INGENIERÍA ELÉCTRICA. CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS. PROFESOR: ING. JUAN ALFREDO SANDOVAL SANDOVAL HERNANDEZ. ALUMNOS:
MIGUEL SALVADOR SALVADOR PEDRAZA AVALOS. AVALOS.
EMMANUEL FARIAS VILLALVAZO.
ARNULFO BEAS FRIAS.
JUAN PABLO AGUILAR JALOMO. PRESENTA: REPORTES DE PRACTICAS:
1. SENSORES ELECTRONICOS. 2. CONTROL DE DEMANDA. 3. RELEVADOR RELEVADOR DE SOBRETENSION. 4. RELE DE SOBRECORRIENTE DL2108T-14. 5. RELE DE SOBRECORRIENTE SPAJ 131 C. 6. SENSORES DE LIMITE Y PRESION. 2 DE JUNIO DEL 2017.
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PRACTICA No. 1 SENSORES ELECTRONICOS. ....................................................................................... 3 PRACTICA No. 2. CONTROL DE DEMANDA. ....................................................................................... 10 PRACTICA No. 3. RELEVADOR DE SOBRETENSION. ........................................................................... 19 PRACTICA No. 4. RELEVADOR SOBRECORRIENTE DL2108T-14. DL2108 T-14. ....................... ................................ .................. .................. ............... ...... 24 PRACTICA No. 5 RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE SPAJ 131 C. ............ ..................... .................. .................. .................. ............... ...... 34 PRACTICA No. 6 SENSORES DE LIMITES Y PRESION................ PRESION......................... .................. .................. .................. .................. ................... .............. .... 42 PRACTICA No. 7 ARRANQUE Y PARO DE UN MOTOR DESDE UN PUNTO Y VARIOS PUNTOS. .......... .......... 54 CONCLUSIONES. ................................................................................................................................ 63
PRACTICA No. 1. ....................................................................................................................... 63 PRACTICA No.2. ........................................................................................................................ 64 PRACTICA No.3. ........................................................................................................................ 65 PRACTICA No. 4. ....................................................................................................................... 66 PRACTICA No.5. ........................................................................................................................ 67 PRACTICA No. 6. ....................................................................................................................... 68 PRACTICA No.7. ........................................................................................................................ 69
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PRACTICA No. 1 SENSORES ELECTRONICOS.
INTRODUCCIÓN: En todo proceso de automatización es necesario captar las magnitudes de planta, para poder así saber el estado del proceso que estamos controlando. Para ello empleamos los sensores. En la actualidad se ha visto un incremento en el uso de los sensores en el área de instrumentación y control industrial, todo esto debido a que resulta a la empresa en menos costos de operación. Ellos poseen características como exactitud y precisión entre otras, las cuales estaremos profundizando a continuación, trabajaremos con el sensor de proximidad inductivo y el óptico, de la marca FESTO, que son los que tenemos disponibles en el laboratorio.
OBJETIVO: Identificar, clasificar, comprender funcionamiento y operar los sensores electrónicos existentes en el laboratorio, con ayuda del profesor.
TEÓRIA BÁSICA: SE NS NSOR OR
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Otra Definición de Sensor Según Pallás A, Ramón (2003):
"El sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide,
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da una señal de salida transducible que es función de la variable medida. Se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo".
SENSORES ELÉCTRONICOS Según Nico (2006).
Los sensores eléctricos, son dispositivos que son capaces de captar los cambios en el tiempo de una determinada magnitud física (temperatura, humedad, movimiento etc.) y entregar una respuesta, en forma de señal eléctrica, que coincide con la variación que están captando. Cada tipo de sensor se diferencia por el material constructivo y la forma con que se trata ese material.
SENSOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO Un sensor de proximidad inductivo puede detectar objetos metálicos que se acercan al sensor, sin tener contacto físico con los mismos. Los sensores de proximidad inductivos se clasifican más o menos en los siguientes tres tipos, de acuerdo con su principio de funcionamiento: el tipo de oscilación de alta frecuencia que utiliza la inducción electromagnética; el tipo magnético que emplea un imán; y el tipo de capacitancia que aprovecha los cambios en la capacidad eléctrica.
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SENSOR ÓPTICO Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la materia para determinar las propiedades de ésta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de la luz.
SENSORES ELECTRÓNICOS TIPO NPN O PNP El concepto PNP y NPN es algo que nos vamos a ir encontrando a lo largo de nuestra vida profesional en multitud de ocasiones, cuando tengamos que seleccionar un sensor o fotocélula de tres hilos, a la hora de seleccionar un PLC, y sobre todo a la hora de diseñar esquemas y cableados. Este concepto no siempre está muy claro, sobre todo al principio de la carrera profesional, con el tiempo al escuchar esta palabra la mente ya visualiza el cableado correspondiente a cada elemento.
Diferencia entre PNP y NP N La diferencia entre ambos está marcada por el diseño de su circuito interno y el tipo de transmisor utilizado.
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La diferencia que nos debe interesar es la salida. Si tomamos como ejemplo un sensor: CABLE MARRON : Alimentación + 24V CABLE AZUL: Alimentación - 0V CABLE NEGRO: Salida (Señal) PNP - Salida Positivo + NPN - Salida Negativa -
DESARROLLO: Se trabajó con dos tipos de sensores de la marca FESTO: SENSOR DE PROXIMIDAD ÓPTICO (DETECTOR ÓPTICO). SENSOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO (DETECTOR INDUCTIVO)
SENSOR DE PROXIMIDAD ÓPTICO (DETECTOR ÓPTICO). 1. Se analizó primeramente el sensor óptico PNP, el inconveniente de este
dispositivo fue la falta de existencia de catálogo, ante ello nos basamos en otro con cualidades constitutivas similares.
RE FER ENCIA DE CA TÁLOGO
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Nos basamos en un sensor de proximidad, óptico, M12, PNP. Con designación D.ER-SCE-M18 y número de orden 150759. MARCA FESTO.
PROPIEDADES
Sensor de proximidad con protección contra inversión de polaridad, sobrecarga y cortocircuito. Forma constructiva M12. Girable 360°, con enclavamiento cada 15°. Conexión mediante zócalos de seguridad de 4 mm integrados en el sistema de fijación rápida Quick-Fix. Fuente de alimentación de 10 – 30 V CC. Función de salida del contacto normalmente abierto (PNP). Variante NEMA: símbolos según la norma NEMA. Sistema de fijación rápida Quick-Fix. Distancia de detección ajustable de 70 – 300 mm, con LED.
2. En base a las cualidades que presento el fabricante FESTO, y ya comprendido
su funcionamiento y diagrama de conexión, se prosiguió a operarlo. Se presenta la evidencia:
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LA DISTANCIA DE SENSADO FUE DE 15 cm.
SENSOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO (DETECTOR INDUCTIVO). 1. Se analizó el sensor inductivo NPN y de igual manera no se encontró el catálogo correspondiente a este sensor, así que nos basamos en uno con cualidades similares de la marca FESTO.
2. Nos basamos en un sensor M18 de la marca FESTO que fue el más similar.
RE FER ENCIA DE CATALOGO
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3. Ya analizado el catálogo, la manera de conectarlo fue similar a la del sensor óptico, Positivo pin marrón (enchufe rojo) Clavija negativa (0 V) azul Carga de salida en negro Se procedió a operarlo y fue un tipo NPN.
LA DISTANCIA DE SENSADO FUE DE 5 mm.
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PRACTICA No. 2. CONTROL DE DEMANDA.
OBJETIVO: Identificar todos los tipos de sensores que existen en el laboratorio con ayuda del profesor, Clasificándolos y comprendo cómo funcionan, hacerlos que operen.
TEORÍA BÁSICA: Control de Demanda Controlar la demanda es la acción de interrumpir por intervalos de tiempo la operación de ciertas cargas eléctricas que inciden directamente sobre la demanda facturable. La restricción de cargas se hace de tal manera que el proceso no se vea afectado.
El control y administración de la demanda, son todas las actividades, encaminadas, a optimizar el uso de la capacidad del equipo instalado, tanto de los usuarios como de los suministradores de energía eléctrica que consiste en reducir o controlar la demanda en KW durante un período de tiempo, optimizando la operación de los equipos eléctricos sin afectar el proceso de producción. El medidor de energía almacena la lectura correspondiente al máximo valor registrado de demanda en intervalos de 15 minutos del periodo de facturación. Estos consumos instantáneos, también llamados picos de demanda, se pueden controlar evitando el arranque y la operación simultánea de diversas cargas eléctricas, como la iluminación y los equipos con motores. Métodos por los cuales se puede tener un control de demanda
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Manual: El personal coordina la operación de los equipos en función del proceso de producción a fin de evitar los picos de cargas innecesarias. Tiene limitaciones en cuanta rapidez y precisión por el factor humano. Automático: Se programan los equipos a través de dispositivos electrónicos o mecánicos para controlar los picos de demanda. Sin importar el tipo de control que se utilice, debe conocerse el proceso de producción perfectamente, ya que de ahí se toman los datos para realizar la optimización, tales como: Información de valores de producción y energía necesarios. La identificación del día y la hora en que ocurre la demanda máxima y las cargas que contribuyen a la misma. La identificación de los equipos que pueden sacarse de operación sin afectar el proceso de producción. Administrar las cargas no es consumir menos energía, se trata de hacer un uso más eficiente y efectivo de la potencia que se demanda. Sin embargo, en el proceso de análisis, para controlar las cargas se encontrarán innumerables vicios ocultos, que podrán ser evaluados por los expertos de cada proceso para erradicarlos y de esta manera reducir significativamente el uso de energía eléctrica. Es recomendable comenzar con un método manual de control de demandas antes de automatizar este proceso.
Los instrumentos de medida de todos los parámetros eléctricos en redes estrella trifásicas de 4 hilos a bajo voltaje, con integración de tiempo programable Mediciones U I P F.P. S Q Pm Sm PMO SMO EA C1 C2
Fase L1 X X X X X X
Fase L2 X X X X X X
Fase L3 X X X X X X
Tres fases X X X X X X X X X X X
Unidades de medida V A W VA VAr W VA W VA KVArh n°imp n°imp
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T CLK
°C YY/MM/DD HH:mm
Las mediciones son verdaderas RMS arriba de la 16ª armónica con cambio automático de escala y los valores son desplegados en tiempo real en la pantalla. La selección de medidas es realizada por medio de botone s localizados en el panel frontal del instrumento. Las medidas de energía interna activa y reactiva, el almacenamiento de medidas y consumo, está en una memoria EEPROM. Además, el instrumento está equipado con un sensor interno para mediciones de temperatura y con un reloj/calendario de cuarzo. El medidor está planeado para conexiones estrella y un sistema trifásico desbalanceado con neutro.
A la izquierda del instrumento hay dos entradas digitales para dos medidores externos que pueden ser conectados (por ejemplo, un medidor de agua y un medidor de gas). Conexión a transistor con colector abierto conexión a contacto de voltaje libre
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Esas entradas están optoaisladas e internamente alimentadas pueden contar pulsos con una frecuencia máxima de 100Hz. Al lado derecho del instrumento hay dos salidas de alarma con contactos conmutables 8A/250Vac. Finalmente está provisto de un conector RS232 para conexión a PC.
• Potencia activa (P), que es la que se aprovecha como potencia útil. También se llama potencia media, real o verdadera y es debida a los dispositivos resistivos. Su unidad de medida en el vatio (W). • Potencia reactiva (Q), que es la potencia que necesitan las bobinas y los condensadores para generar campos magnéticos o eléctricos, pero que no se transforma en trabajo efectivo, sino que fluctúa por la red entre el generador y los receptores. Su unidad de medida es el voltamperio reactivo (VAr). • Potencia aparente(S), es la potencia total consumida por la carga y es el producto de los valores eficaces de tensión e intensidad. Se obtiene como la suma vectorial de las potencias activa y reactiva y representa la ocupación total de las instalaciones debidas a la conexión del receptor. Su unidad de medida es el voltamperio (VA).
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DESARROLLO. El sensor utilizado para esta parte de la práctica es d el tipo electrónico. De la marca Hugo de Lorenzo con código DL2109T29, el cual corresponde a un medidor de máxima demanda.
La programación del instrumento puede ser realizada por medio del teclado localizado en el panel frontal del instrumento. Las teclas para desplegar las mediciones, consumo, temperatura y reloj/calendario tienen, cada una un led verde que se enciende cuando esa función es utilizada. Las teclas L1, L2 y L3 poseen, cada una de ellas un led rojo que enciende cuando son utilizadas (para desplegar las medidas de las fases)
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1) Tecla de acceso para la programación y reinicialización. 2) Pantalla de alta luminosidad (ajustable). 3) Teclas para la selección de fase y teclas de control de los cursos durante la programación. 4) Tecla para el despliegue del reloj/calendario y la temperatura. 5) Tecla para el despliegue del consumo de la energía reactiva de las tres fases (kVArh) y de los medidores de energía auxiliar. 6) Tecla para desplegar la energía activa trifásica consumida (kWh). 7) Tecla para desplegar la potencia trifásica aparente instantánea (VA) promedio, y pico. 8) Tecla para desplegar la potencia trifásica activa instantánea (W). promedio, y pico, así como la medida del factor de potencia. 9) Tecla para el despliegue del voltaje (V) y la corriente (A). Dicha programación puede ser realizada par detectar una sobre demanda en el sistema y manifestarlo por medio de alarmas. Las condiciones de trabajo necesarias por el instrumento de medición son: tener menos de 5 Ampers en el circuito, una demanda mínima para la acción de la primera alarma de 1 Kw, y la segunda alarma puede ser programada para accionarse al sobrepasar esa demanda base con un tiempo de retardo desde los 0 minutos, lasta los que el programador desee. Para que el DL2109T29 funcione correctamente es necesario un sistema de de alimentación a cuatro hilos, y además cuenta con una fuente de alimentación auxiliar 200…240 Vac 10%, 50/60 Hz, la cual puede alimentarse ya sea con una fuente adicional o puenteando desde la línea que llega a L1, L2, y L3.
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Materiales y/o equipo:
Software Automation Studio 6.0 para simulación.
9 lámparas incandescentes de 100w a 120 v.
6 lámparas incandescentes de 150w a 120 v.
Modulo Hugo de Lorenzo DL2109T29.
35 cables banana-banana.
2 tableros 120/220 v.
3 cables espada.
6 cables caimán.
1 multimetro.
Figura 1
Debido a que el sistema requerido por el módulo es un arreglo 3 a cuatro hilos la conexión de la carga se debe de realizar en estrella. Correspondiendo tres lámparas de 100w para cada una de las líneas, donde para hacer accionar la alarma de sobre demanda es necesario que posteriormente se le agreguen dos de 150w a cada una de esas líneas. A manera de comprobación y como respaldo de lo instalado en nuestro circuito, se realizó la simulación en el software Automation Studio 6.0, (Figura 2) el cual nos permitió predecir valores de corriente y voltaje antes de energizar el circuito real.
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Figura 2
Se hicieron pruebas en diferentes condiciones, primero con solo la carga base que consiste en las 9 lámparas de 100w, posteriormente solo agregando 3 de 150w y por último con las 6 de 150w obteniendo resultados similares tanto en la simulación como en medición en cuanto a los valores de voltaje y corriente se refiere. Por ejemplo, en ambos casos obtuvimos para una carga instalada de 1349 w una corriente de 3.5 Ampers. Para hacer funcionar la alarma es necesario calibrar y programar cuanto será la potencia a la cual se disparará la alarma. Primero se energizo el circuito instalada lo que llamamos carga base, en ese punto el Módulo solo monitoreo el sistema, pero no acciona ninguna alarma. Para simular el aumento de la demanda se agregaron las lámparas de 150w en la distribución mencionada con anterioridad (figura 3).
Figura 3
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Al agregar solo las primeras tres lámparas de 150w al circuito, se aumentó la corriente y la demanda, pero no lo necesario para accionar la alarma, por lo que se procedió a conectar las otras tres lámparas de la misma potencia. Después de entrar como carga al sistema el Modulo DL2109T29 hiso su labor y tras transcurrir el tiempo de acción programado la alarma se acciono, registrando de esta manera la sobredemanda, con lo que se dio por concluida la práctica.
Figura 4
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PRACTICA No. 3. RELEVADOR DE SOBRETENSION.
MARCO TEÓRICO RELEVADORES El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes y con diferentes valores de potencia. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Además de ser un elemento que separa a la etapa de control y a la etapa de potencia para así poder proteger ambos circuitos por si ocurre una falla de corto circuito o sobrecarga en alguno de los dos.
Principio de funcionamiento Un relé es un interruptor accionado por un electroimán. Un electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre. Al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina. Al abrir de nuevo el interruptor y dejar de pasar corriente por la bobina, desaparece el campo magnético y el núcleo deja de ser un imán.
El relé más sencillo está formado por un electroimán como el descrito anteriormente y un interruptor de contactos. Al pasar una pequeña corriente por la bobina, el núcleo se imanta y atrae al inducido por uno de sus extremos, empujando por el otro a uno de los contactos hasta que se juntan, permitiendo el paso de la corriente a
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través de ellos. Esta corriente es, normalmente, mucho mayor que la que pasa por la bobina.
El símbolo del relé es el que puede verse en la siguiente figura. La bobina se representa por un rectángulo alargado con una línea a 45º que lo atraviesa en su parte central. El interruptor de contactos se representa como un interruptor normal. Entre la bobina y el interruptor se establece un vínculo mediante una línea de trazos, para dar a entender que el interruptor se cierra por efecto de la bobina. Es importante saber cuál es la resistencia del bobinado del electroimán (lo que está entre los terminales A y B) que activa el relé y con cuanto voltaje este se activa. Este voltaje y esta resistencia nos informan que magnitud debe de tener la señal que activará el relé y cuanta corriente se debe suministrar a éste. La corriente se obtiene con ayuda de la Ley de Ohm: I = V / R. Dónde: - I es la corriente necesaria para activar el relé - V es el voltaje para activar el relé - R es la resistencia del bobinado del relé
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DESARROLLO Trabajamos con el Módulo De Lorenzo, el cual es un relevador para sobre voltaje. Para que este relevador accionara necesitamos un voltaje de 380 V, por lo tanto, nos vimos en la necesidad de recurrir a otra máquina de la misma marca del relevador, el cual es un variador de tensión. Al variador de tensión se le suministran 220 V y como su nombre lo dice puede variar el voltaje. Antes de iniciar la práctica le realizamos ciertas pruebas de rutina al variador de tensión, las cuales constaron en comprobar la resistencia de aislamiento de cada uno de sus devanados, esta prueba se realiza utilizando el Megger.
En las imágenes se puede observar el variador de tensión y el Megger al momento de realizarles las pruebas de rutina a maquinarias que tienne tiempo sin funcionar y se requiere saber sus condiciones internas sin necesidad de desarmar el equipo.
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Aquí se observa la parte donde se calibra el relevador, se puede calibrar para que la alarma efectué estando en baja tensión o en sobre tensión depende de las necesidades del usuario. En este caso en particular y para realizar nuestra practica nosotros lo calibramos para que accionara cuando estuviera un 8% debajo y un 8% sobre el voltaje con el que trabaja el rele. Realizamos los cálculos y de acuerdo a esta calibración mostrada el relé acciono la alarma estando un 8 % debajo del voltaje con el que trabaja el cual sería de 346.4 V y estando el 8% arriba accionaria cuando la maquina este recibiendo 414 V
En esta imagen podemos observar que la alarma está encendida y el multímetro de gancho nos muestra un voltaje de 410 V. Voltaje con el cual el relevador acciona la alarma, estando un 8 % arriba.
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En esta imagen también observamos la alarma encendida pero esta vez accionándose cuando el relevador esta un 8% abajo. Mediante el manual que el profesor nos proporcionó pudimos realizar las calibraciones y comprender el funcionamiento del relevador para así poder llevar a cabo la práctica.
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PRACTICA No. 4. RELEVADOR SOBRECORRIENTE DL2108T-14.
INTRODUCCIÓN: Como se sabe, al ocurrir una falla en cualquier punto de un circuito de una red eléctrica; fluirá a tal punto una gran cantidad de corriente, llevándose a cabo una elevación o caída de tensión. Los valores de estas perturbac iones son primarios por lo que para detectarlos se colocan transformadores de corriente en el interior del equipo que se va a proteger y transformadores de potencial en algún lugar apropiado de la subestación. Los transformadores de corriente son los que proporcionan una señal precisa de corriente secundaria. Lo mismo sucede con los transformadores de potencial los cuales proporcionan una señal secundaria de tensión. Estas dos señales son imprescindibles para el funcionamiento de los diferentes tipos de relés.
OBJETIVO DE LA PRACTICA: La finalidad de la práctica, es observar el funcionamiento de nuestro modulo contra sobre corriente. Analizando su comportamiento. cuando se presenta una corriente a mayor a la que opera el equipo o cuando la corriente que se le suministra al equipo es demasiada baja.
TEORÍA BÁSICA: El relé de protección es operado por una señal secundaria enviada por el transformador de corriente o por un transformador de potencial según sea el caso. Este relé al mismo tiempo por medio de sus contactos hace que el interruptor opere disparándose, Más adelante veremos con más detalle como sucede esto.
CLASIFICACIÓN DE LOS RELES:
Clasificación de los relés tomando en cuenta sus características constructivas, los cuales pueden ser:
RELÉS ELECTROMAGNÉTICOS: Estos relés se basan en la fuerza de atracción ejercida entre pieza de material magnético. Estos relés son accionados por una señal de corriente
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RELÉS DE INDUCCIÓN: Estos relés tienen muchas aplicaciones y su principio de funcionamiento es el mismo que el de los motores de inducción, los cuales utilizan el sistema de estructura electromagnética. Son accionados por una señal de corriente. RELÉS ELECTRÓNICOS: Estos relés funcionan por medio de diodos, tiristores, transistores, etc... Su principal característica es que son de mayor velocidad de operación. Su funcionamiento es equivalente al de los relés electromagnéticos. RELÉS TÉRMICOS: Estos relés operan dejando fuera de servicio al equipo o máquina que protegen, y el cual ha sido sometido a sobre cargas o a falla. Estos efectos producen calentamiento excesivo elevando la temperatura de los devanados. Estos relés son muy utilizados en transformadores de mediana y de gran potencia. Estos relés generalmente toman en cuenta la imagen térmica del equipo que protege, es decir, de un dispositivo cuya ley de calentamiento sea análoga a la ley del objeto protegido. Tienen tres contactos los cuales cierran a diferentes temperaturas. Uno de tales contactos sirve para el control de abanicos otro para enviar una señal de alarma y el último para enviar una señal de disparo dejando fuera el equipo que se protege.
Ilustración de cómo se compone un relé térmico, de la marca Siemens.
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN RELEVADOR: El relé es un dispositivo electromecánico que basa su funcionamiento en la ley del fenómeno electromagnético. Funciona como un interruptor controlado casi siempre por un circuito eléctrico que domina el flujo de energía a la bobina; enrollada esta, sobre un pequeño núcleo de hierro el que funciona como electroimán; encargado de accionar el brazo dirigido a mover los contactos que pueden ser uno o varios. Estos permiten abrir o cerrar otro circuito eléctrico independiente al de control. En realidad, solo hay dos principios fundamentales en los que se basan la operación de los relevadores:
Atracción Electromagnética.
Inducción electromagnética.
ATRACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. Se han construido dos tipos de relevadores, ei primero consiste en un vástago dentro de un solenoide, o una pieza magnética atraída por un electroimán, figura 3.1.
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA: 2 de junio de 2017
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El segundo está en el principio del motor de inducción o de los discos de un Watthorímetro que se basa en último término en la acción de dos flujos magnéticos desfasados.
CARACTERÍSTICAS DE UN RELEVADOR: Es conveniente tener un conocimiento de las propiedades generales y particulares de los relevadores, con el fin de aprovecharlas en la solución de los problemas que presenta la protección de un sistema eléctrico. Entre las características principales de los relevadores, se encuentra el tiempo de operación, v aún má s la facilidad para ajustado.
La sensibilidad de un relevador es otra característica que nos permite contar con una protección, de gran utilidad para las instalaciones donde e quipo muy costoso sea defendido contra fallas que por muy ligeras que sean, afectan grandemente su buena operación.
La selectividad de los relevadores, es la propiedad que tienen de reconocer las fallas que dañen, la buena operación del sistema, puede aparecer un grupo de señales en el relevador, y éste, solo debe responder a la que conviene al sistema. No debe, por ejemplo, operar un relevador de sobre corriente debido a las sobrecargas de un transformador, a menos que éstas pasen de ciertos límites y que duren tiempos fuera de lo previsto.
Seguridad, en su operación es una característica importantísima puesto que no puede permitirse que el relevador deje de trabajar en el momento preciso. Para esto es necesario que sean suficientemente robustos sus contactos y sus bobinas deben ser capaces de llevar las corrientes que por ellos puedan circular, y no solamente implica la buena construcción del aparato mismo y sus protecciones propias; como cajas, sino los aparatos y sistemas auxiliares o asociados a estos relevadores como, por ejemplo: la alimentación de
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corrientes continua o directa que puede no estar en condiciones de trabajar cuando es preciso. Por último, se puede decir que los relevadores no son para evitar fallas en el sistema, sino para cuando aparezcan éstas, hacer operar relevadores o mecanismos que hagan disminuir los efectos de las fallas.
DESARROLLO DE LA PRACTICA: Materiales:
Relevador de sobrecarga, modulo Hugo de Lorenzo DL-2108T-14. 30 cables banana-banana. 3 cables de alimentación banana-espada. 1 tablero 9 focos de 150 w, a 220 v. 1 multímetro. 1 cable de alimentación para el módulo Hugo de Lorenzo.
PASO 1: Lo primero que se hizo en la práctica fue el análisis del manual del relevador de sobre corriente DL2108T-14, conociendo como funciona y cuál es su principal función en la industria.
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CARASTERISTICAS: A: Máximo punto fijo, dividido en 10 partes, para ser fijado por medio de un pequeño tornillo insertado dentro de un orificio del panel frontal.
Tiempo (0.1…6s ) ajustable por medio de un T1: pequeño tornillo en el frente. El tiempo de retraso inicia cuando la corriente se excede del valor fijado A; al finalizar este tiempo el relevador de salida cambia hacia el otro lado. TC: Tiempo inicial (0.1…30s) ajustable por medio de un tornillo en el frente. Al diseño le es transparente la corriente de arranque de tal forma que puente a la corriente pico de arranque del motor Este tiempo se activa cuando la corriente Im es sobrepasada (5% del máximo Rango).
2. VISUALIZACION:
LED verde ON: indica alimentación del módulo.
LED rojo A: punto fijado A sobrepasado.
3. REINICIALIZAR:
La reinicialización es automática cuando las terminales RESET son abiertas Con un puente conectado en RESET la alarma registra: el diseño se reinicializa por la apertura por un período pequeño de la alimentación o por el retiro del puente.
4. FORMA DE CONEXIÓN:
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4.1 Corriente de entrada. Fase de corriente de Terminales IL1 IL2 e IL3.
entrada:
Rango de corriente: 0.25…5A con inserción directa (aislamiento galvánico). Para corrientes mayores a 5 amperes, un transformador de corriente …/ 5A externo debe de ser usado.
4.2 Salida. Un contacto cambiante :5A/230Vac con carga resistiva. Contactos NC: Diseño no suministrado o en alarma.
4.3 Fuente de alimentación auxiliar. Voltaje monofásico 230Vac, +6%, 50 - 60Hz.
-10% /
PASO 2: En esta parte de la práctica y ya con el conocimiento adquirido del manual, pusimos en marcha el equipo Hugo de Lorenzo, conectamos nuestras 9 cargas de 150 w en una conexión tipo delta en el tablero, con la condición de comprobar de que la corriente a la que estaríamos trabajando no supera los 5 A y así evitar cualquier daño al equipo, primero energizamos sin conectar el equipo y analizar que la conexión delta se hizo de una forma correcta, ya revisando que la conexión delta era correcta, conectamos nuestro modulo Hugo de Lorenzo, el cual fue calibrado para que este trabajara a una corriente nominal de 2.5 A, el cual si la corriente que se le proporciona al equipo supera la corriente nominal, la alarma sonara avisando que existe una sobre corriente y desactivara el equipo. Primero trabajos con 1foco por línea la cual teníamos 1.1 A, continuamos trabajando con 2 focos por línea y teníamos 2.3 A, después trabajamos con 3. Focos por línea la cual nos daba 3.4 A, observando como la alarma empezó a sonar diciendo que existe una sobrecarga en el equipo.
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PASO 3: en esta parte de la práctica y ya con el conocimiento adquirido del manual, pusimos en marcha el equipo hugo de lorenzo, conectamos nuestras 9 cargas de 150 w en una conexión tipo delta en el tablero, con la condición de comprobar de que la corriente a la que estaríamos trabajando no supera los 5 a y así evitar cualquier daño al equipo, primero energizamos sin conectar el equipo y analizar que la conexión delta se hizo de una forma correcta, ya revisando que la conexión delta era correcta, conectamos nuestro modulo hugo de lorenzo, el cual fue calibrado para que este trabajara a una corriente nominal de 2.5 a. a lo contrario del paso anterior nosotros calibramos nuestro modulo para que nos detectara cuando existe una corriente baja, lo que hicimos después de la calibración fue el cone ctar nuestras 9 cargas pudiendo observar que como la corriente no era baja en comparación con la corriente nominal a la que se calibro el equipo la alarma no sonó y lo mismo paso cuando colocamos 6 cargas, 2 focos por línea la alarma no sonó, pero cuando se conectó 3 cargas es decir un foco por línea, la alarmo pito diciendo que la corriente que nosotros le estábamos suministrando no era suficiente, lo cual en práctica al pitar la alarma el equipo pararía.
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DIAGRAMA EN AUTOMATION. En la imagen siguiente se observa que nuestro relevador para la línea 1 marca una señal, esta señal quiere decir que hay una sobre tensión ya que este relevador está programado para alertarnos si existe una corriente mayor a los 3 A.
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PRACTICA No. 5 RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE SPAJ 131 C.
OBJETIVO: Identificar el funcionamiento del relevador de sobrecorriente SPAJ131C con el cual contamos en el laboratorio de la escuela, así mismo, manipularlo y aplicarlo en distintas circunstancias en un circuito eléctrico, comprendiendo su funcionamiento, y el modo en que opera cuando este lanza una señal de alerta.
MARCO TEORICO: Es un dispositivo capaz de detectar una cantidad actuante de corriente que sobrepasa el nivel de ajuste o puesta en trabajo y acciona unos contactos para ejecutar una acción de desconexión de la sección del sistema donde se detecta la sobrecorriente.
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CARACTERISTICAS DE OPERACIÓN:
CURVAS DE TIEMPO:
Característica de tiempo definido: El tiempo de funcionamiento del relé de sobre intensidad es Medido a una corriente de prueba igual a 2 x el ajuste Valor de la etapa I>. El temporizador se inicia cerrando Interruptor S1 y detenido por el contacto 65-66 en Funcionamiento del relé de salida A. PROTECCIONES DE SOBRECORRIENTES INSTANTANEAS: Generalmente se utilizan en conjunto con otras protecciones, con el fin de combinar sus características. Se construyen de armadura succionada, armadura atraída y copa de inducción.
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PROTECCIONES DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO DEFINIDO: Una protección simple de tiempo definido podría obtenerse usando un rele instantáneo en conjunto con un elemento temporizador (T) que produzca el retardo necesario. APLICACIÓN: El relé de sobrecorriente SPAJ 131 C: Que se utilizará para la protección de sobre intensidad de fase de dos etapas De los alimentadores de distribución, Motores de alta tensión, de tamaño medio y Grandes generadores y transformadores de potencia. Los Relé se puede utilizar tanto como relé de protección principal Y relé de protección de respaldo. El relé tiene dos etapas de protección: una Sobre intensidad de sobre intensidad I> y una sobre corriente elevada Etapa I >>. La etapa de ajuste bajo opera con tiempo definido Característica o con tiempo inverso Característica, mientras que la fas e de alto Con una característica de tiempo definido solamente. El relé de sobre corriente está provisto de cinco Relés de salida, de los cuales cuatro son libremente configurables Para la función deseada. Dos de la salida Los relés tienen contactos de servicio pesado capaces de Control de un disyuntor. DESCRIPCCION DE OPERACIÓN: El relé de sobre corriente SPAJ 131 C es un relé secundario que está conectado a los transformadores de corriente Del objeto protegido. El relé se puede utilizar Para sobre intensidad monofásica, bifásica o trifásica protección. El relé de sobre corriente continuamente Mide las corrientes de fase de la Objeto a proteger. En la ocurrencia de un El relé de sobre corriente genera una alarma Señal, dispara el interruptor automático o inicia Funciones de cierre automático, de acuerdo con aplicación actual. Cuando la intensidad de fase excede el Valor I> de la etapa de ajuste bajo, la sobre corriente Se inicia el relé. Cuando, en una operación de tiempo definido, El tiempo de operación del conjunto t> o, a la inversa definida Tiempo mínimo (IDMT), el cálculo del tiempo de funcionamiento t> expira, el relé funciona. La etapa de ajuste bajo del relé de sobre corriente puede Dada una característica de tiempo definido o tiempo inverso. A la característica de tiempo inverso cuatro Conjuntos de curva de tiempo inverso con diferentes pendientes Disponible: Normal inversa, Muy inversa, Extremadamente Inversa e inversa a largo plazo. Estas Los conjuntos de curvas cumplen con las normas BS 142 y IEC60255 normas. Las señales de arranque del relé de sobre corriente son Obtenible como funciones de contacto. La señal de inicio Pueden utilizarse, por ejemplo, para bloquear Relés de protección. El relé contiene una lógica aislada ópticamente Entrada para señales de control externas entrantes, Bloqueando generalmente las señales.
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INDICADORES DE OPERACIÓN
1. Cualquiera de las etapas de sobre corriente tiene su propia operación Indicador (I> e I >>), situado en el Parte inferior derecha de la placa frontal del Módulo de relé. La luz amarilla indica que el La etapa en cuestión ha comenzado y la luz roja que La etapa ha operado (tropezó). Con el grupo de conmutación de software SG2 el inicio Y los indicadores de disparo pueden tener una Función, lo que significa que los LEDs y El relé de salida permanece encendido, aunque la señal Que hizo que la operación vuelva a la normalidad. Los indicadores se resetean con el pulsador RESET. Un indicador de no reajustar no afecta El funcionamiento del relé. 2. Los LED amarillos (IL1, IL2, IL3) en la parte superior La parte negra de la placa frontal indica, cuando está encendida, Que el valor de la corriente de fase en cuestión Se muestra. 3. El indicador IRF rojo de la auto-supervisión Sistema indica, cuando está encendido, que un Se ha detectado un fallo de relé interno. los El código de falla que aparece en la pantalla una vez Que se ha detectado un fallo debe registrarse Y se notifica cuando se ordena el servicio. 4. El LED verde Uaux en el panel frontal está encendido Cuando el módulo de alimentación funciona correctamente. 5. El indicador LED debajo de un botón de ajuste Indica, cuando está encendido, que el valor de Que se muestra.
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6. El LED del grupo de conmutación SG1 indica, Cuando está encendido, que la suma de comprobación del grupo de conmutación Se muestra. A continuación, las siguientes señales están Relés de salida: Salida (terminales)
Función
A (65-66) B (68-69) C (80-81)
Disparo de la etapa I> Disparo de la etapa I >>) Señal de disparo de la etapa I> (LED L3) inicio de la etapa I> (LED L2) Señal en fallo interno del relé (LED L1)
D (77-78) E (71-72)
DESARROLLO: El relevador se puede utilizar en sistemas monofásicos, bifásicos o trifásicos el relé de protección y contiene dos Etapas, es decir, una etapa de sobrecorriente de ajuste bajo I> y una etapa de ajuste alto I>> pero para este caso estaremos utilizando el ajuste para I> o corriente baja.
I.
Se llevó a cabo, el conocimiento del relevador, así como sus partes y funciones de cada elemento que lo integra. Como también sus diagramas de conexión. En este caso en un tablero con 9 focos, alimentándolos con un voltaje de 220 V c.a. y una corriente de línea no mayor a los 5 A, realizando en ella una conexión en DELTA, basándonos en las instrucciones del equipo.
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II.
Conectando la salida de cada carga hacia la entrada del transformador de corriente, y la alimentación del relé al mismo donde se alimentaba el circuito, se llevó a cabo el ajuste del relé, para su funcionamiento:
III.
Cuando tenemos el relevador con los ajustes correspondientes. Debemos tener en cuenta un aspecto muy importante el cual es la comprobación de nuestra conexión para que nuestro relé no vaya a sufrir un cortocircuito y dañemos el equipo. Antes de proceder a meter carga al relé medimos las corrientes de línea con las que vamos a estar trabajando. En esta tabla se muestra cómo deben quedar los switch SGR para el funcionamiento adecuado de nuestro relevador:
IV. V.
VI.
VII.
VIII. IX.
Para dar el ajuste correcto para nuestro tiempo nos guiamos por la
siguiente tabla: Para dar ajuste a nuestra corriente con la que nuestro relevador va a dar las señal ajustamos I>/In la corriente de arranque de la etapa I> como múltiplo de la corriente nominal In de la entrada de activación Usado. Rango de ajuste 0.5...2.5 x In. Teniendo ya esto bien ajustado, procedemos a conectar unicamente tres de nuestros focos. Esto para establecer nuestra corriente nominal. El relevador debe empezar a trabajar con dicha con la corriente nominal. Esto lo sabremos porque el indicador IRF debe estar arrojandonos una señal, la cual indica que esta en operación.para comprobar la alarma usamos un multimetro en el modo de continuidad.
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X.
XI.
Como siguiente debemos instalar a nuestro circuito tres focos mas, es aquí cuando nuestro relevador va a dar la señal, esta estara actuando en las salida 65&66. Entregando esta señal esta por hecho que nuestro relevador esta funcionando correctamente, estando bien ajustado el tiempo y la corriente a la cual estaremos trabajando.
A continuacion una presentación de como debe quedar nuestro circuito de conexión en el software automation studio:
Conexión:
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En funcionamiento:
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PRACTICA No. 6 SENSORES DE LIMITES Y PRESION.
OBJETIVO: IDENTIFICAR LA GRAN MAYORIA DE SENSORES DE FINAL DE CARRERA TANTO COMO LOS SENSORES DE PRESION ASI COMO SUS CARACTERISTICAS TECNICAS.
MARCO TEORICO (TEORIA BASICA): INTERRUPTORES DE LÍMITE
Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite"), son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido o de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado. Los finales de carrera están fabricados en diferentes materiales tales como metal, plástico o fibra de vidrio.
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Funcionamiento Estos sensores tienen dos tipos de funcionamiento: modo positivo y modo negativo. En el modo positivo el sensor se activa cuando el elemento a controlar tiene una tarea que hace que el eje se eleve y se conecte con el objeto móvil con el contacto NC (normal cerrado). Cuando el muelle (resorte de presión) se rompe el sensor se queda desconectado. El modo negativo es la inversa del modo anterior, cuando el objeto controlado tiene un saliente que empuje el eje hacia abajo, forzando el resorte de copa y haciendo que se cierre el circuito.
Ventajas e Inconvenientes Entre las ventajas encontramos la facilidad en la instalación, la robustez del sistema, es insensible a estados transitorios, trabaja a tensiones altas, debido a la inexistencia de imanes es inmune a la electricidad estática. Los inconvenientes de este dispositivo son la velocidad de detección y la posibilidad de rebotes en el contacto, además depende de la fuerza de actuación.
INTERRUPTORES DE PRESIÓN Un presostato, también conocido como interruptor de presión, es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido. El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja, un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan. Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado. No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión); mientras estos últimos entregan una señal variable con base al rango de presión, los presostatos entregan una señal apagado/encendido únicamente.
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TIPOS Los tipos de presostatos varían dependiendo del rango de presión al que pueden ser ajustados, temperatura de trabajo y el tipo de fluido que pueden medir. Puede haber varios tipos de presostatos:
Presostato diferencial: Funciona según un rango de presiones, alta-baja, normalmente ajustable, que hace abrir o cerrar un circuito eléctrico que forma parte del circuito de mando de un elemento de accionamiento eléctrico, comúnmente motores. Alta diferencial: Cuando se supera la presión estipulada para el compresor, el rearme puede ser manual o automático. Baja diferencial: Cuando la presión baja más de lo estipulado para el compresor, el rearme puede ser manual o automático.
USOS Los usos son muy variados. Algunos ejemplos:
la luz roja de falta de presión de aceite de un automóvil está conectada a un presostato la bomba de agua está controlada por un presostato en el sistema hidroneumático (hidráulico) de una casa Para proteger motores en refrigeración de falta de aceite, se utilizan presostatos diferenciales, cuando la presión de aceite se acerca a la presión del circuito detiene al motor. Al variar constantemente la presión del circuito la única forma de controlar la presión del aceite es compararla con la del circuito en ese momento, de esta manera el presostato actúa por diferencia de presiones y no por una presión fija. para proteger máquinas de refrigeración de altas o bajas presiones
Los presostatos en general no tienen la capacidad para encender directamente el equipo que están controlando y se ayudan con un relevador o contactor eléctrico, no obstante en refrigeración es bastante común observar presostatos que
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comandan directamente compresores monofásicos sin pasar la potencia por un contactor o relé.
SENSOR DE FINAL DE CARRERA (SWITCH DE LÍMITE): Son sensores de contacto que muestran una señal eléctrica, ante la presencia de un movimiento mecánico, son utilizados ampliamente en ambientes industriales para realizar el censado de presencia de objetos en una posición específica. Se utilizan en diversas aplicaciones, pueden determinar la presencia, ausencia, paso y posicionamiento de un objeto, en un comienzo eran utilizados para la definición del final del recorrido de objetos, es esa la razón por la cual son llamados o conocidos como “interruptores de final de carrera”. Se encuentran compuestos o formados por dos partes, un cuerpo donde se encuentran los contactos y un cabezal el cual detecta el movimiento, además se encuentran diseñados con dos tipos de cuerpos los cuales son “enchufable y no enchufable”
Carcasas enchufables: La carcasa enchufable se abre por la mitad para poder tener acceso al bloque de terminales, si el interruptor sufre daños o se desgasta, basta con quitar el cuerpo del interruptor con su cabeza y enchufar uno nuevo (no es necesario volver a realizar el cableado. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA o NO en inglés), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados. Existen de lengüeta, bisagra, palanca con rodillo, varilla, palanca metálica con muelle, de pulsador, etc.
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Accionador: es la parte del interruptor que entra en contacto con el objeto que se está detectando. Este tiene dos posiciones, en reposo y posición de operación o punto de disparo.
Lateral rotatorio. De pulsación lateral o superior. De vástago oscilante o bigote de gato.
Cabezal: en la cabeza se encuentra el mecanismo que transforma el movimiento del accionador en movimiento de contacto, cuando el accionador se mueve correctamente, el mecanismo acciona los contactos del interruptor. Bloque de contactos: en el bloque de contactos se encuentran los elementos eléctricos de contacto del interruptor, generalmente hay dos o cuatro pares de contactos. Bloque de terminales: en el bloque de terminales se encuentran las terminales atornillables, aquí se realiza la conexión eléctrica (por hilos) entre el interruptor y el resto del circuito de control. Cuerpo del interruptor: es un interruptor enchufable, el cuerpo del interruptor aloja el bloque de contactos, en un interruptor no enchufable, encontrara el bloque de contactos y el bloque de terminales del interruptor. Base: en un interruptor enchufable, la base aloja el bloque de terminales, los interruptores no enchufables no cuentan con una base aparte. El sensor emite una señal de encendido/apagado. (Digital) basándose en la presencia o ausencia del objeto en cuestión. ALIMENTACION: Por lo general, existen cuatro voltajes disponibles para sensores industriales:
12v CC 24v CC 120v CA 240v CA
Normalmente los sensores industriales se encuentran diseñados para operar dentro de uno de los siguientes márgenes de voltaje:
10-30v CC 20-130v CA 90-250v CA 20-250v CA/CC
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Los sensores e interruptores de corriente alterna pueden recibir electricidad directamente de una línea eléctrica o una fuente filtrada eliminando la necesidad de una fuente de alimentación aparte. Los sensores de corriente continua son más seguros que los de corriente alterna al tratarse de voltajes inferiores a 30v.
SENSORES DE PRESION (TRANSDUCTORES): Los sensores de presión o transductores de presión son elementos que transforman la magnitud física de presión o fuerza por unidad de superficie en otra magnitud eléctrica que será la que emplearemos en los equipos de automatización o adquisición estándar. Los rangos de medida son muy amplios, desde unas milésimas de bar hasta los miles de bar. Para cubrir los diferentes rangos de medida, precisión y protección, disponemos de una gran variedad de transductores de presión, fabricados con diferentes tecnologías, que permiten cubrir todas sus necesidades. SENSORES DE PRESION MINIATURA: Los sensores de presión miniatura son sensores de presión pequeños que gracias a su reducido tamaño son los más indicados en aplicaciones donde el tamaño es de vital importancia, principalmente se aplican en ensayos, para que sus dimensiones afecten lo mínimo posible en los resultados del ensayo. Por tratarse de sensores especiales cuentan con características únicas como compensación en diferentes rangos de temperatura, membranas especiales, formatos minúsculos para introducir en dimensiones muy reducidas, alta precisión, frecuencias de respuesta muy elevadas, etc.
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SENSORES DE PRESION INDUSTRIALES: Los sensores de presión industriales, son los más empleados para todo tipo de aplicaciones y sectores. Abarcan todos los rangos posibles, desde vacío a -1bar, hasta los varios miles de bar, para aplicaciones en industria pesada. Combinan todo tipo de salidas analógicas y digitales, ya que en la industria en general nos encontramos con diferentes requerimientos de conexión, tanto eléctrica como mecánica. En función de las características elegidas tendremos que seleccionar un formato u otro. A continuación se muestra un resumen de diferentes fabricantes. Muchos de estos sensores de presión los tenemos en stock, por lo que el plazo de entrega sería inmediato.
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DESARROLLO: QUÉ ES UN SENSOR: Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de componentes activos. Pero el tema constructivo de los captadores lo dejaremos a un lado, ya que no es el tema que nos ocupa, más adelante incluiremos en el WEB SITE algún diseño en particular de algún tipo de sensor.
DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS SENSORES: Pretendo explicar de forma sencilla algunos tipos de sensores.
Sensores de posición: Su función es medir o detectar la posición de un determinado objeto en el espacio, dentro de este grupo, podemos encontrar los siguientes tipos de captadores; Los captadores fotoeléctricos: La construcción de este tipo de sensores, se encuentra basada en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser etc...) y una célula receptora de dicha señal, como pueden ser fotodiodos, fototransistores o LDR etc. Este tipo de sensores, se encuentra basado en la emisión de luz, y en la detección de esta emisión realizada por los fotodetectores. Según la forma en que se produzca esta emisión y detección de luz, podemos dividir este tipo de captadores en: captadores por barrera, o captadores por reflexión. En la siguiente imagen podremos apreciar mejor la diferencia entre estos:
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Captadores - Captadores por barrera. Estos detectan la existencia de un objeto, porque inte rfiere la recepción de la señal luminosa. Captadores por reflexión; La señal luminosa es reflejada por el objeto, y esta luz reflejada es captada por el captador fotoeléctrico, lo que indica al sistema la presencia de un objeto.
Sensores de contacto: Estos dispositivos, son los más simples, ya que son interruptores que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar.
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Su simplicidad de construcción añadido a su robustez, los hacen muy empleados
en robótica.
Captadores de circuitos oscilantes: Este tipo de captadores, se encuentran basados en la existencia de un circuito en el mismo que genera una determinada oscilación a una frecuencia prefijada, cuando en el campo de detección del sensor no existe ningún objeto, el circuito mantiene su oscilación de una manera fija, pero cuando un objeto se encuentra dentro de la zona de detección del mismo, la oscilación deja de producirse, por lo que e Estos son algunos de los precios en los que están algunos de los sensores:
Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia, ya que al no tener partes mecánicas, su robustez al mismo tiempo que su vida útil es elevada.
Sensores por ultrasonidos: Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoeléctrico, ya que se emite una señal, esta vez de tipo ultrasónica, y esta señal
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es recibida por un receptor. De la misma manera, dependiendo del camino que realice la señal emitida podremos diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexión.
Captadores de esfuerzos: Este tipo de captadores, se encuentran basados en su mayor parte en el empleo de galgas extenso métrica, que son unos dispositivos que cuando se les aplica una fuerza, ya puede ser una tracción o una compresión, varia su resistencia eléctrica, de esta forma podemos medir la fuerza que se está aplicando sobre un determinado objeto.
Sensores de Movimientos: Este tipo de sensores es uno de los más importantes en robótica, ya que nos da información sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos controlar con un grado de precisión elevada la evolución del robot en su entorno de trabajo. Dentro de este tipo de sensores podemos encontrar los siguientes:
- Sensores de deslizamiento: Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva, o por el co ntrario que no se caiga de las pinzas del robot por no sujetarlo debidamente. . En industrias tales como las alimenticias, refresqueras, manufactureras, comerciales, extractivas, de igual forma en lugares como museos, bancos, entre otros. En este sentido, resulta favorable la inclusión de algunos sensores, en los manipuladores robot, que hacen parte del Sistema de Manufactura Flexible en el Centro de Automatización de Procesos CAP. Como sabemos un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de materiales, con el objetivo de mandar una señal y p ermitir que continue un proceso, o bien detectar un robo; dependiendo del caso que éste sea. Dentro de la selección de un sensor, se deben considera r diferentes factores, tales como: la forma de la carcasa, distancia operativa, datos eléctricos y conexiones.
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De igual forma, existen otros dispositivos llamados transductores, que son elementos que cambian señales, para la mejor medición de variables en un determinado fenómeno.
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PRACTICA No. 7 ARRANQUE Y PARO DE UN MOTOR DESDE UN PUNTO Y VARIOS PUNTOS.
INTRODUCCIÓN: Durante el arranque de un motor, la corriente solicitada es considerable y puede provocar una caída de tensión que afecte al funcionamiento de los receptores del entorno, sobre todo si no se ha tenido en cuenta a la hora de calcular la sección de la línea de alimentación. A fin de poner remedio a estos inconvenientes, los Reglamentos limitan el uso de motores de arranque directo que superen cierta potencia. Los motores de jaula de ardilla son los únicos que pueden acoplarse directamente a la red por medio de in equipo simple. En los motores de jaula de ardilla, únicamente son accesibles los terminales del devanado del estator en la placa de bornes. Dado que el fabricante determina las características de l motor, los distintos procesos de arranque consisten principalmente en hacer variar la tensión en las bornes del estator. En este tipo de motores, cuya frecuencia es constante, la reducción de la punta de corriente conlleva de manera automática una fuerte reducción del par.
OBJETIVO DE LA PRACTICA: La finalidad de la práctica, es observar el funcionamiento de arranque y paro a tensión plena de un motor desde uno y varios puntos, así como su conexión y su funcionamiento en la industria.
TEORÍA BÁSICA: Denominamos arranque al proceso de puesta en marcha de una máquina eléctrica. En el caso de los motores asíncronos, para que esta operación pueda llevarse a cabo, es preciso, que el par de arranque sea superior al par resistente de la carga, de esa forma se obtiene un momento de aceleración que obliga a girar al motor a una velocidad cada vez más elevada, alcanzando el régimen permanente cuando se igualan los pares motor y resistente.
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ARRANQUE A TENSION PLENA DE UN MOTOR: Se denomina arranque directo, a la forma en que se le aplica la tensión a un motor para su proceso de arranque, en este caso, se le aplica la tensión nominal a través del contactor y dispositivos de protección como los fusibles y relé térmico. Esta forma de arranque tiene la ventaja que el motor desarrolla en el arranque su torque máximo cuando la carga así lo requiera. El inconveniente es qu e toma una corriente de arranque máxima en algunos casos hasta 10 veces, recomendable para motores de baja potencia pudiendo llegar como máximo a 10 HP .
ARRANQUE ESTRELLA TRIÁNGULO: Sólo es posible utilizar este método de arranque en motores en los que las dos extremidades de cada uno de los tres devanados estatóricos estén conectados en la placa de bornes. Por otra parte, el bobinado debe realizarse de manera que el acoplamiento en triángulo corresponda con la tensión de la red. En el caso de una red trifásica de 380 V, es preciso utilizar un motor bobinado a 380 V en triángulo y 660 V en estrella. El principio consiste en arrancar el motor acoplando los devanados en estrella a la tensión de la red, lo que equivale a dividir la tensión nominal del motor en estrella
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por √3. La punta de corriente durante el arranque se divide por 3. El par de arranque se divide igualmente por 3, ya que es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación En los motores industriales la relación entre el par de arranque y nominal, varía entre 1,2 y 2; en consecuencia, el par de arranqu e resultante oscila entre 0,4 y 0,67 del par nominal, por ello este procedimiento solamente se aplica en aquellos casos en los que el par resistente de la carga, en el momento de la puesta en marcha no excede, como media, del 50% del par nominal, como sucede en determinadas aplicaciones como, bombas centrífugas y ventiladores. La velocidad del motor se estabiliza cuando se equilibran el par del motor y el par resistente, normalmente entre el 75 y 85% de la velocidad nominal. En ese momento, los devanados se acoplan en triángulo y el motor rinde según sus características. Mediante un temporizador se controla el tiempo de transición del acoplamiento en estrella al acoplamiento en triángulo. El cierre del contactor de triángulo se produce con un retardo de 30 a 50 milisegundos tras la apertura del contactor de estrella, lo que evita un cortocircuito entre fases al no poder encontrarse ambos cerrados al mismo tiempo.
ARRANQUE DEL MOTOR TIPO SUAVE: En muchos casos, el arranque directo o el arranque estrella-triangulo del motor trifásico asíncrono no es la mejor solución ya que altas corrientes de pico pueden influir en el suministro eléctrico y un aumento repentino del par puede inducir a los componentes mecánicos de la maquina o al sistema a altos niveles de estrés. El arrancador suave proporciona un remedio. Permite un aumento continuo y lineal del par y ofrece la posibilidad de una reducción selectiva de la corriente de arranque. La tensión del motor se incrementa a partir de una tensión inicial y un tiempo de rampa de aceleración, seleccionados mediante selectores hasta llegar a la tensión nominal del motor. El arrancador también puede controlar la rampa de parada mediante la reducción de la tensión. La curva característica del motor asíncrono trifásico sólo se aplica cuando la tensión del motor es igual a la tensión de red. Si aplicamos una tensión inferior, obtendremos una reducción cuadrática en el par. Cuando lo comparamos, por ejemplo, con un arranque estrella triángulo, la tensión del motor se reduce hasta el 58% (~1/√3), y el par se reduce a alrededor del 33% (un tercio).
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ARRANQUE DEL MOTOR FASES INVERTIDAS: En este caso se combinan do s tipos de arranques en directo con la diferencia de que uno de ellos gira hacia la derecha y el otro hacia la izquierda. Es importante tomar medidas de seguridad ante la elección de un sentido de giro, no debiendo ingresar el otro sentido porque se produciría un corto circuito debido a la inversión de fases. Luego todas las consideraciones tomadas para el arranque en d irecto son idénticas en una inversión de giro.
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DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL MOTOR, HASTA 40 HP: En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella Serie para alto voltaje y Doble Estrella (estrellas en paralelo) en bajo voltaje.
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Diagrama de conexiones en estrella para motor 9 terminales
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DESARROLLO:
Paso 1:
Lo primero que se hizo en esta práctica, fue ver qué tipo de conexión se le haría al motor si seria una conexión en alta o en baja, se eligió una conexión en baja ba ja asi que conectamos las terminales del motor la 1 con 7, 2 con 8 y 3 con 9, los bornes 4,5 y 6 las conectamos en un punto común.
Paso 2:
Después se continuo con la conexión de las botoneras de arranque y paro las cuales son conectados hacia la línea pasan por una bobina y un contactor y terminan en el neutro.
Paso 3:
Continuamos con la conexión de las líneas, la línea 1 se conecta a un contactor la cual luego pasa por un relevador y llega al motor, la línea igual pasa por un contactor y llega directo al motor, la línea 3 se conecta a un contactor la cual luego pasa por un relevador y llega al motor.
Paso 4:
Enseguida antes de energizar hicimos una prueba con el multímetro, donde al presionar el botón de arranque nos marcaba 97 Ohm, y al presionar el de arranque y paro juntos no marcaba nada porque la resistencia era infinita.
Paso 5:
Pasamos a energizar el equipo y comprobamos compr obamos que las conexiones eran correctas, cor rectas, entonces agregamos otro botón de arranque y paro, pa ro, colocando el botón de arranque en paralelo y el botón de paro par o en serie y pasamos a hacer ha cer la prueba e nuevo con el multímetro para observar que las conexiones fueran correctas antes de energizar.
Paso 6:
Al energizar el equipo y ver que funcionaba correctamente, invertimos 2 fases de la línea, para observar cómo funciona el motor con inversión de fases.
Paso 7:
Lo último que se realizó fu el medir la corriente en vacío y arranque, donde la corriente de vacío obtuvimos 1.07 A y de arranque nos dio 1.87 A, para calcular a corriente de arranque nosotros con 2 palos metimos presión al motor en el rotor.
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PRUEBAS DE LA PRACTICA:
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SIMULACION EN AUMATION ARRANQUE Y PARO DESDE DISTINTOS PUNTOS:
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CONCLUSIONES. PRACTICA No. 1. los sensores permiten reaccionar de manera autónoma ante la presencia de fallas, antes de que se produzca un eventual bloqueo general del sistema o la ejecución de tareas inconsistentes según la planeación realizada. También ofrecen la posibilidad de emplear el manipulador para desarrollar tareas bajo condiciones parcialmente predeterminadas, al lugar o cosa que se quieran instalar los sensores. (Un ejemplo en la industria una banda transportadora) Sin importar el tipo de sensor, la parte fundamental para su selección es atender minuciosamente a la aplicación, ya que de ésta depende en gran medida su correcta selección. El medio ambiente es otra variable importante, ya que puede entorpecer en cierto rango el medio de sensado, además de los problemas de operación del mismo. Es importante atender las recomendaciones de uso y aplicación del fabricante, en particular por el hecho de que algunos sensores son de precio elevado y un error en su instalación o manejo puede ocasionar una inversión adicional al volverlos a comprar. Sin lugar a dudas, el empleo de los sensores y transductores, nos permiten mejoras en algún proceso que se esté llevando a cabo, traducidas en: exactitud, seguridad, disminución de tiempos, pocas fallas, etc. Así, en el presente trabajo se dieron a conocer los diferentes tipos de sensores que existen, así como sus características dependiendo de cada fabricante. En algunos sensores la generación de una señal está determinada por el tipo de material que se maneje y la distancia, de igual forma pueden intervenir otros factores, tales como el color o la forma. Para un sensor capacitivo, las distancias para detectar un material metálico, suelen ser muy pequeñas, para el caso de materiales no metálicos, no es posible su detección. Por otra parte, para un sensor capacitivo, las distancias de detección son más grandes que el sensor inductivo, adicionándole a esto la capacidad de detectar materiales de todo tipo. Con referencia a un sensor óptico, se tiene que detectar a distancias mucho mayores que el sensor anterior y de igual forma detecta diversos tipos de materiales metálicos y no metálicos.
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PRACTICA No.2. En esta práctica, supimos como ajustar un módulo para controlar la demanda de nuestras cargas, como bien sabemos controlar la demanda es la acción de interrumpir por intervalos de tiempo la operación de ciertas cargas eléctricas que inciden directamente sobre la demanda facturable. La restricción de car gas se hace de tal manera que el proceso no se vea afectado. Lo cual que sucede si no se tiene un control de demanda, pueden existir un bajo factor de potencia, lo cual sabemos que eso no es bueno para el sistema eléctrica. Ajustando nuestra alarma, para una carga mayor a los 1000 watts, al ir aumentando nuestras cargas y superar los 1000 watts, nuestra alarma nos daba la señal que se había superado el valor al que lo habíamos ajustado. Lo cual es que, ajustando nuestro control de demanda a las necesidades, nos puede avisar cuando, exista un bajo factor de potencia, una sobre carga y este elimine la sobrecarga, el cual también medir y regular nuestra potencia reactiva. Por todo lo anterior decimos que nuestro controlador, apaga o establece ciclos de trabajo a las cargas cuando la demanda alcanza un valor preestablecido, el punto prefijado deber ser cuidadosamente seleccionado, para que no se afecte en la producción o necesidades de operación.
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PRACTICA No.3. Los reguladores pueden ser tipo serie (el dispositivo de control se conecta en serie con la carga y para regular la salida en todos los casos debe absorber parte de la tensión de alimentación) o paralelo (regulador en derivación, el dispositivo de control esta en paralelo con la carga y para efectuar la regulación, debe dejar pasar corriente en todos los casos). Cuando la corriente a través del dispositivo de control cae a cero, la acción de regulación cesa. En un regulador ideal la diferencia entre el voltaje de salida sin carga y el voltaje de salida a plena carga es cero Trabajamos con el Módulo De Lorenzo, el cual es un relevador para sobre voltaje. Para que este relevador accionara necesitamos un voltaje de 380 V, por lo tanto, nos vimos en la necesidad de recurrir a otra máquina de la misma marca del relevador, el cual es un variador de tensión. Al variador de tensión se le suministran 220 V y como su nombre lo dice puede variar el voltaje. En el cual, al estar variando el voltaje, y teniendo ya ajustado nuestro rele de sobre voltaje, hasta llegar a una tensión de 340 V c.a. este relevador actuaba, en el cual un led color rojo nos indicada que existía un sobre voltaje, y también nos señalaba cuando existía un bajo voltaje.
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PRACTICA No. 4. En esta práctica usamos el relevador de sobrecorriente DL2108T-14, el cual para entender su modo de operación nos dimos a la tarea de leer el manual del fabricante. El módulo actúa cuando existe una alteración en la corriente de línea, en este caso iniciamos con tres cargas, esto para poder observar como nuestro modulo nos daría la señal que necesitábamos, para comprobar su correcta operación. Cuando instalamos las cargas restantes el relevador nos mandó una señal la cual nos indica que estábamos sobrepasando el límite de la corriente a la cual lo programamos para trabajar. Este relevador puede trabajar en dos situaciones, una de ellas cuando nuestra corriente es muy baja y la otra cuando esta misma es muy alta. Así nos estará enviando la señal, para nuestra practica una alarma que comprobamos con el multímetro. En este caso este relevador es muy útil para la protección de nuestros equipos, ya que siempre estaremos en riesgo de algún cortocircuito el cual puede elevar la corriente y dañarnos por consiguiente lo que tengamos conectado, es importante y no dejar pasar que para poder hacer funcionar el relé correctamente es indispensable leer el manual, así nos daremos la idea de cómo conectar de forma correcta para que este trabaje bien.
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PRACTICA No.5. El relevador SPAJ131C de sobrecorriente este tiene dos funcionalidades una que es para grandes corrientes I>> y la otra que es para más pequeñas I> en esta práctica utilizamos la más pequeña (I>). Cuando iniciamos la práctica primeramente tuvimos que traducir y leer el manual del fabricante ya que es un poco complejo el equipo y su manual solo se encontraba en inglés, teniendo los conocimientos requeridos pasamos a la programación del equipo, el cual está dividido en dos partes: -
SPAJ131C SPAJ3C3
El SPAJ3C3 tiene la función de ajuste, el cual contiene diferentes switch los cuales contienen una cierta función cada uno esto referente a los ajustes del tiempo y de la corriente a la cual queremos que trabaje nuestro modulo. Ya que ajustamos correctamente, nos aseguramos que la corriente de línea no sea mayor a 5 A para no dañar el equipo, iniciamos con tres cargas previamente, estando listas las cargas el relé empieza a trabajar por sí solo, cuando instalamos otras 3 cargas sufre una alteración en la corriente, misma razón por la cual hace que nos mande una señal con un led que se enciende y a su vez una señal directa que en este caso fue a un multímetro. Este relevador es de gran importancia en grandes sistemas de protección por ejemplo en grandes motores, los cuales se pueden dañar en caso de una alteración en la corriente, gracias al relevador nos daremos cuenta fácilmente de las alteraciones que sean provocadas y así proteger nuestros equipos ante este tipo de situaciones.
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PRACTICA No. 6. En esta práctica realizamos un manual de los diferentes tipos de sensores que existen. Dándonos cuenta de cómo funciona cada uno de ellos, así como también cuales son los que tenemos que usar para un correcto desempeño y una precisión exacta del trabajo a realizar. Uno de los sensores más importantes son los de movimiento esto gracias a que deben tener un grado muy alto de precisión para captar cualquier tipo de movimiento, también son de los que más alto costo tienen en el mercado actual. Para seleccionar un sensor debemos tener en cuenta varios aspectos como lo son: la forma de la carcasa, distancia operativa, datos eléctricos y conexiones, un aspecto importante son los datos eléctricos ya que si llegamos a meter más voltaje nuestro sensor puede llegar a la descompostura, es importante leer el manual y así darnos cuenta de todo lo que conlleva la conexión del mismo.
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