y reparar y c omprobar funcionamiento. c.- soldar al oxigeno, pulir adecuar extremo según posición original, armar y comprobar funcionamiento. d.- cambiar lava en caso de no tener repuesto, hacer otra en material duro, rearmar y lubricar con vaselina y 17

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico comprobar condiciones de funcionamiento. e.- contactos pegados(verificar el e.- despegar y limpiar contactos, en caso circuito eléctrico; por error de de no ser posible despegarlos conexión, los contactos podrían cambiarlos por otros. estar produciendo un cortocircuito Los contactos no cierran Los muelles están quebrados o Cambiar los muelles por nuevos que con la presión suficiente. vencidos. tengan similares características a los originales. Las superficies de contacto se Verificar presión de los contactos por calientan. comparación en otros de buen estado de funcionamiento.

Estirar muelles y comprobar. Los tornillos de conexión se notan recalentados.

a) Apriete insuficiente de los tornillos. b) Corriente de consumo superior a la corriente nominal del conmutador.

Desconectar y limpiar, intercalar entre terminal y tornillo una golilla de bronce y apretar. Bajar si es posible la co rriente de consumo o cambiar el conmutador por otro de mayor capacidad.

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APARATOS DE MANIOBRA Según la normativa eléctrica vigente en Chile (NCH 4/2003), un aparato es

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u n elem ento s d e la ins talación des tin ado a con tro lar el pas o d e la energ ía elé ctr ica . 

Uno de los aparatos más utilizados dentro de la Industria, es el relé. A continuación, veremos los tipos de relés existentes hoy en día. TIPO S DE RE L ÉS

Primero que todo, podemos decir que un relé es un sistema mediante el cuál se puede controlar una potencia mucho mayor, con un consumo en potencia muy baja. Se tienen diferentes tipos de relés, entre los cuales se tienen: •

Relés electromecánicos:

A) Convencionales. B) Polarizados. C) Relés REED inversores. • •

Relés híbridos. Relés de estado sólido.

ESTRUCTURA DE UN REL É

En general, se puede distinguir en el esquema general de un relé, los siguientes bloques: • Circuito de entrada, control o excitación. • Circuito de acoplamiento. • Circuito de salida, carga o maniobra, el cual está constituido por el circuito excitador, el dispositivo conmutador de frecuencia y las protecciones.

Las características generales que posee cualquier tipo de relé son: • • • •

El aislamiento existente entre los terminales de entrada y los de salida. Adaptación sencilla a la fuente de control. Posibilidad de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida. Las dos posiciones de trabajo en los bornes de salida de un relé se caracterizan por:

- En estado abierto, alta impedancia. - En estado cerrado, baja impedancia.

En el caso de los relés de estado sólido, se pueden añadir las siguientes características: • Gran número de conmutaciones y una vida útil bastante más larga. • Conexión en el paso de tensión por cero, desconexión en el paso de intensidad por cero. • Ausencia de ruido mecánico de conmutación. • Escasa potencia de mando, compatible con TTL y MOS. • insensibilidad a las sacudidas y a los golpes. • Cerrado a las influencias exteriores por un recubrimiento plástico. 19

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico RELÉS ELEC TROMECÁNICOS CARA CTERÍSTICA S GENERA LES

Estos Relés, están formados por una bobina y unos contactos, los cuales pueden conmutar circuitos de corriente continua o bien circuitos de corriente alterna. A continuación se pueden observar los diferentes tipos de relés electromecánicos. RELÉS DE TIPO ARMADURA Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos explica prácticamente su constitución y funcionamiento. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si son N.O. ó N.C. (normalmente abierto o normalmente cerrado).

RELÉS DE NÚCLEO MÓVIL Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes).

RELÉ TIPO REED O DE LENGÜETA 20


Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (pueden se múltiples) montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla.

RELÉS POLARIZADOS Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se e xcita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito (ó varios)

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EJERCICIO Nº 1

Puesta en marcha motor trifásico e inversión del sentido de giro en forma manual

1.- OBJETIVO Invertir el sentido de giro de un motor eléctrico por medios manuales 2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD. Cada alumno debe invertir el sentido de giro de una máquina trifásica a través de un conmutador de levas midiendo y comprobando el comportamiento eléctrico que presenta en un sentido de giro como en otro. 3.- ACTIVIDADES 1. Selección de materiales, herramientas instrumentos 2. Distribución y mantenimiento de aparatos 3. Conexiones según esquema 4. Energizar y operar el circuito 5. Aplicar protocolo de pruebas sin energía 6. Registro de datos 7. Confección de un informe escrito 4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES 4.1- Registro y comparación de datos 4.2- Confección cuadros 5.- ESQUEMA ELECTRICO 6.- CONCLUSIONES

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EJERCICIO Nº 2: Puesta en marcha motor 2n en forma manual 1.- OBJETIVO Puesta en marcha motor 2n en forma manual 2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD. Cada alumno debe Puesta en marcha motor 2n en forma manual a través de un conmutador de levas midiendo y comprobando el comportamiento eléctrico que presenta en una y otra n. 3.- ACTIVIDADES 3.1 Selección de materiales, herramientas instrumentos. 3.2 Distribución y mantenimiento de aparatos 3.3 Conexiones según esquema 3.4 Energizar y operar el circuito 3.5 Aplicar protocolo de pruebas sin energía. 3.6 Registro de datos 4 Confección de un informe escrito 4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES 4.1 Medir frecuencia de giro 4.2 Registro de datos 5.- ESQUEMA ELECTRICO 6.- CONCLUSIONES

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EJERCICIO Nº 3: Conexión motor trifásico estrella triangulo manual 1.- OBJETIVO: Conectar motor trifásico Estrella triángulo en forma manual.

2.- DESCRIPCIÓN ACTIVIDAD Conectar en estrella triangulo un motor eléctrico trifásico de inducción mediante conmutador de levas midiendo el comportamiento de ambas formas de conexión

3.- ACTIVIDADES 3.1 Para un motor de inducción jaula de ardilla reconocer partes constitutivas. para complementar esta actividad utilice las máquinas didácticas en corte. 3.2 Tomar nota e interpretar la información que aparece en la placa de características de cada motor. 3.3 identificar los terminales a un motor jaula de ardilla, medir para esa condición, continuidad de la bobina

4.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA 4.1. Placa característica del motor inducción.

5.- ESQUEMA DE CONEXIÓN CONMUTADOR. 5.1.- Tabla de valores MAGNITUD ELÉCTRICA Tensión de línea Corriente de línea Factor de Potencia Potencia activa Potencia útil Revoluciones Rendimiento Fuerza

VALORES OBTENIDOS V A W W rpm N

6.- CONCLUSIONES

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EJERCICIO Nº 4:

Conexión motores Monofásicos con interruptores escalonados.

1.- OBJETIVO: Conectar motor motores Monofásicos con interruptores escalonados. 2.- DESCRIPCIÓN ACTIVIDAD Motores Monofásicos con interruptores escalonados de levas midiendo el comportamiento de la máquina. 3.- ACTIVIDADES 3.4 Para un motor de motor Monofásico reconocer partes constitutivas. para complementar esta actividad utilice las máquinas didácticas en corte. 3.5 Tomar nota e interpretar la información que aparece en la placa de características de cada motor. 3.6 identificar los terminales a un motor Monofásico, medir para esa condición, continuidad de la bobina

4.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA 4.1. Placa característica del motor.

5.- ESQUEMA DE CONEXIÓN CONMUTADOR. 5.1.- Tabla de valores MAGNITUD ELÉCTRICA Tensión de línea Corriente de línea Factor de Potencia Potencia activa Potencia útil Revoluciones Rendimiento Fuerza

VALORES OBTENIDOS V A W W rpm N

6.- CONCLUSIONES

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MANDO SEMIAUTOMÁTICO CONTACTOR Los contactores se emplean para el mando local o a distancia de máquinas de cualquier género. Sobre todo se utilizan los sistemas de mando en que la potencia de acoplamiento y la frecuencia de maniobra se plantean severas exigencias, por ejemplo en maquinas y herramientas y laminadores. Añadiendo relés térmicos se emplean como protectores de motores. Además el contactor resulta un elemento indispensable en la automatización para el mando de las secuencias de trabajo. Por esto, a continuación se presentan distintos esquemas de conexión de estos elementos tan útiles para la puesta en marcha de un motor. Para el mando de motores, el aparato mayormente utilizado es el con tactor electrom ecánico el cual, es un aparato mecánico de conexión comandado por un electroimán. Cuando la bobina del electroimán está alimentada, el contactor se cierra, estableciendo por intermedio de los polos, el circuito entre la red de alimentación y el receptor. Los contactores son aparatos robustos que pueden ser sometidos a exigentes cadencias de maniobras con distintos tipos de cargas. Los contactores se emplean para el mando local o a distancia de máquinas de cualquier género. Sobre todo se utilizan los sistemas de mando en que la potencia de acoplamiento y la frecuencia de maniobra se plantean severas exigencias, por ejemplo en maquinas y herramientas y laminadores. Añadiendo relés térmicos se emplean como protectores de motores. Además el contactor resulta un elemento indispensable en la automatización para el mando de las secuencias de trabajo. Por esto, a continuación se presentan distintos esquemas de conexión de estos elementos tan útiles para la puesta en marcha de un motor. La norma IEC947-4 define distintos tipos de categorías de empleo que fijan los valores de las corrientes a establecer o cortar mediante contactores. Citaremos solamente las categorías para circuitos de potencia con cargas en corriente alterna, sabiendo que existen categorías similares para corriente continua y circuitos de control en corriente alterna y continua. Ca teg o ría A C1:

Se aplica a todos los aparatos de utilización en corriente alterna (receptores), cuyo factor de potencia es al menos igual a 0,95 (cos mayor o igual a 0,95). Ejemplos: calefacción, distribución, iluminación. Ca teg o ría A C2:

Se refiere al arranque, al frenado en contracorriente y a la marcha por impulso de los motores de anillos rozantes. Al cierre el contactor establece la intensidad de arranque del orden de 2,5 veces la intensidad nominal del motor. A la apertura el contactor debe cortar la intensidad de arranque con una tensión menor o igual a la tensión de la red. Ejemplos: puentes grúa, grúas pórtico con motores de rotor bobinado. Ca teg o ría A C3:

Se refiere a los motores de jaula y el corte se realiza a motor lanzado. Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque con 5 a 7 veces la intensidad nominal del motor. A la apertura, corta la intensidad nominal absorbida por el motor. En este momento la tensión en los bornes de sus polos es del orden del 20% de la tensión de la red, por lo que el corte es fácil. Ejemplos: todos los motores de jaula, ascensores, escaleras mecánicas, compresores, etc. Ca teg o ría A C4:

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Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico Esta categoría se refiere a las aplicaciones con frenado a contra corriente y marcha por impulso utilizando motores de jaula o de anillos. El contactor se cierra con un pico de corriente que puede alcanzar 5, incluso 7 veces, la intensidad nominal del motor. La tensión puede ser igual a la de la red. El corte es severo. Ejemplos: trefiladotas, metalurgia, elevación, ascensores, etc. Elección de contactores Cada carga tiene sus propias características y en la elección del aparato de conmutación (contactor), éstas deberán ser consideradas. Es importante no confundir la corriente de empleo Ie con la corriente térmica Ith. Ø Ø

Es la corriente que un contactor puede operar y está definida para la tensión nominal, la Ie: categoría de empleo (AC1, AC2, etc) y la temperatura ambiente. Ith: Es la corriente que el contactor puede soportar en condición cerrado por un mínimo de 8 horas, sin que su temperatura exceda los límites dados por las normas. La vida eléctrica expresada en ciclos de maniobra, es una condición adicional para la elección de un contactor y permite prever su mantenimiento. En los catálogos de contactores se incluyen curvas de vida eléctrica en función de la categoría de utilización.

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FALLA POR ATERRIZAMIENTO

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ESQUEMAS DE CONTROL POR MEDIO DE CONTACTORES MANDO DE CONTACTORES POR CONTACTO PERMANENTE

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Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico MANDO DE CONTACTORES POR IMPULSOS

CONTACTORES CON RELES TERMICOS

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Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico ENCLAVAMIENTO ELECTRICO MUTUO, CON INVERSOR DE GIRO DE MOTOR

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EJERCICIOS EJERCICIO: PRUEBAS EN VACIO DEL CONTACTOR 1.- OBJETIVO Determinar nivel de tensión y corriente en el contactor para que se arme y se desarme 2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD Cada alumno deberá realizar la siguiente experiencia: aplicar a un contactor tensión en forma escalonada de 20 en 20 volts, hacer el registro de los datos obtenidos en una tabla de doble entrada. 3.- ACTIVIDADES LISTADO DE MATERIALES (Contactor para manipulación y desarme) Montaje de los componentes Alimentar con energía PASOS Confeccionar carta Gantt Diseñar circuito Montar circuito según diseño. Registrar datos. Graficar datos Confeccionar informe Individual 4.- DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD En una ficha, dibuja la placa de características que aparece en tu Contactor. 1. En escalas de 10 volts, mide la corriente 2. De la misma forma anterior hazlo ahora en sentido contrario e identifica nuevamente los resultados. 3. Utilizando una tabla de las mismas características, haz la prueba utilizando el mismo Contactor, pero, en otra posición. 4. preguntas 5.- ESQUEMA ELECTRICO 6.- CONCLUSIONES

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MANDO AUTOMÁTICO

LAZO ABIERTO Y CERRADO Los diferentes tipos de sistemas de control pueden clasificarse en sistemas de lazo abierto y sistemas de lazo cerrado. La distinción entre ambos, está determinada por la acción de control, que es la que finalmente activa al sistema para producir la salida. Un sistema de control de lazo abierto, es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida; Por ejemplo, podemos decir que un tostador automático, es un sistema de control de lazo abierto, que está controlado por un regulador de tiempo. El tiempo requerido para hacer las tostadas, debe ser anticipado por el usuario quien no forma parte del sistema. El control sobre la calidad de las tostadas (salida), es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo, el que constituye tanto la entrada, como la acción de control. Por el contrario, un sistema de control de lazo cerrado, es aquel en el que la acción del control, es en cierto modo dependiente de la salida; Por ejemplo, un mecanismo de piloto automático y el avión que controla, forman un control de lazo cerrado. Su objetivo, es mantener una dirección específica del avión, a pesar de los cambios atmosféricos. El sistema ejecutará su tarea midiendo continuamente la dirección instantánea del avión y ajustando automáticamente las superficies de dirección del mismo (timón, aletas, etc.) de modo que la dirección instantánea coincida con la especificada. El piloto u operador, quien fija con anterioridad el piloto automático, no forma parte del sistema de control. Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes: •

La habilidad que tienen para ejecutar una acción con exactitud, está determinada por su calibración.

Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entrada y la salida, con el fin de obtener del sistema, la exactitud deseada. •

Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que presentan los sistemas de lazo cerrado.

Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas de control por realimentación (o lazo realimentado) y permiten mantener vigilado constantemente el sistema para actuar de manera apropiada, ante perturbaciones que existan. La figura, muestra un control de lazo cerrado.

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Diagrama de bloques de un sistema de lazo cerrado

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ESTRUCTURA DE UN AUTOMATISMO INTRODUCCIÓN Los automatismos son realizados con objeto de aportar soluciones a los problemas de naturaleza técnica, económica o humana. Los objetivos que persigue son los siguientes: ⇒

Eliminar las tareas humanas peligrosas, indeseables o repetitivas,

haciendo que las ejecuten las máquinas. ⇒

Mejorar la productividad adaptando la máquina a los criterios de

producción, de rendimiento o de calidad. ⇒

Pilotar una producción variable, facilitando el cambio de una producción a

otra. ⇒

Reforzar la seguridad, vigilando y controlando las instalaciones y

máquinas. En todo sistema automático se distinguen dos partes, la máquina o instalación, y la parte mando construida por el aparellaje de automatismo. Esta parte mando es asegurada por los componentes de automatismo, respondiendo a cuatro funciones de base: ⇒

La adquisición de datos.

⇒

El tratamiento de datos.

⇒

El mando de potencia.

⇒

Y el diálogo hombre – máquina

FUNCIONES ASEGURADAS POR LA PARTE MANDO ADQUISICIÓN DE DATOS Es realizada por los captadores o detectores que informan a la unidad de tratamiento del estado del sistema (variable de entrada). La elección de los aparatos es función de las condiciones de utilización: ⇒

Interruptores de posición accionados mecánicamente

⇒

Interruptor de flotador para control de nivel.

⇒

Selector de posición para seguir el desplazamiento de un nivel; 35

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico ⇒ Manostatos para detectar la presencia o regular una presión; ⇒

Detectores de proximidad inductivos o capacitivos estáticos.

Cuando la detección debe ser efectuada sin contacto con el móvil a controlar, o cuando la cadencia es muy elevada, o en ambientes particulares; ⇒

Células fotoeléctricas para detectar a distancias importantes;

⇒

Detectores

de

velocidad

para

controlar

las

velocidades

de

desplazamientos o de rotación, etc. La evolución de los automatismos ha llevado a la creación de nuevos “periféricos”, como los conmutadores rotativos o “ruedas codificadoras” que permiten visualizar las distancias, los pesos, o cualquier otra información numérica. Los datos son igualmente introducidos con ayuda de cartas perforadas o bandas magnéticas, etc. TRATAMIENTO DE DATOS El conjunto de informaciones tomadas por los captadores es transmitido a la unidad de tratamiento que elabora las órdenes de acción, según un procedimiento bien definido. Es función de la naturaleza del automatismo, el ciclo de funcionamiento puede ser combinatorio o secuencial. •

CICLO COMBINATORIO: el ciclo combinatorio se realiza por la combinación de los

valores primarios. El mando de las salidas está directamente ligado a las informaciones presentes en un instante. Las acciones anteriores no son memorizadas. •

CICLO SECUENCIAL: es definido teniendo en cuenta las variables primarias y

secundarias. El mando de las salidas no sólo depende de las informaciones presentes, sino también de acciones pasadas. Este ciclo necesita obligatoriamente memorias. Según la importancia y la complejidad del automatismo, el tratamiento de datos se efectúa mediante relés de automatismos, contactores auxiliares, células lógicas y secuenciadores (normalmente neumáticos), micro – sistemas o con ayuda de un autómata programable.

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MANDO DE POTENCIA Las señales disponibles a la salida de la unidad de tratamiento (variables de salida) son aplicadas a los circuitos de mando de órganos amplificadores (bobinas de relés, de contactores, distribuidores, etc.) cuyos circuitos de potencia alimentan los accionadores (contactores, cilindros, etc.). Estos amplificadores son elegidos en función de la tecnología requerida, de la potencia de los accionadores y de las condiciones de funcionamiento. Los contactores, arrancadores, variadores de velocidad, distribuidores neumáticos, son los más utilizados. DIÁLOGO HOMBRE  MÁQUINA El diálogo hombre - máquina es el complemento indispensable de todo automatismo. Permite al operador intervenir en el momento del arranque o en curso de ciclo, proceder a una parada de emergencia y por medio del sistema de señalización, controlar permanentemente el desarrollo de las operaciones. Esta función de diálogo es asegurada por todo los auxiliares de mando de intervención manual (pulsadores, cajas de pulsadores, conmutadores) así como por los pilotos de señalización; y para las instalaciones más complejas, por los pupitres de mando, cuadros sinópticos y teclados, micro terminales, etc.

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SENSORES INTRODUCCIÓN

Utilizados en la industria pata medir presencia o ausencia de objeto, velocidades de rotación poleas, ruedas o velocidades lineales de producción, por ejemplo, paso de envases o botellas, niveles de líquidos en estanques etc. Permiten llevar un control de cantidades envasadas, producidas o desechadas

TIPOS DE CONEXIONES Se tiene diferentes alternativas de conexión Conexión en corriente continua (DC) Para tres alambres NPN NA o NC PNP NA o NC Para dos alambres

NA o NC

Conexión en corriente alterna (DA) Dos alambres

NA o NC

PRECAUCIONES ANTE EL CABLEADO EVITAR ♦

Cableado próximo a líneas de fuerza o alto voltaje

♦

Fuentes de interruptores (switching), motores

♦

Extensiones largas para aplicaciones de rápida respuesta

SE RECOMIENDA ♦

Conduict metálico

♦

Cables con pantalla

♦

Cables de diámetro > a 0.3 mm2 para largos < 30 metros

SENSORES CON PANTALLA Mayor resistencia mecánica ♦ ♦

Menor distancia de detección

♦

Pueden ser rodeados por el material a censar

SENSORES SIN PANTALLA Menor resistencia mecánica ♦ 38

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico ♦ Mayor distancia de detección ♦

Pueden estar rodeados por el material a censar

DINAMICA DE LOS SENSORES ♦ Se pueden combinar para generar salidas dependientes de dos o más variables ♦

Detección simultáneas de dos objetos para ejecutar acción

♦

Puerta abierta entrada a ascensor

♦

Presencia ascensor

♦

Conteo simultaneo de objeto

TIPOS DE SENSORES INDUCTIVOS este tipo de sensores se utilizan para detectar presencia de objetos metálicos en guillotinas, motores, máquinas conserveras etc. CAPACITIVOS se utilizan para detectar objetos no metálicos, tales como papel, líquidos, materiales en polvo FOTO EL ÉCTR ICOS Y FIB RA ÓPTICA

Operan con presencia de objetos NA o con ausencia del objeto NC a detectar Permiten censar objetos opacos a distancia mayores Tipos ♦

Barra emisor receptor objetos opacos hasta 20 metros

♦

Barra reflex emisor y receptor juntos reflector objetos opacos hasta 3.5

metros ♦

Proximidad similar a los sensores de proximidad, objetos opacos hasta 0.2

metros sensibilidad ajustables. ♦

La distancia de detectar aumenta o disminuye dependiendo de la

reflexibilidad del objeto y del tamaño. Precauciones ♦

Evitar fuentes de luz potentes en las proximidades de los sensores.

♦

Evitar interferencias mutuas entre sensores. 39

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico ♦ No instalar demasiados cerca de superficies lisas, por posibles reflexiones

del haz Evitar cables largos.

VENTAJAS

VALORES DE USO

Sin contacto físico con el objeto detectado Sin desgaste, posibilidad de destetar objetos frágiles, recién pintados, etc Cadencia de funcionamiento elevadas

Perfecta adaptación a los Automatismos electrónicos

Grandes velocidades de ataque

Tiene en cuenta información de corta duración

Robustez, productos totalmente

Muy buena resistencia a los entornos

encapsulados en resina

industriales

Estático, sin piezas en movimiento dentro Duración de vida independiente del del detector

número de maniobras

DETECTORES DE PROXIMIDAD Los detectores de proximidad inductivos detectan, sin necesidad de entrar en contacto con los objetos metálicos, a una distancia que varía de 0 a 60 mm. Los podemos encontrar en aplicaciones de lo más variadas como la detección de posición de piezas de máquinas (levas, topes…), el contaje de presencia de objetos metálico, etc.

VENTAJA DE LA DETECCIÓN No existe contacto físico con el objeto, con lo cual no se produce deterioro alguno y es posible detectar objetos frágiles, recién pintados. • Elevadas cadencias de funcionamiento. • Consideración de los datos de corta duración. • Excelente resistencia a entornos industriales (productos robustos totalmente encapsulados en una resina). • Aparatos estáticos: no existen piezas en movimiento dentro del detector y, por tanto, la duración de vida es independiente del número de ciclos de maniobras. •

Existen detectores de proximidad de las más variadas características de los cuales explicaremos los más comunes que son: inductivos y Capacitivos .

DETECTORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS 40


DE PROXIMIDAD Un detector de proximidad; es uno de los elementos más importantes de un automatismo. Esto debido a la gran gana de aplicaciones que tiene en la industria, los tipos de procesos que con el se pueden controlar. Transmite al sistema de tratamiento la información sobre las condiciones de funcionamiento de la máquina: §

Presencia, paso, desfile de piezas.

§

Fin de carrera

§

Rotación, contaje, etc.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Un detector inductivo detecta únicamente objetos metálicos. Básicamente, está compuesto por un oscilador cuyos bobinados componen la cara sensible. Delante de dicha cara se crea un campo magnético alterno.

Composición del detector de proximidad inductivo a) Oscilador b) Etapa de tratamiento c) Etapa de salida

COMPOSICIÓN PARTE OPERA TIVA ♦

Tipo de soporte(cilíndrico rectangular)

♦

Característica de detección(alcance, histéresis)

PARTE MANDO ♦

Tipo alimentación (CC, CA, CC/CA)

♦

Características eléctricas (corriente, tensión, etc) 41


Al colocar una pantalla metálica en el campo magnético del detector, se producen unas corrientes inductivas que originan una carga adicional que provoca la parada de las oscilaciones. Después del tratamiento se suministra una señal de salida que corresponde con un contacto de cierre NA, de apertura NC o complementario NA + NC.

Detección de un objeto metálico

ZONA DE FUNCIONAMIENTO La zona de funcionamiento corresponde con el espacio en el cual se produce la detección real del objeto. Los valores que se especifican en las características de los productos corresponden a las piezas de acero que se van a controlar de tamaño equivalente a la cara sensible del detector. Para cualquier otro caso (piezas pequeñas, materiales distintos...) será necesario realizar un cálculo de corrección (véase página 2/188).

1. Curvas límite de la detección 2. LED de señalización de la detección

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ALCANCES

ALCANCE NOMINAL (SN). Alcance convencional que designa al aparato. No tiene en cuenta las dispersiones (fabricación, temperatura, tensión). ALCANCE REAL (SR). El alcance real se mide con la tensión de alimentación asignada (Un) y la temperatura ambiente asignada (Tn). Debe quedar comprendido entre el 90% y el 110% del alcance nominal (Sn): 0,9 Sn Sr 1,1 Sn. ALCANCE ÚTIL (SU). El alcance útil se mide dentro de los límites admisibles de la temperatura ambiente (Ta) y de la tensión de alimentación (Ub). Debe quedar comprendido entre el 90% y el 110 % del alcance real: 0,9 Sr Su 1,1 Sr. ALCANCE DE TRABAJO (SA). Es la zona de funcionamiento del aparato. Debe quedar comprendido entre el 0 y el 81% del alcance nominal Sn: 0 Sa 0,9 x 0,9 x Sn.

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SIMBOLOGIA

Bobina en general

Lámpara de señalización

Temporizador con retardo a la conexión

Telerruptor

Sirena

Pulsador de doble cámara

Pulsador de marcha

Pulsador de Parada

Interruptor rotat ivo

Parada de emergencia (Zeta de emergencia)

Contacto de relé térmico

Interruptor rotativo de tres posiciones

Final de carrera

Contacto conmutado de interruptor horario

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Contacto conmutado de temporizador a la conexión

Contacto conmutado de temporizador a la desconexión

Interruptor

Contacto conmutado de detector de nivel

Detector capacitivo

Detector inductivo

Red de alimentación trifásica

Contactor trifásico

Fusible monofásico

Interruptor diferencial Tetrapolar

Interruptor trifásico

Interruptor magnetotérmico bipolar

Motor trifásico

Fusible trifásico

Interruptor magnetotérmico tripolar

Relé térmico

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CONTROL AUTOMÁTICO DE UNA ESCALERA MECÁNICA CON BARRERA FOTOELÉCTRICA

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DESCRIPCIÓN

Los contactores pueden activarse mediante cualquier sistema que cierre el circuito de su bobina, y no solamente por pulsadores o interruptores manuales. Si el elemento capaz de activar un contactor cambia entre dos estados frente a la variación de una determinada situación de la máquina, se denomina detector todo-nada. Uno de éstos es la barrera fotoeléctrica, que permite determinar la presencia o no de un objeto (en este caso, personas que desean utilizar la escalera mecánica), y cerrar o abrir el circuito del automatismo en consecuencia. La reacción se produce por el corte que el objeto provoca sobre el haz luminoso que es emitido por uno de los elementos de la barrera y detectado por el otro, que se sitúa enfrente del anterior. En este circuito, se ha previsto la puesta en marcha de la escalera mecánica cuando aparecen personas a su entrada, el mantenimiento mientras existan personas en esta situación, y la parada cuando ha transcurrido un tiempo (que se supone que es como mínimo el de subida completa) desde que no hay personas esperando. Para ello, la barrera fotoeléctrica, que activa el relé auxiliar KA1 cuando es cortada, cierra el circuito del contactor a través de este relé en cuanto aparecen personas a la entrada, poniendo en marcha la escalera. En cuanto la barrera se restablece, por estar subiendo o, simplemente, por haberse retirado de la entrada, el relé KA1 se desactiva, pero no el contactor, que está realimentado, y comienza a funcionar el temporizador a través del contacto cerrado de KA1. Si transcurre el tiempo del temporizador sin que se corte la barrera nuevamente, el contacto del temporizador desactiva el contactor y la escalera se para. Si durante este tiempo vuelve a cortarse la barrera, se desactiva el temporizador y la escalera sigue funcionando.

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EJERCICIO: selección de un dispositivo de control I OBJETIVO Seleccionar un dispositivo de control eléctrico según las características y función de la actividad entrega por el profesor

II DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD Según el material bibliográfico existente el laboratorio cada alumno deberá realizar una busque de material relacionado con el un dispositivo de control electrónico para el mando de una máquina eléctrica

III ACTIVIDADES Listado de características Normalización Manipulación de catálogos. Dibujos Confección de tablas

IV DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA V.- ESQUEMA ELECTRICO VI – CONCLUSIONES

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EJERCICIO: Aplicación temporizador OBJETIVO Controlar la marcha de un motor eléctrico con inversión del sentido de giro por medio de temporizador. II.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD Poner en marcha un motor eléctrico por medio de contactores electromagnéticos, pulsadores de marcha (M) y paro (P) alambrando el circuito de control a través del contacto solidario al relé de sobrecarga, efectuando controles de intervención de los equipos eléctricos por medio de un temporizador electrónico que evite la marcha sobre contra marcha y vice versa. III.- ACTIVIDADES GENERALES 1. Diseño del circuito. (esquema eléctrico) 2. Selección de materiales. 3. Montaje de los componentes. 4. Desarrollo de la experiencia. 5. Pruebas. 6. Informe sobre la actividad realizada. IV – DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD V.- ESQUEMA ELECTRICO VI.- CONCLUSIONES

NB: La experiencia debe contemplar la utilización de las medidas de seguridad eléctricas, tanto, para los componentes eléctricos como para las personas.

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EJERCICIO: CONEXIÓN RELÉ DE ASIMETRÍA I.- OBJETIVO Conectar relé a la red II.- DESCRPCIÓN ACTIVIDAD La protección de los dispositivos eléctricos es una etapa de gran importancia para la realización todo circuito destinado al uso general de la población, sin embargo la energía utilizada por los diversos tipos de aparatos eléctrico es una tarea de una envergadura de consideración en la industria actual, aquí es donde entra a tallar un dispositivo eléctrico como el detector de asimetría en las líneas de transmisión eléctrica, las cuales puedan ser causa de fallas de sistemas de mayor valor o de influencia en el funcionamiento de aparatos de gran delicadeza. Características Marca Lovato 3 Fases U = 380 – 415 v ac 50Hz III.- ACTIVIDADES Selección de materiales, herramientas, instrumentos. Diseño del circuito Distribución de aparatos Conexiones según esquema Energizar y operar el circuito Confección de un informe escrito 4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES Regular tiempo de conexión y desconexión Comparar el tiempo regulado con el tiempo real de operación 5.- ESQUEMAS ELECTRICO DE CONTACTOS 6.- CONCLUSIONES

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EJERCICIO: CONEXIÓN RELÉ DE SOBRE CARGA 1.- OBJETIVO Conectar relé de sobre carga 2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD. Poner en funcionamiento relé de sobre carga para proteger un motor eléctrico midiendo el comportamiento del circuito que protege 3.- ACTIVIDADES Selección de materiales, herramientas, instrumentos. Diseño del circuito Distribución de aparatos Conexiones según esquema Energizar y operar el circuito Registro de datos Confección de un informe escrito 4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES Regular tiempo de conexión y desconexión Comparar el tiempo regulado con el tiempo real de operación 5.- ESQUEMAS ELECTRICO DE CONTACTOS 6.- CONCLUSIONES

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EJERCICIO: CIRCUITO DE CONTROL AUTOMÁTICO ESTRELLA ESTRELL A TRIÁNGULO 1.- OBJETIVO Controlar motor eléctrico por medio de Circuito de control electromagnético de forma automático estrella triángulo. 2.- DESCRIPCIÓN ACTIVIDAD El fundamento del arranque estrella-triángulo se describe en el circuito de arranque por pulsadores. En aquel caso, se encargaba al operario la función de determinar el instante correcto para realizar la conmutación. 3.- ACTIVIDADES. 1. Diseño del circuito. 2. Selección de materiales. 3. Montaje de los componentes. 4. Desarrollo de la experiencia. 5. Pruebas. 6. Informe sobre la actividad realizada. 4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES 1. 2.

Desarrollo del emplazamiento. Aplicar medidas de seguridad.

5.- ESQUEMA ELECTRICO 6.- CONCLUSIONES

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TEMA:

ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR ELIMINACIÓN DE RESISTENCIAS ROTÓRICA

1.- INTRODUCCIÓN: Los circuitos de control desde su aparición en el siglo 19 han cumplido una finalidad muy especifica e importante en el desarrollo de la vida del hombre, por esto debemos procurar su estudio y análisis exhaustivo ya que de ellos depende una confortable y confiada vida de los usuarios de los servicios eléctricos. Desde sus inicios la electricidad ha sido un a fuente de la cual el hombre ha podido obtener energía, y la forma más popular el CONTROL eléctrico DE UN MOTOR. El circuito eléctrico de control manual, es el circuito más simple de todos, sólo es necesario operar un interruptor para obtener lo deseado. Ahora bien, mediante este documento, se da a conocer una actividad, en donde los alumnos deben diseñar un circuito eléctrico de control y luego realizar los pasos adecuados parar su ejecución práctica en los paneles de práctica. El siguiente trabajo práctico nos permite visualizar los distintos procedimientos utilizados en el accionamiento eléctrico, especialmente cuando se requiere poner en funcionamiento un motor trifásico mediante la utilización de relés temporizados y contactores electromagnéticos. Nuestro trabajo consiste en el desarrollado una S e cu e n c i a d e A r r a n q u e d e u n M o t o r Trifásico po r Elim inación d e Resistenc ias Rot óricas . Este trabajo fue realizado en

las siguientes etapas: •

Carta Gantt

•

Desarrollo del plano funcional de fuerza y comando

•

El de accionamiento

•

El emplazamiento de los elementos que componen el circuito eléctrico

•

Ejecución del trabajo

•

Protocolo de Prueba

•

Informe técnico

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A continuación se presenta el desarrollo de la experiencia ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR ELIMINACIÓN DE RESISTENCIAS ROTÓRICAS. •

GENERALIDADES

Este procedimiento de arranque consiste en intercalar, durante el periodo de arranque, una resistencia en serie entre la línea y el estator del motor, con objeto de limitar el valor de la corriente de arranque a un valor previamente fijado. La eliminación de esta resistencia se realiza manual o automáticamente en uno o más puntos, según la potencia del motor y las características de la máquina accionada. Su característica principal es la reducción del par motor durante el periodo de arranque, teniendo un interés secundario la reducción de la corriente de arranque. 1. VENTAJAS: •

Posibilidad de elegir el par de arranque.

•

Posibilidad de elegir el número de escalones de arranque

2. INCONVENIENTES: •

La corriente de arranque sólo disminuye proporcionalmente a la raíz cuadrada del

par del motor. •

Consumo de energía activa durante el período de arranque.

3. CAMPO DE APLICACIÓN: •

Accionamiento de máquina centrífuga y cuyo par resistente es bajo durante el

período de arranque, aunque después puede aumentar durante el período de puesta en velocidad. 4. PRECAUCIONES: •

Debe dimensionarse correctamente la resistencia de arranque.

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CARTA GANTT

Antes de iniciar cualquier trabajo práctico, se recomienda que el estudiante desarrolle en equipo una carta Gantt, considerando todas las actividades a realizar y los tiempos utilizados.

Nº

Actividades

Fechas Julio 18 T 19 M 19 T 25 T 26 M 26 T

1. Instrucciones y conformación de Equipo 2. Organización del equipo de trabajo y definición de roles. 3. Confección Carta Gantt 4. Análisis de la propuesta a trabajar 5. Diseño del circuito de Fuerza (croquis) 6. Diseño del circuito de Mando (croquis) 7. Supervisión 8. Estudio de sugerencias realizadas al Diseño 9. Elaboración Listado de Materiales 10. Supervisión 11. Estudio de sugerencias listado de materiales 12. Recepción de Materiales 13. Dibujo del emplazamiento de los dispositivos eléctricos 14. Supervisión 15. Estudio de sugerencias realizadas del emplazamiento 16. Dibujo del cableado de fuerza y comando 17. Supervisión 18. Estudio de sugerencias realizadas al cableado 19. Montaje de los dispositivos sobre el panel del prueba según esquema de emplazamiento 20. Cableado de los de los dispositivos según esquema de conexiones 21. Supervisión 22. Aplicación de las sugerencias realizadas al montaje y cableado 23. Protocolo de pruebas 24. Supervisión 25. Aplicación de las sugerencias realizadas a las pruebas 26. Puesta en funcionamiento del circuito 27. Registro de parámetros eléctricos del circuito

X X X X X

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 55


28. Tabla de comparación resultados según datos del motor 29. Supervisión 30. Elaboración de Informe Técnico 31. Desmontaje y entrega de materiales

X X X X

56


LISTADO DE MATERIALES Nº 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

DESCRIPCIÓN COMPONENTES Motor trifásico de anillo rozante 380 V – 2 HP Contactor electromagnético 10A Clase AC2 tripolar 2 NC – NA 240 V – 2,9 KW 440/660 V – 4 KW Bobina 220 V/50 HZ modelo LC1 Disyuntor 3 x 10 A curva D Disyuntor 2 A, 6 KA curva C Guardamotor trifásico M08 2 KW 2,5 - 4 A FCU 100 KA 400 V Pulsador de Seguridad Z IP 65 – IIH 10 A 8 φ mm (amarillo) Bornes protegidos contra contactos accidentales VDE Pulsador Paro IP 65 – IIH 10 A 8 mm φ (rojo) Pulsador Marcha IP 65 – IIH 10 A 8 mm φ (verde) Relé térmico 600 V 1 NO + 1NC 12 - 18A Relé temporizado bobina 220 V -1 NA para Riel Din Conductores eléctricos NYA 1, 5 mm2 (fuerza) Cable eléctrico 18 AWG (mando) Regletas de conexión 2.5 mm 500 V Lámpara piloto 8 mm φ color rojo 220 V Resistencias Eléctricas

CANTIDAD 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 3 20 m 10 m 16 4 9

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MATERIALES ENTREGADOS Nº 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

DESCRIPCIÓN COMPONENTES Motor tipo ODS 80 – 4 Nº 1033219 P44 220 /380 V, 0.95/0.55 A, 1410 rpm, 50 Hz, 0.2 KW Cos ϕ 0,8 Rotor 100 V/ 1,35 A Contactor electromagnético Klöckner Moeller dil 00-50 2,2 Kw AC 11, Ith 20A IEC 158 bobina 220 V/50 HZ Guardamotor trifásico Sursun 500 V 4,0 – 6,3 A Unidad de 3 Pulsadores M – P – S Bornes protegidos contra contactos accidentales VDE Relé térmico Mitsubishi 600 V 1 NO + 1NC 12 - 18A Reset H – A TH-K20KP Serie Nº 302 Relé temporizado bobina A1/A2 220 V 50/60 Hz Al 902 N 8181.04 Minitimes Dold Regulation 0.15 – 3 seg Relé temporizado bobina A1/A2 220 V 50/60 Hz Al 902 N 8181.04 Minitimes Dold Regulation 0. 05– 1 seg Regletas de conexión 2.5 mm 500 V Disyuntor 2 A, 6 KA curva C Conductores eléctricos NYA 1, 5 mm2 (fuerza) Regletas de conexión 2.5 mm 500 V Regleta de conexión Neutro Lámpara piloto 8 mm φ color rojo 220 V Resistencias Eléctricas

CANTIDAD 1 4 1 1 1 1 2 1 8 1 20 m 16 1 4 9

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APL ICACIÓN DEL PROTOCOL O DE PRUEBA S

1. PRUEBAS DE AISLACION El criterio a considerar en la prueba de aislación es 10 KΩ / V + 1 M Ω a 500 V

Fuerza Puntos R–S S –T T–R

Control Resistencia > 200 MΩ > 200 MΩ > 200 MΩ

Puntos R-N S-N T-N R - Tp S - Tp T - Tp N -Tp

Resistencia > 200 MΩ > 200 MΩ > 200 MΩ > 200 MΩ > 200 MΩ > 200 MΩ > 200 MΩ

2. PRUEBAS DE CONTINUIDAD 2.1. Fuerza Desde X1 R X1 S X1 T

Hasta X2 U X2 V X2 W

observaciones Circuito cerrado (operado externamente)

Cableado OK OK OK

R < 1 Ω 0,3 Ω 0,4 Ω 0,3 Ω

2.1. Control Desde T T T T

Hasta N (KM1+KT3) N (KM1+KT3+ KM4 +KT2) N (KM1+KT3+ KM4 +KT2+ KM3+KT1) N (KM1+KM2)

observaciones Circuito cerrado (operado externamente)

Cableado OK OK

R en Ω 440 Ω 216 Ω

OK

142 Ω

OK

400 Ω

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3. PRUEBAS DE CORTOCIRCUITO 3.1. Fuerza Desde X1 R X1 S X1 T

Hasta X2 S X2 T X2 R

observaciones Circuito Abierto

Cableado OK OK OK

Hasta N

observaciones Circuito Abierto

Cableado OK

3.2. Control Desde T

T A B L A D E V A L O R E S

1. Valor de resistencia de las bobinas de los contactores y temporizadores

Elemento KM1 KM2 KM3 KM4

Resistencia 840 Ω 769 Ω 758 Ω 742 Ω

Elemento KT1 KT2 KT3

Resistencia 916 Ω 988 Ω 927 Ω

2. Valor de las resistencias rotóricas

Elemento Resistencia ABC Resistencia DEF Resistencia GHI

Valor 8,4 Ω 3,3 Ω 1,3 Ω

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CONCLUSIONES

El desarrollo de está experiencia nos permite concluir lo siguiente: La importancia de elaborar una Carta Gantt, lo que facilita una planificación más real de las actividades desarrolladas. •

Si bien es cierto que el plano de fuerza es simple, se pueden realizar algunas modificaciones especialmente lo que se refiere a la conexión de los contactores rotóricos (por ejemplo cambiar de la conexión estrella a la conexión triángulo en la salida) esto nos da la seguridad que aunque se desconecte una línea de la resistencia retórica el sistema sigue conectado. •

El poder llegar a distintas posibilidades de esquemas de control según las necesidades del circuito (mando y operación) como también por los elementos involucrados en la secuencia. •

Las distintas pruebas realizadas previa energización del circuito (protocolo de prueba) nos permite llevar adelante un trabajo más seguro y de mayor profundidad a la hora de operar. •

FUNCIONAMIENTO DEL ARRANQUE CRONOMETRICO, SIN INVERSIÒN DEL SENTIDO DE GIRO, EN CUATRO ESCALONES El sistema de arranque utilizado en esta ocasión para la temporización de resistencias rotóricas. Funcionamiento: Al accionar el pulsador de marcha S2, actúa el contactor de red Km1, quedando automantenido por su contacto 43 – 44; al mismo tiempo, el contacto 21 – 22 pone bajo tensión al relé de tiempo kt3. El motor arranca con la totalidad de la resistencia rotórica en el circuito, es decir, R1 + R2 + R3. Al final de la temporización, el contactor rotórico km4, es maniobrado por el contactor.

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PAUTAS DE EVALUACIÓN CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA SEDE SUR: 2 SUR 1147 – FONOS (71) 615416 - FAX (71) 615411 SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 – FONO (71) 615454 - FAX (71) 615441 TALCA – VII REGIÓN

PAUTA DE EVALUACION DE ACTIVIDAD PRÁCTICA (Estrella Triángulo) Control automático Nombre: ................................................................................................... RUN: .......... Fecha:…………………………………………………………. Puntaje obtenido: ............ Marcar la alternativa según corresponda, en base a los criterios que aparecen a continuación Escala de apreciación: 0 I II III IV

Malo Deficiente Regular Bueno Muy Bueno

NOTA = PUNTAJE OBTENIDO + 1 = 100

INDICADORES %

1.1. Selección de materiales 1.2. Tiempo empleado 1.3. Disposición de componentes sobre el panel 1.4. Conexionado de componentes. 1.5. Interrogación oral. 1.6. Puesta en marcha. 1.8. Uso de los instrumentos. 1.9. Desmontaje de los componentes. 1.9 Realiza la actividad atendiendo la seguridad personal 1.10 Aplica el código de colores 1.11 Selección de las herramientas 1.12 Selección de los instrumentos 1.13 Aplica pruebas a la construcción

ESCALA DE APRECIACION 0 I II III IV Total

10 5 10

35 10 20 5 5

Total

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CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA SEDE SUR: 2 SUR 1147 – FONOS (71) 615416 - FAX (71) 615411 SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 – FONO (71) 615454 - FAX (71) 615441 TALCA – VII REGIÓN

EVALUACION LABORATORIO ACTIVIDAD FECHA CURSO/NIVEL

Tema

: : :

:

ASPECTOS A OBSERVAR PUNTAJE Por aspecto*

1.- Realiza actividad con. 1 Orden 2 Eficiencia 3 Creatividad Subtotal 3.- Usa en forma debida: 3.1 Protecciones eléctricas 3.2 Contactores 3.3 Conductores 3.4 Instrumentos Subtotal

Ponderación

Subtotal

5.- Monta materiales en forma debida y según diseño: 5.4 Fijación de elementos 5.5 Observa normas de seguridad. Subtotal 6.- El producto terminado presenta. 6.1 Orden 6.2 Ajuste al diseño. 6.3 Funcionalidad. 6.4 Adecuación tiempo empleado. 6.5 Limpieza Subtotal TOTAL *CATEGARÍA: Numérica Conceptual 7 6 5 4 3 2

Excelente Muy bueno Bueno Suficiente Insuficiente Deficiente

Siempre Casi siempre Con frecuencia A veces Casi nunca Nunca

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EVALUACIÓN INFORMES DE LABORATORIO OBJETIVO ACTIVIDAD A REALIZAR FECHA : MÓDULO CURSO: PROFESOR

: : : : : : Fernando E. Tapia Bravo

ESCALA DE APRECIACIÓN 7 = Sobresaliente 6 = Muy bueno 5 = Bueno 4 = suficiente 3 = Menos que suficiente 2 = Malo 1 = Muy malo

M E T I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

DESCRIPCIÓN INDICADOR

NÚMERO DE LISTA ALUMNOS 1

2

3

4

5

6

7

8

9

NOTA

10

Introducción Objetivo Justificación Descripción Carta Gantt Esquemas eléctricos Uso de simbología Listado de materiales Listado de Herramientas Listado de Instrumentos Listado de insumos Desarrollo Conclusiones Bibliografía Índice Anexos

OBSERVACIONES

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EN02 Diseno, Operacion y Mantenimiento de Sistema de Control Electrico

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