ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELÉCTRICA
EQUIPO 8 Ortiz Mena Daniel Martínez Miranda Miguel Ángel Martínez García Abner José Profesor: Luis Fernando Franco Guzmán Grupo: 8AM3
Fecha: 2/Marzo/2017
Resumen: En la presente práctica se llevó a cabo una serie de actividades que tuvieron la finalidad de actuar de modo introductorio para que el alumno fuera capaz de conocer los principales componentes en el ámbito de los sistemas de control de máquinas y procesos eléctricos, pues el desarrollo de la práctica no solo consistió en implementar una serie de circuitos de lógica cableada para el control de un motor eléctrico, sino también se tuvieron que identificar los diferentes dispositivos electromecánicos presentes en un tablero de control e investigar la hoja de datos técnicos y cuál es la función que estos desempeñan, además de realizar la representación gráfica de dichos circuitos utilizando utilizando el SA y SE. En otro apartado de la práctica se realizó la identificación física y funcional de las partes de un contactor, y de igual modo con las partes de un CCM, todo lo anterior basándose en la NOM 001. Abstract: In the next practice it was made a series of activities which has the finality of act as introduction making the student able to know the principal principal components in the control of machines and electric process, because because the develotmen develotmen of the practice it was not just consisted in implement a serie of circuits of wired logic for the control of a electrical motor but also they must identificated the diferent electromechanical devices devices contents in a control panel and discover the data sheet and which is the function of them, too too they must made the graphic representation of the circuits using the SA and the SE. y other side of the practice, it was perform the physical and functional indentification of the parts of a contactor, and the same way with the parts of a MCC, all the last by the lay of the NOM 001
Abstrakt: In der nächsten Übung wurde es eine Reihe von Aktivitäten Aktivitäten gemacht, die Endgültigkeit des Handelns als Einleitung haben, die den Schüler in der Lage ist, die Hauptkomponenten in der Steuerung von Maschinen und elektrischen Prozeß zu kennen, weil die Entwickler der Praxis nicht nur in der Umsetzung bestand Eine Reihe von Schaltungen Sc haltungen der verdrahteten Logik für die Steuerung eines Elektromotors, aber auch sie müssen die verschiedenen elektromechanischen Geräteinhalte in einem Bedienfeld identifizieren und das Datenblatt entdecken und welches die Funktion von ihnen ist, auch sie müssen die grafische Darstellung der Schaltungen mit der SA und der SE. Auf der anderen Seite der Übung war es die physikalische und funktionelle Indentifizierung der Teile eines e ines Schützes, und die gleiche Weise mit den Teilen eines MCC, das letzte durch die Lage des NOM 001
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Resumen: En la presente práctica se llevó a cabo una serie de actividades que tuvieron la finalidad de actuar de modo introductorio para que el alumno fuera capaz de conocer los principales componentes en el ámbito de los sistemas de control de máquinas y procesos eléctricos, pues el desarrollo de la práctica no solo consistió en implementar una serie de circuitos de lógica cableada para el control de un motor eléctrico, sino también se tuvieron que identificar los diferentes dispositivos electromecánicos presentes en un tablero de control e investigar la hoja de datos técnicos y cuál es la función que estos desempeñan, además de realizar la representación gráfica de dichos circuitos utilizando utilizando el SA y SE. En otro apartado de la práctica se realizó la identificación física y funcional de las partes de un contactor, y de igual modo con las partes de un CCM, todo lo anterior basándose en la NOM 001. Abstract: In the next practice it was made a series of activities which has the finality of act as introduction making the student able to know the principal principal components in the control of machines and electric process, because because the develotmen develotmen of the practice it was not just consisted in implement a serie of circuits of wired logic for the control of a electrical motor but also they must identificated the diferent electromechanical devices devices contents in a control panel and discover the data sheet and which is the function of them, too too they must made the graphic representation of the circuits using the SA and the SE. y other side of the practice, it was perform the physical and functional indentification of the parts of a contactor, and the same way with the parts of a MCC, all the last by the lay of the NOM 001
Abstrakt: In der nächsten Übung wurde es eine Reihe von Aktivitäten Aktivitäten gemacht, die Endgültigkeit des Handelns als Einleitung haben, die den Schüler in der Lage ist, die Hauptkomponenten in der Steuerung von Maschinen und elektrischen Prozeß zu kennen, weil die Entwickler der Praxis nicht nur in der Umsetzung bestand Eine Reihe von Schaltungen Sc haltungen der verdrahteten Logik für die Steuerung eines Elektromotors, aber auch sie müssen die verschiedenen elektromechanischen Geräteinhalte in einem Bedienfeld identifizieren und das Datenblatt entdecken und welches die Funktion von ihnen ist, auch sie müssen die grafische Darstellung der Schaltungen mit der SA und der SE. Auf der anderen Seite der Übung war es die physikalische und funktionelle Indentifizierung der Teile eines e ines Schützes, und die gleiche Weise mit den Teilen eines MCC, das letzte durch die Lage des NOM 001
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ÍNDICE OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................................................5 Objetivos Particulares ...........................................................................................................................................5 MARCO TEÓRICO ......................................................................................................................................................5 Control de máquinas y procesos eléctricos ..........................................................................................................5 Tablero eléctrico ...................................................................................................................................................5 ¿Cuál es su función? .............................................................................................................................................5 ¿Hace cuánto tiempo que existen estos dispositivos? .........................................................................................5 Ventajas Y Desventajas De Los Tableros Eléctricos ..............................................................................................6 ¿Qué apariencia tienen?...........................................................................................................................................7 ¿Cómo construir un tablero eléctrico de acuerdo a la NOM 001 SEDE 2012?........................ 2012?.................................. ................... .................. ..............8 .....8 Motor de inducción trifásico ................................................................................................................................9 Interruptor de cuchillas con porta fusibles incluidos ........................................................................................ 10 Interlock ............................................................................................................................................................. 10 Contactor con protección por Interlock ............................................................................................................ 11 Funcionamiento y Partes del Contactor .......................................................................................................... ........................................................................................................ 12
Protección por Interlock .................................................................................................................................... 13 Protección contra sobrecarga ........................................................................................................................... 13 De disparo térmico ........................................................................................................................................ 14
Botón pulsador normalmente abierto .............................................................................................................. 14 Interruptor de palanca tipo cola de rata 1 polo 2 tiros ............. ...................... .................. .................. .................. .................. ................... ................... ................. ........ 15 Fusible ................................................................................................................................................................ 15 Luces indicadoras color ámbar .......................................................................................................................... 16 Conectores banana caimán, macho y hembra .................................................................................................. 17 Centro de control de motores (CCM) ................................................................................................................ 17 MATERIAL .............................................................................................................................................................. 20 DESARROLLO.......................................................................................................................................................... 21 PARTE 1. TABLERO DE CONTROL ....................................................................................................................... 21 PARTE 2. COMPONENTES DE UN CONTACTOR ................................................................................................. 23 PARTE 3. CENTRO DE CONTROL DE MOTORES A12R ........................................................................................ 25 CONCLUSIONES ..................................................................................................................................................... 29 3
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................................ 31 ANEXOS .................................................................................................................................................................. 32
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Tablero eléctrico convencional. .................................................................................................................7 Figura 2. Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional. .............................................................................7 Figura 3.Rotor con anillos. ........................................................................................................................................9 Figura 4. Motor rotor tipo jaula de ardilla. ............................................................................................................ 10 Figura 5. Interruptor de cuchillas con porta fusible de uso general. ....................... ................................ .................. .................. .................. .................. ......... 10 Figura 6. Interruptor de cuchillas con porta fusible de uso rudo. r udo. .................. ........................... .................. .................. .................. .................. .................. ........... 11 Figura 7. Contactor. ............................................................................................................................................... 12 Figura 8. Partes del contactor................................................................................................................................ 12 Figura 9. Interruptor contra sobrecarga. ............................................................................................................... 13 Figura 10. Interruptor termo magnético. .............................................................................................................. 14 Figura 11. Botón pulsador. .................................................................................................................................... 15 Figura 12. Interruptor de palanca tipo cola de rata. ............................................................................................. 15 Figura 13. Fusible. .................................................................................................................................................. 16 Figura 14. Lámpara indicadora vista lateral. ......................................................................................................... 16 Figura 15. Terminales banana macho y hembra. .................................................................................................. 17 Figura 16. Centro de control de motores (CCM). .................................................................................................. 20 Figura 17. Esquema del tablero de control. .......................................................................................................... 21 Figura 18. Centro de Control de Motores A12R .................................................................................................... 25 Figura 19. Zapatas de conexión para fases proporcionadas por un transformador. .............. ....................... ................... ................... ........... .. 26 Figura 20. Monitor de circuitos de PowerLogic. Parte interna del gabinete del CCM. ........... .................... .................. ................... ............ .. 26 Figura 21. Monitor de circuitos de PowerLogic del CCM. ..................................................................................... 26 Figura 22. Interruptor derivado del CCM. ............................................................................................................. 26 Figura 23. Tensión plena no reversible del CCM. .................................................................................................. 27 Figura 24. Tensión plena reversible del CCM ........................................................................................................ 27 Figura 25. Arrancador termomagnetico del CCM. ................................................................................................ 28 Figura 26. Tablero alumbrado del CCM. ................................................................................................................ 28 Figura 27. Tablero de distribución de alumbrado del CCM. .................................................................................. 28
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OBJETIVO GENERAL Implementar los conocimientos básicos de la lógica cableada para el control de máquinas y procesos eléctricos. Objetivos Particulares
Realizar el arranque y paro de un motor con prioridad al paro y posteriormente con prioridad al arranque, para de esta manera identificar las diferencias entre estos dos arreglos e identificar sus diferencias. Realizar el arranque y paro de un motor desde dos estaciones y comprender porque se realiza de ese modo. Realizar el arranque y paro por inversión de giro de un motor pasando por paro. Realizar el arranque y paro por inversión de giro de un motor sin pasar por paro. Conocer la importancia de la protección por Interlock e identificar la físicamente en el tablero. Emplear el sistema americano y el sistema europeo para representar los circuitos de fuerza y control.
MARCO TEÓRICO Control de máquinas y procesos eléctricos Tablero eléctrico
Un tablero eléctrico de automatización es aquel que está constituido por equipos electromagnéticos, tales como relés auxiliares, contadores, temporizadores electrónicos, temporizadores neumáticos, etc.
¿Cuál es su función?
Es albergar diferentes dispositivos eléctricos, electrónicos, etc. que gobiernen la lógica y energicen cargas, tales como motores, generadores, máquinas de procesos, etc., o sea, todo aquello que necesite la industria para controlar el funcionamiento de las máquinas. ¿Hace cuánto tiempo que existen estos dispositivos?
Estos datan desde principios de siglo. Sin duda estos equipos aún constituyen, en algunas empresas, el soporte para la automatización de sus procesos industriales, especialmente en países en desarrollo. A continuación, se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros eléctricos a base de relés. 5
Ventajas Y Desventajas De Los Tableros Eléctricos
Es importante destacar las ventajas y desventajas, para poder compararla con otras alternativas.
Ventajas
1. La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rápidamente. 2. Su estudio, fabricación e instalación es muy difundido desde hace décadas. 3. La adaptación de los responsables del mantenimiento es rápida, debido a que todo es conocido. 4. Se enseña en todas las universidades, institutos técnicos y escuelas técnicas. 5. Existe gran cantidad de material de consulta, tales como libros, revistas, catálogos, separatas, etc., y aprender su lógica resulta sencilla. No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalación, ya que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos.
Desventajas
1. El costo de estos tableros es alto, incrementándose de acuerdo al tamaño del proceso a automatizar. 2. Generalmente ocupan mucho espacio. 3. Requiere mantenimiento periódico, debido a que gran parte de sus componentes están constituidos por piezas móviles sujetos a desgaste. 4. Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicación y reparación. 5. No son versátiles, solamente se les pueden utilizar para una determinada aplicación. 6. Con el tiempo disminuye su disponibilidad, debido al incremento de la probabilidad de fallas. 7. No es posible, con equipos electromecánicos, detectar señales de alta frecuencia, para ello se requiere el apoyo de la electrónica. 8. En tableros grandes el consumo de energía es representativa. 9. No permite una comunicación directa entre todos sus componentes, es necesario hacer varias modificaciones, adquiriendo para ello, equipos de interfaces, elevando de esta forma su costo.
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¿QUÉ APARIENCIA TIENEN?
Figura 1. Tablero eléctrico convencional.
Figura 2. Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional.
Claro, con tal cantidad de equipos con que está construido el tablero eléctrico, debe ser tedioso encontrar una falla. Analizando las desventajas que se han señalado acerca de los tableros eléctricos convencionales, donde para muchas empresas no es tolerable aceptar alguna de ellas, es conveniente, sobre todo, en el aspecto económico, discutir su uso. 7
Téngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi la totalidad de estas desventajas, y, por el contrario, disponen de mayor capacidad para realizar más de lo necesario.
¿CÓMO CONSTRUIR UN TABLERO ELÉCTRICO DE ACUERDO A LA NOM 001 SEDE 2012? En el artículo 430 de la NOM 001 SEDE 2012, se dan todas las especificaciones necesarias para construir un tablero de control bajo las condiciones más seguras, salvaguardando de este modo la integridad del operador y del equipo mismo. El alcance de dicho artículo trata sobre los motores, los conductores de los alimentadores y circuitos derivados de los motores y de su protección, sobre la protección contra sobrecargas de los motores, sobre los circuitos de control de motores, de los controladores de los motores y de los centros de control de motores. En el apartado de motores abarca aspectos tales como la placa de identificación del motor en el cual enlista los datos que deben estar contenidos en esta:
Fabricante Tensión nominal y corriente plena carga Frecuencia nominal y numero de faces Velocidad nominal en plena carga Aumento nominal de temperatura Régimen de tiempo Valor nominal de potencia (en hp)
También menciona partes demasiado particulares tales como el apriete de las terminales que deben tener los motores, el material de la caja de las terminales de los motores, la ubicación de los motores y el tipo de ventilación que deben de tener estos de acuerdo a su uso y ubicación. En el apartado de los conductores de los alimentadores y circuitos derivados de los motores y de su protección, principalmente habla del dimensionamiento de los conductores de acuerdo a la corriente que circulará por ellos, también especifica el tipo de aislamientos y el tipo de tubo conduit que se debe de utilizar, también especifica que el tipo de protección debe de elegirse según el uso (tiempo de uso), además de enlistar las diferentes protecciones que deben estar presentes, y sus características:
Protector térmico Protector de impedancia Protector por fallas de arranque Protector de sobrecargas
En el apartado de protección contra sobrecargas de los motores, especifica que la elección de dicha protección debe de estar en función de las características técnicas del motor, pero que también es de suma importancia considerar la función que el motor va a desempeñar dentro 8
del proceso, considerando aspectos tales como el tipo de arranque, si es intermitente o permanente y el tiempo de trabajo. Sobre los circuitos de control de motores, menciona el tipo de protecciones que deben de tener estos, protección contra sobre corriente, así mismo especifica que el circuito debe de tener un transformador y que los conductores del tablero deben de contar con protección contra daños físicos. De los controladores de los motores y de los centros de control de motores, hace referencia al uso de un autotransformador, de interruptores generales y de la ubicación de los centros de control de motores. Motor de inducción trifásico
Este motor es llamado así puesto que la corriente alimenta directamente el devanado del estator y al devanado del rotor por inducción, esta máquina es la más resistente y la más utilizada en la industria, además de que puede operar como motor o generador. Los motores de inducción se pueden clasificar de acuerdo con su tipo de rotor:
Rotor devanado Rotor jaula de ardilla
El rotor devanado tiene tres grupos de devanados aislados con conexiones llevadas al exterior a tres anillos rozantes montados sobre el eje, las conexiones externas a la parte rotatoria se hacen a través de escobillas montadas sobre los anillos rozantes, por lo que este tipo de motor se le llama con frecuencia motor de anillos rozantes. En la Figura 3 se muestra un rotor de anillos rozantes.
Figura 3.Rotor con anillos.
El rotor jaula de ardilla comprende un grupo de barras de cobre o aluminio instaladas dentro de las ranuras, las cuales están conectadas a un anillo en los extremos del rotor. La construcción de los devanados del rotor asemeja a una “jaula de ardilla”. En la Figura 4 se muestra un rotor de tipo jaula de ardilla. 9
Figura 4. Motor rotor tipo jaula de ardilla.
Interruptor de cuchillas con porta fusibles incluidos
Un interruptor de seguridad es simplemente un medio de desconexión (basado en cuchillas) montado en el interior de un gabinete. El gabinete proporciona un grado de protección al personal en contra de contactos involuntarios con equipo eléctrico energizado. También proporciona al equipo mismo protección contra condiciones ambientales específicas. Un interruptor de seguridad puede consistir solo de cuchillas o éstas acompañadas de un porta fusible. Existen dos familias de este tipo de interruptores: uso general y uso pesado.
Figura 5. Interruptor de cuchillas con porta fusible de uso general.
Interlock
Los interruptores de bloqueo de seguridad responden cuando se abre una protección mecánica. Los interruptores de tipo Interlock cuentan con contactos de "acción positiva" para una alta confiabilidad, independientemente de las condiciones ambientales y soportan los intentos de anular el interruptor y anular el sistema.
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Estos actuadores mecánicamente codificados utilizan dos elementos de operación independientes para minimizar la manipulación intencional o los vencimientos. Estos interruptores metálicos y compactos están diseñados para trabajar en entornos con espacio limitado y condiciones ambientales demandantes La cabeza rotativa requiere pocas o ninguna herramienta para colocarse en cuatro posiciones distintas. El diseño cumple con los requisitos de apertura positiva solicitados en los Interlock de seguridad.
Figura 6. Interruptor de cuchillas con porta fusible de uso rudo.
Contactor con protección por Interlock
El contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia, que puede cerrar o abrir circuitos, ya sea en vacío o en carga. Es la pieza clave del automatismo en el motor eléctrico.
Su principal aplicación es la de efectuar maniobras de apertura y cierra de circuitos relacionados con instalaciones de motores. Excepto los pequeños motores individuales, que son accionados manualmente o por relés, el resto de motores se accionan por contactores.
Un contactor está formado por una bobina y unos contactos, que pueden estar abiertos o cerrados, y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito. 11
La bobina es un electroimán que acciona los contactos, abriendo los cerrados y cerrando los contactos abiertos. Cuando le deja de llegar corriente a la bobina los contactos vuelven a su estado de reposo.
Aquí vemos un contactor real y el símbolo que se utiliza para los circuitos:
Figura 7. Contactor.
Su funcionamiento es muy sencillo, vamos a explicarlo mucho mejor.
Funcionamiento y Partes del Contactor
Figura 8. Partes del contactor.
Como se puede ver en la imagen anterior tenemos 4 contactos abiertos y el último es un contacto cerrado en reposo.
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Si hacemos llegar corriente a la bobina, está que está formada por un electroimán, atrae hacia sí el martillo arrastrando en su movimiento a los contactos móviles que tirará de ellos hacia la izquierda. Esta maniobra se llama "enclavamiento del contactor". Todos los contactos que estaban abiertos ahora serán contactos cerrados, y el último que estaba cerrado ahora será un contacto abierto. Cuando la bobina está activada se dice que el contactor está enclavado. En el momento que dejemos de dar corriente a la bobina el contactor volverá a su posición de reposo por la acción del muelle resorte, dejando los contactos como estaban al principio, al tirar de ellos hacia la derecha. Protección por Interlock
Son ideales para enclavamiento secuencial forzado y están diseñados para aplicaciones de seguridad que requieren una secuencia predefinida de operaciones.
Aisladores eléctricos Unidades de intercambio de llaves Enclavamientos Estos actuadores mecánicamente codificados utilizan dos elementos de operación independientes para minimizar la manipulación intencional o los vencimientos. Estos interruptores metálicos y compactos están diseñados para trabajar en entornos con espacio limitado y condiciones ambientales demandantes La cabeza rotativa requiere pocas o ninguna herramienta para colocarse en cuatro posiciones distintas. El diseño cumple con los requisitos de apertura positiva solicitados en los Interlock de seguridad.
Protección contra sobrecarga
Tienen como función proteger los circuitos contra sobrecargas y cortocircuitos. Para ello disponen de dos relés independientes, uno para las sobrecargas y otra para los cortocircuitos. La acción de cualquiera de ellos ordena la apertura de los contactos y el corte de la sobre intensidad. El cierre suele ser manual y la apertura automática al producirse una sobre intensidad.
Figura 9. Interruptor contra sobrecarga.
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Parámetros de elección de un automático Instalación: tensión, frecuencia, nº de polos Normativa vigente Intensidad nominal o calibre Tipo de curva Poder de corte
De disparo térmico
Es un relé térmico que se encarga de actuar cuando se produce una sobrecarga. Se trata de una lámina bimetálica donde los respectivos metales tienen distintos coeficientes de dilatación. Al atravesarlos una sobre intensidad, se alargan uno más que otro con la que al final la lámina se dobla, produciendo una fuerza sobre un resorte que dispara el interruptor. Elemento de disparo magnético: es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el disparo de la pro tección. Su misión
es la protección contra cortocircuitos.
Figura 10. Interruptor termo magnético.
Botón pulsador normalmente abierto
Los pulsadores de control se emplean para mando de contactores, para iniciar procesos de maniobra automáticos, emitir señales, realizar disparos a distancia, etc. La aplicación del sistema de construcción por piezas normalizadas ofrece un gran número de combinaciones, de tal forma que los aparatos pueden adaptarse fácilmente a la función que se pretenda realizar. Los pulsadores de control son adecuados para accionar circuitos auxiliares y de mando, hasta tensiones de 500 V c.a. y 600 V c.c.
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Están diseñados para que funcionen a una frecuencia de maniobra de hasta 1000 operaciones por hora. Temporalmente se admite una frecuencia de maniobra aún mayor. Los pulsadores de control se utilizan en locales con temperaturas ambientes comprendidas entre -20° y +55°C constantes y en zonas tropicales con una humedad relativa del aire superior al 80%.
Figura 11. Botón pulsador.
Interruptor de palanca tipo cola de rata 1 polo 2 tiros
Es un dispositivo mecánico, el cual es accionado a través de una palanca, que tiene 3 contactos 1 común y dos separados y por medio de la palanca es posible seleccionar el estado del conector común con respecto a los otros dos.
Figura 12. Interruptor de palanca tipo cola de rata.
Fusible
Los cortacircuitos fusibles son el medio más antiguo de protección de los circuitos eléctricos y antiguo de protección de los circuitos eléctricos y se basan en la fusión por efecto de Joule se basan en la fusión por efecto de Joule de un hilo o lámina intercalada en la línea como punto hilo o lámina intercalada en la línea como punto débil. Los cortacircuitos fusibles o simplemente fusibles son de formas y tamaños muy diferentes fusibles son de formas y tamaños muy diferentes según sea la intensidad para la que deben según sea la intensidad para la que deben fundirse, la tensión de los circuitos donde se fundirse, la tensión de los circuitos donde se empleen y el lugar donde se coloquen. El conductor fusible tiene sección circular cuando la corriente que controla es pequeña, o cuando la corriente que controla es pequeña, o está formado por láminas si la corriente es está formado por láminas si la corriente es grande. En ambos casos el material de que están grande. En ambos casos el material de que están formados es siempre un metal o aleación de bajo formados es siempre un metal o aleación de bajo punto de fusión a base de plomo, estaño, zinc, etc. 15
Figura 13. Fusible.
Luces indicadoras color ámbar
Lámparas de señalización Furnas y sus accesorios están diseñados para brindar una larga duración, sin problema alguno en casi todas las aplicaciones de la industria, existe de tipo: Transformador A pleno voltaje Pulsador Luminoso para prueba Lentes de plástico o de vidrio Lentes disponibles en diferentes colores Lámparas incandescentes, neón o de LED.
Figura 14. Lámpara indicadora vista lateral.
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Conectores banana caimán, macho y hembra
Tipo de terminal utilizada para realizar conexiones en circuitos eléctricos.
Figura 15. Terminales banana macho y hembra.
Centro de control de motores (CCM)
El punto de partida es aclarar, ¿Que es un tablero eléctrico?, la definición oficial según la NOM 001, es: “Un tablero eléctrico es un conjunto consistente de una o varias envolventes (cajas, armarios o gabinetes, cuadros o celdas, ductos, etc.) conteniendo equipos eléctricos destinados a controlar y/o distribuir la ener gía eléctrica.” Es necesario conocer los conceptos básicos y las distintas clasificaciones que se le dan a los tableros eléctricos ya que un CCM no es más que un tipo de tablero particular. Partiendo de la definición anterior, se puede precisar: Un tablero eléctrico es un equipo eléctrico específico encerrado en una envolvente, a veces también llamada cubierta, en la mayoría de los casos metálica, que lo protege contra el acceso de personas y la penetración de cuerpos extraños y líquidos, así mismo contra las influencias del medio ambiente que lo rodea. Aunque hay muchos aparatos eléctricos, tales como interruptores, arrancadores, medidores, relés, pulsadores, switchs y muchos otros en envolventes individuales, que son generalmente cajas, si es necesario combinar varios de estos aparatos en un conjunto, ya estamos hablando de tableros. Un tablero siempre consta de por lo menos dos componentes principales: un equipo eléctrico y una envolvente. Si se trata de equipos de distribución o existen entradas y/o salidas múltiples en la misma envolvente, se agrega un tercer componente principal, las barras. Además, se pueden incorporar otras secciones adicionales, según los requerimientos del diseño eléctrico y/o mecánico. En vista de lo antes expuesto, un tablero nunca debe ser considerado y tratado desde un punto de vista netamente eléctrico o metalmecánico, que es un error muy común de los 17
proyectistas, sino como un conjunto mixto, en el cual los dos conceptos principales, el equipo eléctrico y la parte metalmecánica, deben recibir atención y trato iguales. Un tablero, aunque tenga un equipo eléctrico excelente, pero en una envolvente, caja o celda, débil o no adecuada para su uso y/o con barras mal dimensionadas no puede ser aceptado, igualmente como tampoco es conveniente tener una buena estructura equipada con aparatos eléctricos mal aplicados o de calidad dudosa. Después de haber establecido que es un tablero eléctrico, seguiremos a definir sus componentes a base de la NOM 001. Envolvente. Una envolvente es una caja o una estructura cubierta por todos sus lados, construida para proporcionar un grado de protección a personas contra contacto accidental con el equipo eléctrico encerrado, así mismo, para proporcionar un grado de protección del equipo encerrado contra ciertas condiciones ambientales. Caja. Una envolvente diseñada para montaje superficial o empotrado y con un marco, en el cual pueden ubicarse una o varias puertas. Celda. Es la división básica de un tablero eléctrico que contiene tramos de entrada y/o salida de energía eléctrica, para alimentar cargas. Un tablero puede estar compuesto de una o varias celdas. La celda es también conocida como cuadro, columna, gabinete o armario. Un tablero se divide en celdas, las celdas en secciones, compartimientos y cubículos. Consola o pupitre de mando. Es un tablero de control compuesto de una o más celdas relativamente pequeñas, con la parte superior horizontal o inclinada, montada en una altura tal, que los equipos instalados en ella sean de fácil alcance para el operador. Grados de protección. Son magnitudes normalizadas para establecer criterios uniformes de protección mecánica y ambiental en tableros eléctricos.
Aparatos. Un aparato es un dispositivo eléctrico, electrónico o electromecánico, compuesto de una o varias piezas, que sirve para una función específica, simple o compleja. Es sinónimo de equipo. Equipo eléctrico. Es el término general que se utiliza para designar un conjunto de componentes eléctricos, electromecánicos, electrónicos y/o mecánicos para una función determinada. Barra o Barraje. Es un conductor o un grupo de conductores sólidos, que sirven como una conexión común para dos o más circuitos.
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Barra colectora o Barra principal. Es el grupo de conductores principales sólidos comunes en todo un tablero, destinado a alimentar las barras de distribución secundarias, los circuitos secundarios y/o los aparatos de corte y seccionamiento de los circuitos de potencia. Barra de distribución o secundaria. Es el grupo de conductores sólidos secundarios destinado a alimentar los tramos de salida de un tablero. Se alimenta desde la barra colectora. Barra de neutro. Es el conductor sólido destinado para transportar la corriente de desbalance del sistema, conectándose a él los neutros de los circuitos ramales. Barra de tierra o barra de puesta a tierra. Es el conductor sólido colocado a lo largo del tablero, destinado a conectar a todas las partes metalmecánicas del mismo tablero y el sistema de puesta a tierra externo, ofreciendo el potencial de referencia. Compartimiento. Es el espacio delimitado dentro de una celda, que se destina a alojar elementos de un mismo tipo, función o naturaleza. Una celda puede estar dividida en varios compartimientos para barras colectoras, barras de distribución, aparatos, cables u otros. Un compartimiento se divide en cubículos. Cubículo. Es la división básica de un compartimiento o sección de un tablero. Se aplica principalmente en los Centros de Control de Motores (CCM), sin que se limite su uso en otros tipos de tableros. Gaveta. Es la unidad compacta para controlar y/o distribuir la energía eléctrica dentro de un CCM, destinada a alimentar principalmente a un motor eléctrico. Se caracteriza por ser modular, con facilidades para desincorporarla mecánica y eléctricamente tanto de la fuente de energía como de la carga alimentada, así como de las señales auxiliares que entran o salen de ella. Cada gaveta puede estar insertada o extraída de una celda y ocupa un cubículo. Fundación o base. Es el fundamento, zócalo o base, sobre la cual se erigirá un tablero. Unidad de Transporte (UT). Es el grupo de una, dos o tres celdas de un mismo tablero, convenientemente acopladas entre ellas, que constituye un grupo mecánicamente estable y que se puede envolver y transportar individualmente. Su abreviatura es UT. Una vez definidos los conceptos anteriores, se puede dar una definición de CCM, la cual es la siguiente: “Es el conjunto de equipos electromecánicos con figurados dentro de celdas o columnas
divididos en compartimientos, destinados a distribuir energía eléctrica en forma controlada, desde una o varias acometidas, a cargas que son principalmente motores eléctricos
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Figura 16. Centro de control de motores (CCM).
MATERIAL Cantidad Descripción
Marca
No. Parte
1 3 2 1 1 4 1 2 5 44 30 1
Square D Telemecanique Telemecanique Telemecanique Telemecanique Telemecanique Telemecanique Telemecanique Telemecanique Desconocida Desconocida ASEA
WD-2231 CN1-FC 133 RA1-FA-60/80 LA2 DT2 CA1-AS202 ------------M105
Interruptor de cuchillas trifásico 240vac Relevador contactor con protección por Interlock Interruptor por sobrecarga Relé de control y temporizador TON Relé de control y temporizador TOF Botón de doble acción Interruptor de palanca tipo cola de rata 1 polo 2 tiros Porta fusibles con su respectivo fusible Luces indicadoras color ámbar Conexiones tipo banana hembra color rojo y negro Cables banana-banana calibre 14 Motor de inducción tipo rotor jaula de ardilla trifásico
ANEXO A: HOJAS DE DATOS TECNICOS.
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DESARROLLO PARTE 1. TABLERO DE CONTROL
Figura 17. Esquema del tablero de control.
El tablero cuenta con los elementos necesarios de desconexion de acuerdo con el Articulo 430. Motores, Circuitos de motores y controladores de la NOM-001 SEDE 2012 .
Apartado C. Proteccion contra sobrecarga de los motores y de sus circuitos derivados. Que especifica que un dispositivo separado de protección contra sobrecarga que sea sensible a la corriente del motor. Este dispositivo se debe seleccionar para que se dispare o debe tener valor nominal no mayor al siguiente porcentaje del valor nominal de corriente de plena carga, de la placa de características del motor. Tambien menciona que un tablero de control requiere de proteccion térmica integrada con el motor, aprobado para su uso con el motor que protege, con el fin de evitar el sobrecalentamiento peligroso del motor debido a la sobrecarga y a las fallas al arrancar. Apartado D. Proteccion de circuitos derivados para motores contra cortocircuito y fallas a tierra. Inciso 430-53. Los cuales especifican que para varios motores o cargas en un circuito derivado se permitirá conectar al mismo circuito derivado dos o más motores u otras cargas, siempre y cuando 21
el dispositivo de protección del circuito derivado debe contenga fusibles o interruptores automáticos de tiempo inverso.
Apartado I. Medios de desconexion. Incisos 430-102, 430-103, 430-104, 430-104, 430-113 los cuales dicen que se debe proporcionar un medio de desconexión individual para cada controlador y que este se debe ubicar al alcance de la vista desde el lugar en que se encuentra el controlador sin embargo la excepcion 2 del mismo inciso que indica que se p ermitirá un solo medio de desconexión para un grupo de controladores. Ademas menciona que los motores y los equipos accionados por motores que reciban energía eléctrica desde más de una fuente, deben estar dotados de medios de desconexión en cada una de las fuentes de alimentación, ubicado inmediatamente al lado del equipo alimentado y se permitirá que cada fuente tenga un medio de desconexión separado. Apartado F. Circuitos de control de motores. Incisos 430-72, 430-75. Indica que los circuitos de control para motores deben incluir proteccion contra sobrecarga y medio de desconexion. Apartado G. Controladores de motores. Especifica que cada motor debe contener su propio controlador individual. Ademas que cada controlador debe tener la capacidad de arrancar y parar el motor que controla y de interrumpir la corriente de rotor bloqueado del motor. Ademas este debe contar con proteccion contra sobrecarga
Dichos medios de desconexion identificados por las etiquetas F1, F2, F3 y F4. Consta de:
Un Interruptor de cuchillas con portafusible (F1) cumpliendo con los requerimientos de los apartados D e I del antes mencionado Articulo 430 de la NOM-001. Un interruptor tipo cola de rata (F2) que es el medio de desconeccion (inciso I) de la fuente de alimentacion destinada a los circuitos de control que se realicen en el tablero. Ademas de contrar con sus fusibles de proteccion contra sobrecarga. Dos protecciones contra sobrecarga (F3 y F4) que satisfacen los requerimientos de la mayoría de los puntos donde se especifica que las etapas de control y potencia deben contar con protección contra sobrecargas y cortocircuitos. Tres contactores (KM1, KM2, KM3) que bien alcanzan a cubrir los requerimientos para dos motores en base al inciso G donde menciona que cada circuito debe tener su controlador, debido a que dos de los contactores KM1 y KM2 cuentan con un enlace mecánico que saca de operación a uno de los dos cuando ambos se han activado. Dos relevadores de control (KA1, KA2) que cumplen la función de medios auxiliares para e l control además de tener integrados un timer cada uno. Luces indicadoras color ámbar que indican la presencia de tensión en las líneas que llegan al tablero, es decir, que este está energizado. Estas indican tensión en L1, L2, L3 de la parte de potencia y L1, L2 de la fuente para la parte de control. 22
Cuatro botones pulsadores de doble efecto para realizar acciones dentro de un circuito de control. Una serie de bornes de conexión para cada uno de los elementos de los contactores, protecciones contra sobre carga, relés de control y líneas de alimentación.
PARTE 2. COMPONENTES DE UN CONTACTOR
Imagen
Nombre
Función
Núcleo móvil de la bobina
Al alimentarse la bobina del contactor, este se ve atraído hacia el núcleo fijo, a causa del campo magnético que produce la bobina del núcleo fijo al alimentarse, cerrado de esta manera los contactos
Parte trasera del contactor
Sirve para poder fijar al contactor en el tablero de control, esta debe de ser de un material sólido y resistente que le permita al dispositivo mantenerse firme de tal modo que el dispositivo pueda ejecutar su tarea sin ningún inconveniente
Núcleo fijo de la bobina
La función de esta es, que al recibir la señal de control produzca un campo magnético capaz de atraer al núcleo móvil y de este modo cerrar los contactos del contactor.
Terminales de conexión
En estas terminales se conecta la señal de control
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Caratula
Esta debe de ser de un material aislante y resistente, por lo general en esta se encuentran estampadas las características técnicas del dispositivo, además de poseer una ventanilla a través de la cual es posible visualizar el estado actual del contactor y también modificarlo de forma manual.
Terminales
En estas terminales se conectan el alambrado de la etapa de potencia
Resortes
Su función es asegurar que el núcleo móvil de la bobina se encuentre en el estado que le corresponde estar, es decir al estar des energizada la bobina del contactor, hace que la bobina móvil se desplace hacia el extremo opuesto y de este modo se abra el circuito.
Anexo B: hoja de datos técnicos.
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PARTE 3. CENTRO DE CONTROL DE MOTORES A12R
CCM A12R es un tablero auto soportado de tipo removible para controlar y proteger motores y otras cargas eléctricas. Las unidades arrancadoras son una combinación inteligente de interruptor FPower NS en caja moldeada con disparo termomagnetico y arrancador magnético TeSys IEC Los Centros de Control de Motores proveen el método más adecuado para agrupar el control de motores eléctricos, equipos de automatización y distribución en un paquete compacto y económico. Los Centros de Control de Motores consisten de una o más secciones verticales, con una estructura auto soportada completamente cerrada. Estas secciones dan alojamiento a las unidades removibles, que toman su alimentación a través de un arreglo de barras horizontales y verticales que distribuyen la energía a todas y cada una de ellas. Las unidades de CCM’s contienen componentes tales como combinaciones arrancadoras para mo tores, interruptores alimentadores derivados, tableros de distribución de alumbrado, etc. Cada unidad es montada en forma independiente, aisladas entre sí y con puertas independientes.
Acometida Zapatas generales 600A
Medición PowerLogic
Interruptor derivado 100A
Tensión plena no reversible 10HP 220V
Tensión plena reversible 10HP 220V
Tablero de alumbrado
Figura 18. Centro de Control de Motores A12R
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En estas zapatas se conectan las fases proporcionadas por un transformador .
Sistemas: 3 fases - 3 hilos 240 V c.a. & 480 V c.a., 60 Hz. 3 fases - 4 hilos 240Y/138 V c.a. & 480Y/277 V c.a., 60 Hz. Zapatas principales superiores tipo mecánico de 600, 800 ó 1200 A nominales.
Figura 19. Zapatas de conexión para fases proporcionadas por un transformador.
Medición
El Monitor de Circuitos de PowerLogic. Nos monitorea la información de corriente, tensión, frecuencia, demanda de potencia entre otros parámetros del sistema, también nos permite configurar alarmas y realizar diagnósticos. Figura 21. Monitor de circuitos de PowerLogic del CCM.
Figura 20. Monitor de circuitos de PowerLogic. Parte interna del gabinete del CCM.
Interruptor derivado: este interruptor nos permite reestablecer el sistema
Interruptor en caja moldeada con unidad de disparo termomagnetico tipo FPower NS, con actuador rotatorio en arreglo sencillo hasta 600 A nominales Figura 22. Interruptor derivado del CCM.
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Tensión plena no reversible: Nos proporciona el arranque y paro de motores indicando con lámparas señalizadoras el estado actual del motor.
Combinaciones de interruptor en caja moldeada con unidad de disparo termomagnetico tipo FPower NS con actuador rotatorio y arrancador magnético TeSys IEC de Telemecanique con relevador de sobrecarga bimetálico de restablecimiento manual.
Figura 23. Tensión plena no reversible del CCM.
Bloqueo de manija de operación: Las unidades integran un mecanismo de bloqueo en el actuador rotatorio del interruptor Select, de modo que se pueden usar hasta dos candados para asegurar la unidad en posición de desenergizado.
Esta característica permite que dos personas de mantenimiento se aseguren de manera independiente si trabajan con la misma máquina. Bloqueo de apertura de la unidad: Las unidades también cuentan con un bloqueo en la puerta con el interruptor Select de actuador rotatorio, que impide que esta sea abierta estando en la posición de energizado.
Tensión plena reversible: Permite cambiar el sentido de giro de motores.
Figura 24. Tensión plena reversible del CCM
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Al igual que en la parte superior del CCM, cuenta con un arrancador termomagnetico con relevador de sobrecarga bimetálico de restablecimiento manual, así como el bloqueo de manija de operación y bloqueo de apertura de la unidad.
Figura 25. Arrancador termomagnetico del CCM.
Tablero de alumbrado: son utilizados para la alimentación y protección de circuito s de alumbr ado o cargas pequeñas empleando nuestros interrupto res termomagnéticos
Figura 26. Tablero alumbrado del CCM.
Tablero de distribución de alumbrado tipo NBLP atornillable y NALP enchufable, con interruptor principal, con capacidad nominal de 100 A ó 250 A. Interruptores termomagnéticos derivados
Figura 27. Tablero de distribución de alumbrado del CCM.
Anexo c: Hoja de datos técnicos
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CONCLUSIONES Es importante conocer cada uno de los elementos que se encuentran en el tablero de control y tener en cuenta que se encuentran conformando dicho tablero por una razón, deben cumplir con ciertas especificaciones que dicta la NOM-001 SEDE 2012, en específico el Artículo 430, donde se define de manera detallada todos los requerimientos que se deben cumplir para un tablero de control. Como mínimo el tablero de control debe contener un medio de desconexión, protección contra sobrecarga, controladores y cada uno de sus elementos deben estar debidamente identificados y con su placa de datos. El cumplir con dichas especificaciones es muy importante pues garantiza la integridad física del operador del tablero de control, así como del equipo que se encuentra en el para evitar el daño o el desgaste excesivo del equipo y sus componentes. También es imprescindible que el tablero cuente con una fuente para la etapa de potencia y una fuente aislada para la etapa de control precisamente para evitar que, en el peor de los casos, si existe alguna complicación en alguna de las dos etapas, la otra no sufra tantos daños. EL CCM es un equipo de gran utilidad pues integra todos los requerimientos que se busca tenga un sistema para el control de motores de manera eficiente y segura, además, claro, de cubrir los requerimientos que marca la norma.
Durante la realización de esta práctica pude conocer la mayoría de elementos que se encuentran en un tablero de control, pero no solo eso sino tener bien clara la razón por la que se encuentran conformando dicho tablero, pues se deben de cumplir con todos los requerimientos que la NOM-001 SEDE 2012 especifica en cuanto a tableros de control eléctrico, dichos requerimientos se encuentran en el Artículo 430, en el cual se dan a conocer de forma minuciosa cada uno de los requerimientos que debe de tener un tablero de control. Como mínimo el tablero de control debe contener un medio de desconexión, protección contra sobrecarga, controladores y cada uno de sus elementos deben estar debidamente identificados y con su placa de datos. El cumplir con dichas especificaciones es muy importante pues garantiza la integridad física del operador del tablero de control, así como del equipo que se encuentra en el para evitar el daño o el desgaste excesivo del equipo y sus componentes. También es imprescindible que el tablero cuente con una fuente para la etapa de potencia y una fuente aislada para la etapa de control precisamente para evitar que, en el peor de los casos, si existe alguna complicación en alguna de las dos etapas, la otra no sufra tantos daños. Otro apartado que me llamo bastante la atención fue la identificación de las partes de un CCM pues al ser un equipo de gran utilidad debido a que en él están incluidos todos los dispositivos necesarios para el control de uno o varios motores, de forma segura y eficaz pues dichos dispositivos están normalizados.
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Un tablero de control debe contar con un medio de desconexión, protección contra sobrecarga, controladores y cada uno de sus elementos deben estar debidamente identificados, el tablero cuenta con una parte de potencia y otra de control estas tiene que estar completamente aisladas esto quiere decir que se cuenta con una fuente independiente para cada etapa., Ningún conductor debe de cruzar entre estas dos partes del tablero, los tableros de control deben de contar con su simbología correspondiente a cada elemento. Los tableros eléctricos deben cumplir con la norma NOM 001 SEDE 2012 en específico el Artículo 430, donde se define todos los requerimientos que se deben cumplir para un tablero de control Es importante mantener una revisión constante en los tableros de control, revisando la continuidad entre las terminales de los contactores y sobrecargas con los borners de conexión. Los contactores separan la etapa de control con la etapa de potencia debido a que en la etapa de control nos encargamos de energizar la bobina del contactor y al ser energizada los contactos que dependen de esta cambian de estado, en estos contactos se conecta la parte de potencia del circuito. El CCM proteger motores y otras cargas eléctricas, Los Centros de Control de Motores proveen el método más adecuado para agrupar el control de motores eléctricos, equipos de automatización y distribución
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BIBLIOGRAFÍA
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ANEXOS HOJAS DE DATOS TECNICOS.
Interruptor de cuchillas trifásico 240vac
Square D
WD-2231
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Relevador contactor con protección por Interlock
Telemecanique
CN1-FC 133
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Interruptor por sobrecarga
Telemecanique
RA1-FA-60/80
Nota: En el caso de este dispositivo no nos fue posible encontrar la hoja de datos técnicos, sino solamente la siguiente tabla.
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Relé de control y temporizador TON
Telemecanique
LA2 DT2
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Relé de control y temporizador TOF
Telemecanique
CA1-AS202
De este dispositivo no nos fue posible encontrar alguna hoja de datos técnicos. Anexo B Siemens 3TF54
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Anexo C:
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