Tema 1-Componentes de un automatismo eléctrico

Curso de Automatismos Eléctricos Curso de Automatismos Eléctricos - Tema 1 Componentes de un automatismo eléctrico

Tema 1 "Componentes de un automatismo eléctrico"

1.1.Introducción a los automatismos eléctricos Un automatismo automatismo es un circuito eléctrico mediante mediante el cual se llevan a cabo una serie de tareas sin que una persona persona intervenga en su realización. realización. La utilización utilización de los automatismos automatismos se ha extendido tanto que los podemos encontrar en industria para controlar un proceso de fabricación como en el ámbito doméstico como por ejemplo el control de las persianas de un hogar. Pueden existir multitud de razones mediante las cuales nos decidamos a automatizar un proceso, como por ejemplo la eliminación de una tarea concreta que puede resultar peligrosa para las personas, eliminar una tarea repetitiva durante una jornada laboral que al final puede acabar siendo tediosa, la reducción de costes de fabricación, etc. Al automati auto matizar zar un proceso proc eso se pretende pret ende conseguir conse guir una serie seri e de objetivo obje tivos, s, como pueden pued en ser aumentar aumentar la producción producción,, mejorar mejorar y mantener mantener la calidad calidad obtenida obtenida en un producto, reducir costes de fabricación, etc. Actualmente ctual mente se pueden encontrar encont rar dos tipos de automatizac automa tización. ión. En primer prime r lugar tenemos el automatismo automatismo eléctrico, eléctrico, también conocido como lógica cableada, cableada, mientras que por otro lado tenemos el automatismo controlado por un autómata, conocido como lógica programable. Los automatismos de lógica cableada fueron las primeras automatizaciones que se realizaron, y se basan en “cablear” los diferentes componentes que intervienen en un proceso dependiendo del tipo de automatismo automatismo que se realice. realice. De esta forma si el automati automatismo smo es eléctrico eléctrico utilizare utilizaremos mos cables eléctrico eléctricoss para unir los diferente diferentess elemento elementos, s, pero si un automati automatismo smo electroneumático se utilizarán conductos por los que circule aire comprimido. La lógica cableada ha perdido terreno frente a la lógica programable programable,, ya que no posee la flexibilidad que aporta un un autómata a la hora hora de automatizar automatizar un proceso, pero pero aún así se siguen siguen utilizan utilizando. do. La mayor mayor desventa desventaja ja que posee posee el automati automatismo smo eléctrico eléctrico frente frente al programable, es la cantidad de cableado a utilizar. Mientras que un autómata es cableado con los receptores y actuadores del sistema, el automatismo eléctrico requiere de un cableado mayor, siendo en algunos casos algo complejo. En cambio tiene una gran ventaja, y es que según el tipo de automatización a realizar, la lógica cableada puede llegar a ser mucho más económica que la lógica programable.

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Los automatismos de lógica programada se basan en el uso de un autómata, también conocido como PLC (Programable Logia Controler). Para ello se realiza una programación en el ordenador con todas las instrucciones que regirán y controlarán al proceso industrial. Una vez realizada esta programación en un ordenador se transfiere al autómata. El autómata además deberá estar conectado a diferentes elementos que son comunes al automatismo automatismo eléctrico, como son los receptores receptores y actuadores, actuadores, que se encargarán de recopilar información para que sea procesada por el autómata autómata y este de las órdenes correspondientes a los actuadotes. Mediante la lógica programable se pueden resolver automatizaciones de gran complejidad y su cableado es más sencillo, aunque por el contrario se requiere de personas especializadas para programar un autómata.

1.2.Componentes de un automatismo eléctrico Un automatismo eléctrico puede tener una variedad de componentes considerable, y cada uno tiene una función específica que el resto de componentes no son capaces de realizar. De esta esta manera manera podremo podremoss encontra encontrarr elemen elementos tos que se encargu encarguen en de detectar detectar ciertas ciertas situacio situaciones nes,, elemento elementoss que se encargue encarguen n de realizar realizar acabo acabo una operació operación n determin determinada ada (receptores) y componentes que se encarguen de transmitir las órdenes correspondientes (elementos de mando). Los captadores serán el grupo de sensores utilizados para detectar las diferentes situaciones que se puedan dar en el proceso industrial, como por ejemplo si un objeto se encuentra en una posición determinada, si se dan unas condiciones de temperatura adecuadas, etc. Media Mediant nte e los los eleme elemento ntoss de mand mando o y cont control rol,, recog recogere eremo moss las señal señales es eléctr eléctrica icass proporcionadas por los sensores, que serán tratadas por elementos como los relés y contactores, con el fin de permitir o no la alimentación eléctrica de los receptores. Una vez la corriente eléctrica sea recibida por los receptores, estos se encargarán de realizar las diferentes operaciones que sean necesarias para ejecutar un proceso industrial.

1.2.1.Cuadro eléctrico El cuadro eléctrico es la envolvente que se utiliza para albergar los diferentes componentes que forman parte de un automatismo eléctrico. Para realizar un cuadro correctamente se debe elegir elegir tanto la envolve envolvente nte como su distribuc distribución ión interna interna de forma forma que se adapte adapte a las condiciones particulares del recinto en el que se va a instalar.


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Es por ello que nos deberemos asegurar que la envolvente utilizada resistirá el ambiente en el que se encontrar encontrará á instalada instalada.. Para asegurarno asegurarnoss de que esto ocurra ocurra se utiliza utiliza una escala graduada mediante la cual nos podremos decantar por seleccionar una envolvente u otra. La escala graduada a la que hacemos referencia son los grados IP. El grado IP de una envolvente envolvente nos permite averiguar el grado de protección protección de la misma frente a intrusión intrusión de partículas sólidas o líquidas. El grado IP está codificado mediante dos cifras y una letra. La primera letra indica el grado de protección protección que posee la envolvente envolvente frente a la posible penetración penetración de partículas partículas sólidas, mientras que la segunda cifra indica la protección frente a la penetración de líquidos. La letra indica la protección que posee la envolvente cuando las personas interactúan con la misma. 1ª cifra 0 1 2 3 4

Grado de protección Descripción abreviada No protegida. P rotegida contra cuerpos sólidos de más de 50 mm. P rotegida contra cuerpos sólidos de más de 12 mm. P rotegida contra cuerpos sólidos de más de 2,5 mm. P rotegida contra cuerpos sólidos de más de 1 mm.

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P rotegida contra la penetración de polvo.

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Totalmente estanco al polvo.

Indicación breve sobre los objetos que no deben penetrar en la envolvente Sin protección. C uerpos sólidos con un diámetro superior a 50 mm. C uerpos sólidos con un diámetro superior a 12 mm. C uerpos sólidos con un diámetro superior a 2,5 mm. C uerpos sólidos con un diámetro superior a 1 mm. N o se impide totalmente la entrada de polvo, pero sin que el polvo entre en cantidad suficiente que llegue a perjudicar el funcionamiento s atisfactorio del equipo. Ninguna entrada de polvo.

Figura 1. Descripción de la 1ª cifra de los grados IP. IP. 2ª cifra 0 1

Grado de protección Tipo de protección proporcionada por la envolvente No protegida. Sin protección particular. Protegida contra la caída vertical La caída vertical de gotas de agua no deberá tener de gotas de agua. efectos perjudiciales. Descripción


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Las caídas verticales de gotas de agua no deberán tener efectos perjudiciales cuando la envolvente está inclinada hasta 15º con respecto a la posición normal. El agua pulverizada de lluvia que cae en una Protegida contra la lluvia fina dirección que forma un ángulo de hasta 60º con la (pulverizada). vertical no deberá tener efectos perjudiciales. perjudiciales. Protegida contra las El agua proyectada en todas las direcciones sobre proyecciones de agua. la envolvente no deberá tener efectos perjudiciales. El agua proyectada con la ayuda de una boquilla, Protegida contra los chorros de en todas las direcciones, sobre la envolvente, envolvente, no agua. deberá tener efectos perjudiciales. Bajo los efectos de fuertes chorros o con mar Protegida contra fuertes chorros gruesa, el agua no deberá penetrar en la de agua o contra la mar gruesa. envolvente en cantidades perjudiciales. Cuando se sumerge la envolvente en agua en unas condiciones de presión y con una duración Protegida contra los efectos de determinada, no deberá ser posible la penetración inmersión. de agua en el interior de la envolvente en cantidades perjudiciales. El equipo es adecuado para la inmersión Protegida contra la inmersión prolongada en agua bajo las condiciones prolongada. especificadas por el fabricante. Protegida contra la caída de gotas de agua con una inclinación máxima de 15º.

Figura 2. Descripción de la 2ª cifra de los grados IP. Letr Letra a A B C D

La envo nvolve lvente impi impide de la acce accesi sibi bili lida dad d a part partes es peli peligr gro osas sas co con: Una gran superficie del cuerpo humano, como la mano (no impide la penetración intencional).Prueba intencional).Prueba con esfera de 50 mm. Los dedos u objetos análogos que no excedan la longitud de 80 mm. Prueba con varilla de diámetro 12 mm y L = 80 mm. Herramientas, alambres, etc. con diámetro o espesor superior a 2,5 mm. Prueba con varilla de diámetro 2,5 mm y L = 100 mm. Alambres o cintas cintas con un espesor espesor superior a 1 mm. mm. Prueba con varilla de diámetro 1 mm y L = 100 mm. Figura 3. Descripción de la letra de los los grados IP. IP.

De esta forma si una envolvente posee una grado IP 34-A, quiere decir que no penetrarán en ella partículas sólidas de más de 2,5 mm, que está protegida frente a proyecciones de agua y que no se puede introducir introducir por alguno de sus orificios partes del cuerpo humano humano como una mano. También podemos podemos encontrar un dato adicional al grado IP, el grado IK. Este dato nos informa


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acerca de la capacidad que posee la envolvente para resistir impactos. Grado IK Energía Energía del impacto impacto (J) Masa Masa y altura de la pieza pieza utilizada utilizada en el golpe IK 00 IK 01 0,15 0,2 kg - 70 mm IK 02 0,20 0,2 kg - 100 mm IK 03 0,35 0,2 kg - 175 mm IK 04 0,50 0,2 kg - 250 mm IK 05 0,70 0,2 kg - 350 mm IK 06 1,00 0,5 kg - 200 mm IK 07 2,00 0,5 kg - 400 mm IK 08 5,00 1,7 kg - 295 mm IK 09 10,00 5,0 kg - 200 mm IK 10 20,00 5,0 kg - 400 mm Figura 3. Descripción de los grados IK. IK.

Una vez seleccionada la envolvente envolvente por su grado IP, debemos elegir el tipo de material con el que esta fabricada, chapa metálica o material aislante. Ambos tipos de envolvente suelen tener una forma de cofre y se instalan como armarios de fijación mural (ya sea empotrados o no) o apoyados en el suelo. Estas envolventes envolventes pueden ser monomodul monomodulares, ares, es decir, ante una posible ampliación ampliación del cuadro eléctrico no podremos satisfacer esta necesidad ya que esta envolvente envolvente no lo permite. Para resolver este problema se utilizan los cuadros multimodulares, multimodulares, que si permiten posibles ampliaciones uniendo varias envolventes del mismo modelo.


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Figura 4. Diferentes modelos modelos de armarios armarios monomodulares. monomodulares. Si el armario se va va a instalar sobre el suelo suelo directamente, se recomienda utilizar un zócalo, con el fin de elevarlo unos centímetros sobre el suelo. Además si el armario se va a encontrar a la intemperie, se debe instalar un tejado al cuadro para evitar posibles entradas de agua en el armario. Las envolventes poseen una puerta que permite cerrar el armario con el fin de que nadie ajeno a la instalac instalación ión pueda manipular manipular el cuadro. cuadro. En algunos algunos casos las puertas puertas pueden llevar instalada una cerradura para hacer más restrictivo el acceso al cuadro. En el interior del cuadro se debe instalar una placa que cubra el fondo del armario, ya sea de plástico o metálica, sobre la que se instalarán los diferentes elementos del automatismo. Las placas pueden ser lisas o perforadas. perforadas. En el primer caso se deberán mecanizar mecanizar para instalar instalar sobre ellas los carriles DIN y contenedores que albergarán el cableado. Si por el contrario la placa es perforada, perforada, los carriles carriles DIN y los contenedore contenedoress del cableado se fijan a la placa mediante unos elementos de fijación como son los tuerca-clip. Los carriles DIN son chapas metálicas que pueden ser de diferentes formas, pero que cumplen unos estándares, estándares, con el fin de que cualquier componente pueda ser instalado sobre ellos y se encuentre correctamente fijado.


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Figura 5. Diferentes modelos de carril DIN. El cableado interno del armario se recoge en unos contenedores contenedores que pueden tener diferentes formas como son las canaletas, canaletas, que son elementos elementos huecos de sección sección cuadrada cuadrada de material plástico, en los que se instala en su interior el cableado del cuadro eléctrico. Poseen Poseen una tapa en una de sus caras, caras, con el fin de poder poder acceder al cableado ante una situación situación de mantenimiento. mantenimiento. Además las canaletas poseen perforaciones, o se les práctica, para poder hacer llegar a los elementos del automatismo sus cables de conexión correspondientes. correspondientes. En algunos trazados del cableado por el interior del armario quizás sea difícil instalar una canaleta, o quizás no interese por algún motivo concreto el utilizar la canaleta. En estos casos se utilizan bridas, o espirales con el fin de agrupar los cables para que queden recogidos. También encontraremos en el interior del cuadro las bornas de conexión. Suelen instalarse en la parte inferior del d el cuadro, y son elementos que sirven de conexión entre los componentes que se encuentran situados fuera del cuadro y este último. De esta forma la alimentación eléctrica al cuadro, pulsadores, finales de carrera, sensores, receptores, etc., se conectarán a la entrada de las bornas bornas de conexión conexión,, y la salida de estas con los elementos elementos situados situados del interior interior del cuadro.


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Figura 6. Bornas de conexión. Las bornas son elementos individuales, individuales, por lo que se necesitarán instalar en el cuadro tantos como se necesiten. necesiten. Se instalan sobre el carril DIN que se ha instalado instalado previamente previamente en el cuadro, y se colocan horizontalmente uno detrás de otro. Al finalizar una tirada de bornes de conexión se instala al final una tapa terminal. Estos elementos los podemos encontrar de diferentes colores, siendo los típicos el azul para conectar el neutro, verde-amarillo para conectar la tierra, y gris para conectar las fases. A la hora de realizar la distribución de componentes en el interior del cuadro, situaremos en la parte parte superio superiorr del mismo mismo los elemen elementos tos que propor proporcio cionan nan la alimen alimentaci tación ón al cuadro cuadro y protecciones tales como interruptores magnetotérmicos, diferenciales, etc. En la siguiente fila de componentes situaremos situaremos los elementos de potencia y maniobra en este orden. En la parte inferior del cuadro encontraremos el bornero de conexiones del cuadro. Una vez realizada la distribución distribución de componentes, componentes, se fijan los carriles carriles DIN a la placa del armario, para posteriormente instalar las canaletas por las que estará instalado el cableado. Una vez tenemos estos pasos realizados solo queda instalar los componentes del automatismo sobre los carriles DIN y cablear todos los componentes para un correcto funcionamiento.

1.2.2.Contactor El contactor es un elemento electromagnético de conexión y desconexión, por lo que es capaz de permitir o interrumpir la circulación de corriente eléctrica en un circuito. El contactor electromagnético es el más utilizado, aunque existen otros tipos de contactores como e electromecánico (accionado por un medio mecánico), neumático (accionado por la


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presión del aire) ó hidráulico (accionado por la presión de un líquido).

Figura 7. Diferentes modelos de contactor (Siemens a la izquierda, ABB derecha). En un contactor se pueden distinguir las siguientes partes: 

Circuito magnético. Esta formando por el núcleo, armadura y bobina. El núcleo es el encargado de atraer la armadura cuando la bobina del contactor es excitada. El material con el que esta fabricado es de chapa magnética si se va a utilizar con corriente alterna o de hierro dulce en el caso de corriente continua. La armadura es el elemento móvil del contactor, y es atraída por el núcleo cuando la bobina se encuentra excitada. Al desplazarse de posición la armadura, los contactos de este dispositivo dispositivo se mueven a la vez. El material material en el que está fabricada es del mismo tipo que el núcleo. La bobina es un conductor arrollado con el fin de que al circular a través de ella una corriente eléctrica se genere un campo magnético en el núcleo para que este último pueda atraer a la armadura.

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Contactos. Los contactos son los elementos que actúan como interruptores permitiendo la circulación de corriente eléctrica, por lo que son elementos de conexión y desconexión. En un contactor pueden existir dos tipos tipos de contactos, los principales que se utilizan utilizan en el circuito de potencia y los contactos auxiliares que se utilizan en el circuito de mando. Muelle. El muelle es el elemento encargado de devolver a la armadura a su posición inicial una vez que la bobina del contactor ha dejado de ser excitada. Al igual que el muelle devuelve a su estado inicial a la armadura, los contactos vuelven también a su estado de reposo. La tensión del muelle muelle debe ser la adecuada con el fin de evitar un posible arco eléctrico en el movimiento de apertura del contactor. Cámaras de extinción. Es la zona del contactor en la que se encuentran instalados los contactos y tienen como misión extinguir el arco eléctrico que se produce en la apertura del contactor. Soporte. El soporte es el elemento sobre el que se instalan el resto de componentes del


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contactor.


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F igura 8. Despiece de un contactor. Cuando Cuando alimentam alimentamos os con corriente corriente eléctrica eléctrica la bobina bobina del contactor, contactor, se genera un campo magnético en el núcleo y este atrae a la armadura, de forma que arrastra a los contactos. Los contactos contactos principales principales se cierran, cierran, y los contactos contactos auxiliares auxiliares normalme normalmente nte abiertos abiertos (NA) se cierran y los normalmente cerrados (NC) se abren. Los contactos mantienen este nuevo estado de conexión mientras que la bobina se encuentre excitada. Cuando se corte el suministro eléctrico a la bobina, esta dejará de establecer un campo magnético en el núcleo y por lo tanto dejará de ser atraída hacia él la armadura. Gracias Gracias al muelle muelle la armadura armadura es devuelta a su posición original, original, por lo que los contactos contactos principales como auxiliares vuelven a su estado de reposo. Generalmente los contactos principales de un contactor son tres, y los auxiliares suelen ser uno normalmente abierto ó normalmente normalmente cerrado. En algunos modelos podemos encontrar ambos contactos auxiliares. Los contactores no requieren de ningún tipo de mantenimiento, permiten una gran cantidad de operaciones de conexión y desconexión a lo largo de su vida útil. Dependiendo del modelo y fabricante del contactor, podemos encontrar que pueden trabajar tanto en corriente continua como alterna, alterna, y a diferentes niveles niveles de tensión como 12, 24, 48 y 230 voltios. A la hora de elegir eleg ir un contacto cont actorr hay que tener tene r en cuenta cuent a los diferent dife rentes es factores fact ores que van a afectar a este dispositivo mientras se encuentre en régimen de trabajo. Estas características pueden ser su intensidad nominal, la categoría de empleo, etc. La intensidad intensidad nominal o de servicio es el valor valor de la corriente corriente que va a estar circulando a través del contactor cuando se encuentre trabajando. Las categorías de empleo especifican el tipo de carga que va a alimentar, y las condiciones de trabajo a las que va a estar sometido el contactor. Estas categorías de empleo diferencian a los contactores por el tipo de corriente con la que trabajan (alterna ó continua), si trabajan ininterrumpidamente, ininterrumpidamente, a impulsos, realizan inversiones de giro de motores, etc. Categorías de funcionamiento en corriente alterna. Contactores que gobiernan aparatos receptores, cuyo factor de Categoría AC-1 potencia es al menos igual a 0,95. Contactores que gobiernan el arranque, el frenado a Categoría AC-2 contracorriente y la marcha a impulsos de los motores de rotor bobinado. Contactores que gobiernan motores de jaula de ardilla en los que Categoría AC-3 el corte se realiza con el motor lanzado.


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Categoría AC-4

Contactores que gobiernan el frenado a contracorriente y marcha a impulsos con motores de jaula de ardilla o de rotor bobinado.

Figura 9. Categorías de funcionamiento en corriente alterna. Categorías de funcionamiento en corriente continua. Contactores que gobiernan aparatos receptores en corriente Categoría DC-1 continua. Contactores que gobiernan el arranque, el frenado a Categoría DC-2 y contracorriente y la marcha a impulsos de los motores de DC-3 derivación. Categoría DC-4 y Contactores que gobiernan el arranque, el frenado a DC-5 contracorriente y la marcha a impulsos de los motores serie. Figura 10. Categorías de funcionamiento en corriente continua

Además los fabricantes fabric antes de contactores contac tores pueden suministrar suminist rar otros datos interesantes interesa ntes como el poder de corte (intensidad que un contactor es capaz de interrumpir bajo una tensión dada), el poder de cierre (intensidad que un contactor es capaz de restablecer bajo una tensión dada) o la vida estimada estimada del contacto contactorr (tiempo (tiempo que dura un contactor contactor según las condicion condiciones es de servicio). De cara a seleccionar un contactor, deberemos realizar una pequeña cuenta para calcular la corriente corriente nominal nominal a la que va a trabajar el contactor contactor dependiendo dependiendo de la carga que va a alimentar. EJEMPLO Si disponemos disponemos un motor de jaula de ardilla de 10 kW y factor de potencia de 0,85, que está alimentado por un sistema trifásico de 220 V. Lo primero que haremos será determinar la categoría de empleo del contactor a seleccionar. Dado que se va a controlar un motor de jaula de ardilla y está alimentado por corriente alterna, seleccionamos la categoría AC-3. El siguiente paso es calcular la corriente nominal a la que va a trabajar el contactor:

Despejamos la corriente y la obtenemos:


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Una vez obtenida la corriente corriente nominal, deberemos seleccionar seleccionar en un catálogo comercial comercial el contactor que tenga una corriente nominal de trabajo de valor igual o inmediatamente superior superior al obtenido. Además deberemos observar que la tensión de alimentación de accionamiento del contactor.

1.2.3.Relés Un relé es un dispositivo similar a un contactor ya que poseen los mismo elementos internos y su funcionamiento es idéntico, aunque se diferencian entre ellos en la potencia eléctrica que son capaces de manejar, siendo está menor para los relés, por lo que se utilizarán este tipo de dispositivos dispositivos para tareas de mando en los automatismo automatismoss eléctricos. eléctricos. También se les puede conocer con el nombre de contactores auxiliares.

Figura 11. Diferentes modelos de relés (Relé Finder izquierda, relé Omron derecha). Los relés están formados por un núcleo de hierro y a su alrededor por una bobina. Cuando se hace circular una corriente eléctrica por la bobina, el núcleo atrae una lámina metálica, y mediante mediante este movimiento movimiento los contactos contactos del relé cambian cambian de posición posición de forma forma que los contactos normalmente abiertos se cierran y los contactos normalmente cerrados se abren. Una vez se deja de alimentar la bobina el núcleo deja de atraer hacia él la lámina metálica y un muelle devuelve a esta última a su posición inicial, de forma que los contactos del relé vuelve a su estado de reposo. Una característica característica muy interesante de los relés es que pueden trabajar con tipos de corriente diferentes diferentes (su bobina puede ser alimentada en continua continua y los contactos trabajar en alterna)


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además de utilizar diferentes niveles de tensión. Si por ejemplo tenemos un automatismo automatismo que cuenta con un sensor sensor que trabaja a 24 V en corriente continua, la señal que emita cuando detecte cierta situación será aprovechable en un automatismo eléctrico que trabaje a 230 V gracias al relé, ya que los 24 V proporcionados por el sensor circularán por la bobina del relé y de manera que los contactos del relé cambiarán de posición permitiendo la circulación de corriente eléctrica en el circuito de 230 V. Entre los relés más utilizados podemos encontrar los enchufables o los de circuito impreso. Los relés enchufables se caracterizan por tener dos partes, el cuerpo del relé y la base o zócalo. El cuerpo del relé es el elemento elemento que contiene contiene la bobina bobina el núcleo, contactos, contactos, etc. Este elemento se coloca sobre el zócalo que tiene como misión la de facilitar la instalación del relé, además de albergar todas los bornes de conexión necesarios para el relé.

Figura 12. Diferentes zócalos de relé de la marca Finder.

1.2.4.Relés temporizados Los relés temporizados son unos dispositivos que permiten que una acción llevada por un automat automatismo ismo pueda retrasa retrasarse rse en el tiempo. tiempo. Este tipo de operaci operacione oness son habituales habituales en cualquier proceso automatizado. Los relés temporizado temporizadoss tienen una parte receptora receptora que deberemos deberemos alimentar alimentar para que el temporizador comience a funcionar, y los contactos que actuarán de una forma u otra


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dependiendo del tipo de temporizador que se utilice. El primer tipo de relé temporizado que podemos encontrar es el relé temporizado a la conexión, que se caracteriza por activar sus contactos un tiempo después de que el temporizador es alimentado

Figura 13. Relé temporizado a la conexión (Izquierda relé ABB, derecha Siemens) y esquema de funcionamiento. Mediante el esquema anterior, podemos observar que cuando el temporizador temporizador es alimentado, alimentado, pasa un tiempo establecido (este tiempo se define mediante los selectores que hay en el frontal del dispositivo). Una vez pasado este tiempo el contacto del relé es accionado, de forma que si es abierto se cierra, o si es cerrado se abre. El contacto mantendrá este estado hasta el momento momento en el que se deje de alimentar el temporizador, temporizador, momento en el que el contacto contacto volverá a su estado estado de reposo. reposo. Otro modelo modelo de relé tempori temporizado zado que podemos podemos encontr encontrar ar es el relé temporiza temporizado do a la desconexión, que se caracteriza por desactivar sus contactos un tiempo después de que el temporizador deja de ser alimentado.


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Figura 14. Relé temporizado a la desconexión (izquierda ABB, derecha Siemens) y esquema de funcionamiento. Con el esquema de funcionamiento de este relé, podemos ver que cuando el temporizador es alimentado alimentado su contacto cambia de estado de forma que si el contacto contacto en abierto se cierra y viceversa. Cuando dejamos de alimentar el temporizador, pasa un tiempo que se establece con los selectores del frontal del dispositivo. d ispositivo. Una vez pasado este tiempo el contacto del relé vuelve a su estado de reposo. Por último último podemos podemos encontra encontrarr los relés relés tempori temporizado zadoss a la conexión conexión-des -descone conexió xión. n. Estos Estos dispositivos son un híbrido entre los dos tipos de temporizadores anteriormente vistos. Además de estos temporizadores temporizad ores existen otros tipos de temporizadores, temporiza dores, como el que es capaz de realizar intermitencias, aunque los más utilizados son los temporizados a la conexión y a la desconexión.

1.2.5.Cámaras de contactos auxiliares Las cámaras de contactos auxiliares son elementos que se acoplan a los contactores con el fin de conseguir más contactos auxiliares en los circuitos de mando del automatismo. Estas cámaras de contactos están formadas por varios contactos, ya sean abiertos o cerrados, o una mezcla de ambos. ambos. Al estar las cámaras de contacto contactoss acoplada acopladass mecánica mecánicamen mente te al


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contactor, cuando la bobina de este último es excitada sus contactos de potencia y auxiliares (si dispone de ellos) son accionados, y a su vez mediante el medio mecánico del contactor activa los contactos de la cámara de contactos. La utilización de estos elementos no es obligatoria, ya que solo se deberán utilizar cuando realmente realmente sea necesario necesario disponer de más contactos auxiliares auxiliares y siempre siempre en los contactores contactores precisos.

Figura 15. Diferentes modelos de cámara de contactos auxiliares (izquierda Telemecanique, derecha Siemens)

1.2.6.Fusibles Los fusibles son dispositivos dispositivos que tienen como misión proteger proteger un circuito circuito eléctrico frente a sobreintensidades sobreintensidades que son consecuencia de una sobrecarga o un cortocircuito. Los fusibles están formados por una envolvente que alberga en su interior un hilo metálico. Este hilo metálico es capaz de soportar la corriente nominal de trabajo para la que esta fabricado, pero si se da el caso en el que la intensidad comienza a aumentar, el hilo comienza a fundir fundirse se como como conse consecue cuenci ncia a del calor calor que se produc produce e por por la circul circulaci ación ón de esta esta sobreintensidad. Una vez que se ha fundido el hilo se abre el circuito eléctrico y el fusible impide la circulación de corriente de forma que el circuito queda protegido ya que se queda sin alimentación. Los fusibles fusibles se instalan instalan en la cabecera de los circuitos circuitos eléctricos, eléctricos, y van alojados alojados en los portafusibles, que son receptáculos habilitados especialmente para instalar los fusibles, aunque en algunos casos pueden formar parte de otros elementos de mando y protección de circuitos eléctricos como son los seccionadores, interruptores, etc. Las características más relevantes de un fusible son su intensidad nominal y su poder de corte. La intensidad nominal es la corriente que el fusible es capaz de soportar en condiciones


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normales normales,, mientras mientras que el poder de corte es la intensida intensidad d máxima máxima de cortocircui cortocircuito to que el fusible es capaz de interrumpir. Aunqu un que e posea po seamos mos dos fusi fu sibl bles es con la misma mi sma inte in tensi nsida dad d nomin nom inal al,, su tama ta maño ño pued pu ede e ser se r diferente a causa del poder de corte que pueda poseer cada uno de ellos.

Figura 16. Curva característica de un fusible Los fusibles fusibles pueden clasificars clasificarse e según según su forma y según según el tipo de elementos elementos que van a proteger. Según su forma podemos encontrar los siguientes tipos: 

Fusibles del tipo diazed/neozed. Los fusibles neozed son una evolución de los diazed. Los fusibles diazed se les conoce también como fusibles botella debido a su forma física.


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Fusibles del tipo NH. Este tipo de fusibles se pueden encontrar tanto en industria como en edificios del sector terciario. Se suelen utilizar para proteger partes importantes/esenciales

de las instalaciones eléctricas. Fusibles cilíndricos. Son de los fusibles más utilizados, y se pueden encontrar tanto en industria como en viviendas. Su forma física es como la de un cilindro, de ahí su nombre

Para instalar cada uno de estos fusibles se utiliza un portafusibles específico para una correcta colocación. También También podemos encontrar encontrar otra clasificación clasificación de fusibles, fusibles, que atiende atiende al tipo de elementos que van a proteger. proteger. Los más utilizados utilizados son los gL y los aM. Los gL se suelen suelen utilizar en protección de líneas y los aM en protección de motores. Los fusibles son componentes económicos, pero también presentan alguna desventaja como que en instalaciones trifásicas si solo actúa uno de los tres fusibles por las otras dos fases


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sigue circulando corriente eléctrica y por lo tanto los receptores pueden verse afectados por este hecho. La sustituc sustitución ión de los fusibles fusibles es un proceso sencillo, sencillo, pero siempre siempre hay que respetar respetar los parámetros característicos de los mismos, ya que si se sustituyen por otros con una intensidad nominal superior superior por ejemplo la instalación podría quedarse sin la protección que ofrecen los fusibles.

1.2.7.Relés térmicos Un relé térmico es un elemento que protege a los motores eléctricos frente a sobrecargas y faltas de tensión en una de las fases de alimentación del motor. Este tipo de dispositivos están formados por una lámina bimetálica por la que circula la corriente eléctrica del circuito. A la vez que circula corriente a través de la lámina se produce un calor a raíz de dicha circulación, y la lámina comienza a curvarse a causa del coeficiente de dilatación que poseen los dos metales que la componen. Una vez se llega a un punto crítico en la curvatura de la lámina bimetálica, bimetálica, se acciona un mecanismo mecanismo mediante mediante el cuál abre los contactos que alimentan el circuito.

Figura 20. Relés térmicos (izquierda Siemens, derecha Telemecanique). Los relés térmicos también proporcionan una protección especial como es la de detección de fallo en una fase. De esta manera cuando deje de circular corriente eléctrica a través de una de sus fases el relé cortará el circuito. Esto se debe a que al no circular corriente por una de las fases el bimetal que protege concretamente esa fase no se curva, de manera que el mecanismo que hace disparar al relé térmico se acciona de una forma más rápida.


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Los relés térmicos incorporan en su cuerpo un mando giratorio de regulación, mediante el cual se podrá regular a que intensidad el relé térmico deberá disparase. Esta intensidad a la que calibremos el relé térmico deberá coincidir con la intensidad nominal a la que trabaja el motor. A la hora de elegir elegi r un relé térmico térmi co deberemos deber emos tener en cuenta cuent a la corriente corr iente que circular circ ulará áa través de él.

1.2.8.Interruptores magnetotérmicos Un interruptor magnetotérmico es un equipo que protege a un circuito eléctrico frente contra sobrecargas y cortocircuitos. En el momento que detecta alguna de las anomalías mencionadas, mencionadas, desconecta el circuito eléctrico del suministro de alimentación.

Figura 21. Interruptor magnetotérmico ABB. Los interruptores magnetotérmicos están formados por dos protecciones diferentes: 



Protección magnética: Es la que se encarga de proteger frente a posibles cortocircuitos. Esta protección se basa en un electroimán por el que circula la corriente eléctrica. Cuando esta corriente es debida a un cortocircuito, el electroimán adquiere la suficiente fuerza mediante la cual arrastra de los contactos del magnetotérmico, de forma que abre el circuito eléctrico y lo deja sin alimentación. alimentación. Protección térmica: Es la que se encarga de proteger frente a sobrecargas. Esta protección esta formada por dos contactos metálicos de diferentes materiales. Cuando se produce una sobrecarga poco a poco se dilatan estos contactos, de forma que al ser de distintos materiales uno se dilatará antes que el otro. Según aumenta la sobrecarga, los contactos se dilatan más hasta el momento en el que se separan y por lo tanto abren el circuito eléctrico.


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Los interruptores magnetotérmicos pueden tener diferentes polos, es decir el número de fases eléctricas que circulan a través de ellos, de forma que podemos encontrar magnetotérmicos unipolares (1 fase), bipolares (2 fases), tripulares (3 fases) y tetrapolares (3 fases y neutro). En estos equipos de protección existen dos propiedades muy importantes como son la corriente nominal nominal y el poder de corte. La primera es la que indica la corriente corriente eléctrica a la que va a trabajar el magnetotérmico magnetotérmico en condiciones condiciones de trabajo. trabajo. El poder de corte indica la corriente corriente máxima que es capaz de cortar para que el circuito eléctrico no sufra daños. Los magnetotérmicos pueden comportarse de manera diferente dependiendo del tipo de curva que poseen. Esta reacción dependerá de los límites entre los que se encuentre l curva característica. 

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Curva B: Los magnetotérmicos con curva B actúan entre 1,1 y 1,4 veces la intensidad nominal In en la zona térmica y en su zona magnética entre un 3 In y 5 In, o 3,2 In y 4,8 In. Su uso va encaminado a instalaciones que posean receptores resistivos.

Figura 22. Curva característica B de un magnetotérmico ABB S800S. Curva C: Los magnetotérmicos con curva C actúan entre 1,13 y 1,45 veces la intensidad nominal en su zona térmica y en su zona magnética entre 5 In y 10 In, o 7 In y 10 In. protección de conductores en instalaciones de uso general, con la posibilidad de conectar pequeños motores, lámparas de descarga, etc.


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Figura 23. Curva característica C de un magnetotérmico ABB S800S. Curva D: Los magnetotérmicos con curva D actúan en la zona térmica con sobrecargas comprendidas entre 1,1 y 1,4 In y en su zona magnética actúan entre 10 In y 14 In. Se utilizan en instalaciones donde existen aparatos con elevados impulsos de corriente como


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motores ó cargas capacitivas. Figura 24. Curva característica D de un magnetotérmico ABB S800S. Una de las principales ventajas que posee este dispositivo es que una vez ha disparado, basta con pulsar un botón botón o mover mover una palanca palanca que accionada accionada por un muelle muelle para rearmar rearmar el magnetotérmico.

1.2.9.Interruptor diferencial Un interrup interruptor tor diferencial diferencial es un aparato aparato encargado encargado de proteger proteger a las persona personass frente frente a contactos indirectos. Un contacto directo se produce cuando una persona toca un conductor sometido a tensión. Por contra un contacto indirecto tiene lugar cuando una persona toca la carcasa de un aparato eléctrico y a causa de un defecto de aislamiento de algún cable del aparato comienza a circular corriente eléctrica a través de la persona.


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Figura 25. Diferencia entre contacto directo e indirecto. En el contacto indirecto si un cable se queda sin aislamiento aislamiento en alguna zona del mismo y toca la carcasa metálica del aparato, la corriente eléctrica no tiene ningún efecto en ese momento. Cuando una persona toca la carcasa, cierra el circuito eléctrico existente entre la carcasa y la tierra, tierra, de forma que comienza comienza a circular circular la corriente corriente eléctrica a través de las persona. persona. Para evitar esta posible circulación de corriente se utilizan los interruptores diferenciales.

Figura 26. Interruptor diferencial. Un interruptor diferencial esta formado por un toroide que actúa como un transformador. A través del toroide se instalan instalan los cables de alimentació alimentación n de la instalación eléctrica eléctrica y actúan como como devanad devanado o primario primario del transfor transformado mador. r. Sobre Sobre el toroide toroide se encuent encuentra ra arrollad arrollado o un pequeño devanado que actúa como secundario del transformador. El funcionamiento funcionamiento del diferencial se basa en analizar que la suma de corrientes que hay en el primario es igual a cero. De esta forma en un circuito bifásico (fase y neutro) circulan dos corrientes corrientes iguales de signo cambiado, por lo que en el devanado arrollado sobre el toroide no


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se induce ninguna corriente eléctrica. En el caso de que se produzca produzca un contacto indirecto, indirecto, por los cables que forman el primario circula una corriente eléctrica de manera que se induce i nduce una corriente en el devanado arrollado sobre el toroide. Si la corriente que circula por este último es lo suficientemente grande actúa como un imán de forma que atrae los contactos del diferencial y abre el circuito eléctrico. Si el aparato eléctrico que posee un defecto de aislamiento en alguno de sus cables internos está conectado a tierra, la desconexión realizada por el interruptor diferencial será lo suficientemente suficientemente rápida antes de que una persona establezca contacto con el aparato. Al igual que otros elementos elementos vistos en el a unidad, los diferenciales poseen poseen un número de polos polos que suele ser de 2 (bipolar – fase y neutro) ó 4 (tetrapolar – 3 fases y neutro). Los parámetros que caracterizan a los interruptores diferenciales son la corriente nominal y su sensibilidad. sensibilidad. La primera indica la corriente eléctrica que va a circular a través del diferencial diferencial en condici condicione oness normal normales es de trabajo trabajo,, mientr mientras as que la sensib sensibilid ilidad ad hace hace refere referenci ncia a a la intensidad mínima necesaria para que el interruptor diferencial realice la desconexión del circuito eléctrico. Respecto a la sensibilidad de un diferencial, podemos encontrar dos calibres, el de 300 mA, generalme generalmente nte usado en elemento elementoss de fuerza como motores, y el de 30 mA, utilizado utilizado en instalaciones eléctricas como viviendas.

1.2.10.Lámparas de señalización Las lámparas lámparas de señaliz señalizació ación n se utilizan utilizan en los automatism automatismos os eléctrico eléctricoss con el fin de representar algún estado del mismo, ya sea un correcto funcionamiento, una anomalía ó algún tipo de emergencia. Suelen estar compuestas por lo general por lámparas, diodos, fluorescentes, fluorescentes, etc. sujetados a un bastidor. Sobre este último se instala una envolvente transparente o coloreada que protege a las lámparas. En el mercado podemos encontrar diferentes modelos de pilotos pi lotos de señalización, abarcando un gran número de formas, tamaños, colores, etc.


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Figura 27. Diferentes modelos de lámparas de señalización. Respecto a los colores, algunos de ellos están reservados para representar algún estado concreto como: 

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Rojo: El color rojo indica que algún tipo de peligro o alarma que requiere una inspección parte de un operario. Amarillo: El color amarillo amarillo indica precaución, precaución, a causa de una modificación o estado estado próximo en el proceso automatizado. Verde: El color verde verde indica un correcto funcionamiento funcionamiento del proceso. Azul/blanco: Estos colores indican algún algún tipo de información información que pueda ser ser interesante para el proceso automatizado.

Hay que destacar que los pilotos de señalización tienen una función diferente a algunos pulsadores pulsadores que en su envolvent envolvente e también también poseen un indicador indicador luminoso. luminoso. Por lo que estos últimos nunca se deberán utilizar como elementos de señalización, ya que para ello existen las lámparas de señalización.

1.2.11.Pulsadores Los pulsadores son elementos mecánicos mecánicos que permiten cerrar ó abrir el circuito eléctrico de un automatismo. Son de accionamiento manual, por lo que se requiere de una persona para ser accionados. Una vez que han sido accionados, vuelven a su estado de reposo, de forma que si al presionar un pulsador cerramos cerramos el circuito circuito eléctrico, eléctrico, una vez soltemos soltemos el pulsador pulsador este volverá a su estado inicial y se abrirá el circuito. De la misma manera ocurre este proceso a la inversa, si en vez de cerrar el circuito circuito al ser presionado presionado el pulsador lo abre. Los pulsadores están formados por tres componentes como son: 

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Bastidor: Es el soporte en el que se instalan el resto de componentes del pulsador. Cámaras de contactos: Es el componente en el que se alojan los contactos que permiten la


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apertura o cierre de un circuito eléctrico. Normalmente poseen un contacto abierto o cerrado, aunque se pueden encontrar diferentes configuraciones. Módulo de accionamiento. Es el elemento mediante el cual al ser presionado los contactos son accionados para cambiar su estado.

Entre Entre los pulsad pulsadore oress que existe existen n en el merca mercado do podemo podemoss encont encontrar rarlos los con formas formas y accionamientos accionamientos diferentes. De esta manera encontramos encontramos pulsadores normales, normales, pulsadores pulsadores de seta de emergencia, pulsadores en los que se requiere de una llave para ser accionados, etc.

Figura 28. Derecha pulsador Siemens, izquierda seta de emergencia Siemens. Siemens. En cuánto al color de los pulsadores podemos encontrarlos de diferentes colores también, siendo los más característicos los siguientes: 

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Rojo: Un pulsador rojo indica que debe ser accionado para realizar una desconexión de una máquina o para realizar un paro de emergencia. Amarillo: Un pulsador pulsador amarillo se utiliza utiliza para detener un proceso cuando existen unas condiciones anormales. Verde: Un pulsador pulsador de color verde se utiliza para poner poner en marcha algún proceso automatizado o una máquina concreta. Otros colores: Los pulsadores que no son de ningún color a los anteriormente mencionados se utilizan para tareas de cualquier tipo diferentes a las que reflejan los colores rojo, amarillo y verde.

Los pulsadores pueden ir instalados sobre el propio armario que alberga el automatismo automatismo ó sobre cajas de pulsadores. En el primer caso se deberá mecanizar el armario con el fin de poder instalar los pulsadores en la tapa del mismo. En cambio las cajas de pulsadores ofrecen ofrecen la ventaja ventaja que cuando se adquieren solo hay que instalar en ellas los pulsadores. Pueden albergar varios pulsadores a la vez. Su utilidad radica en que pueden ser instaladas en sitios alejados del cuadro eléctrico.


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Figura 29. Caja de pulsadores Allen Bradley Si en estas cajas de pulsadores pulsadores se instala una seta de emergencia, emergencia, la caja debe ser de color amarill amarillo o para para que se produz produzca ca un contra contraste ste de colore coloress con el fin de identif identifica icarr más rápidamente este elemento de paro de emergencia. En el caso de los pulsadores de paro se recomienda instalarlos en la posición inferior de la caja si se realiza un montaje vertical y a la izquierda en montajes horizontales. En el resto de posiciones libres de las cajas se instalarán el resto de pulsadores.

1.2.12.Finales de carrera Un final de carrera es un elemento que permite detectar la posición de un objeto. Se trata de un dispositivo mecánico, muy parecido a un pulsador, salvo por la diferencia que en vez de ser accionado por personas es accionado por objetos. Los finales de carrera se componen por un bastidor bastidor que alberga los contactos abiertos abiertos y cerrados de los que puede disponer (dependiendo del modelo podrá tener unos u otros o una combinación combinación de ambos), la envolvente envolvente que protege al propio final de carrera y el elemento elemento accionador del dispositivo que se encarga de detectar el objeto en cuestión y que da la orden a los contactos para cambiar de estado. Los finales de carrera pueden tener poseer diferentes formas con el fin de detectar objetos de formas físicas variadas y desde distintas posiciones, de forma que puedan instalarse de la mejor forma posible para cada aplicación.


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Figura 30. Diferentes modelos de final de carrera marca Honeywell Como podemos ver a efectos prácticos los finales de carrera son pulsadores, con la diferencia de que los primeros son accionados por objetos y los segundos por una persona. Al tratarse de un elemento bastante sencillo requiere de poco mantenimiento. Para elegir un final de carrera nos guiaremos por el número de contactos que posee, ya sean abiertos o cerrados, la vida útil aproximada que tiene el dispositivo (número de maniobras estimadas por el fabricante que podrá realizar) y el tipo de esfuerzo mecánico al que será sometido a la hora de detectar objetos. Estos elementos estarán instalados fuera del cuadro eléctrico del automatismo, ya que estarán repartidos por las diferentes zonas del proceso o máquina que deseemos automatizar.

1.2.13.Fuentes de alimentación Una fuente de alimentación es un equipo que transforma la corriente alterna en continua, además además de reducir reducir el nivel nivel de tensión tensión en el que trabajamos. trabajamos. De esta manera manera si nuestro nuestro automatismo trabaja a 230 V, y tenemos algún elemento que trabaja a 24 V u otra tensión diferente (como un relé, un sensor, etc.), utilizaremos para realizar este cambio de tensión una fuente de alimentación.


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Figura 31. Diferentes modelos modelos de fuente de alimentación para carril DIN DIN (izquierda ELC, derecha Omron) Estos dispositivos dispositivos están formados por un transformador transformador que se encarga de reducir el nivel de tensión al deseado, un puente de diodos que se encargará encargará de transformar transformar la corriente corriente alterna en continua y una serie de componentes componentes electrónicos tales como condensadores condensadores con el fin de obtener a la salida de la fuente de alimentación una señal en continua lo más perfecta posible.


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Figura 32. Esquema interno de una fuente de alimentación

1.2.14.Sensores Los sensores son aquellos dispositivos que se encargan de detectar una situación determinada con el fin de que una vez realizada la detección el proceso automatizado ejecute una acción determinada. Cada Cada tipo de sensor sensor puede detectar detectar una situación situación concreta. concreta. Por ejemplo ejemplo un sensor sensor de temperatura temperatura detectará una variación variación de temperatura temperatura,, mientras mientras que un sensor sensor capacitivo capacitivo de proximidad podrá detectar un objeto a cierta distancia. Este tipo de dispositivos los encontraremos generalmente fuera del cuadro eléctrico, ya que


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serán utilizados en diferentes partes de la máquina o proceso automatizado.

1.2.15.Receptores Los receptores receptores son los equipos equipos que controlare controlaremos mos mediante el automatism automatismo o eléctrico. eléctrico. Generalmente accionaremos mediante el automatismo motores, aunque se pueden controlar otros receptores como pueden ser sistemas de alumbrado, electroválvulas, etc.


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Tema 1-Componentes de un automatismo eléctrico

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