Capacitado por: e-cbcc -...

Electricidad Industrial

Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica

Manual Teórico Práctico del Módulo Autocontenido Específico:

Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas (IOCME)

Profesional Técnico-Bachiller en Electricidad Industrial

Capacitado por:

Educación-Capacitación Basadas en Competencias Contextualizadas

e-cbcc

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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas

Electricidad Industrial 2

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PARTICIPANTES

Director General

Secretario de Desarrollo Académico y de Capacitación

Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional

Coordinador de las Áreas: Automotriz, Electrónica y

Telecomunicaciones e Instalación y Mantenimiento

Autores

Revisor Técnico

Revisor Pedagógico

Revisor de Contextualización

José Efrén Castillo Sarabia

Marco Antonio Norzagaray

Gustavo Flores Fernández

Jaime Gustavo Ayala Arellano Consultores FORMO Internacional, S. C. José Luis Martínez López

Virginia Morales Cruz

Agustín Valerio Armando Guillermo Prieto Becerril

Electricidad y Electrónica Manual Teórico - Práctico del Módulo Autocontenido Específico para la Carrera de Profesional Técnico Bachiller en Electricidad Industrial. D.R. a 2004 CONALEP. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley Penal. Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.

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ÍNDICE Participantes I. Mensaje al alumno II. Como utilizar este manual III. Propósito del módulo autocontenido específico IV. Normas de competencia laboralV. Especificaciones de evaluación VI. Mapa curricular del módulo autocontenido específico Capítulo 1 Reconocimiento de la Función de los Controles en las Máquinas Eléctricas Mapa curricular de la unidad de aprendizaje 151.1.1.

Motores eléctricos 16

• Funcionamiento. 16- Motores de CD. 16- Motores de inducción de CA. 18- Motores sincronos. 20

• Clasificación de los motores eléctricos 21- Por el tipo de corriente que los alimenta. 21- Por sus parámetros de salida par velocidad. 21

1.1.2.

Descripción de los componentes de los motores eléctricos 29

• Motores de CD 29 • Motores de inducción de CA 31 • Motores Síncronos 331.2.1 Arranque y paro de un motor. 38 • De un motor de CD 38 • De un motor de CA 40

- A tensión plena. 40- A tensión reducida 41

• De un motor síncrono. 421.2.2 Control del movimiento 46

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. • Inversión de giro. 46

- De un motor de CD. 46- De un motor de CA. 47

• Variación de la velocidad y el par. 48- De un motor de CD. 48- De un motor de CA. 51

• Frenado de motores. 51- De un motor de CD. 51- De un motor de CA 54

1.2.3.

Protección de motores 55

• Contra sobrecarga. 55 • Contra fase abierta. 56 • Contra sobrevelocidad. 56 • Contra campo abierto 56 • Contra inversión de corriente. 57Prácticas y Listas de Cotejo 58Resumen 75Autoevaluación de conocimientos del capítulo 1

77

Capítulo 2 Instalación y Operación de Circuitos de Control Electromagnéticos 78Mapa curricular de la unidad de aprendizaje 792.1.1.

Modelo estructural de los circuitos de control electromagnéticos 80

• Modelo de entradas salidas. 80- Bloque de entrada. 80- Bloque de comunicación hombre máquina. 80- Bloque de tratamiento o control. 80- Bloque de salida. 80- Accionamiento de potencia. 81

• Tipos de mandos. 81- Analógico. 81

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- Digital. 81- Binario (on off). 81

2.1.2.

Dispositivos de control. 84

• Dispositivos hombre-máquina. 84- Interruptores selectores. 84- Botones pulsadores. 85- Botones sostenidos. 86- Interruptor de pedal 88

• Relevadores. 88- De control. 90- Contactores. 91- De sobrecarga. 96- Temporizados 97

• Interruptores y sensores de proceso. 97- De limite. 97- De presión. 98- De flujo 99- De nivel. 100- De temperatura. 100- Sensores de proximidad. 101

• Dispositivos auxiliares de seguridad y disyuntores.- Interruptores de seguridad (de cuchillas) 101- Fusibles 101- Interruptores termomagnéticos 103- Interruptores de seguridad (de cuchillas) 103

• Indicadores luminosos y audibles. 106- Luz piloto 106- Lámpara indicadora 106- Sirenas 107

• Bloques de terminales. 107 • Fuente de energía para los circuitos de control

electromagnéticos. 108- Transformador de control. 108

2.1.3 El diagrama de escalera.. 111

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. • Estructura. 111

• Normalización de simbología. 114- Americana. 115- Europea 115

• Análisis y comprensión 1192.2.1.

Ubicación y montaje de componentes 122

• Envolventes. 122- Para propósito general. 122- A prueba de agua. 122- A prueba de polvo. 123- A prueba de lluvia. 123- A prueba de explosión. 123

• Tableros eléctricos 123 • Tableros de control 125 • Gavetas 128 • CCM 1282.2.2.

Cableado 131

• Interpretación de diagramas. 131 • Planeación. 132 • Ruteo en campo 1332.2.3.

Operación del sistema. 134

• Pruebas de cableado. 134- De continuidad. 134- De Tensión. 135

• Pruebas de operación. 136- En vacío. 137

• Puesta en marcha 138Prácticas y Listas de Cotejo 139Resumen 153

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Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2 156Capítulo 3 Instalación y Operación de Circuitos de Control con PLC´s 157Mapa curricular de la unidad de aprendizaje 1583.1.1.

Componentes del controlador lógico programable. 159

3.1.2.

Ciclo y modos de operación del PLC. 167

• Configuración de comunicación del PLC con una estación de trabajo. 167

• Interfase de Programación. 1683.1.3.

Diagrama de escalera para PLC’s. 170

• Simbología. 170- Estandarizada. 170- De Allen Bradley. 172- De Siemens. 173

• Análisis y comprensión 1743.2.1.

Ubicación y montaje de componentes 175

• En gabinetes y armarios 1753.2.2.

Cableado y conexión. 176

• Análisis y comprensión de un diagrama de cableado. 176 • Planeación y montaje del cableado y ruteo en campo. 178 • Conexión de dispositivos en gabinetes y armarios. 180 • Conexión con los componentes de un Centro de Control de

Motores (CCM). 183

3.2.3.

Pruebas. 187

• Pruebas de continuidad. 188 • De voltaje. 190 • De operación. 193

- En vacío. 193- Normal. 193

Prácticas y Listas de Cotejo 197

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Resumen 210Autoevaluación de conocimientos del capítulo 3 212Respuestas a la autoevaluación de conocimientos 213Glosario de Términos E-CBNC 217Glosario de Términos E-CBCC 219Glosario de Términos Técnicos 222Referencias Documentales 223

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I. MENSAJE AL ALUMNO

CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO, “INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE CIRCUITOS DE CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS”! Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral. Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con

simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida.

El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.

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Electricidad y Electrónica 13

II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL

Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico.

Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este módulo ocupacional.

Analiza el Propósito del módulo autocontenido específico que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al docente que te lo explique.

Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los

requisitos que debes cumplir para aprobar el módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del módulo autocontenido específico para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad.

Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación

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ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual.

Analiza el apartado «Normas Técnicas de competencia laboral, Norma técnica de institución educativa».

Revisa el Mapa curricular del módulo autocontenido específico. Está diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando.

Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de

aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular.

En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.

Imágenes de Referencia

Estudio individual

Investigación documental

Consulta con el docente Redacción de trabajo

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Electricidad y Electrónica

Comparación de resultados con otros compañeros

Repetición del ejercicio

Trabajo en equipo Contextualización

Realización del ejercicio Resumen

Observación Consideraciones sobre seguridad e higiene

Investigación de campo Portafolios de evidencias

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III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO

Al finalizar el módulo, el alumno instalará y operará circuitos de control de máquinas eléctricas en los sistemas eléctricos comerciales e industriales, manejando la herramienta necesaria mediante la normatividad, técnicas y procedimientos establecidos para la construcción, operación y/o mantenimiento de las instalaciones eléctricas.

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IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL

Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del módulo autocontenido específico de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones:

• Acércate con el docente para que te permita revisar su programa de estudio del módulo autocontenido específico de la carrera que cursas, para que consultes el apartado de la norma requerida.

• Visita la página WEB del CONOCER en

www.conocer.org.mx en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido específico, esté diseñado con una NTCL.

Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido específico esté diseñado con una NIE.

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V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN

Durante el desarrollo de las prácticas también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño.

Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento.

Al término del módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral.

Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de

1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para

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40 Hrs 40 Hrs

1. Reconoci-miento de la Función de los Controles en las Máquinas Eléctricas

2. Instalación y Operación de Circuitos de Control Electromagnéticos

108 Hrs

Instalación y Operación de

Circuitos de Control de Máquinas

28 Hrs

3. Instalación y Operación de Circuitos de Control con PLC´s

evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.

VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO

Módulo

Unidades de Aprendizaje

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Completar horas

1RECONOCIMIENTO DE LA FUNCIÓN DE LOS CONTROLES EN LAS MÁQUINAS

ELÉCTRICAS

1.1. Distinguir los tipos de máquinas eléctricas describiendo sus componentes.

15 hrs.

1.2. Identificar las funciones comunes de los controles en la operación de las máquinas eléctricas.

25hrs.

2.1. Identificar los componentes que se utilizan en los circuitos de control electromagnético.

hrs.

2.2. Realizar el montaje de los componentes de un circuito de control electromagnético de acuerdo a diagramas y especificaciones de instalación.

hrs.

3.1. Identificar los componentes que se utilizan en los circuitos de control con PLC´s.

hrs.

3.2. Realizar el montaje de los componentes de un circuito de control con PLC’s conforme a diagramas y especificaciones de instalación.

hrs.

Resultados de

Aprendizaje

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Electricidad y Electrónica 40 Hrs 40 Hrs



108 Hrs



28 Hrs


Al finalizar el capítulo, el alumno aplicará los conocimientos básicos de electricidad identificando la función de los controles eléctricos y sus componentes, para la

correcta operación de las máquinas eléctricas

MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

1.1. Distinguir los tipos de máquinas eléctricas describiendo sus componentes.

15 hrs.

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1.2. Identificar las funciones comunes de los controles en la operación de las máquinas eléctricas.

25 hrs.

Módulo

Resultados de

Aprendizaje


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SUMARIO

MOTORES ELÉCTRICOS DESCRIPCIÓN DE LOS

COMPONENTES DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS.

ARRANQUE Y PARO DE UN MOTOR.

CONTROL DEL MOVIMIENTO. PROTECCIÓN DE MOTORES.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.1. Distinguir los tipos de máquinas eléctricas describiendo sus componentes. 1.1.1. MOTORES ELÉCTRICOS

• Funcionamiento

- Motores de cd. En primer lugar, debemos tener presente la idea de lo que es un motor.

Podemos decir que un motor es un dispositivo electromecánico capaz de transformar la energía eléctrica en energía mecánica. Si alguna vez has tenido contacto con un generador seguramente tienes una idea ya algo clara de lo que es un motor, aún así, explicaremos más a detalle lo que es un motor de corriente directa con ayuda e la figura 1.1 que se muestra a continuación. Supongamos que una fuente de voltaje externa envía corriente a la bobina en

Fig. 1.1 Diagrama que muestra el principio de funcionamiento de un motor de cd. 1

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el sentido indicado. El campo magnético suministrado por un imán permanente o por un electroimán produce una fuerza sobre los conductores KG y MN. Como se puede observar, las fuerzas sobre estos conductores hacen girar a la espira o cuadro rectangular alrededor del eje AA' en el sentido mostrado. Si se examinan las fuerzas sobre la espira cuando ésta gira, resulta evidente que, a menos que la corriente se invierta, el cuadro no continuará girando en el sentido mostrado. Por esta razón, el anillo deslizante, o conmutador, está partido a fin de que la polaridad de las conexiones con la bobina se invierta a medida que la bobina gira. Esto se muestra también en la Figura 1.1. Existen diversas modificaciones de un motor de este tipo. La mayoría de los motores constan de varias espiras devanadas con sus planos a través de A A', pero a diversos ángulos unos de otros. Por cada espira fluye corriente solamente durante una pequeña fracción de un ciclo en el instante en que su orientación respecto del campo es la óptima para obtener un momento máximo. Tales motores dan lugar a un momento mucho más uniforme que el

que se podría conseguir de un solo cuadro. En algunos motores se emplean electroimanes para producir el campo magnético, mientras que en otros se utilizan imanes permanentes. La forma exacta en que se conectan las bobinas magnéticas y la bobina rotatoria (o ar-madura) difiere de un motor a otro. Algunos motores funcionan tanto con corriente continua como con corriente alterna, mientras que otros funcionan solamente con un tipo de corriente. Se recomienda al alumno consultar otros textos para una descripción más detallada de estos instrumentos. No obstante, antes de abandonar este tema, conviene señalar que la corriente a través de un motor es controlada por su fuerza contraelectromotriz, una f.e.m. inducida que ahora describiremos. Si la bobina del motor gira en el campo magnético, debe actuar como generador, así como motor. Por tanto, cada motor, cuando está funcionando, actúa como generador. La f.e.m. que genera se opone al flujo de corriente a través del motor, y ésta es la razón por la cual se denomina fuerza contraelectromotriz. De hecho, la resistencia de un motor es generalmente bastante pequeña, y la principal limitación del paso de la

1 Fundamentos de Física.

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corriente por ella viene determinada por la fuerza contraelectromotriz. Si el motor está sobrecargado, marchará más despacio y, por consiguiente, extraerá más corriente de la fuente. Esta mayor corriente que fluye a través del motor sobrecargado puede en ocasiones ser lo suficientemente intensa como para que el motor se queme. Ilustraremos los conceptos anteriores con el siguiente ejemplo. Ejemplo. Cierto motor tiene una resistencia de 2,0 ohmios, y toma una corriente de 3,0 amp cuando está funcionando normalmente conectado a 110 V de la red. ¿Cuál es el valor de la fuerza contraelectromotriz que desarrolla? Solución y razonamiento: El motor puede ser considerado como una batería en serie con una resistencia. Puesto que la batería representa la fuerza contra-electromotriz, debe oponerse a la fuente de potencia. La situación se esquematiza en la Fig. 1.2. Combinando las baterías y aplicando la ley de Ohm se obtiene 110 - ε = (3)(2) ε = 104 V

- Motores de inducción de ca. De todas las máquinas eléctricas giratorias, la de inducción es la que se usa más a menudo. Raras veces es deseable como generador, pero mu-chos tipos de motores se usan en una gran variedad de aplicaciones —desde motores fraccionarios de dos fases para control, hasta motores polifásicos de 45,000 hp para túneles de aire; y un número enorme de motores de inducción se usa en muchos aparatos caseros. Las características que jus-tifican esta popularidad se deben en su mayoría a razones económicas. El motor de inducción es sencillo desde

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un punto de vista mecánico y, por lo tanto, resulta económico. Es resistente y prácticamente no necesita mante-nimiento; además de estas características, su comportamiento puede ajustarse a un gran número de diferentes condiciones de operación por medio de cambios de diseños bastante sencillos. El campo magnético rotativo induce (de ahí su nombre) un campo magnético en el rotor que se opone al primero, resultando en un par que hace que el rotor gire en el mismo sentido del giro del campo magnético rotativo. Para que el campo magnético pueda producirse, el rotor tiene que girar a una velocidad un poco menor que la del campo magnético rotativo. Por esto, su velocidad de giro es siempre inferior a la velocidad de sincronismo aumentando esa diferencia a medida que aumenta la carga resistente del motor. La diferencia entre la velocidad de sincronismo y la real de la máquina es relativamente pequeña incluso con cargas elevadas. Esta diferencia de velocidad se llama "deslizamiento". Cuando los devanados del estator son excitados por una c-a hay un voltaje inducido en el devanado del rotor por acción de transformador, y asimismo

hay un voltaje de velocidad. Puesto que el devanado del rotor es un circuito cerrado, el voltaje inducido produce corrientes circulantes que se accionan con el flujo magnético en el entrehierro y producen un par que ocasiona el giro del rotor. Si el rotor está parado, el voltaje Inducido es de la misma fre-cuencia que la del suministro, y la corriente circulante es bastante grande. Sin embargo, a la velocidad de trabajo, la frecuencia del voltaje inducido en el rotor es pequeña y la corriente en el rotor es también relativamente pequeña. La variedad de motores de inducción disponible puede clasificarse fun-damentalmente de acuerdo con el número de fases en su circuito eléctrico. De acuerdo con esto se da una clasificación ordenada en la tabla 1-1 para motores monofásicos y motores polifásicos. La mayor parte de los motores monofásicos se usan solamente como dispositivos a velocidad constante que operan en estado permanente, con excepción hecha en el momento del arranque y de las perturbaciones que puedan ocurrir durante la operación. Lo mismo puede decirse, y normalmente es válido, para los motores con tres o más fases y rotor

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de jaula de ardilla. El motor bifásico (que generalmente tiene un rotor de jaula de ardilla) se usa por lo común en aplicaciones de control, y rara vez llega a lograr la condición de estado permanente (excepto cuando está parado). Los motores de rotor devanado pueden usarse en una gran variedad de aplicaciones, pero casi siempre bajo condiciones que requieren ajustes y control de velocidad o de par, puesto que de otra manera el costo adicional del rotor devanado no puede justificarse económicamente. El motor Asíncrono más conocido es el de Jaula de Ardilla. Su nombre se debe al parecido del rotor con una jaula, donde acostumbran correr los roedores que se mantienen como mascotas.

Este tipo de motor no proporciona ningún voltaje al rotor por medio de conexiones externas. Cuando se incrementa la potencia del motor suele ser necesario emplear diferentes sistemas de arranque para limitar la punta de corriente que se produce durante el arranque. Por su simplicidad de funcionamiento y su robustez es el tipo de motor eléctrico más empleado.

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- Motores Síncronos Las máquinas síncronas se denominan así porque su velocidad está directamente relacionada con la frecuencia de la línea:

en donde, p/2 es el número de pares de polos magnéticos del diseño de cada máquina. En esta relación, ωs, es la velocidad angular del eje y ωe, es la frecuencia angular del sistema eléctrico. Entonces, cuando dos o más máquinas síncronas están conectadas a la misma línea c-a, se moverán en sincronismo, ya que todas están funcionando a la misma frecuencia y se llama ωs, la "velocidad síncrona" de una máquina dada. Desde luego, si una máquina tiene 2 polos y otra tiene 14, la máquina de 14 polos corre precisamente a un séptimo de la velocidad de la máquina de dos polos. Como otras máquinas eléctricas, las máquinas síncronas operan ya sea como motores o como generadores. A una máquina síncrona polifásica que opera como generador se le llama "alternador". Las máquinas eléctricas más grandes del mundo son alterna-dores síncronos. Algunas tienen potencias específicas de tanto como 1,700 millones de watts (1,700 MW). Aunque están diseñadas para operar como generadores, estas grandes máquinas pueden operar como

3 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.

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motores y algunas veces "hacen de motor" si se presentan condiciones anormales en los sistemas. Para las plantas de almacenamiento por bombeo, se diseñan máquinas síncronas con especificaciones del orden de 50 MW para ambas operaciones de motor y generador. Muchas máquinas síncronas polifásicas más pequeñas (de 5 a 8,000 hp) se diseñan en primer lugar para aplicaciones como motores. Ya que la energía eléctrica puede ser transportada con la máxima economía por sistemas de transmisión trifásica, casi todos los motores síncronos mayores de 10 kVA y casi todos los motores industriales se diseñan para operación trifásica. Por estas razones las máquinas trifásicas son la base de esta explicación. Ahora te presentamos un ejemplo de cálculo de velocidad angular en un motor Síncrono. Ejemplo. Se tiene un motor síncrono para mover una revolvedora en un proceso de inyección de plástico. Sabiendo que el motor está construido con 14 polos, determina la velocidad angular de la revolvedora.

Solución. De la ecuación: ωs = 2π/ p/2 tenemos que:

ωs = (2x3.1416)/ (14/2) = 6.2832/7= 0.89 por tanto la velocidad angular de la revolvedora es:

ωs = 0.89 (rad/s) A manera de ejercicio, calcula la velocidad de la revolvedora del ejemplo anterior pero ahora en rev/min.

• Clasificación de los motores eléctricos.

− Por el tipo de corriente que los

alimenta. Se construyen motores eléctricos de muy diversos tipos. Se dividen en tres grandes grupos según se el tipos de corriente para el cual es proyectado su funcionamiento: motores de corriente continua, motores de corriente alterna monofásicos y motores de corriente alterna polifásicos. Hay diversos tipos de motores en cada uno de estos grupos, que difieren entre sí por sus distintas características de puesta en marcha y funcionamiento.

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Los principales tipos de motores eléctricos son los que damos a continuación en la siguiente lista:

Corriente continua. o Excitación en derivación. o Excitación en serie. o Excitación compuesta.

Corriente alterna polifásica.

o Motores de inducción. o Jaula de ardilla. o Par normal, intensidad de

arranque normal. o Par normal, intensidad de

arranque reducida. o Par elevado, intensidad de

arranque reducida. o Par reducido, intensidad de

arranque reducida. o Rotor de elevada resistencia. o Arranque automático. o De varias velocidades. o De rotor bobinado. o De colector con escobillas

desplazables.

Motores síncronos. o Tipo normal. o Para fines especiales. o Corriente alterna monofásica. o Repulsión. Inducción. o Polos con bobinas de sombra.

o Arranque con fase partida inductivamente.

o Con condensador. o Arranque por repulsión. o Marcha por inducción. o Repulsión-inducción. o Serie.

− Por sus parámetros de salida par- velocidad.

PAR. El par motor en los motores eléctricos es la fuerza giratoria desarrollada por el motor. También se le pueden mencionar como la resistencia a la fuerza giratoria ofrecida por la carga impulsada. El par motor se expresa en unidades de fuerza y distancia para representar el momento de torsión. Las unidades que se usan normalmente son las libras –pie, onzas-pulgada o gramos-cm, dependiendo de la magnitud del par y el sistema para expresar unidades en que se use. Uno de los métodos preferidos de expresión es el por ciento del par nominal a plena carga. El par de los motores eléctricos se puede describir con diversas especificaciones, la mayoría de las cuales se ilustran en la figura 1.3.

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El par de arranque o estático (par con el rotor frenado) de un motor, es el esfuerzo de giro ejercido por el mismo, cuando estando en reposo, se conecta a la línea. Es el par inicial que se presentará al arrancar una carga en reposo. El par mínimo de arranque es el mínimo par ejercido por el motor durante el período de aceleración desde el reposo hasta plena carga. El par límite de un motor es el máximo par que puede ejercer el motor en marcha sin que se origine una pérdida súbita de velocidad y bloqueo del motor. El par de lanzamiento de un motor síncrono es el par que desarrollará el motor para llevar la carga inerte por él accionada hasta la velocidad de sincronismo.

El par de lanzamiento nominal de un motor síncrono es el máximo par que desarrollará cuando trabaja como motor de inducción al 95 % de su velocidad de sincronismo. El par critico de un motor síncrono es el máximo par sostenido que puede desarrollar el motor a la velocidad de sincronismo durante 1 minuto. El par nominal de un motor es el par desarrollado por un motor, cuando girando a la velocidad nominal y bajo la carga nominal, nos da la potencia nominal.

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El par máximo de un motor es el máximo par que puede desarrollar el motor. En algunos motores este par se obtiene con el rotor en reposo, y en otros se obtiene para velocidades determinadas. Todos los pares que acabamos de describir dependen de la tensión

aplicada, y en los motores de corriente alterna además de la frecuencia aplicada, con relación a los valores nominales correspondientes.

Tabla 1.2. Par a rotor parado de los motores de rotor de jaula de ardilla y de una sola velocidad y

4 Manual de máquinas eléctricas y transformadores.

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A manera de repaso selecciona la respuesta correcta en las siguientes preguntas. NOTA: procura no consultar la respuesta correcta en el manual. 1. Máximo par que desarrollará un motor de inducción cuando trabaja al 95 % de su velocidad de sincronismo. a) Par límite b) Par crítico c) Par de lanzamiento nominal

2. Máximo par que puede ejercer el motor en marcha sin que se origine una pérdida súbita de velocidad. a) Par límite b) Par crítico c) Par de lanzamiento 3. Es el par inicial que se presentará al arrancar una carga en reposo. a) Par límite b) Par de arranque o estático c) Par de lanzamiento 1. El par a rotor parado de los tipos A y B, de 60 y 50 ciclos por segundo de una sola velocidad, para motores polifásicos de jaula de ardilla, con la tensión y la frecuencia nominales, debe tener un valor de acuerdo con los siguientes valores expresados en tanto por ciento sobre e! par de plena carga


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y que representa el límite superior del margen de aplicación de estos motores. Para aplicaciones para las que se necesite un par mayor, véase los valores correspondientes a los motores tipo C y D. Algunas características de par a rotor parado para motores de inducción polifásicos se muestran en la Tabla 1.2 2. El par a rotor parado de tipo C, de 60 y 50 ciclos por segundo, de una sola velocidad, para motores polifásicos de jaula de ardilla, a la tensión y frecuencia nominales, debe estar de acuerdo con los siguientes valores expresados en tanto por ciento del par de plena carga y que representa el límite superior del margen de aplicación de estos motores. En la tabla 1.3 se muestran características de par a rotor parado para motores de tipo C.

3. El par a rotor parado para los motores de tipo D, de 60 y 50 ciclos por segundo para rnotores polifásicos de caja de ardilla, de velocidad tínica, de cuatro, seis y ocho polos, a la tensión y frecuencia nominal, debe ser el 275 % del par de plena carga, lo representa el límite superior del margen de aplicación de estos motores. 4. El par a rotor parado de un motor de tipo F, de 60 y 50 ciclos por segundo de cuatro y seis polos de velocidad única, siendo el motor polifásico y de jaula de ardilla, para cargas nominales iguales o mayores de 30 HP, con el voltaje y la frecuencia nominales, debe ser el 125 % del par de plena carga, lo que representa el límite superior del margen de aplicación de estos motores. El par límite de los motores tipo B y C, de 60 y 50 ciclos por segundo, de una sola velocidad, polifásicos y con rotor de jaula de ardilla, a la tensión y la frecuencia nominales debe estar de acuerdo con los siguientes valores, expresados en tanto por ciento del valor del par de plena carga, y que representa el límite superior del

Tabla 1.3. Par a rotor parado tipo C. 6


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margen de aplicación de estos motores. Algunas características de par para motores tipo B y C se muestran en la tabla 1.4. El motor de tipo A (par normal, intensidad de arranque normal) es el tipo normal antiguo de motor de inducción de jaula de ardilla. Es una máquina de velocidad constante que posee un deslizamiento del 2 al 5 % a plena carga. No está adaptado al fun-cionamiento con regulación de velocidad. Las intensidades de arranque con el rotor parado y con la tensión nominal, varían entre el 500 y el 1000 % de la intensidad de plena carga, correspondiendo los menores valores a los motores con mayor número de polos. Las intensidades de arranque a plena tensión de motores de 5 HP o menores, estarán dentro de las limitaciones de los valores de la mayoría de las compañías eléctricas y pueden arrancar conectándolos directamente a la red. Los motores mayores de 5 HP tendrán unas intensidades de arranque a plena tensión superiores a las limitaciones establecidas por las compañías y en la mayoría de los casos tendrán que arrancar con una tensión reducida.

Los pares límites variarán entre el 200 y el 250 % del valor del par de plena carga. El motor de jaula de ardilla de tipo B (par normal, intensidad de arranque limitada) está proyectado de tal manera que el rotor tiene una gran resistencia y reactancia en la puesta en marcha pero que una vez en funcionamiento, tiene una resistencia y reactancia aproximadamente normales. Esto le permite producir un par de arranque igual al de los motores de tipo A, para la misma tensión pero con una intensidad de arranque mucho menor. Las características de funcionamiento son muy semejantes, aunque no tan buenas, a las de los motores tipo A: el rendimiento, el factor de potencia y el par límite son un poco menores y la regulación de velocidad un poco más amplia. La intensidad de arranque con la tensión nominal para un motor de 30 HP o de menor potencia estará dentro cíe las limitaciones impuestas por la mayoría de compañías eléctricas por lo que pueden ponerse en marcha conectándolos directamente a la red. Los motores de mayor potencia tendrán una corriente de arranque fuera de las limitaciones impuestas por las compañías eléctricas, por lo que

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frecuentemente deben arrancarse a tensión reducida. El motor de tipo C (par elevado, pequeña intensidad de arranque) se construye generalmente con dos devanados de jaula de ardilla, colocados uno encima del otro, dentro de las ranuras del rotor. Durante el período de arranque la mayor parte de la corriente pasa por el devanado superior que tiene una mayor resistencia. Esto permite al motor pro-ducir un par de arranque superior, para un mismo valor de la intensidad de arranque, al producido por un motor del tipo B. Cuando el motor ha alcanzado su velocidad normal la corriente del inducido pasa normalmente por ambos devanados y las características de funcionamiento son similares a las de los motores de tipo B.

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Ejercicio. Determina, usando la tabla 1.4, la velocidad de sincronismo para motores de 5 y 10 HP, usando un frecuencia de 50 Hz. NOTA: Determina la respuesta sin ver la solución. Sol. Para 5 hp: vel.sin=3600 a 3000 y para 10hpse tienen las mismas características. La corriente de arranque cuando se aplica la tensión nominal para los motores de 30 HP o menores, no excederá las limitaciones de la mayoría de las compañías eléctricas por lo que pueden ponerse en marcha conectándolos directamente a la red. Los motores de mayor capacidad tendrán una intensidad de arranque superior a la permitida por lo que deberán ponerse en marcha con la tensión reducida. VELOCIDAD.


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La velocidad es una medida de la proporción o rapidez del movimiento. Para motores eléctricos, la velocidad designa el número de revoluciones de la flecha respecto al tiempo. La unidad que se usa normalmente son las revoluciones por minuto (r/min). La velocidad a la que los motores eléctricos proporcionan el par formada la base del uso del motor y por esta razón se han establecido diversos términos que definen las velocidades y son comunes para todos los tipos de motores, ya sea por definición o según su uso. Todo motor eléctrico posee una característica de velocidad inherente por medio de la cual puede ser clasificado. La siguiente clasificación atendiendo a las características de velocidad es la adoptada por la National Electrical Manufacturéis Association (NEMA). 1. MOTOR DE VELOCIDAD CONSTANTE es aquel cuya velocidad permanece prácticamente constante desde el régimen de vacío hasta el de plena carga. Los motores de este tipo tienen pues una velocidad constante e independiente de la carga; en todo caso la velocidad varía en un tanto por

cien muy pequeño desde vacío hasta plena carga. 2. MOTOR DE VELOCIDAD REGULABLE es aquel cuya velocidad puede variar gradualmente entre amplios límites, pero que una vez regulado para una velocidad, ésta permanece constante e independiente de la carga. La velocidad base de estos motores es la mínima velocidad de régimen que se obtiene con la carga de régimen, con la tensión de régimen y en condiciones de temperatura normales. 3. MOTOR DE VARIAS VELOCIDADES es aquel que puede trabajar a cualquiera de varias velocidades determinadas, pero que una vez regulado para una velocidad, ésta permanece constante e independiente de la carga. Difiere del motor de velocidad regulable, en que puede trabajar solamente a varias velocidades determinadas, sin un ajuste gradual que le permita trabajar a velocidades intermedias de aquellas a las que puede trabajar. 4. MOTOR DE VELOCIDAD VARIABLE es aquel cuya velocidad varía al variar la carga, de manera que generalmente al aumentar ésta la velocidad disminuye y viceversa. 5. MOTOR DE VELOCIDAD VARIABLE

REGULABLE es aquel cuya velocidad

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puede ser regulada entre amplios márgenes, pero que una vez regulado para una velocidad dada, ésta varía con la carga. La tabla 1.5 muestra cuáles son los términos de velocidad que se asocian normalmente con los tipos básicos de motores.

En esta tabla un sí indica que el término está bien definido por lo más y por el uso general, y aparece además en la literatura publicada para el tipo particular primotor de que se trate. Un no indica que el término o no es aplicable a este tipo de motor o no se asocia de manera general con este tipo particular de motor.

Tabla 1.5. Términos de velocidades del motor. 8

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Realización del ejercicio

Competencia analítica

Distinguir las características de funcionamiento de los diferentes tipos de máquinas eléctricas

a) Con base en la lluvia de ideas realizada en grupo toma notas destacando aquellas que consideres más relevantes y que

definan los tipos de motores según sus parámetros de funcionamiento.

b) Reúnanse en parejas y junten la información recabada.

c) Realicen en láminas esquemas, diagramas o cualquier otro recurso que les permita analizar todas y cada una de las características para los tipos de motores expuestos.

d) Puntualiza de manera oral y ante grupo los criterios utilizados y que definen el tipo de máquina eléctrica analizada.

e) Presenten su trabajo al grupo para ser retroalimentado.

1.1.2. DESCRIPCIÓN DE LOS

COMPONENTES DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS.

• Motores de CD.


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La máquina c-d es parecida a una máquina síncrona vuelta al revés, con un inversor-rectificador mecánico ínter construido, que se conecta entre las bobinas de la armadura y las terminales c-d. Este inversor-rectificador se llama conmutador. La figura 1.4 muestra los elementos básicos. El devanado de la armadura se compone de bobinas encajadas en ranuras en el rotor. Al rotor de una máquina c-d se le llama generalmente la armadura. La armadura tiene un núcleo cilíndrico de acero, que consiste de un apilamiento de láminas ranuradas. Las ranuras de las láminas se alinean para formar estrías axiales en la superficie cilíndrica exterior del núcleo, en las cuales se sitúan los lados de las bobinas del devanado de la armadura. En algunas máquinas pequeñas, las ranuras son alabeadas (helicoidales). El alabeo hace que el devanado sea un poco más difícil, pero produce un funcionamiento más suave y una ligera reducción de las pérdidas. El hierro laminado que está entre las ranuras forma los "dientes" del núcleo. Las bobinas de la armadura se mantienen en su lugar por medio de "cuñas" de madera o de fibra, que se insertan en

las ranuras desde un extremo del apilamiento del núcleo.

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• Motores de inducción de CA. La máquina de inducción tiene por lo común un devanado en su estator que se excita desde una fuente externa de c-a.


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Por lo general, su rotor consiste en una estructura laminada con ranuras oblicuas en las que se ha fundido un material conductor, lo que produce un rotor sólido, cilíndrico, en circuito corto comúnmente llamado rotor jaula de ardilla, como se muestra en la figura 1.5.

Fig. 1.5. Vista de las partes por separado de un motor de inducción polifásico de jaula de ardilla. Las principales partes electromagnéticas son: 1) conjunto del núcleo y bobinas del estator, 2) conjunto del núcleo del rotor y bobinas en el cual no se requieren conexiones conductivas físicas 10

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La figura 1.6 muestra una armadura completa para una máquina de baja velocidad, de 8000 hp, en la que las bobinas de la armadura se mantienen en las ranuras por medio de bandas de fibra de vidrio.

Para fines especiales, el rotor de un motor de inducción puede alojar un devanado, y cuando se construye de esta manera, el devanado queda aislado de las ranuras y conectado a anillos rozantes como se muestra en la figura 1.7. Las terminales del devanado del rotor se pueden conectar a circuitos externos, según sea necesario para cada aplicación en particular.

Fig. 1.7. Vista dardilla, trifásicod W ti h El

Fig. 1.6. Armadura de un motor de cd de 8000 hp, 700V, 40-100 rev/min para un laminador de acero.


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• Motores Síncronos

La figura 1.8 es una fotografía de una pequeña máquina (5 kVA) síncrona trifásica de seis polos, 220 V, 13.1 A, 60 Hz, a la que se ha quitado su rotor de polos salientes. Cuando la máquina funciona como generador, el devanado del estator es la fuente de voltaje y de potencia eléctrica y es también el devanado de entrada cuando trabaja como motor. Entonces, es la armadura de la máquina. Las bobinas en los polos salientes del rotor se conectan en serie para formar los devanados de campo. El núcleo del estator consiste de láminas anulares, ranuradas, superpuestas (véase la figura 1.9).

Fig. 1.8. Máquina síncrona de 5 KVA mostrando el estator 13

11, 12 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.

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Cuando estas láminas se apilan y atornillan juntas, dan como resultado un núcleo cilíndrico con ranuras axiales en la superficie interna. Estas ranuras corren a lo largo del cilindro y permiten la inserción de las bobinas del devanado de la armadura. Se dice que una bobina de devanado de estator trifásico tiene dos “extremos” y dos “lados”. Los lados de las bobinas se insertan en las ranuras del núcleo del estator y sus extremos aparecen en los respectivos extremos del núcleo, como muestra la figura 1.10. La

mayoría de los devanados trifásicos son de "doble capa", es decir, se colocan dos lados de bobinas en cada ranura. Si una bobina tiene uno de sus lados en el fondo de una ranura, su otro lado se encontrará en la parte superior de otra ranura, o sea en aquella posición más cercana al entrehierro. Ya que hay dos lados de bobinas en cada ranura y cada bobina tiene dos lados, el número de bobinas en un devanado de doble capa es igual al número de ranuras. Una bobina puede tener una o más espiras. Al número de espiras en cada bobina se le da el símbolo Nc. El número de conductores en cada lado de una bobina es obviamente igual a Nc por lo tanto, el número de conductores en cada ranura proporcionados por cada bobina es 2Nc. El torcimiento peculiar en cada extremo de las bobinas es para permitir que haya un espacio mecánico entre las bobinas adyacentes.

Fig. 1.9. Núcleo de un estator parcialmente devanado. 14

13,14 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.

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Las bobinas del devanado de la armadura en el estator se conectan para formar tres "devanados de fase"

independientes. Nótese que las bobinas que componen el devanado se colocan en las ranuras para formar grupos igualmente espaciados.

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El número de grupos en cada devanado de tase es igual al número de polos del rotor. Cuando la corriente fluye en el devanado, cada grupo produce un polo con una polaridad dependiente del sentido de la corriente y una fuerza magnetomotriz (FMM) proporcional al amperaje. Los grupos de un devanado de fase se conectan de modo de que cuando un grupo presente un polo magnético norte al entrehierro, los grupos adyacentes en ambos lados produzcan polos sur. Entonces, para el sentido de la corriente en un instante dado, la polaridad magnética es alternativamente N, S, N, S, etcétera, como se ve desde el entrehierro. Los rotores de las máquinas síncronas son simplemente electroimanes giratorios, construidos de modo que tengan tantos polos cuantos son los producidos por el devanado del estator. Los polos del rotor se magnetizan por corrientes directas que fluyen en las bobinas de campo que rodean cada

polo. El campo magnético que producen los polos del rotor se une con el campo giratorio del estator, de modo que los campos del eje y del estator giran en sincronismo. Los rotores de las máquinas síncronas son de dos tipos: de polos salientes y cilindricos. Sin embargo, los polos salientes son demasiado débiles mecánicamente y producen demasiada resistencia aerodinámica y ruido, por esto no se usan en los grandes alternadores de alta velocidad movidos por turbinas de gas o de vapor. Para estas grandes máquinas, el rotor debe ser un cilindro sólido de acero forjado para proveer la resistencia necesaria. En la superficie del cilindro se cortan ranuras paralelas al eje (véase la figura 1.11) para alojar los devanados de campo. La mayoría de los rotores sólo tiene dos polos (3600 rev/min a 60 Hz). Unas pocas tienen polos (1800 rev/min a 60 Hz). Las figuras 1.12 (a), (b) y (c) muestran dibujos de un estator con los dos tipos de rotor insertados. En estas figuras ambos rotores tienen cuatro polos.


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Preguntas de repaso. 1. ¿Qué es lo que conoce como armadura de la máquina? Resp. El devanado del estator.

2. ¿Cómo se conectan las bobinas en los polos salientes del motor? Resp. En serie 3. ¿Cómo se embobinan los devanados del estator? Resp. Los lados de las bobinas se insertan en las ranuras del núcleo del estator y sus extremos aparecen en los respectivos extremos del núcleo.

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PARA CONTEXTUALIZAR CON: 17 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.

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Realización del ejercicio.

Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.1 “Identificación de motores según las características eléctricas en manuales de fabricantes” ubicada en la pág.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.2. Identificar las funciones comunes de los controles en la operación de las máquinas eléctricas. 1.2.1. ARRANQUE Y PARO DE UN

MOTOR.

• De un motor de CD.

Los motores c-d sólo tienen una resistencia de la armadura de aproximadamente 0.05 por unidad. Si se intenta que arranque un motor conectándolo simplemente a la línea de voltaje específico, la corriente en la armadura será perjudicial; es decir, 20 veces la corriente nominal. Las

máquinas pequeñas tienen resistencias unitarias más altas en su armadura. Su baja inercia del rotor les permite acelerar con rapidez y constituir su contravoltaje en poco tiempo. Por estas razones, las máquinas de hasta alrededor de 3 hp por lo general arrancan con seguridad conectándolas directamente a la línea. Las máquinas más grandes requieren que se inserte un resistor en serie con la armadura cuando se conecta primero la máquina a la línea, para limitar la corriente de arranque aproximadamente a dos o tres veces la corriente específica. (El campo en derivación debe recibir el voltaje completo de la línea durante el proceso de arranque, de modo que el resistor de arranque se conecta sin que reduzca el voltaje del campo en de-rivación). Al acelerar el motor, el contravoltaje, Eg, se desarrolla y causa una reducción en la corriente de la armadura. El resistor de arranque puede entonces reducirse por pasos conforme aumenta Eg. Cuando Eg haya alcanzado un valor suficientemente alto, el resistor de arranque se elimina por completo y entonces queda el motor conectado directamente a la línea. La figura 1.13 es un diagrama "simplificado" de un arrancador

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automático para un motor c-d. El diagrama "simplificado" es aquel en el que los símbolos de los componentes se localizan por conveniencia al dibujar el circuito. Este contrasta con el dia-grama "de instalación", en el cual se muestran las posiciones físicas relativas de los componentes, con sus terminales numeradas y el detalle de los alambres de interconexión. El circuito particular que se ilustra emplea el voltaje terminal del circuito de la armadura para determinar cuándo cerrar los contactos que eliminan los resistores de arranque, R1 y R2. Por esta razón se le denomina arrancador de "contra-fem". Otros arrancadores emplean simplemente relés de retraso temporal para determinar la secuencia de eventos, en cambio otros usan relés sensibles a la corriente. En el circuito hay un contacto para eliminar el reóstato de campo durante el arranque. En el mismo instante en que se elimina la sección final del resistor de arranque, se reinserta el reóstato de campo y la máquina toma la velocidad para la cual se graduó el reóstato. Los arrancadores que tienen un contacto para eliminar el reóstato de campo se denominan “arrancadores de velocidad variable “. Si no hay un reóstato de campo, no necesita

incluirse este contacto. Entonces, el arrancador se denomina arrancador "de velocidad constante". Tener voltaje completo en el campo en derivación durante el arranque es bueno por varías razones: 1. Un flujo alto produce un par máximo de arranque.

Fig. 1.13. Diagrama "simplificado" de arrancador automático para un motor c-d.

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2. Un flujo alto evita exceso de velocidad. 3. Un desarrollo rápido de Eg limita la corriente de arranque. El sistema funciona como sigue: cuando se oprime el botón de "arranque", se excita la bobina del contactor principal, M. Esto cierra todos los contactos normalmente abiertos, señalados con M. Un contacto grande conecta los circuitos de la armadura y del campo en derivación a la línea. Un contacto pequeño de control elimina el botón "de arranque", de modo que puede soltársele sin interrumpir el proceso de arranque.

En el instante en que M cierra, el motor no está girando y Eg es cero. El arrancador se diseña suponiendo que el voltaje de línea es el voltaje específico de la máquina, VB . Con dos secciones en el resistor de arranque es posible limitar la corriente inicial alrededor de 2.5 veces la corriente específica. Para limitar la corriente al doble del valor nominal se requieren tres secciones. Entonces, para la figura uno debe conformarse con dejar que la corriente inicial alcance 2.5 del valor específico.

• De un motor de CA. − A tensión plena.

El requisito de este tipo de arranque es simplemente la conexión directa del motor a la línea de alimentación (fig. 1.14). Esto se puede conseguir sencillamente utilizando un interruptor de cuchillas, pero este método sólo permite la protección del motor mediante fusibles. Para pequeños motores de potencia

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fraccionaria en circuitos de baja intensidad, un simple interruptor puede ser satisfactorio, utilizándose frecuentemente. En muchos aparatos no se emplea más que el cordón y la clavija como medios seccionadores, junto con un pequeño interruptor para poner en marcha y parar el motor. A causa de que el motor no queda desconectado de la línea en el caso de que falte en ella la energía, este tipo de control de arranque puede ser utilizado, por su economía, en el caso de ventiladores y otros dispositivos que no peligran sí se ponen nuevamente en marcha al restaurarse la energía.

Con motores de hasta 7.5 CV y tensión no mayor de 600 voltios se puede emplear el arrancador manual de conexión del motor directamente a la línea, La mayoría de estos arrancadores también reúnen las condiciones de protección contra la sobrecarga y subtensiones. El arrancador que más se emplea para motores de hasta 800 CV y 600 volts o menos es el que dispone cíe un contactor electromagnético para realizar la conexión directa del motor a línea. Este arrancador, combinado con dispositivos piloto, puede proporcionar una absoluta protección del motor y un funcionamiento completamente automático. La inmensa mayoría de motores se construyen actualmente de modo que soporten la sobreintensidad que se produce cuando se emplea el arranque a tensión nominal. Sin embargo no todas las líneas de plantas industriales ni todos los equipos de las compañías distribuidoras de energía eléctrica

Fig. 1.14. Arranque a tensión plena. 19

19 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-

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pueden soportar dichas sobre intensidades. Cuando un motor de gran potencia arranca a plena tensión, puede originar una caída de tensión que sea suficiente para impedir el funcionamiento perfecto del equipo de control. Si la caída de tensión es considerable, puede ser causa de la disminución de intensidad en el alumbrado de otras plantas conectadas a la misma red. En la mayoría de instalaciones industriales la compañía penaliza, en forma de tarifas más altas, las sobre intensidades excesivas en la línea mediante el uso de un medidor de máximo consumo. Este medidor registra la máxima potencia media suministrada durante un período dado de tiempo, generalmente 15 minutos. Este factor debe ser siempre tenido en cuenta cuando se decide la adopción del método de arranque para motores de gran potencia. El coste adicional de la energía registrada por estos contadores durante el arranque de los motores de gran potencia mediante arranque a tensión plena puede muy bien exceder del costo de los equipos de arranque a tensión reducida. Cuando se considere la adopción del arranque a plena tensión, siempre es necesario inspeccionar los conductores

de la instalación así como la capacidad del sistema de distribución, Si la sección de los conductores es inadecuada, debe ser aumentada o bien recurrir al arranque a tensión reducida.

− A tensión reducida. Siempre que el arranque de un motor a tensión nominal pueda causar serios descensos de la tensión en las Líneas de la compañía distribuidora o en los cables de la instalación., es casi imperativo el arranque a tensión reducida (figura 1.15). Existan también otras razones para el uso de este tipo de control, debiéndose tenar en cuenta todas ellas al seleccionar el tipo de arranque del motor.

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Cuando se pone en marcha un motor mediante conexión directa a la red, se produce un esfuerzo excesivo o choque en las distintas piezas, tales como piñones, aletas de ventilador, poleas y acoplamientos. Cuando la carga es pesada y por lo tanto requiere gran esfuerzo su aceleración, puede ser necesario el arranque a tensión reducida. Las transmisiones de correa con cargas pesadas son propensas a deslizamiento excesivo a no ser que se aplique el par lenta y uniformemente hasta alcanzar la plena velocidad. El arranque a tensión reducida se obtiene mediante el uso de re-sistencias, autotransformadores o reactancias a fin de reducir la tensión de la línea hasta el valor deseado durante el arranque, indepen-dientemente de los medios que se

empleen para reducir la tensión, deben estar proyectados adecuadamente al motor en particular que ha de ser puesto en marcha. No entra dentro del plan de este manual estudiar el diseño de los arrancadores de tensión reducida, sino señalar la necesidad de hacer una selección apropiada de acuerdo con las especificaciones del fabricante del motor. Cualquiera ,que sea el método empleado en el arranque a tensión reducida., hay que tener presente que el par de arranque del motor se reduce también. Si un motor no es capaz de producir el par de arranque suficiente para iniciar el giro del motor en el arranque directo o a tensión nominal, la aplicación del arranque a tensión re-ducida agravará la situación a causa de que el par de arranque se reduce. El par de arranque de un motor de inducción es función del cuadrado de la intensidad del rotor, o aproximadamente del cuadrado de la intensidad de línea. Si la tensión de arranque se reduce en el 50 %, la intensidad de arranque del motor se reducirá también al 50 % de la normal, pero el par se reducirá al 25 % de su valor normal. Algunos de los métodos de obtención, del arranque a tensión reducida pueden producir una


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aceleración nula o muy pequeña en las condiciones de arranque. Esto requiere que la velocidad nominal se alcance después de aplicada la tensión nominal, La intensidad de arranque en las condiciones de tensión reducida será inferior a la correspondiente al arranque a tensión nominal.

− De un motor síncrono. El motor sincrónico arranca como uno de jaula y con una resistencia conectada al arrollamiento inductor para disipar la corriente generada en estos arrollamiento durante el arranque (Figura 1.16).

Generalmente el sistema de arranque es del tipo de tensión reducida con la adición de un relé sensible a la frecuencia de deslizamiento o de conexión del inductor para que cuando el rotor alcance aproximadamente el 95 % de la velocidad sincrónica, los devanados inductores sean alimentados automáticamente con corriente continua. El relé de frecuencia de deslizamiento debe también eliminar la excitación del campo y conectar la resistencia de campo si el motor pierde el sincronismo ya que si no se suprime la excitación, el arrollamiento del estator quedará sometido a una sobreintensidad peligrosa. El motor sincrónico debe estar provisto de relé de secuencia incompleta para protegerlo durante su puesta en marcha en el caso de no completarse la secuencia de arranque. También debe estar provisto de medios para ajustar la excitación de campo. La anterior descripción del arranque como motor de jaula puede parecer excesivamente simplificada, por ser de carácter general y aplicable a todos los motores sincrónicos. Para una aplicación específica de un, determinado tipo de estos motores., se

Fig 1 16 Control de un motor síncrono 21


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deberá consultar la documentación del fabricante. Muchos motores sincrónicos están proyectados para aplicaciones específicas y varían algo de estas ideas generales del arranque aquí expuestas, requiriendo equipo o circuitos adicionales. Paro de un motor.- Hay varios factores que deben ser tenidos en cuenta en la parada de un motor. En algunas máquinas todo lo que se necesita es que se interrumpa o abra el circuito del motor y dejar que éste siga girando por inercia hasta que se pare. Sin embargo, no todas las máquinas permiten que el motor quede sometido únicamente a su inercia. Por ejemplo, un grúa o montacargas no sólo se debe parar rápidamente, si no que también debe mantener cargas pesadas. Otras máquinas, tales como las esmeriladoras o rectificadoras de roscas, deben parar muy bruscamente pero no necesitan mantener una carga. El método de parada puede ser manual o automático. La parada automática se consigue mediante el uso de interruptores fin de carrera, de flotador, u otros dispositivos piloto automáticos. La parada manual es controlada por botones pulsadores, interruptores, u

otros dispositivos piloto accionados manualmente. El método más general de parada es simplemente desconectar el motor de la línea interrumpiendo el circuito de la bobina del contactor, si se trata de un arrancador electromagnético, o disparando los contactos de un arrancador manual, con un botón de parada. Con motores que deben ser parados muy rápida y exactamente pero que no necesitan soportar una carga, el método que más se emplea es el llamado de frenado por contracorriente o contramarcha. Esto se consigue utilizando un interruptor de frenado automático o un pulsador juntamente con un contactor inversor. Con cualquiera de estas unidades, el arrancador del motor se desconecta y luego es activado momentáneamente en sentido contrarío. La inversión momentánea frena al motor por medio de la contracorriente y produce una parada brusca. Este tipo de parada no sirve para grúas ni montacargas a causa de que el motor parado, por sí solo, no puede mantener la carga. Cuando se trata de equipos tales corno grúas y montacargas hay que tener en cuenta que la carga tiene tendencia a

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hacer girar al motor en el sentido de descenso de la carga. Esto es lo que se llama carga de transporte adicional. Cuando se emplean motores de c.a. suelen ser del tipo de rotor devanado y la parada va precedida de una dis-minución progresiva de la velocidad con el fin de anular en lo posible el efecto de arrastre del motor por la carga. Tan pronto corno el motor queda desconectado de la línea, actúa automáticamente un freno mecánico (Fig. 1.17 ) que retiene al eje del motor conectado a la carga. Cuando se emplean motores de c.a., el efecto de arrastre del motor por la carga es disminuido con un frenado dinámico y a continuación, una vez alcanzada una velocidad -pequeña, se hace actuar el freno mecánico.

Algunas veces la parada de los motores sincrónicos se efectúa utilizando el frenado dinámico. Esto se realiza desconectando el motor de la línea y conectando resistencias en bornes del motor, lo que momentáneamente convierte al motor en un generador de c.a. La resistencia presenta una pesada carga al generador, haciendo que éste se pare rápidamente, Hay que tener la precaución de utilizar una resistencia capaz de disipar la potencia generada mientras se está parando el motor. También hay que tener en cuenta que este tipo de parada no se puede utilizar para parados frecuentes a causa de que hay que dar tiempo a las unidades de resistencia para que se enfríen entre operaciones sucesivas. Ejercicio. Subraya la respuesta correcta en los siguientes reactivos. 1. Tipo de arranque en donde el motor se conecta directamente a la línea de alimentación.

Fig. 1.17. Frenado mecánico. 22

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a) Tensión plena b) Tensión reducida c) Arranque sincrónico 2. Cuando un motor se arranca directamente desde la línea de alimentación, la corriente de arranque es: a) 5 veces la nominal b) 3 veces la nominal c) 20 veces la nominal 3. Los métodos de paro de un motor pueden ser de dos formas: a) Manual y automático b) Brusco y lento c) Lento y con carga 4. En motores que necesitan un paro brusco son soportar cargas se usa el método de frenado: a) Por contracorriente b) Mecánico c) Por sincronismo



Distinguir las características de funcionamiento de los diferentes tipos de controles eléctricos.

a) Realiza un resumen en tu cuaderno tomando en cuenta las ideas más destacadas de los controladores de motores según de la lluvia de ideas en la sesión.

b) Complementa tu información en equipos.

c) Seleccionen un tipo de control eléctrico y realicen un esquema en hojas de rotafolio, señalando, las características físicas y eléctricas de este.

d) Presenten su trabajo al grupo para ser retroalimentado.



Distinguir las características de


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funcionamiento de los diferentes tipos de controles eléctricos.

a) Reúnanse en equipos de tres personas y analicen las características de funcionamiento de los diferentes tipos de controles eléctricos según la lluvia de ideas realizada por el PSP.

b) Elaboren en hojas de rotafolio un listado de las características básicas de funcionamiento de los diferentes tipos de controles arranque-paro de motores eléctricos según el análisis realizado en el inciso (a).

c) Expongan ante el grupo el funcionamiento de un control de arranque y paro para motores de cd y ca utilizando sus láminas.

d) Puntualiza de manera oral y ante grupo los criterios utilizados y que definen el tipo de control de máquinas eléctricas.

e) Realicen una sesión de preguntas-respuestas ente el grupo para ser retroalimentados.


Competencia de información

Consultar información técnica sobre controles eléctricos. a) Reúnanse en parejas y

consulten información acerca de los diferentes controles eléctricos para motores, puedes consultar páginas de internet, revistas, libros,catálogos, etc. Te sugerimos los siguientes: Catálogo 2000 de Control Instalación y automatización de Siemens, “Control de máquinas eléctricas” de I. L. Kosow.

b) Con al información recopilada, realiza un trabajo por escrito al PSP.

c) Elabora conclusiones respecto de tu investigación y preséntalas ante el grupo.

d) Retroalimenta tus conclusiones y las de tus compañeros.

Consideraciones sobre seguridad e higiene.

Competencia para la vida. Aplicar las normas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica.

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a) Realiza un resumen de las normas de seguridad que existan en el laboratorio.

b) Utiliza el equipo de seguridad anotado en tu resumen durante el desarrollo de la práctica.

c) No introducir alimentos ni bebidas al laboratorio.

d) Fomenta el respeto a las normas vigentes en el laboratorio con tus compañeros de equipo.


Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.2 “Arranque retrasado de un motor de inducción trifásico” ubicada en la pág.

1.2.2. CONTROL DEL

MOVIMIENTO. • Inversión de giro. − De un motor de CD.

Inversión Se puede obtener la inversión del sentido de rotación de un motor de corriente continua a través de la inversión de la corriente del inducido o a través de la corriente de campo. La inversión de la corriente del rotor o de la corriente de campo puede obtenerse a través del conmutador mecánico de polaridad (contactor), o a través de un conmutador estático de polaridad (conversor doble de corriente). Se puede hacer la inversión de la corriente del rotor de 10 a 20 veces más rápidamente que la inversión de la corriente de campo. Por otra parte, la inversión con conmutador estático puede ser de 10 a 20 veces más rápida que la inversión del conmutador mecánico. Además, los desgastes mecánicos también limitan el empleo de contactores. La figura 1.18 muestra, esquemáticamente, el principio de este método de frenado.

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− De un motor de CA. La inversión de giro en un motor de corriente alterna se logra conectando el motor a la línea en una sucesión determinada de fases para que el motor gire en uno u otro sentido. Las condiciones anteriores se logran con un arrancador inversor. El requisito esencial de un arrancador inversor para motores trifásicos es que sea capaz de conectar el motor a la línea de acuerdo

a la sucesión de fases necesaria para tal efecto. Un arrancador inversor electromagnético comprende dos contactores electromagnéticos en una misma unidad. Las fases de la red están conectadas a estos contactores (Fig. 1.19) de forma que al actuar el contactor 1, L1 se comunica con T1 y L3 con T3 mientras que si actúa el contactor 2, L1 se comunica con T3 y L3 con T1 produciéndose la inversión de dos fases, ya que L3 quedará comunicada con T2 en ambos casos.

Fig. 1.18. Inversión: a) por la corriente de inducido, b) por el campo eléctrico. 23

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Estas unidades están provistas generalmente de un enclavamiento mecánico consistente en una palanca o brazo que impide el cierre de un contactor cuando el otro está activado. Muchas de estas unidades incorporan también un enclavamiento eléctrico que realiza la misma función. El control remoto o a distancia de un arrancador inversor electromagnético sólo requiere que el botón pulsador excite la bobina del contactor correspondiente al sentido de giro deseado del motor. El pulsador de parada debe estar conectado de modo que desexcite cualquiera de los contactores que esté actuando en ese instante. El conexionado del circuito se dispone de forma que para pasar del sentido de avance (o giro directo) al retroceso (o giro inverso) sea necesario accionar previamente el pulsador de paro. Esto permite que sea des-conectado de la línea el motor antes de ser invertida su marcha, evitando el frenado del motor por contracorriente.

• Variación de la velocidad y el par.

En muchas aplicaciones prácticas, hay necesidad de un primomotor a velocidad constante, en el cual la velocidad pueda ajustarse a diferentes valores (si sólo se necesita una velocidad, la mejor solución puede ser un motor síncrono con un tren de engranes). Se pueden conseguir sistemas adecuados usando un motor de inducción o un motor de c-c. Muchas aplicaciones requieren sólo un sistema de ciclo abierto, puesto que (por ejemplo) un motor de c-c en derivación típico tiene una regulación inherente de velocidad de 5% a 6%, y


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ésta se puede mejorar usando circuitos de corrección auxiliares. Para una regulación de velocidad más pequeña se necesita un sistema de retroalimentación (de circuito cerrado); esta sección considera sólo tales sistemas de control de retroalimentación. Los tipos de motores convenientes para las aplicaciones de control de velocidad de ciclo cerrado son los servo-motores bifásicos; los motores de c-c, de armadura controlada con excitación independiente y los motores de c-c, de campo controlado a corriente de armadura constante. El circuito básico para cada una de estas máquinas se muestra en la figura 1.20.

− De un motor de CD. El control de velocidad de campo ajustable, a corriente de armadura constante, se usa en aplicaciones en donde se requieren altas velocidades. El control de campo se usa a menudo en dispositivos de velocidad ajustable junto con el control de la armadura, el que se usaría para velocidades menores que la nominal; el circuito de control de campo se usaría para velocidades arriba de las nominales. (Muchas de estas aplicaciones son de circuito abierto.) El tipo de control de

campo no es particularmente deseable debido a que sus características dinámicas a menudo causan pro-blemas. El tipo de control de armadura, con circuito de campo independiente, es el que más comúnmente se usa en primotores en aplicaciones de control de velocidad. Es aplicable a un amplio rango de problemas, desde carga de motores fraccionarios hasta aquellas cargas que requieren centenares de hp. Es probablemente el sistema más efectivo desde el punto de vista de pérdidas internas; su comportamiento es más lineal que el de los otros sistemas, y por tanto, más calculable o predecible y sus características dinámicas son tan buenas como las de los otros sistemas. El motor de d-c de control de campo y con corriente de armadura constante usa casi


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el mismo circuito que el motor bifásico, pero en algunos casos la corriente de campo requerida es grande y se suministra por medio de

un amplificador con almacenamiento de energía no despreciable.

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El diagrama esquemático se da en la figura 1.21 (a), con el diagrama de bloque en la figura 1.21 (b).

La función de transferencia del motor se puede idealizar a fin de despreciar la fricción mecánica.

Fig. 1.21.Control de velocidad de un motor de C-C con control de campo a) Diagrama esquemático b) Diagrama de bloque. 26


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− De un motor de CA. El ajuste y la regulación de la velocidad se obtiene controlando el voltaje aplicado a través del dispositivo de amplificación (el que puede ser otra máquina giratoria). Así el motor cuya velocidad va a ser controlada debe tener características que permitan el ajuste de la velocidad por medio del voltaje aplicado. Por esta razón, cuando se usa un motor de inducción bifásico normalmente es el tipo servo

(alta resistencia en el rotor) puesto que un motor de inducción convencional no cambia su velocidad de manera apreciable cuando se altera la magnitud del voltaje en uno de los campos. Con el motor de tipo servo, la regulación y el ajuste de la velocidad pueden ser muy satisfactorios en un amplio rango de velocidades. (Si se de-sean velocidades tanto positivas como negativas, el dispositivo de ampli-ficación debe ser capaz de invertir su fase). Las aplicaciones del control de velocidad del motor bifásico generalmente está restringido a dispositivos pequeños del tipo instrumental porque las pérdidas internas en el motor pueden ser apreciables. La filosofía básica del control de velocidad con ciclo de retroalimentación es simplemente que la cantidad que va a controlarse (en este caso la velocidad), se mide y el valor medido se compara con el de una. cantidad de referencia que expresa el valor deseado. Cualquier diferencia entre los valores medidos y deseados es un error, el que se amplifica y se usa para cambiar la velocidad en la dirección apropiada para reducir el error. Esto se ilustra en la figura 1.22 (a) para un control de


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velocidad de un motor bifásico. Si se desprecia la constante de tiempo del campo de control del motor y si se supone que la carga es puramente de inercia, entonces el diagrama de bloque del sistema se muestra en la figura 1.22 (b). La inserción del par de la carga se logra escribiendo la ecuación diferencial para el equilibrio dinámico en la flecha del motor. El par motor debe ser siempre igual al par resistente.

• Frenado de motores.

− De un motor de CD. Se puede frenar un motor de corriente continua de tres maneras: a) Frenado dinámico.- implica la transformación de la energía cinética del rotor y de la carga en calor, generado en una resistencia eléctrica conectada en paralelo con el circuito del inducido del motor. No se puede controlar el frenado dinámico, siendo usado normalmente para paradas de emergencia. En algunas aplicaciones más sencillas se puede usar para reducir la velocidad del motor más pequeño. La corriente del inducido disminuye con la disminución de velocidad, durante el frenado. La

corriente de campo y, por lo tanto, el flujo se mantienen durante el frenado ver Fig. 1.23.

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b) Frenado regenerativo - significa que la energía cinética del rotor y de la carga se realimentan en la red de corriente alterna a través de un conversor de corriente, trabajando como inversor.

El frenado regenerativo es controlable y suele emplearse cuando se necesita el frenado controlado. Para el frenado regenerativo se necesita un conversor de corriente con la posibilidad de

Fig. 1.23 Características del frenado dinámico. 28


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trabajar en operación de conversión inversa (inversor). La figura 1.24 muestra una simplificación de este método de frenado. c) Frenado mecánico - en general significa un frenado hasta la parada del motor, un frenado continuo. En algunas aplicaciones, como tornos de minas, etc., el frenado mecánico se emplea también durante el funcionamiento. La figura 1.25 es un ejemplo este método.

− De un motor de CA El frenado del motor por contracorriente consiste en la inversión repentina de rotación sin previa desconexión de la línea. Si se desea el frenado por

contracorriente, los pulsadores de ade-lanto y retroceso deben poseer contactos dobles, un contacto normal-mente abierto y otro cerrado. Los contactos normalmente cerrados están conectados de modo que al accionar cualquiera de los pulsadores de marcha, es accionado previamente el circuito de paro. Este tipo de frenado

Fig. 1.25. Características del frenado


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debe ser utilizado con precaución ya que no todas las máquinas pueden soportar sin averiarse el gran esfuerzo a que son sometidas por la inversión repentina de marcha del motor. Igualmente puede sufrir daños el motor, así como también representar un peligro para el personal que trabaja con la máquina. Dicho trenado por contracorriente se emplea extensamente en la industria, en el accionamiento de prensas, rectificadoras y otras muchas máquinas, estando éstas ya proyectadas para soportar los esfuerzos violentos resultantes de este tipo de frenado.


Competencia para la vida. Desarrollar el hábito de documentarse para tomar decisiones o resolver contingencias.

a) De manera individual realiza una

consulta de accesorios y equipos de control eléctricos en catálogos de diferentes fabricantes como Siemens, ABB, Allen Bradley, etc.

b) Con al información obtenida, realiza un cuadro sinóptico de las características fundamentales de al menos tres accesorios y tres equipos de control eléctrico.

c) Investiga las posibles aplicaciones de los dispositivos del inciso (b) y cómo pueden éstos resolver casos de control de motores.

d) Realiza conclusiones de tu trabajo. e) Retroalimenta tus conclusiones y

las de tus compañeros.

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Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.3 “Frenado con CD de un motor trifásico (freno dinámico)” ubicada en la pág.

1.2.3. PROTECCIÓN DE MOTORES.

• Contra sobrecarga. La sobrecarga de un motor puede ser de origen mecánico o eléctrico; por consiguiente, la protección contra la sobrecarga debe satisfacer a ambas. La corriente que absorbe de la línea un motor es proporcional a la carga aplicada al motor, así pues, si esta corriente se emplea para activar el dispositivo de protección contra la sobrecarga la máquina y el motor estarán protegidos. La protección contra las sobrecargas generalmente se obtiene en los controladores conectando elementos térmicos y metálicos en serie con dos

conductores del motor, por lo menos en los motores trifásicos como se ve en la figura 1.26. Estos elementos térmicos, al calentarse debido a la intensidad, actúan sobre contactos que abren el circuito de la bobina excitadora de un contactor todos los dos electromagnético. Cuando se utilizan en arrancadores o controladores manuales, los elementos térmicos disparan un dispositivo mecánico que abre los contactos del interruptor de línea. Este tipo de dispositivos contra sobrecargas es sensible al porcentaje de sobrecarga; por tanto, una pequeña sobrecarga tardará algún tiempo en disparar el relé mientras una sobrecarga grande abrirá casi instantáneamente el circuito. Sin embargo el relé contra sobrecargas no proporciona protección en caso de cortocircuito. Es muy posible que en condiciones de cortocircuito el relé se mantenga atraído durante suficiente tiempo para que el motor y el equipo su gran un daño considerable.

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• Contra fase abierta. Cuando en un motor trifásico se interrumpe la corriente en una fase, se dice que éste queda en funcionamiento monofásico. Ordinariamente las unidades de protección contra sobrecarga dispararán el arrancador y desconectarán de la línea al motor. Sin embargo, puede suceder que la intensidad debida a la carga que en ese momento tenga que soportar el motor no sea la suficiente partí actuar las protecciones de sobrecarga. Esto ocurra generalmente con el 65 % de carga en la mayoría de motores de jaula. En motores pequeños el riesgo se considera generalmente demasiado pequeño para que esté justificado el coste de la protección adicional. Para

motores de gran potencia se dispone un relé de tensión para cada fase, y sus contactos se conectan en serie con la bobina de retención del contactor del arrancador, El fallo de una fase hará que se desconecte el arrancador inmediatamente.

El uso de tres unidades de relé de sobrecarga en el arrancador proporciona una protección contra el fallo de fase que se considera generalmente adecuada para la mayoría de las instalaciones de hasta 100 CV.

• Contra sobre-velocidad. En ciertos motores es posible que se desarrollen velocidades excesivas que pueden dañar una máquina impulsada, materiales en el proceso industrial, o el motor. La protección contra sobre-velocidad puede comprender la selección y uso adecuado del equipo de control en aplicaciones tales como plantas de papel e impresión, fábricas de productos de acero, plantas de proceso industria textil.

• Contra campo abierto Los motores de excitación mixta y derivación de cd puede ser protegidos contra la pérdida de excitación de


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campo mediante relés de pérdidas y campo. Algunos tipos de motores de cd pueden acelerarse peligrosamente con la pérdida de excitación de campo. Otros motores pueden no acelerarse debido a la fricción o a una carga pesada. Existen relevadores de pérdida de campo para proteger los motores de c−c en derivación, o de embobinado compuesto, contra pérdidas de excitación del campo. Hay diferentes arreglos con el equipo de arranque para motores de c−c y sincrónicos de c−a. Algunos motores de c−c de ciertos tamaños pueden girar peligrosamente, con pérdida de la excitación del campo, mientras otros no pueden hacerlo debido a la fricción y al tamaño pequeño.

• Contra inversión de corriente La inversión accidental de la dirección de la corriente en los controladores complejos y sensibles para corriente continua, puede ser muy grave. Riesgos similares pueden ser muy frecuentes en los controles de equipo de c−c, que existen con las fallas de fase e inversión de fase en los sistemas trifásicos de corriente alterna, pero dentro de los propios controladores. La

protección contra inversión de corriente es muy importante en el equipo para cargar baterías. Ejercicio. Sin consultar en el manual, define los siguientes conceptos y anótalos en las líneas de abajo. 1. Inversión de giro. 2. Freno dinámico 3. Protección de motores 4. Sobre-carga 5. Sobre-velocidad

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PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO

Unidad de aprendizaje:

1

Práctica número: 1

Nombre de la práctica:

Identificación de motores según las características eléctricas en manuales de fabricantes.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica el alumno identificará las diferencias entre diferentes tipos de motores eléctricos según su estructura y características eléctricas en manuales de fabricantes.

Escenario: Laboratorio.

Duración: 4 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo

Herramientas

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• Manuales de motores de

distintos fabricantes • Diagramas de motores de

distintos fabricantes

• Motor de cd • Motor síncrono • Motor de inducción • Motor trifásico de jaula de

ardilla

• Desarmador plano • Desarmador de cruz • Pinzas de electricista • Pinzas de presión • Pinzas de punta • Llaves allen • Extractor

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Procedimiento

Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la práctica.

Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.

• Reciclar los materiales utilizados en la práctica • Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.

EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la

práctica. EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su

correcta ejecución. Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:

• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante.

• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.

1. Identificar los motores y circuitos eléctricos a utilizar 2. Tener listos los manuales y diagramas de diversos motores

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Procedimiento

Desarrollo de la práctica: 1. Identifica los motores, manuales y herramientas a emplear. 2. Identifica las características eléctricas tales como, corriente nominal, voltaje nominal, par,

velocidad de los diferentes motores proporcionados por el PSP y consultando estas en manuales de fabricantes.

3. Identifica la estructura externa de un motor: 1. De corriente directa 2. De Inducción 3. De jaula de ardilla

4. Identifica la estructura interna de un motor: 1. De corriente directa 2. De Inducción 3. De jaula de ardilla

Haciendo todo lo necesario para desarmar por completo los motores. 5. Elabora esquemas de todos y cada uno de los estatores de los motores desarmados. 6. Enlista, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre cada estator y según el

tipo de motor. 7. Elabora esquemas de todos y cada uno de los rotores de los motores desarmados. 8. Enlista, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre cada rotor y según el

tipo de motor. 9. Enlista los componentes que son comunes sin importar el tipo de motor. 10. Explica a qué se debe el nombre de todos y cada uno de los motores empleados. 11. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular 12. Anota las conclusiones que considere más relevantes. 13. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo. 14. Elabora algunos comentarios sobre la estructura de motores eléctricos. 15. Arma los motores con ayuda del PSP. 16. Guarda las herramientas y motores utilizados. 17. Guarda los manuales de fabricante utilizados 18. Limpia tu área de trabajo 13. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los

procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

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Lista de cotejo de la práctica número 1:

Identificación de motores según las características eléctricas en manuales de fabricantes

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Si No No

Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la

práctica.

Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.

Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Identificó los motores, manuales y herramientas a emplear 2. Identificó las características eléctricas tales como, corriente nominal, voltaje nominal, par, velocidad de los diferentes motores proporcionados por el PSP y consultando estas en manuales de fabricantes

3. Identificó la estructura externa de un motor: De corriente directa, De Inducción, De jaula de ardilla.

4. Identificó la estructura interna de un motor: De corriente directa, De Inducción, De jaula de ardilla, haciendo todo lo necesario para desarmar

por completo los motores.

5. Elaboró esquemas de todos y cada uno de los estatores de los motores desarmados.

6. Enlistó, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre cada estator y según el tipo de motor

7. Elaboró esquemas de todos y cada uno de los rotores de los motores desarmados

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8. Enlistó, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre cada rotor y según el tipo de motor

9. Enlistó los componentes que son comunes sin importar el tipo de motor.

10. Explicó a qué se debe el nombre de todos y cada uno de los motores empleados

11. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular

12. Anotó las conclusiones que consideró más relevantes 13. Presentó sus conclusiones y las discutió en grupo 14. Elaboró algunos comentarios sobre la estructura de motores eléctricos 15. Armó los motores con ayuda del PSP 16. Guardó las herramientas y motores utilizados. 17. Guardó los manuales de fabricante utilizados 18. Limpió tu área de trabajo 19. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

Participó de manera activa en las estrategias de construcción del aprendizaje recomendadas.

Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.

Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

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1



Arranque retrasado de un motor de inducción trifásico.


Al finalizar la práctica el alumno manejará arrancadores magnéticos trifásicos temporizados.

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Duración: 4 hrs.


Herramientas • Botón pulsador rojo • Botón pulsador negro • Contactor

electromagnético • Interruptor de

desconexión 3∅ • Transformador de control • Lámpara piloto roja • Lámpara piloto verde • Zumbador • Contacto NO (TDC) • Contacto NA (TDO) • Motor de inducción jaula

de ardilla ¼ HP • Generador de CD

• Multímetro digital en CA,

rango de 10A. • Fuente de CA 3∅

• Pinzas de punta • Pinzas de corte • Pinzas pelacable • Desarmador plano • Desarmador de cruz

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Procedimiento


Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible • Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e

inorgánicos • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la

práctica. El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su

correcta ejecución. Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica: • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos

importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante.


Precaución. ¡En este experimento de laboratorio se utilizan altos voltajes! ¡No haya conexiones con la fuente de energía encendida! ¡ Asegúrese de colectar la terminal de tierra de la fuente de energía con todos y cada uno de los componentes!

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Desarrollo de la práctica:

1. Indica si el circuito de la figura 1 es un circuito arrancador magnético a través de la línea.

2. Indica cuál bobina de operación recibirá la energía cuando se oprime el botón de arranque. 3. Señala en qué momento se cerrarán los contactos M. 4. Indica si sonará el zumbador cuando se cierren los contactos M. 5. Indica si la lámpara piloto de color rojo se encenderá cuando arranque el motor. 6. Arma el circuito de la figura 1 poniendo atención en las terminales del motor de jaula de ardilla. 7. Ajusta el temporizador en 10 segundos. 8. Cierra el interruptor de desconexión y enciende la fuente. 9. Oprime el botón de arranque y observa el funcionamiento del motor. 10. Oprime el botón de parada. 11. Repite los puntos 8 y 9 al menos tres veces. 12. Anota tus observaciones e indica si el circuito se comporta como habías analizado. 13. Apaga la fuente y abre el interruptor de desconexión.

Tiempo de Aceleración del motor.

14. Desconecta el zumbador del circuito 15. Inserta un amperímetro ajustado en el rango de 2.5A en serie con una de las terminales de

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entrada al relevador de sobrecarga. 16. Ajusta el retraso de tiempo a 0. 17. Cierra el interruptor de desconexión y enciende la fuente 18. Utiliza un reloj para observar el tiempo de aceleración, oprime el botón de arranque mientras

observas el medidor de corriente. 19. Anota el tiempo de aceleración del motor 20. Oprime el botón de parada y del tiempo de desaceleración 21. Repite los pasos 18 a 20 y llena la siguiente tabla.

Prueba t(aceleración)

(s)

t(desaceleración)

(s)

1

2

3

22. Apaga la fuente y abre el interruptor de desconexión 23. Limpia el área de trabajo. 24. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes

generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

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Arranque retrasado de un motor de inducción trifásico



Desarrollo Si No No


práctica.


Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Indicó si el circuito de la figura 1 es un circuito arrancador

magnético a través de la línea.

2. Indicó cuál bobina de operación recibirá la energía cuando se oprime el botón de arranque.

3. Señaló en qué momento se cerrarán los contactos M. 4. Indicó si sonará el zumbador cuando se cierren los contactos M. 5. indicó si la lámpara piloto de color rojo se encenderá cuando

arranque el motor.

6. Armó el circuito de la figura 1 poniendo atención en las terminales del motor de jaula de ardilla.

7. Ajustó el temporizador en 10 segundos. 8. Cerró el interruptor de desconexión y encendió la fuente. 9. Oprimió el botón de arranque y observa el funcionamiento del

motor.

10. Oprimió el botón de parada.

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11. Repitió los puntos 8 y 9 al menos tres veces. 12. Anotó sus observaciones e indicó si el circuito se comporta como

había analizado.

13. Apagó la fuente y abrió el interruptor de desconexión. 14. Desconectó el zumbador del circuito 15. Insertó un amperímetro ajustado en el rango de 2.5A en serie con

una de las terminales de entrada al relevador de sobrecarga.

16. Ajustó el retraso de tiempo a 0. 17. Cerró el interruptor de desconexión y encendió la fuente 18. Utilizó un reloj para observar el tiempo de aceleración, oprimió el

botón de arranque mientras observaba el medidor de corriente.

19. Anotó el tiempo de aceleración del motor 20. Oprimió el botón de parada y anotó del tiempo de desaceleración 21. Repitió los pasos 18 a 20 y llenó la tabla. correspondiente 22. Apagó la fuente y abrió el interruptor de desconexión 23. Limpió el área de trabajo. 24. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos

efectuados, empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.



Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de


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1



Frenado con CD de un motor trifásico (freno dinámico).


Al finalizar la práctica el alumno observará el comportamiento de un motor trifásico debido a la acción de frenado utilizando diversas resistencias limitado horas de CD.

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Duración: 6 hrs.


Herramientas • 2 botón rojo • Botón negro • 2 contactor

electromagnético • Relevador de retraso • Relevador de sobrecarga • Ruptor de circuitos • Resistencia de alambre de

10 Ohms • Resistencia de alambre de

100 Ohms • Lámpara piloto roja • Transformador de control • Volante de inercia • Contactores NA • Contactores NO • Motor de inducción jaula

de ardilla ¼ HP • Banda de sincronización

• Vólmetro digital • Fuente de CA 208V, 3∅.

• Pinzas de punta • Pinzas de corte • Pinzas pelacable • Desarmador plano • Desarmador de cruz

Procedimiento

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Desarrollo de la práctica: En la figura 1 el generador o excitado de cd y el voltaje de inercia sirven como carga de alta inercia para el motor de jaula de ardilla. La resistencia limitadora de corriente directa desde 33. 3 ohms (tres resistencias de 100Ohms en paralelo).

1. Explica el propósito de los dos contactos M normalmente cerrados en el circuito de cd. 2. Explica el propósito de los dos contactos DB normalmente abiertos en el circuito de cd. 3. Explica el propósito del contacto DB normalmente cerrado en el circuito de control 4. Indica el propósito del contacto M normalmente abierto en el circuito de control. 5. Explica la función del contacto DB normalmente abierto en el circuito de control 6. Indica la función del contacto TDO normalmente cerrado en el circuito de control 7. Arma el circuito de la figura uno (observa que la excitación de cd proviene de la fuente de

energía de 120Vcd). 8. Acopla el generador de cd excitado al motor de jaula de ardilla con la banda de sincronización. 9. Monta el volante de inercia en la flecha del motor de jaula de ardilla.

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10. Conecta las terminales del motor de jaula de ardilla 11. Ajusta el retraso para 10 segundos 12. Cierra interruptor y encienda la fuente 13. Oprime el botón de arranque (el motor debe arrancar y adquirir velocidad como lo indica el

boleto conectado a través del generador de cd.. 14. Oprime el botón de parada 15. Repite los puntos 8 y 9 al menos tres veces 16. Mide y anota el tiempo que necesita el motor para pararse sin frenado dinámico. 17. Oprime el botón de arranque y permite que el motor adquiera su velocidad total 18. Oprime el botón de frenado y describe lo que sucede 19. Repite los puntos 17 y 18 al menos tres veces 20. Mide el tiempo que requiere el motor para pararse con frenado dinámico. 21. Compara los tiempos de parada con y sin frenado dinámico de cd 22. Apaga la fuente y abre el interruptor 23. Quita del circuito las tres resistencias de 100 Ohms 24. Cambia el valor de la resistencia de frenado a 30 Ohms (tres resistencias de 10 Ohms en serie) 25. Cierra interruptor y enciende la fuente 26. Arranca el motor y espera a que alcance velocidad 27. Oprime el botón de frenado y mide el tiempo que necesita para pararse cuando usa una

resistencia de frenado de 30 Ohms 28. Apaga la fuente y abre el interruptor 29. Cambia el valor de resistencia de frenado a 20 Ohms (dos resistencias de 10 ohms en serie) 30. Cierra el interruptor y enciende la fuente 31. Arranca el motor y espera a que alcance velocidad 32. Oprime el botón de frenado y mide el tiempo que necesita para pararse cuando utiliza una

resistencia de frenado de 20 Ohms. 33. Apaga la fuente y abre el interruptor 34. Indica si el tiempo de frenado depende de la magnitud de la corriente directa 35. Indica si es importante considerar la especificación de disipación de potencia de las resistencias

de frenado 36. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica. 37. Limpia el área de trabajo. 38. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes

generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones

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Frenado con CD de un motor trifásico (freno dinámico).



Desarrollo Si No No


práctica.


Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Explicó el propósito de los dos contactos M normalmente cerrados en

el circuito de cd.

2. Explicó el propósito de los dos contactos DB normalmente abiertos en el circuito de cd.

3. Explicó el propósito del contacto DB normalmente cerrado en el circuito de control

4. Indicó el propósito del contacto M normalmente abierto en el circuito de control.

5. Explicó la función del contacto DB normalmente abierto en el circuito de control

6. Indicó la función del contacto TDO normalmente cerrado en el circuito de control

7. Armó el circuito de la figura uno (observó que la excitación de CD proviene de la fuente de energía de 120Vcd).

8. Acopló el generador de cd excitado al motor de jaula de ardilla con la banda de sincronización.

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9. Montó el volante de inercia en la flecha del motor de jaula de ardilla. 10. Conectó las terminales del motor de jaula de ardilla 11. Ajustó el retraso para 10 segundos 12. Cerró interruptor y encienda la fuente 13. Oprimió el botón de arranque (el motor debe arrancar y adquirir

velocidad como lo indica el boleto conectado a través del generador de cd..

14. Oprimió el botón de parada 15. Repitió los puntos 8 y 9 al menos tres veces 16. Midió y anotó el tiempo que necesita el motor para pararse sin frenado

dinámico.

17. Oprimió el botón de arranque y permitió que el motor adquiriera su velocidad total

18. Oprimió el botón de frenado y describió lo que sucedió 19. Repitió los puntos 17 y 18 al menos tres veces 20. Midió el tiempo que requiere el motor para pararse con frenado

dinámico.

21. Comparó los tiempos de parada con y sin frenado dinámico de cd 22. Apagó la fuente y abrió el interruptor 23. Quitó del circuito las tres resistencias de 100 Ohms 24. Cambió el valor de la resistencia de frenado a 30 Ohms (tres

resistencias de 10 Ohms en serie)

25. Cerró el interruptor y encendió la fuente 26. Arrancó el motor y esperó a que alcanzara velocidad 27. Oprimió el botón de frenado y midió el tiempo que necesita para

pararse cuando usa una resistencia de frenado de 30 Ohms

28. Apagó la fuente y abre el interruptor 29. Cambió el valor de resistencia de frenado a 20 Ohms (dos resistencias

de 10 ohms en serie)

30. Cerró el interruptor y encendió la fuente 31. Arrancó el motor y esperó a que alcanzara velocidad 32. Oprimió el botón de frenado y midió el tiempo que necesita para

pararse cuando utiliza una resistencia de frenado de 20 Ohms.

33. Apagó la fuente y abrió el interruptor 34. Indicó si el tiempo de frenado depende de la magnitud de la corriente

directa

35. Indicó si es importante considerar la especificación de disipación de potencia de las resistencias de frenado

36. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.

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37. Limpió el área de trabajo. 38. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,

empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones



Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de


RESUMEN En este Capítulo 1 hemos sentado las bases teóricas sobre el funcionamiento de los motores eléctricos que a saber y según el tipo de corriente que los alimenta pueden ser: de corriente directa, corriente alterna polifásica o síncronos. El primer tipo de motores, se alimenta por corriente que no varía con el

tiempo, es decir, directa. Estos motores pueden ser en derivación, excitación compuesta, etc. Los de corriente alterna (corriente que varía con el tiempo) se pueden clasificar en polifásicos, monofásicos, etc. Siendo el más representativo de este tipo de motores el llamado “jaula de ardilla”.

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Por último, los motores denominados síncronos debido a que se alimentan con corriente alterna y cuya característica es que giran o rotan según la frecuencia del voltaje de alimentación en cada uno de ellos. Puede hacerse otra clasificación de los motores según la fuerza que desarrollan en la flecha denominada o conocida como par del motor. La última y gran clasificación que se hace de los motores es debido a su velocidad dentro de los que destacan el motor de velocidad regulable y el motor de velocidad constante. Una vez que hemos estudiado el tipo de motores y clasificado según sus parámetros nos hemos centrado en la estructura y composición de cada uno de ellos destacando las partes principales tales como, el rotor, estator, devanados, polos, etc. Tanto los de corriente directa como los síncronos, jaula de ardilla, de corriente directa, etc. Ahora, todos los parámetros que determinan el tipo de motor de que se está hablando pueden ser manipulados mediante distintos dispositivos y configuraciones denominados de control. Los controles que hemos estudiado en primer lugar son los denominados de

PARO y ARRANQUE tanto de un motor de cd como uno de ca en sus distintos tipos. El control de motores se hace necesarios porque la mayoría de ellos requiere una elevada corriente en el arranque y esta corriente a veces no puede ser suministrada o bien genera una caída de voltaje considerable en los demás dispositivos presentes en los sistemas de producción, y en ocasiones, el par que se produce puede dañar la carga haciéndose necesario un arranque lento el cual, debe ser controlado de alguna forma. Los dos tipos de arranque para motores de ca ampliamente usados son: arranque a tensión plena y arranque a tensión reducida. Cuando la carga es pesada y por lo tanto requiere gran esfuerzo su aceleración, puede ser necesario el arranque a tensión reducida. Hay varios factores que deben ser tenidos en cuenta en la parada de un motor. En algunas máquinas todo lo que se necesita es que se interrumpa o abra el circuito del motor y dejar que éste siga girando por inercia hasta que se pare. Sin embargo, no todas las máquinas permiten que el motor quede sometido únicamente a su inercia. Cuando se emplean motores de c.a., el efecto de arrastre del motor por la

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carga es disminuido con un frenado dinámico y a continuación, una vez alcanzada una velocidad -pequeña, se hace actuar el freno mecánico. Otro de los parámetros que pueden manipularse y que hemos visto a través del manual, es la inversión de giro o cambio de rotación de un motor tanto en cd como en ca. Se puede obtener la inversión del sentido de rotación de un motor de corriente continua a través de la inversión de la corriente del inducido o a través de la corriente de campo. La inversión de giro en un motor de corriente alterna se logra conectando el motor a la línea en una sucesión determinada de fases para que el motor gire en uno u otro sentido. EL control de velocidad de un motor es otro de los parámetros manipulables que pueden aprovecharse par distinta aplicaciones. El control de campo se usa a menudo en dispositivos de velocidad ajustable junto con el control de la armadura, el que se usaría para velocidades menores que la nominal; el circuito de control de campo se usaría para velocidades arriba de las nominales (en motores de corriente directa). Por ejemplo para variar la velocidad de un motor síncrono será suficiente variar la frecuencia del voltaje de

alimentación logrando así la variación requerida. Respecto al frenado de motores hemos estudiado tres tipos, a saber: frenado regenerativo significa que la energía cinética del rotor y de la carga se realimentan en la red de corriente alterna a través de un conversor de corriente, trabajando como inversor;, frenado dinámico que implica la transformación de la energía cinética del rotor y de la carga en calor, generado en una resistencia eléctrica conectada en paralelo con el circuito del inducido del motor. y el frenado mecánico en general significa un frenado hasta la parada del motor, un frenado continuo. Para frenar un motor de ca hemos estudiado el frenado por contracorriente consiste en la inversión repentina de rotación sin previa desconexión de la línea. Para concluir este capítulo hemos estudiado los diferentes dispositivo de protección para motores destacando las protecciones contra sobrecarga, fase abierta, sobre-velocidad, contra campo abierto e inversión de corriente. En el siguiente capítulo, trataremos sobre las formas de conexión de los diferentes tipos de dispositivos de control electromagnéticos comenzando

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por la estructura de los mismos y que te presentaremos en diagrama de bloques posteriormente, se describirá mediante diagramas, la estructura física de diversos controladores electromagnéticos como relevadores, contactores, etc. Y los diferentes tipos existentes en el mercado. Se hace mención también, de diferentes elementos auxiliares como luces de señalización, botones pulsadores, interruptores de pedal y se ilustran

algunos de ellos con ejemplos de catálogos SIEMENS y otros fabricantes. Otro tema importante que abordaremos en el siguiente capítulo, es la descripción de los diagramas de escalera y su interpretación, cableado de un centro de control de motores y tableros de control así como, una serie de pruebas necesarias para la puesta en marcha de sistemas de control que impliquen la conexión de varios motores en la industria.

AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 1 1. ¿Qué es un motor eléctrico? 2. ¿Cómo se produce el campo magnético en los motores comerciales? 3. Menciona tres características del motor de inducción. 4. Describe el funcionamiento de un motor de inducción 5. El motor asíncrono más utilizado es el conocido como: 6. Los motores síncronos deben su nombre a que: 7. Según el tipo de corriente los motores se clasifican en: 8. El par se define como: 9. Menciona las clasificaciones de los motores según su velocidad. 10. Al rotor de una máquina de cd se le conoce como: 11. Las partes básicas y que son comunes a los motores de cd como de ca son: 12. La velocidad de una máquina síncrona tiene que ver, aparte de la frecuencia

de la linea, con: 13. ¿En qué consiste el arranque a tensión plena de un motor? 14. ¿Qué desventaja principal presenta el arranque a tensión plena? 15. ¿En qué consiste el arranque a tensión reducida de un motor? 16. Describe el procedimiento más común para parar un motor. 17. ¿Cómo se logra la inversión de giro de un motor de ca?

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18. ¿Cómo se varía la velocidad de un motor síncrono? 19. Menciona los tipos de protección de motores más comunes.

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Electricidad y Electrónica 40 Hrs 40 Hrs



108 Hrs



18 Hrs


2INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE CIRCUITOS DE CONTROL

ELECTROMAGNÉTICOS

Al finalizar el capítulo, el alumno instalará y operará circuitos de control electromagnéticos dentro de los sistemas electromecánicos con base en las

especificaciones del proyecto para asegurar una operación fiable y segura del equipo.


2.1. Identificar los componentes que se utilizan en los circuitos de control electromagnético.

hrs.

2.2. Realizar el montaje de los componentes de un circuito de control electromagnético de acuerdo a diagramas y especificaciones de instalación.

hrs.

Módulo

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SUMARIO

MODELO ESTRUCTURAL DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL ELECTROMAGNÉTICOS.

DISPOSITIVOS DE CONTROL. EL DIAGRAMA DE ESCALERA. UBICACIÓN Y MONTAJE DE

COMPONENTES. CABLEADO. OPERACIÓN DEL SISTEMA.

RESULTADO DE APRENDIZAJE2.1. Identificar los componentes que se utilizan en los circuitos de control electromagnético.


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2.1.1. MODELO ESTRUCTURAL DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL ELECTROMAGNÉTICOS

• Modelo de entradas salidas. Un circuito de control electromagnético puede representarse de diferentes maneras. Las representaciones mas comunes incluyen diagramas de escalera y diagramas de alambrado. Una de las representaciones que pueden usarse es el denominado Diagrama de Bloques, en donde cada etapa está simplificada, ya que, se representa únicamente mediante un rectángulo que indica la función principal de dicha etapa. Un circuito de control electromagnético puede ser representado según se muestra en la figura 2.1. A continuación describiremos en detalle todos y cada uno de los bloques que componen el diagrama de bloques anterior.

− Bloque de entrada. Este bloque se compone de todas aquellas variables de control que entran al sistema, en esta etapa se incluyen también las líneas de alimentación del circuito, es decir, supongamos que se tiene un motor trifásico, entonces, las líneas de alimentación trifásicas forman parte del bloque de entrada.

− Bloque de comunicación hombre máquina.

En esta etapa se encuentran todos aquellos componentes que sirven de interfase entre el circuito de control y

el operador del sistema. Por ejemplo mencionaremos las estaciones de botones, interruptores selectores, botones permanentes, botones intermitentes, etc.

− Bloque de tratamiento o control. Esta etapa esta compuesta por todos aquellos circuitos auxiliares de mando o control y que no necesariamente se encargan del accionamiento directo de los motores de potencia, por ejemplo, se encuentran aquellos contactos normalmente cerrados o normalmente abiertos, contactos de sobrecarga, protecciones de sobrevelocidad, y en general todos aquellos dispositivos que se encargan de proteger el circuito.

− Bloque de salida. Generalmente, todos lo contactores o relevadores de potencia son accionados a través de un relevador o bobina que cierra los contactos de manera momentánea, a estas variables que controlan el accionamiento de las bobinas y a las bobinas o contactores mismos se les denomina el bloque de salida.

Fig. 2.1. Diagrama de bloques que ilustfuncionamiento de de un circuito de co

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La figura 2.2 muestra los bloques en un sistema de control para un arrancador de motor.

− Accionamiento de potencia. Esta es la parte actuadora del sistema de control es decir, se compone de todos aquellos contactores y relevadores de potencia que se encargan de cerrar de manera directa la línea o líneas de alimentación con el motor o carga del sistema. Estos relevadores, contactores o interruptores de potencia tienen la capacidad de operar en intensidades nominales de corriente de hasta 6000 A. En la figura 2.3 mostramos un interruptor de potencia con una corriente nominal de 800A.

• Tipos de mandos. Según el tipo de señales que intervienen en un proceso de control éstos pueden dividirse en diferentes grupos, a saber: analógico, digital y binario. Estos tipos de mando se explican a continuación.

− Analógico. Este tipo de mandos, trabajan con señales de tipo continuo, con un margen de variación determinado. Dichas señales

suelen representar magnitudes físicas del proceso, mediante una tensión o corriente proporcionales a su valor. Estos tipos de mando se componen de elementos eléctricos o electrónicos del tipo analógico tales como, relevadores, contactores, etc.

− Digital. Los sistemas de control digital se caracterizan por que las variables que intervienen no son continuas en el tiempo es decir, existe un número determinado y definido de valores que pueden adoptar las variables. Este tipo de controladores o mandos utilizan generalmente dispositivos digitales MSI, VLSI, etc. Tales como contadores, multiplexores, registros de corrimiento, etc.

− Binario (on off) Este es un tipo de controlador digital ya que no utiliza señales continuas en el tiempo ya que las variables se definen sólo con dos valores es decir, estos controladores trabajan con señales todo o nada llamadas también señales binarias. Estos niveles o estados se suelen representar por variables lógicas o bits cuyo valor puede ser sólo 0 ó 1, empleando la notación binaria de la lógica de Boole.

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Estos controles operan sólo con variables de un solo bit y se denominan a veces lógicos.

Fig. 2.3. Interruptor de potencia SACE-METRON para int

1 Control de Motores Eléctricos Enriquez

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Ejercicio. Enlista a continuación las partes que componen un circuito de control electromagnético.


Competencia analítica Analizar y sintetizar el funcionamiento de los controles electromagnéticos.

a) Con base en diagramas de

controles electromagnéticos (al menos tres), analiza el funcionamiento de cada uno de

2 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de

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ellos en forma general. b) Una vez que has determinado el

funcionamiento general, realiza un resumen describiendo todas y cada una de las partes que los conforman, señala dentro del resumen, el por qué de cada una de las piezas componentes y lo que sucedería si se omite alguna de ellas dentro del controlador.

c) Elabora conclusiones el respecto.

d) Comenta tus conclusiones ante el grupo para que se retroalimente tu información.


Competencia de calidad. Evaluar el cumplimiento de estándares de los fabricantes de controles.

a) Consulta los manuales del

fabricante para diferentes tipos de controladores (al menos tres) localizando en ellos las normas o estándares que deben cumplir.

b) Realiza al menos tres pruebas (puedes incluir una visual) que te ayuden a determinar si se cumplen los estándares que

seleccionaste para los controladores.

c) Con los datos de las pruebas llena la siguiente tabla señalando con una cruz si cumple o no con el estándar.

Controlador1

Tipo de prueba

CumpleSI NO

Controlador

2 Tipo de prueba

CumpleSI NO

Controlador

3 Tipo de prueba

CumpleSI NO

2.1.2. DISPOSITIVOS DE CONTROL.

• Dispositivos hombre-máquina.

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− Interruptores selectores. Es un dispositivo que puede suministrar varias disposiciones de contacto mediante la rotación de un solo interruptor. Algunos ejemplos comerciales se muestran en la figura 2.4. El interruptor (a) muestra un selector Siemens de dos posiciones mientras que el interruptor (b) es un selector de tres posiciones, a su vez, este tipo de selectores son de contacto permanente. Los datos técnicos se muestran a continuación:

o Tensión nominal de aislamiento Ui:

corriente alterna 500 V corriente continua 600V

o Corriente permanente lth2 10 A

o Vida útil de los contactos o Corriente de desconexión con

c.a.:

o Números de maniobras

10 5 3 2.5 1 Millones de maniobras

o Vida útil mecánica: aprox. 10 millones de maniobras o Temperatura ambiente máx.

admisible: de -20°C hasta +55°C o Sección de conexión (conductor)

AWG No. 14

− Botones pulsadores.

Los pulsadores se emplean para la maniobra de contactores y com-binaciones de ellos, para abrir o cerrar circuitos auxiliares, para la señalización, para el mando de relés, etc.

(a) (b)

Fig. 2.4. Interruptores selectores; a) dos posiciones; b) tres posiciones. 3

3 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo

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En la figura 2.5 se muestra esquemáticamente la estructura de un pulsador; consta esencialmente de dos elementos principales: 1. Botón pulsador 2. Cámara de contactos Al accionar el botón pulsador, éste actúa sobre el vástago de la cámara de contactos, que es mecánicamente solidario con contactos de apertura (3) o de cierre (4) situados en el interior de dicha cámara, realizándose de esta forma las operaciones de mando previstas. Los pulsadores pueden ser: a) de contactos mantenidos o permanentes b) de contactos por impulsos Las disposiciones constructivas de pulsadores, existentes en las ins-talaciones industriales, son numerosas y adaptadas a las diversas condiciones

de mando, montaje, ambiente, etc., que se presentan para cada case particular. Intentaremos una clasificación de los diversos tipos de pulsadores, teniendo en cuenta los siguientes criterios: a) por las condiciones mecánicas de mando b) por las condiciones eléctricas de mando ; c) por las condiciones de montaje d) por las condiciones ambientales

− Botones sostenidos. En los pulsadores de contactos sostenidos o permanentes al dejar de accionar sobre el botón pulsador, el contacto correspondiente permanece en el estado a que ha sido llevado por la acción de dicho botón; es decir, actúa como un interruptor y la orden de mando es permanente.

Fig. 2.5. Constitución de un pulsador. 1. Botón pulsador o cabeza de pulsador; 2. Cámara de contactos; 3. Contacto de

Fig. 2.6. Diferentes tipos de pulsadores permanen

(a) (b)


5 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo

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Los pulsadores de contactos permanentes son, en realidad, peque-ños interruptores; los pulsadores de contactos por impulsos constituyen los órganos de mando propiamente denominados pulsadores. Los botones pulsadores de contacto permanente no necesariamente tiene que ser un botón que se pueda accionar mediante una presión. Los pulsadores de contacto permanente pueden ser también del tipo manija tal y como se muestran en las figuras 2.6 (a) y (b).

− Interruptor de pedal. Los interruptores de pedal se montan

en máquinas y plantas industriales, en aquellos casos donde no es posible utilizar las manos. Se utilizan para efectuar operaciones de arranque y parada, así como en procesos de producción. Dependiendo de las condiciones ambientales y de las tareas mecánicas, se utilizan diversas versiones de interruptores de pedal. Las series de robustos interruptores se vienen utilizando generalmente en la ingeniería industrial, por ejemplo en prensas, punzonadoras y dobladoras, así como en máquinas de deformación de chapa. Existen diferentes fabricantes dentro de los cuales mencionaremos la serie KF de Siemens que es una serie de interruptores de plástico; incluyen su uso en aparatos de laboratorio, en los aparatos electro-médicos, y en las máquinas textiles. Todos los interruptores de pedal, están también disponibles en versiones de pedales múltiples. La serie 232 viene montada con una protección contra accionamientos no intencionados. La serie de interruptores de pedal KF está disponible con una gama de

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contactos "reed" , microrruptores, o sensores Hall. En las figuras 2.7, 2.8 y 2.9 se muestran diferentes interruptores de pedal para uno, dos y cinco pedales respectivamente.

• Relevadores. El relé es un dispositivo mecánico capaz de comandar cargas pesadas a partir de una pequeña tensión aplicada a su bobina. Básicamente la bobina contenida en su interior genera un campo magnético que acciona el interruptor mecánico. Ese interruptor es el encargado de manejar la potencia en sí, quedando al circuito electrónico la labor de "mover" la bobina. Permite así aislar mecánicamente la sección de potencia de la de control. Pero para accionar la bobina la corriente y tensión presente en un puerto paralelo no es suficiente. En general, se puede distinguir un relé los siguientes bloques:

• Circuito de entrada, control o excitación

• Circuito de acoplamiento • Circuito de salida, carga o

maniobra, constituido por: circuito excitador

• dispositivo conmutador de frecuencia

• protecciones Las características generales de cualquier relé son: -El aislamiento entre los terminales de entrada y de salida. -Adaptación sencilla a la fuente de control. -Posibilidad de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida. Las dos posiciones de trabajo en los bornes de salida de un relé se caracterizan por: - En estado abierto, alta impedancia. - En estado cerrado, baja impedancia.

Para los relés de estado sólido se pueden añadir: -Gran número de conmutaciones y larga vida útil. -Conexión en el paso de tensión por cero, desconexión en el paso de intensidad por cero. -Ausencia de ruido mecánico de conmutación.

Fig. 2.7. Interruptor de un solo pedal • 1 pedal • Con o sin cubierta protectora • Máx. 4 contactos por pedal • Caja metálica • Nivel de estabilidad elevado • Amplia apertura del protector • Pedal a baja altura. 6

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-Escasa potencia de mando, compatible con TTL y MOS. -Insensibilidad a las sacudidas y a los golpes. -Cerrado a las influencias exteriores por un recubrimiento plástico.

− De control. Los relevadores magnéticos se utilizan como dispositivos auxiliares en los circuitos de control para interrupción, lo mismo en las bobinas de los arrancadores grandes que para controlar motores pequeños u otras cargas tales como calefactores eléctricos, luces piloto, o señales audibles. No proporcionan protección

6, 7, 8 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo

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contra sobrecarga a los motores y, ordinariamente, se usan en sistemas de control de dos alambres (cualquier dispositivo eléctrico que hace contacto con dos alambres). Sin embargo, cualquier contacto disponible, normalmente abierto, se puede conectar para servir como circuito de retención en un sistema de tres alambres, siempre que se usen dispositivos piloto de contacto momentáneo, tales como estaciones de botones. Los relevadores de control se pueden obtener en una diversidad de construcciones, retiro sencillo o doble, con varias combinaciones de circuitos de contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados esa variedad permite la selección de un relevador para casi cualquier aplicación. Los contactos de la carga del relevador, se usan con más frecuencia para abrir y cerrar circuitos de control que para accionar circuitos de energía. Las aplicaciones típicas de control, incluye el gobierno de un arrancador para motor y las bobina del contactos, la interrupción de solenoide y otros relevadores. Son dispositivos más pequeños, pero vitales, de interrupción para muchos complejos sistemas de control. Los sistemas de relevador de

bajo voltaje se usan muy ampliamente para interrumpir circuitos de alumbrado del tipo residencial y comercial, y arreglos individuales de alumbrado. Los relevadores de control, como los arrancadores, son de aspecto y construcción totalmente diferentes, de

Fig. 2.10. a) relevador de control de c-a, de un polo doble tiro, con el diagrama de sus contactos; b) y relevador con cuatro contactos ”normalmente abiertos” y cuatro “normalmente cerrados”. Para cambiar de la posición abierta la cerrada, se cambian las conexiones de los alambres a los polos

a b

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acuerdo con sus fabricantes, pero, básicamente, pueden intercambiarse en los sistemas de alambrado para control, siempre que las capacidades y sus propósitos sean semejantes. En las figuras 2.10 (a) y (b) se muestran dos tipos de relevador de control para corriente alterna.

− Contactores. Los contactores magnéticos son interruptores accionados mediante electromagnetismo, que proporcionan un medio seguro y conveniente para conectar que interrumpir circuitos derivados. La diferencia principal entre un contactor y un arrancador para motor, es que el primero no contiene relevador desde sobrecarga. Los contactores se emplean para interrumpir, con dispositivos piloto de control, cargas tales como alumbrado, calefacción y para controlar motores de c-a, cuando la protección contra sobrecarga se instala separadamente. Los tamaños más grandes se usan ampliamente para circuitos de control remoto de corriente relativamente alta, cuyo costo prohíbe la instalación de

línea energía hasta la localización del control remoto. Esta es una de las ventajas principales del control electromagnéticos sobre el manual. Se emplean dispositivos piloto, tales como estaciones de botones, interruptores de flotador, de presión, de limite o termostatos, a fin de proporcionar el control necesario para los contacto es de operación. El control automático, con el empleo de algunos de estos dispositivos piloto, es una ventaja notable de los controladores magnéticos Partes del contactor. Carcaza: soporte fabricado en material no conductor (plástico o baquelita) sobre el cual se fijan todos los componentes del contactor. Circuito electromagnético: esta compuesto por unos dispositivos cuya finalidad es transformar la electricidad en magnetismo, generando un campo magnético lo más intenso posible. Propiamente constituiría el electroimán de un contactor. Esta compuesto de bobina, núcleo y armadura. Bobina: es un arrollamiento de alambre, con un gran número de es-


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piras, que al aplicársele tensión crea un campo magnético. El flujo generado da lugar a un par electromagnético, superior al par resistente de los muelles de la armadura, atrayéndolo hacia el núcleo Se construye con cobre electrolítico, arrollándolo sobre una formaleta. La intensidad absorbida por la bobina, al ser energizada, es relativamente elevada, debido a que no existe en el circuito nada más que la resistencia del conductor, por ser la reactancia mínima al tener el circuito electromagnético mucho entrehierro. Una vez cerrado el circuito magnético (cuando el núcleo atrae la armadura) aumenta la impedancia de la bobina, lo que reduce la corriente inicial a uno intensidad nominal baja. La tensión de alimentación puede ser la misma del circuito de fuerza o inferiores a ésta, reducidas por un transformador, o suministradas por otra fuente de alimentación. Por este motivo, al elegirse un contactor, debe tomarse muy en cuenta la tensión (y frecuencia) con que debe energizarse la bobina. Estos datos vienen claramente registrados en ella.

La tensión que se aplica a la bobina, se realiza a través de una gran variedad de elementos (pulsadores, contactos auxiliares, contactos de elementos auxiliares de mando, etc.) de acuerdo o las necesidades o complejidad del circuito. Núcleo: El núcleo es una parte metálica, generalmente en forma de E, y que va fija en la carcaza. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la parte central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura. Se construye con una serie de láminas muy delgadas (chapas), fe-rromagnéticas y aisladas entre sí (pero que forman un solo bloque fuertemente unido), generalmente de hierro silicoso, con la finalidad de reducir al máximo los corrientes parásitas o de Foucault (corrieres eléctricas que circulan por el núcleo al estor sometidas a una variación del flujo magnético, originando pérdidas de energía por efecto joule). En los contactores cuyo circuito de mando va a ser alimentado por

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corriente alterna (no así cuando se alimenta con corriente continua), el núcleo debe tener un elemento adicional denominado espiras de sombra, espiras en cortocircuito, espiras de Frager o anillos de defasaje. Cuando circula corriente alterna por la bobina, cada vez que el flujo es cero, la armadura se separa del núcleo dos veces por segundo, porque el flujo magnético producido por la bobina es también dos veces cero. En realidad como el tiempo es muy pequeño (1/120 de segundo cuando la frecuencia es 60 Hz), es imposible que la armadura se separe completamente del núcleo, pero es suficiente para que se origine un zumbido y vibración, que de ser continuo estropearán el contactor. Para evitar este inconveniente se colocan en las dos columnas laterales del núcleo las espiras de sombra (construidas en cobre), para suministrar al circuito magnético un flujo cuando la bobina no lo produce, creando en con-secuencia un flujo magnético constante, similar al que puede produciría la corriente continua. Armadura: elemento similar al núcleo, en cuanto a su construcción, pero que

a diferencia de este es una porté móvil, cuya finalidad principal es cerrar el circuito magnético, cuando se energice la bobina, porque en estado de reposo debe estar separado del núcleo. Se aprovecha de esta propiedad de movimiento que tiene para colocar sobre el una serie de contactos (parte móvil del contacto) que se cerrarán o abrirán siempre que la armadura se ponga en movimiento. La armadura debe estar cubierta por un material aislante, para evitar que los diferentes contactos que se coloquen queden eléctricamente unidos. Contactos: elementos que tienen por objeto cerrar o abrir una serie de circuitos. Un contacto está compuesto por dos partes fijas (ubicadas en la carcaza) y una parte móvil (sujeta en la armadura). Ordinariamente están hechos de bronce fosforado, que es un buen conductor, tiene consistencia y al mismo tiempo cierta elasticidad. Normalmente en el punto en que se establece el contacto (extremos de la parte fija y móvil que deben unirse) se produce un arco eléctrico al abrirse el

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circuito bajo carga, por lo que es necesario que dichos puntos tengan una mayor consistencia y dureza. Para lograr esto se construyen dichos puntos en materiales aleados a base de plata-cadmio, plata-níquel, plata-paladio, etc. Estas partes deben tener una gran resistencia al desgaste por erosión que produce el arco, tener buena resistencia mecánica, poca resistencia eléctrica en el punto de contacto, no oxidable (el óxido se constituye en material aislante) y no ser susceptible a pegarse o soldarse. Todas estas exigencias hacen que los contactos (especialmente en el punto de contacto) sean la parte más delicada del contactor, y por consiguiente deben cuidarse con especial esmero, de manera que los circuitos que establecen funcionen normalmente. Una de las precauciones que más debe cuidarse es la de hacerles un mantenimiento periódico, así como protegerlos del polvo, grasa, humedad, etc. En el contactor encontramos dos tipos de contactos: principales y auxiliares.

a) Principales: son los contactos que tienen por finalidad realizar el cierre o apertura del circuito principal, a través del cual se transporta la corriente al circuito de utilización (carga). Deben estar debidamente calibrados, para permitir el paso de intensidades requeridas por la carga sin peligro de deteriorarse. Por la función que deben realizar estos contactos serán únicamente abiertos. Se tienen contactores con contactos capacitados para transportar corrientes desde unos cuantos amperios, hasta corrientes con intensidades muy elevadas. Sobre todo en estos últimos, en el momento en que un contactor bajo carga se desenergiza y los contactos se separan, el circuito no se abre inmediatamente, sino que la corriente sigue pasando durante un breve tiempo a través del aire ionizado (aire que al calentarse se ha vuelto conductor). Debido a este fenómeno se produce una chispa, que si se transforma en un arco eléctrico generará una temperatura muy elevada, de 5000º a 8000º C, muy por encima de la temperatura de fusión del material con el cual están hechos los contactores, debilitándolos,

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desgastándolos por erosión y finalmente dañándolos completamente. Por lo tanto en circuitos que absorben corrientes altas es imprescindible reducir el arco y apagarlo en el tiempo más breve posible. Esto puede lograrse mediante diferentes sistemas: soplado, transferencia y fraccionamiento del arco, etc. La zona, donde se produce el arco, conocida comúnmente como cámara apagachispas, debe construirse con materiales muy resistentes al calor, tales corro poliéster con un gran porcentaje de fibra de vidrio. Los sistemas más empleados para apagar el arco son:

o Soplo con aire a presión : consiste en aplicar un chorro de aire seco sobre el arco en el mismo instante de la apertura de los contactos. Este procedimiento tiene el inconveniente de que en la mayoría de los casos no se dispone de aire a presión, o no está convenientemente seco.

o Soplo magnético: es una técnica muy usada que consiste en alargar el arco para aumentar su resistencia eléctrica, impidiendo de esta manera el paso de la corriente. Para conseguirlo se

emplea un procedimiento magnético: el campo eléctrico formado crea un campo magnético circular, que es aumentado a través de un núcleo de láminas, el cual por repulsión magnética tiende a alejar el conductor, que en este caso es el arco eléctrico, desplazándolo y alargándolo. En esta forma se consigue el mismo efecto que con el soplado por aire a presión.

o Baño de aceite: se debe tener

presente que, si el arco no se extingue, es porque el aire es conductor (está ionizado) por acción del calor. Colocando aceite dieléctrico que absorba ese calentamiento se elimina este inconveniente.

o Cámaras desionizadoras: al

igual que en el método anterior se evita la ionización del aire procurando que éste no alcance temperaturas que permitan este fenómeno.

o Transferencia y fraccionamiento

del arco: se trata de que el arco inicial pase rápidamente de unas

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puntas ubicadas en los extremos del contacto móvil, a unos guías de arco de los contactos fijos para producirse el fraccionamiento del mismo en las aletas de las cámaras de corte (Cámara apagachispas), de manera que, divide el arco en muchos arcos más pequeños, su extinción sea mas fácil y sencilla.

b) Auxiliares: son aquellos contactos que tienen por finalidad el gobierno del contactor (específicamente de la bobina) y de su señalización. Pueden ser abiertos o cerrados, y como están hechos para dar paso únicamente a pequeñas corrientes (alimentación de la bobina y elementos de señalización), suelen ser normalmente más pequeños que los contactos principales. El número de contactos auxiliares por contactor varía de acuerdo a las necesidades de las diferentes maniobras, desde uno normalmente abierto, hasta varios abiertos y cerrados.

En circuitos con cierta complejidad se usan frecuentemente contactores que tienen únicamente contactos auxiliares, denominados por esta rozón contactores auxiliares. Funcionamiento del contactor: Cuando la bobina es recorrida por la corriente eléctrica, genera un campo magnético intenso que hace que el núcleo atraiga a la armadura (parte móvil), de manera que al realizarse este movimiento, se cierran contemporáneamente todos los contactos abiertos (tanto principales como auxiliares) y se abren los contactos cerrados. Para volver los contactos a su estado de reposo basta desenergizar la bobina. Ventajas en el uso de contactores:

1. Posibilidad de maniobra en circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes débiles. Se puede gobernar un contactor para 200 A, por ejemplo, con bobinas que consumen sólo alrededor de 0.35 A 220 V.

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2. Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.

3. Posibilidad de controlar un motor desde varios puntos (estaciones).

4. Seguridad del persona:, dado que se realizan las maniobras desde lugares alejados del motor .

5. Automatización del arranque de motores.

6. Automatización y control en numerosas aplicaciones, con ayuda de los aparatos auxiliares de manso (llenado automático de tanques de aguo, control de temperatura en los hornos, etc...).

Elección de los contactores: Al elegir un contactor deben tenerse presente los siguientes factores:

1. Tensión y potencia nominales de la carga.

2. Clase de arranque del motor. 3. Número aproximado de

accionamientos (conexiones por hora).

4. Condiciones de trabajo: ligera, normal, duro, extrema, etc.

Tensión y frecuencia reales de alimentación de la bobina.

5. Si es para el circuito de potencia o únicamente para el circuito de mando, o para ambos.

6. Tensión de aislamiento del contactor.

Daños en los contactores:

1. El contactor no queda realimentado (auto sostenido). Puede estar originado por conductores interrumpidos en el circuito o bien por conexiones mal hechas en el contactor o en los pulsadores (contactos con conductores aislados, tornillos mal apretados, etc.)

2. Fallas en el contactor por: o Calentamiento excesivo o Desgaste prematuro o Presión débil de los resortes o Contactos corridos o soldados

3. Fallas en la bobina por: • Daño en la bobina por

sobretensión, sobreintensidad o cortocircuito.

• Desconexión en los bornes por vibración excesiva del circuito electromagnético

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• Calentamiento excesivo (normalmente no debe pasar de 80º C).

4. Fallas en el circuito electromagnético:

• Falla mecánica de alguna de las partes que lo constituyen.

• Escasa fuerza magnética para atraer la armadura.

• Deficiencia en la desconexión (los resortes estén flojos).

• Circuito magnético ruidoso y vibración excesiva

Los dos contactores que se muestran en la figura 2.11 se accionan mediante corriente alterna. Nótense las divisiones de servicio pesado para ahogar el arco. Éstas contienen bobinas de cobre grueso, llamadas bobinas de extinción, que se montan sobre los contactos, en serie con la carga, para una mejor supresión del arco.

− De sobrecarga. La protección de sobrecarga de motores eléctricos es necesaria para impedir que los motores se quemen y para garantizar la máxima duración de funcionamiento del motor. La sobrecarga del motor puede ser causada por un aumento de la carga en la maquinaria de activación, un voltaje de entrada bajo o una fase abierta en un sistema polifásico. Cuando se produce la sobrecarga del motor, excesiva corriente, lo cual causa el recalentamiento. Para impedir que los motores se recalienten se utilizan relés de sobrecarga. Estos limitan la cantidad de corriente a un valor predeterminado. Estos relés tienen elementos térmicos o magnéticos conectados en las líneas del motor para limitar la excesiva corriente, el relé desenergiza al arrancador y

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detiene el motor. Los códigos eléctricos locales determinan la dimensión de la relé de sobrecarga. Existen los relevadores de sobrecarga térmica que captan el calor total en sus localizaciones. Éstas son afectadas por la temperatura que las rodea y por el aumento de temperatura causado por la corriente del motor que fluye a través de la misma. Un relé de sobrecarga, para proteger

adecuadamente un motor, debe captar lo más exactamente posible el calor producido al interior del motor. Una unidad de sobrecarga térmica consiste en un elemento calentador, una caldereta de soldadura y una rueda de trinquete. Cuando pasa demasiada corriente a través del elemento calefactor, la aleación de la caldereta de soldadura se funde. Luego la rueda de trinquete puede funcionar libremente, lo que abre el circuito de control del arrancador para detener el motor.

− Temporizados. Son aparatos que cierran o abren determinados contactos (contactos temporizados) al cabo de un tiempo, debidamente establecido, de haberse abierto o cerrado su circuito de alimentación. Es muy importante no confundir los contactos temporizados con los contactos auxiliares NO TEMPORIZADOS que puede tener un temporizador, y que actuarán tan pronto se energice este. Existen dos grupos de temporizadores: 1. Al trabajo: si sus contactos

temporizados actúan después de


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cierto tiempo de haber sido energizado.

2. Al reposo: sus contactos temporizados actuaran solamente después de cierto tiempo de que el temporizador haya sido desenergizado.

Los temporizadores según la técnica de construcción y funcionamiento, pueden ser: 1. Temporizadores con mecanismo de relojería: cuando el retardo se consigue por un mecanismo de relojería, a base de engranajes, que actúan accionados por un pequeño motor; con embrague electromagnético, de manera que al cabo de cierto tiempo de funcio-namiento del motor, entra en acción el embrague y se produce la apertura o cierre del circuito de mando. 2. Temporizadores electrónicos: sistemas basados en circuitos electrónicos y que presentan una gama muy extensa en cuanto a valores y precisión de tiempo. Su uso se ha ido extendiendo rápidamente, especialmente en aquellos dispositivos en los cuales la precisión es fundamental. 3. Temporizadores neumáticos: el retardo de sus contactos temporizados

se obtiene por el movimiento de una membrana, en fundón de una entrada regulable de aire, por acción de una bobina.

• Interruptores y sensores de proceso. − De limite.

Son aparatos destinados a controlar la posición de una parte en una máquina o la misma máquina. En cuanto a los contactos, tienen uno cerrado y uno abierto y se comportan exactamente como los de un pulsador de conexión-desconexión (b). Su aplicación va dirigida a la parada o inversión del sentido de desplazamien-to de las máquinas, por lo que se convierten en dispositivos de los que depende la seguridad de la máquina, el material y el mismo personal. Al actuar una fuerza mecánica por lo regular un elemento de la misma máquina, actúa sobre la parte saliente del interruptor de posición, desplazando los contactos por lo que se abren o cierran determinados circuitos.

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De acuerdo con el tipo de accionamiento mecánico que se ejercerá sobre él, se eligen los de pistón, bola, roldana, resorte, etc. Entre los interruptores de posición podemos citar también los interruptores accionados por boya. Una modalidad de estos elementos auxiliares de mando son los microrruptores. Se denominan así por ser de pequeñas dimensiones y se emplean como conmutadores de corriente del circuito de mando para fuerzas de accionamiento mínimas o pequeños desplazamientos. Los interruptores de posición o finales de carrera se caracterizan por:

• La apertura y cierre de sus contactos debe ser muy rápida (corte brusco), aun para movimientos lentos.

• Una duración mecánica y eléctrica máximas

• Un fácil ajuste y conexión − De presión.

Los interruptores de presión del tipo industrial están diseñados para cubrir la amplia variedad de requerimientos que se encuentran en el control de máquinas neumática o hidráulicas. Estos controles se emplean más

comúnmente para gobernar circuitos de equipos de soldadura, máquinas herramientas, sistemas de lubricación de alta presión, bombas y compresores impulsados por motor. A causa de la diversidad de aplicaciones, existe una amplia variedad de gamas de presión. Un dispositivo accionado por medio de un diagrama, se diseña para aplicaciones que requieren una respuesta sensible a pequeños cambios de presión en gamas de presión bajas. Para presiones tan altas como 2000 libras por pulgada cuadrada, se emplea un control accionado por fuelles metálicos sin costura y se pueden obtener interruptores accionados por un pistón hidráulico, para presiones hasta de 15,000 libras por pulgada cuadrada. La amplitud y la diferencial (diferencia entre las presiones de conexión y desconexión) se pueden cambiar en el campo. Los interruptores que se usan más frecuentemente, son de un polo, pero también se utilizan de dos polos. Los reguladores de presión del tipo del medidor proporcionan el control exacto de los valores de presión o vacío en los sistemas en que se instalan. Cuando se usan como dispositivos piloto para control con arrancadores magnéticos , gobiernan la

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operación de motores para bombas o compresores, en forma semejante a los interruptores de presión. Los reguladores de presión constan de un medidor del tipo de Bourdon y relevador de control. A unos delicados contactos del medidor energizan el relevador, haciendo que se abran o cierren, según sea el caso. Por tanto, los contactos de relevador se emplean para controlar una arrancador para motor grande, impidiendo la quemadura posible de los contactos del medidor. En la figura 2.12 se muestra un interruptor de presión del tipo industrial.

− De flujo

La finalidad de un interruptor de flujo es detectar el flujo líquido, aire o gas a través de una tubería, o conducto y transformarlo en la acción de apertura o cierre de un juego de contactos. Un tipo de interruptor de caudal (fig. 2.13) utiliza una palanca con contactos en uno de sus extremos y una paleta o aspa en el otro. El extremo de la paleta se introduce en el tubo de modo que el flujo de líquido o gas actuando sobre ésta haga bascular la palanca y abra o cierre los contactas del accionador por el otro extremo. Otro tipo de interruptor de caudal utiliza la diferencia de presión producida al pasar el líquido a través del orificio de un plato o diafragma instalado en el tubo. Desde cada lado del orificio parte un tubo hasta el

Fig. 2.12. Interruptor de presión del tipo industrial, con la tapa separada. Nót l ill d ió

Fig. 2.13. Interruptor de caudal, tipo paleta. 12


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interruptor de presión. La correspondiente diferencia de presión actúa sobre el interruptor de presión en un sentido o en otro, abriendo o cerrando sus contactos, lo que depende de su disposición. Este interruptores de flujo o caudal está ilustrado en la figura 2.14. Lo mismo que ocurre con otros tipos de dispositivos detectores empleados en el control existen gran variedad de dispositivos mecánicos para accionar los contactos. Es recomendable consultar catálogos de fabricantes y estudiar los diagramas e ilustraciones que contienen para ampliar los conocimientos acerca del diseño y aplicación de los interruptores de caudal.

− De nivel.

Este tipo de interruptores, como su nombre lo indica, detectan un nivel de agua y son diseñados y empleados para el control automático de arrancadores magnéticos de motores para bombas de ca y cc, o para el control automático directo de cargas ligeras de motor. Este tipo de interruptores se conocen también con el nombre de Interruptores de flotador. La operación de un interruptor de flotador se controla por el movimiento, hacia arriba o hacia abajo, del flotador que se coloca en el tanque de agua. El flotador abre o cierra mecánicamente los contactos eléctricos mediante una varilla o cadena con un contrapeso. Los interruptores no se pueden sumergir en el agua, pero se utilizan para las operaciones de un tanque, de una bomba de sumidero, o para llenar un depósito. Pueden conectarse eléctricamente al motor de una bomba para mantener automáticamente lleno o vacío un tanque. Un ejemplo de interruptor de presión se pude observar en la figura 2.15.

− De temperatura. Termostatos Son aparatos que abren o cierran circuitos en función de la temperatura

Fig. 2.14. Interruptor de caudal, tipo diferencia presión. 13


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que los rodea (no deben confundirse con los Relés térmicos). Según el principio de funcionamiento pueden ser de láminas bimetálicas y de tubo capilar.

o De láminas bimetálicas: se basan en la acción de la temperatura sobre una placa, compuesta por dos metales de diferente coeficiente de dilatación, que se curva al elevarse la temperatura, hasta llegar a abrir o cerrar los contactos del circuito de mando.

o De tubo capilar: aprovecha la; variaciones de presión de un

fluido alojado en un tubo delgado, al variar la temperatura. La variación de presión actúa por medio de un tubo ondulado sobre un interruptor eléctrico que conecta, al subir o bajar la temperatura.

Para cada gama de temperatura se utilizan diferentes tubos, como son el tubo capilar o en bulbo especial.

− Sensores de proximidad.

Detectores de proximidad. Son dispositivos electrónicos empleados para el control de presencia, ausencia, fin de recorrido, etc., sin necesidad de entrar en contacto directo con las piezas. Se emplean cuando los velocidades de ataque y funcionamiento son elevadas, el entorno exterior de los piezas es severo, existe presencia de polvos, aceite de corte, agentes químicos, humedad, vibración, choque, etc., o cuando las piezas son pequeñas o frágiles. Estas características hacen que su uso sea muy útil en máquinas de ensamblaje, máquinas herramientas, máquinas transportadoras, prensas, etc.

Fig. 2.15. a) interruptor de flotador accionado con una varilla; b) interruptor de flotador accionado con una

13, 14 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-

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Detectores de proximidad inductivos: se usan para objetos metálicos. Se basan en la variación de un campo electromagnético al acercarse un objeto metálico. Detectores de proximidad capacitivos: se emplean para objetos de cualquier naturaleza. Su principio de funcionamiento radica en la variación de un campo eléctrico al acercarse un objeto cualquiera. Detectores fotoeléctricos. Son dispositivos electrónicos compuestos esencialmente de un emisor de luz asociado a un receptor fotosensible. Pata detectar un objeto, es suficiente que este interrumpa o haga variar la intensidad del haz luminoso. Detectores fotoeléctricos de barrera: son dispositivos en los cuales el emisor y detector están separados. Se usan particularmente para alcances largos, o en la detección de objetos cuyo poder reflexivo no permiten la utilización del sistema reflex. Detectores fotoeléctricos tipo reflex: en este sistema el emisor y el receptor van incorporados en un

mismo dispositivo. El retorno del haz de luz se obtiene mediante un reflector montado frente al detector.

Detectores fotoeléctricos de proximidad: en este caso también el emisor y receptor están incorporados en uno misma caja. El haz de luz, en este caso, es parcialmente reflejado hacía el receptor por cualquier objeto que se encuentre en su proximidad. • Dispositivos auxiliares de seguridad y

disyuntores. − Fusibles

Quizá el dispositivo mas simple de protección del motor contra sobreintensidades es el fusible. Los fusibles están divididos en dos grandes grupos: fusibles de baja tensión (600 V o menos) y fusibles de alta tensión (mas de 600 V ) . El tipo de cartucho o contacto de casquillo, es útil para las tensiones nominales entre 250 y 600 V en los de tipo fijo y recambiable. El tipo fijo contiene polvo aislante ( talco o un adecuado aislante orgánico) redondeando el elemento fusible. En caso de cortocircuito, el polvo tiene como misión:

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(1) enfriar el metal vaporizado, (2) absorber el vapor metálico condensado, y (3) extinguir el arco que pueda mantenerse en el vapor metálico conductor. La presencia de este polvo es la que confiere al fusible su alto poder de ruptura en el caso de cortocircuitos bruscos. El tipo tapón fusible, el cual funciona a la tensión nominal de 125 V, estando disponible en el comercio para bajas corrientes nominales de hasta 30 A. Estos fusibles poseen una base roscada y están proyectados para ser utilizados en arrancadores reducidos o en cajas de interruptores de seguridad a 125 V, en motores de pequeña corriente. Por regla general, los fusibles protegen contra los cortocircuitos mas bien que contra las sobrecargas. Se han efectuado ensayos para mejorar las características del fusible en las aplicaciones a los motores de forma que, con valores nominales inferiores, permitan protecciones contra sobrecargas y de cortocircuitos. Un tipo de fusible llamado fusible temporizado, que existe en los tipos de cuchillas, cartucho y tapón, proporciona un gran retardo en el caso de sobrecargas momentáneas o sostenidas antes de desconectar el

circuito. Estos fusibles contienen dos elementos en serie ( o paralelo ): (1) un elemento fusible estándar para la protección de cortocircuitos ( 25 a 50 veces la corriente normal) y (2) una disposición contra sobrecarga, o interruptor térmico de hasta cinco veces la corriente nominal que proporciona una característica de retardo de tiempo inverso. La cualidad de tiempo inverso significa que, por ejemplo el circuito será conectado por este ultimo elemento en unos 3 minutos( a 5 veces la corriente nominal), hasta aproximadamente 10 segundos ( a unas 20 veces la corriente nominal), ya que el efecto térmico varia con el cuadrado de corriente. Por tanto un fusible de valor nominal relativamente pequeño puede ser empleado para procurar la protección contra sobrecargas y sin llegar a desconectar el circuito durante los periodos de elevación transitoria de la corriente en el arranque o en el frenado. En el caso de cortocircuito, el elemento fusible estándar de acción instantánea interrumpe inmediatamente el circuito para evitar desperfectos. Otro tipo aparte de fusible que ha sido fabricado, intenta mejorar la capacidad de limitación de corriente de estos

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dispositivos antes de que la corriente de cortocircuito alcance su máximo o un valor de régimen permanente. Los fusibles de cartucho comunes poseen cierta capacidad de limitación de la corriente ya que interrumpen el circuito casi instantáneamente antes de que el cortocircuito tenga la oportunidad de existir y fundir o unir los contactos de los disyuntores o relés de máxima. El fusible de potencia limitador de la corriente contiene elementos fusibles de aleación de plata rodeados por cuarzo en polvo. Por encima de 600V se emplean fusibles especiales de alta tensión que incluyen varios órganos para extinguir el arco que se podría mantener, particularmente a alta tensión, cuando el elemento fusible se vaporiza a causa de la corriente excesiva. Los tipos de fusibles de alta tensión mas comunes son: (1) el fusible de desionizacion con ácido bórico liquido, (2) el fusible de expulsión, y (3) el fusible de material sólido. Aunque los propios fusibles presentan, naturalmente, la protección de cortocircuitos o de corriente máxima ruptura, su protección contra sobrecargas esta algo limitada por las

razones anteriormente citadas. Los relés de máxima están proyectados para funcionar desde el 110 al 250 por ciento de sobrecarga con corrientes máximas de ruptura de hasta 10 veces la corriente nominal. La figura 1−1d muestra el conjunto combinado de fusible y relé de máxima que comprende los sistemas de protección de sobrecargas y cortocircuito. El tiempo de operación del relé de máxima varia inversamente con la corriente de sobrecarga.

− Interruptores termomagnéticos

Relés termomagnéticos Al igual que los relés térmicos, son aparatos destinados a proteger motores contra posibles sobrecargas. Está formado por un núcleo horizontal sobre el cual se han bobinado dos arrollamientos de alambre: un primario, por el que circula la Corriente de control, y un secundario cuyos extremos está unido un bimetal. Cuando la corriente de control pasa por el bobinado primario, crea un campo magnético que, por una parte tiende a atraer una lámina flexible hacia el núcleo, y por otra induce en el bobinado secundario una corriente (actuando como un pequeño transformador) que la recorre y caliente el bimetal.

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Disparo diferido del térmico. Si la corriente sobrepaso el valor ajustado, el bimetal se calienta y se deforma, dejando libre, después de cierto tiempo, un tope (unido a la lámina y que bloquea el bimetal). La unión tope-lámina se flexiona y una palanca actúa sobre el eje de transmisión, provocando la apertura de un contacto colocado en el interior de una caja. El rearme se puede realizar solamente cuando el bimetal se enfríe suficientemente. Disparo instantáneo del térmico. Si la corriente adquiere rápidamente un valor elevado (superior a 10 In), antes que el bimetal se deforme lo necesario para liberar el tope, la atracción magnética sobre la lámina es mas fuerte que el resorte que lo mantiene contra el tope, de manera que se pega al núcleo, y por consiguiente la palanca actuará sobre el eje de trasmisión provocando la apertura del contacto que se encuentra en la caja, como en caso de disparo diferido.

− Interruptores de seguridad (de

cuchillas) También conocidos como seccionadores o disyuntores y permiten, sobre todo, aislar de la red el

conjunto del equipo de mando, para operaciones de mantenimiento o para modificaciones en dicho equipo. No están dotados de poder de ruptura y están construidos para su maniobra en vacío, es decir, sin que haya carga en la instalación. En la mayor parte de los casos los seccionadores están provistos de un contacto auxiliar cuya apertura se produce antes de la separación de los contactos principales, y que provoca la apertura de los contactores situados detrás del-seccionador, si éstos están cerrados en e! momento en que se inicia la maniobra del seccionador. Por otra parte, los seccionadores deben resultar capaces de soportar el paso de las intensidades de corriente que corresponden al funcionamiento normal del equipo, particularmente a las puntas de corriente. El mando de los seccionadores de baja tensión, se realiza por medio de empuñaduras, palancas, etc. Según se ilustra en la figura 2.16.

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Los interruptores de palanca (Fig.2.17), se emplean para corrientes nominales comprendidas entre 20 y 2 000 A y son de uso general. Estos interruptores están construidos en forma de una cuchilla que penetra entre dos resortes de contacto,

cerrando de esta forma el circuito. Pueden ser unipolares, bipolares, tripolares, etc., la forma constructiva de las piezas que constituyen los contactos es muy variada y su tamaño depende de la intensidad de corriente que admite el interruptor. Como puede apreciarse en la figura, en que se representa un interruptor tripolar, las tres cuchillas de contacto están unidas entre sí por medio de un travesaño de material aislante, el cual se sujeta la empuñadura; de esta forma, puede manejarse sin peligro el interruptor. Las cuchillas están construidas de latón o de cobre y encajan, simultáneamente en los resortes de contacto; para intensidades superiores a 400 A, los interruptores acostumbran a construirse con doble cuchilla por polo. Los contactos están montados a suficiente distancia entre sí para que, en circunstancias normales, no se produzca ningún arco entre ellos; para grandes intensidades nominales, los interruptores se disponen con tantas cámaras apagachispas independientes como polos. Muchas veces, los interruptores de palanca se montan sobre una base aislante (Fig.2.18); en otras ocasiones

Fig. 2.17. Interruptor tripolar (3 cuchillas) de palanca. 16

15,16 Fuente: Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.

15, 16 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de

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(Fig.2.19), con espigas de fijación, para montaje directo sobre cuadros eléctricos. Cuando estos interruptores se montan en centrales o en locales destinados especialmente a instalaciones eléctricas, en que su maniobra se realiza por personal especializado, el montaje se realiza tal como se ha indicado hasta ahora.

Pero si su maniobra debe realizarse por personal no especializado, como es el caso en instalaciones de viviendas, talleres, etc., todas las piezas bajo tensión han de estar protegidas contra contactos accidentales, para lo cual se cubren los interruptores con cajas protectoras de material aislante, como se muestra gráficamente en la figura 2.20. Los interruptores de palanca se construyen de ruptura lenta y de ruptura rápida. El interruptor representado en la figura 2.21 es de ruptura lenta; puede apreciarse que para desconectar el interruptor, es preciso que transcurra cierto tiempo desde que se inicia la maniobra hasta que se abre completamente el interruptor.

Fig. 2.18. Interruptor de palanca, montado sobre base aislante. 17

Fig. 2.19. Interruptor de palanca con espigas de fijación para montaje directo sobre cuadros. 18

17, 18 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de

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Por el contrario, el interruptor de la figura 2.22 es de ruptura rápida; en esta ocasión, se monta un muelle o resorte entre la palanca y la cuchilla de contacto; al accionar sobre la empuñadura, el muelle se va distendiendo hasta que la cuchilla se separa bruscamente del contacto fijo.

• Indicadores luminosos y audibles. − Luz piloto

Es un elemento de señalización luminosa alimentado a plena o baja tensión, cuyo color y estado (apagada-encendida) indican el estado de funcionamiento del motor, es decir una lámpara piloto tiene la función de indicar cuando el motor está en

Fig. 2.21. Funcionamiento de un interruptor de ruptura lenta. 20

Fig. 2.20. Interruptor con caja protectora de material aislante. 19

Fig. 2.22. Funcionamiento de un interruptor de ruptura rápida. 21

19, 20, 21 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de

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operación, de esta forma, si el motor arranca puesta en funcionamiento la lámpara con los piloto estará encendida de lo contrario, la lámpara estará apagada cuando el motor se encuentra afuera de funcionamiento. Entre estos dispositivos se pueden citar: a) lámpara de incandescencia, alimentada a plena tensión. b) Lámpara con atmósfera de gas (neón, argón, xenón, etc.) alimentada a plena tensión. c) lámpara de incandescencia montada en serie con una resistencia. d) lámpara de incandescencia o de gas alimentada por medio de un transformador. Un pequeño transformador permite la utilización de lámparas resistentes a los choques y vibraciones, aumentadas a la tensión de 6 V. El cambio de lámpara es fácil y se efectúa con toda seguridad por el hecho de la baja tensión de alimentación.

− Lámpara indicadora Las lámparas indicadoras están compuestas por la base roscada con la pieza de sujeción y lente completo. En su aspecto exterior y dimensiones, las lámparas indicadoras son parecidas a los pulsadores de control.

Por mencionar algunos ejemplos las lámparas indicadoras 3SL1 son resistentes a los efectos del clima, es decir, pueden emplearse incluso en lugares donde la humedad del aire sea superior al 80% y tengan lugar condensaciones frecuentes. El lente está protegido contra polvo y chorros de agua (clase de protección IP65). En la figura 2.23 se muestra una lámpara indicadora de Siemens para tensiones de hasta 400V con bases roscadas.

− Sirenas

Este tipo de dispositivos pertenece a los llamados indicadores audibles su funcionamiento presenta varias posibilidades ya sea desde un simple zumbido con muy pocos decibeles de intensidad hasta intensidades de decenas de decibeles. Su función, para intensidades pequeñas, es la de “avisar” cuando algún interruptor o botón pulsador ha sido accionado. En ocasiones se utiliza un sonido de sirena de decenas de decibeles para avisar cuando un sistema presenta una falla crítica o bien un malfuncionamiento que implique la atención inmediata de la misma.

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• Bloques de terminales. La función primaria del controlador electromagnético de un motor eléctrico es arrancar y parar motores, proteger al motor, la carga y al operador; el cambio del sentido de rotación y el cambio en la velocidad del motor son funciones secundarias. También el controlador de un motor puede controlar la operación del equipo auxiliar o de motores adicionales. Un arrancador y en general de un dispositivo de control electromagnético se pueden dividir en dos partes principales que son: contactor del arrancador y el relevador de sobrecarga. Para estas dos clasificaciones se definen distintos bloques de terminales es decir, los

arrancadores tienen distintos terminales o conectores que son necesarios para la correcta instalación de los controladores en sistemas de control desde los más sencillos hasta los más complejos. En la figura 2.24, se muestran los distintos bloques de terminales para un arrancador. En el se distinguen todos y cada uno de los conectores necesarios para la instalación de los mismos.

Fig. 2.23. Lámpara indicadora de hasta 400V, 3SL1 de Siemens. 22

22 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo 2000

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• Fuente de energía para los circuitos de control electromagnéticos.

Algunos controladores electromagnéticos pueden ser alimentados de manera directa de las líneas de alimentación del sistema de control en general y a los mismos voltajes nominales a que trabajan los motores, es decir, los elementos auxiliares de control y mando van conectados directamente a las líneas alimentadoras del circuito tanto para la parte de potencia como para la parte de control y mando, las partes que se encargan del accionamiento son bobinas o solenoides siendo estos, los que se conectan a las líneas de alimentación como se ve en la figura 2.25.

Algunos otros circuitos de control cuentan con transformadores de alimentación para reducir el voltaje de línea y ser alimentados a través de este fungiendo a su vez, como elementos aisladores para el circuito de control.

− Transformador de control Este transformador de control se encuentra entre el circuito que contiene la bobina del relevador de control y el circuito que contiene los

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contactos del relevador de control, su función es la de aislar ambos circuitos, además de proporcionar los voltajes adecuados de funcionamiento para las bobinas del circuito de control. En la figura 2.26 se muestra un transformador de control.

Fig. 2.25. Circuito de control electromagnético (solenoide) conectado a la línea de alimentación del sistema de control 24

23 Control de Motores Eléctricos. Enriquez 24, 25 Fundamentos d

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Preguntas de repaso. 1. Menciona al menos tres dispositivos hombre-máquina. 2. ¿En qué casos se utiliza el interruptor de pedal? 3. Explica la diferencia entre un contactor y un relevador. 4. ¿Para que sirve un interruptor?

5. Define lo que es un diagrama de escalera. 6. Señala dos tipos de tableros de control 7. Explica la prueba de continuidad en un sistema de control de motores. Investigación de campo

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Competencia de información Recopilar catálogos y manuales de los fabricantes de dispositivos de control eléctricos y electrónicos y evaluar la información para utilizarla en actividades relacionadas con las instalaciones eléctricas. a) Elabora una lista de cotejo o

verificación para diferentes tipos de controles eléctricos y electrónicos usados en la industria donde señales parámetros de operación y desempeño de estos dispositivos.

b) Realiza, en grupos de cinco personas, una visita a plantas industriales en donde se utilicen controladores eléctricos y electrónicos.

c) Llena la lista de cotejo que preparaste señalando los puntos que cumplen los controladores en los sistemas revisados.

d) Elabora conclusiones respecto de tu visita y coméntalas en grupo para ser retroalimentadas.


Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.4 “Operación de relevadores y contactores electromagnéticos” ubicada en la pág.

Resumen.

Competencia de calidad.

Desarrollar la ortografía y gramática en la elaboración de reportes relativos a los parámetros eléctricos.

a) Realiza el reporte de la práctica con limpieza, claridad y buena ortografía.

b) Incluye un cuadro sinóptico dentro de tu resumen que explique las ideas principales de la práctica.

Entrega tu resumen en hojas tamaño carta y en procesador de textos incluyendo imágenes y diagramas perfectamente explicados y acotados, con pulcritud y claridad

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Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.4 “Operación de relevadores y contactores electromagnéticos” ubicada en la pág.

2.1.3. EL DIAGRAMA DE ESCALERA.

• Estructura.

La forma básica de comunicación en el lenguaje de control electromagnético, es mediante el uso de los llamados diagramas de línea o de escalera. Los cuales consisten de una serie de símbolos interconectados por medio de líneas, para Indicar el flujo de corriente a través de los distintos dispositivos. El diagrama de línea muestra básicamente dos cosas: (1) la fuente de alimentación (que se muestra a veces

con línea más gruesa); (2) cómo fluye la corriente a través de las distintas partes del circuito, como son: estaciones de botones, contactos, bobinas, etcétera, que se muestran en los diagramas, por lo general con líneas más delgadas. Un diagrama de línea (diagrama de escalera) es un diagrama que muestra la lógica de un circuito de control en su forma más simple. Un diagrama de línea no muestra la localización de cada componente y su relación con otras componentes en el circuito. Los diagramas de línea se usan para diseñar, modificar o expandir circuitos. Un diagrama básico de control expresado en la forma de diagrama de línea, es aquel que muestra una estación de botones controlando una lámpara. El circuito se considera manual, debido a que una persona debe iniciar la acción para que opere el circuito. En la figura 2.27, se muestra el diagrama de línea con los símbolos y el diagrama físico de cada componente, para ilustrar el aspecto real de éstas y de su representación.

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A. Switch de botón de contacto momentáneo. Cuando se oprime el botón, abre los contactos superiores y cierra los contactos inferiores. B. Los contactos auxiliares operan cuando el switch asociado lo hace. En este caso cuando la bobina es energizada, los contactos normalmente abiertos (NA) abren y los contactos normalmente cerrados (NC) cierran. C. Contactos del relevador de sobrecarga (uno o mas dependiendo de la construcción del arrancador). D. Punto de referencia identificado en el arrancador y que corresponde a los números mostrados en el switch de botón (diagrama de alambrado). E. Punto de unión, cuando no hay nodo quiere decir que no hay conexión. F. La línea de alimentación se simboliza por líneas gruesas.

Obsérvese en el diagrama de línea, que las líneas gruesas y obscuras L1 y l_2 representan la alimentación (de fuerza) al circuito; el voltaje de alimentación se debe indicar en alguna parte del circuito y puede ser: 220, 440 ó 2 300 V en corriente alterna. Cuando se alimenta con voltaje de corriente directa, debe indicar la polaridad con signo (- ó +) y los voltajes pueden ser: 50, 100, 200 ó 250 V. Los diagramas de escalera son los que comúnmente se usan para los circuitos

26 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez

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de control no electrónico, se conocen también como diagramas de línea o diagramas elementales. El término diagrama de escalera se usa porque de alguna manera parecen una escalera, se inicia en la parte superior de la escalera y generalmente se trabaja en la dirección hacia abajo. Se usan dos tipos de diagramas de escalera en los sistemas de control: El diagrama de escalera de control y el diagrama de escalera de potencia. En la figura 2.28, se muestran dos diagramas de escalera básicos, el primero (A) es para un switch

(desconectador) sencillo que actúa sobre un relevador de salida CR5 en On (dentro) y Off (fuera). El segundo, B, es un diagrama de función simple con líneas paralelas para el control y líneas paralelas para la salida, cada uno de los switches (desconectadores), o ambos, accionan la salida y encienden una lámpara piloto. Asignación de números de referencia.- Cada alambre o conductor en un circuito de control está asignado a un punto de referencia sobre un diagrama de línea, para mantener la trayectoria de los diferentes conductores que conectan a las componentes en el circuito. Cada punto de referencia está asignado a un número de referencia. Los números de referencia están normalmente asignados de la parte superior 3 la izquierda a la parte inferior a la derecha.

Fig. 2.28. Diagrama de escalera básico. A) switch desconectador; B) diagrama de función simple con líneas

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Cuando se asignan números de referencia a los conductores, cualquier conductor que está siempre conectado a un punto está asignado al mismo número. Los conductores que están asignados a un número varían de 2 al número requerido por el circuito. Cualquier conductor que esté pre-alambrado cuando se compra una componente, normalmente no tiene asignado un número de referencia, cuando éstos se asignan, se pueden usar diferentes asignaciones. Los sistemas de numeración exactos varían de fabricante a fabricante, o bien, de acuerdo al ingeniero o diseñador.

Ejercicio. Para el siguiente diagrama de escalera, asigna números de referencia siguiendo el procedimiento descrito con anterioridad. Por ejemplo, un diagrama de línea tiene cinco puntos de referencia. Los puntos de referencia están asignados como los números 1, 2, 3, 4 y L2. El primer punto de referencia está designado como 1 ó L1. Cualquier conductor conectado a este punto está todas las veces relacionado con 1. Los cinco puntos de referencia sobre el circuito pueden estar dados en cualquiera de los siguientes grupos mostrados en la figura 2.29.

Fig. 2.29. Asignación de números de referencia en un diagrama de escalera. 28


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• Normalización de simbología.

Todos los elementos eléctricos que conforman los diagramas de línea o escalera, se representan con una simbología estandarizada que ha sido establecida por diferentes organismos reguladores tales como NEMA/DIN (Europa) o bien ASA (América). En algunos lugares se prefiere el uso de la simbología europea mientras que en otros se prefiere el uso de la simbología americana por eso es de suma importancia manejar los dos tipos de simbología para diagramas y circuitos ya que de alguna forma tendremos que estar listos para leer planos de los dos tipos.

En la Figura 2.30, se muestra un diagrama de escalera de fuerza cuya operación es en una sola dirección. Cuando el contactor de la bobina de potencia es energizado, los contactos de fuerza cierran y se aplica la fuerza o potencia al motor o a la carga; por lo general, las líneas de fuerza en un diagrama de escalera se dibujan con líneas gruesas, a diferencia de las de control que son delgadas. En proyectos eléctricos, las normas indican desde la manera como se deben hacer las representaciones graficas, hasta especificar las formas de montaje y prueba a que deben someterse los equipos. Cada país posee sus propias normas, desarrolladas de acuerdo a las necesidades y experiencias acumuladas por los especialistas. Aunque a través de la historia se han hecho esfuerzos para estandarizar todas y cada una de las normas siendo las más utilizadas en todo el mundo las Americana (NEMA) y la Europea (DIN). A continuación trataremos cada una de ellas por separado.

− Americana. El American Engineering Standards Committee (AESC) se organizó en 1919 como resultado de la acción de cinco organizaciones encabezadas por el

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AIEE. A esta organización se le ha descrito atinadamente como una “cámara nacional de compensaciones para la normalización industrial” y se ha convertido ahora en el American National Standards Institute. En sus primeros tiempos se organizó este cuerpo con 12 divisiones. Pocas de éstas llegaron a ser activas. La división de ingeniería eléctrica, llegó a ser realmente la más fuerte, hasta el punto de tener sus propias leyes particulares. En 1926, bajo los auspicios de esta organización, conocida entonces como la American Standards Association (ASA), se normalizaron las abreviaturas y símbolos de ingeniería. El AIEE, en cooperación con el ASA, patrocinó en 1928 la elaboración de un glosario de términos usados en ingeniería eléctrica. Este trabajo se coordinó con la IEC. Es interesante observar, que en la industria eléctrica, la normalización básica fue la primera en el orden de desarrollo y data de antes de 1890. En seguida vino la normalización técnica, con la formación del Comité de Normas del AIEE en 1898. La normalización de la manufactura vino solamente como resultado de la Primera Guerra Mundial y no entró en efecto, sino hasta 1920.

Entre las normas eléctricas AMERICANAS más utilizadas se pueden citar: • National Electrical Code (NEC) • American National Standards Institute (ANSI) • National Electrical Manufacturers Association (NEMA) • The Institute of Electrical and Electronics Engineeres Inc. (IEEE)

− Europea. En 1904 se celebró un congreso eléctrico internacional en St. Louis, que sentó un precedente para posteriores congresos internacionales relacionados con las unidades y normas eléctricas. El congreso recomendó de manera unánime el establecimiento de dos comités. El Comité 1 estaba formado por representantes del gobierno y era responsable de la conversación legal de las unidades y estándares. Este comité ha evolucionado ahora para convertirse en la Internacional Conference on Weights and Measures (GPMU). El Comité 2, del cual se eligió presidente a Lord Kelvin, era responsable de las normas relacionadas con los productos comerciales usados en la industria eléctrica y se convirtió después en la

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Internacional Electrotechnical Comisión (IEC). Dentro de las normas europeas, las más conocidas en nuestro país son: • DIN, normas Alemanas generales, dentro de las cuales las normas VDE se dedican a los equipos eléctricos (Verband Deutscher Elektrotechnoker) • British Standard (BS)

• Union Technique d'Electricité (UTE) • International Electrotechnical Comisión (IEC) Mostramos a continuación (Tabla 1.6) diferentes símbolos de elementos de mando y control para control de motores y diagramas de escalera según las normas Americana y Europea.

TABLA 1.6 . Algunos símbolos de control eléctrico en Normas ANSI y NEMA. 30

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− Análisis y comprensión Una vez que hemos identificado cada una de las partes y la simbología que conforman en diagrama de escalera, es conveniente que nos familiaricemos con la interpretación y análisis de este tipo de diagramas. Si bien, no existe una regla para analizar diagramas, es conveniente comenzar el análisis por la parte superior de la escalera y de izquierda a derecha interpretando las funciones de cada elemento y observando las interconexiones que se tienen entre líneas superiores e inferiores. Para ilustrar lo anterior mostraremos el siguiente ejemplo de análisis y comprensión. EJEMPLO. En el diagrama de escalera de la figura 2.31 se tienen dos líneas funcionales activas, algunas de las prácticas comunes para el formato de los diagramas de escalera de control se ilustran en ella. Algunas de las prácticas mencionadas son las siguientes:

Todas las bobinas, lámparas piloto y salidas, se tienen a la derecha

Una línea de entrada puede alimentar más de una salida, si lo hace, las salidas se conectan en paralelo.

Los switches, contactos u otros elementos pueden ser contactos múltiples en conexión serie, paralelo o serie-paralelo.

Las líneas están numeradas en forma consecutiva hacia abajo en el lado izquierdo.

Cada modo de conexión da un número de identificación único.

Las salidas se pueden identificar por su función sobre la derecha, indicando con notas.

Un sistema de identificación cruzada se puede incluir a la derecha. Los contactos asociados con las líneas de la bobina o salida se identifican por la localización de la línea. En la Figura 1.56 número 3 a la derecha de la línea 1 indica que un contacto normalmente abierto del relevador CR7 (la bobina sobre la línea 1) está localizado sobre la línea 3. Para un contacto normalmente cerrado, el número puede tener un asterisco (*), o bien, una barra sobre el mismo.

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Fig. 2.31. Diagrama de escalera que ejemplifica el análisis. 31

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Los contactos de los relevadores están identificados por el número de la bobina del relevador más un número secuencial consecutivo, por ejemplo, se ha incluido el contacto CRM; en caso de que otros contactos del relevador CR7 se usaran, se numerarían como CR7.2 y así sucesivamente.

Análisis de funcionamiento: Secuencia directa.-

Todos los switches (desconectadores) están abiertos para iniciar, ambas bobinas están fuera (OFF).

Se cierran SW1 , SW2 o ambos; CR7 esta energizada.

Sobre la línea 3, CR7-1 cierra, habilitando la línea 3 (CR8 queda fuera OFF)

Cerrando SW3 se energiza CR8 y la lámpara piloto PL1.

Abriendo SW1 y SW2 queda todo fuera (OFF).

Secuencia alternativa.- Inicialmente se actúa sobre SW3 y

no produce energización. Abriendo SW3 cuando todo está

dentro (ON), podrían quedar

fuera (OFF) CR8 y PL1, únicamente.

Como ha de deducirse, se pueden hacer dos tipos de análisis uno de nominado secuencia directa y el otro secuencia alternativa, sin embargo, los dos tipos de análisis conducen al funcionamiento correcto del sistema. EJERCICIO. Para el circuito mostrado a continuación, y, sabiendo que es un control de motor por pasos emplea el procedimiento de análisis y comprensión visto en el presente manual y anota tu análisis en las líneas a continuación de la figura.


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RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.2. Realizar el montaje de los componentes de un circuito de control electromagnético de acuerdo a diagramas y especificaciones de instalación.

2.2.1. UBICACIÓN Y MONTAJE DE

COMPONENTES.

• Envolventes.

Cuando hablamos de componentes del tipo envolvente nos referimos a aquellos componentes que de alguna manera cuentan con una protección física o carcasa que los protege de la intemperie y los efectos de la misma. Por ejemplo, los motores eléctricos los hay de varios de envolvente o carcasa, desde los que están parcialmente descubiertos (para efectos de ventilación por aire) hasta los que están cubiertos en su totalidad y que

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son ventilados mediante un sistema específico y muy particular. Las clasificaciones posibles para los componentes de acuerdo al tipo de envolvente o carcasa se detallan a continuación.

− Para propósito general. Como su nombre lo indica, este tipo de componentes incluye elementos de sujeción para los componentes que integran un sistema de control de motores, dichos elementos de sujeción pueden asegurar todas y cada una de las piezas del sistema por ejemplo, conectores, cables, contactos e incluso motores que reduzcan al mínimo las vibraciones del sistema. Aparte de los elementos de sujeción mencionaremos los gabinetes, bases para contactores, rieles de instalación, bases para botoneras, etc., muchas de las bases y gabinetes ofrecen a los sistemas de control aislamiento eléctrico al momento de llevar a cabo la instalación de componentes y dispositivos integradores en un sistema de control. Así mismo loa gabinetes ofrecen protección mecánica y eléctrica para el operador y el arrancador. Asimismo, los gabinetes están diseñados para proporcionar protección en situaciones

de: agua, polvo, aceite, humedad y lugares peligrosos. Una caja de protección de aplicación general tiene como fin primordial el evitar el contacto accidental con el aparato protegido. Es adecuado para aplicaciones generales interiores cuando no esté expuesto a condiciones de servicio especiales. Una caja de protección tipo 1 sirve para la protección contra el polvo y ligeras salpicaduras indirectas. Cuando deba montarse una caja de protección no ventilada en equipos que consten en parte de dispositivos que necesiten ventilación (tubos electrónicos, resistencias, etc.) estos dispositivos deben estar montados en una parte de la caja que esté ventilada, siempre que sean capaces de trabajar satisfactoriamente y sin peligro cuando estén montados de esta manera.

− A prueba de agua. Una caja de protección contra el agua está proyectada para superar la prueba de la manguera que se describe en la siguiente nota. Una caja de protección del tipo 4 es adecuada para su aplicación a la intemperie en muelles, lecherías, cervecerías, etc. NOTA. Las cajas de protección deben ser

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probadas mediante un chorro de agua. Debe utilizarse una manguera de 25 mm. de tobera y que suministre por lo menos 300 litros por minuto. El agua debe dirigirse a la caja de protección desde una distancia no inferior a los 3 metros durante un período de 5 minutos. Durante este período puede mojarse la caja en cualquier dirección. Bajo estas condiciones no debe producirse ninguna filtración de agua al interior de la caja.

− A prueba de polvo. Una caja de protección contra el polvo va provista de empaquetaduras o sus equivalentes que impiden la entrada de polvo. Satisface a las características de resistente al polvo. Cuando se necesite una caja de protección no ventilada para un equipo-que conste en parte de dispositivos que deban ser ventilados (tubos electrónicos, resistencias, etc.) dichos dispositivos deben ser montados en una parte vigilada de la caja, siempre que sean capaces de trabajar satisfactoriamente y sin peligro alguno cuando estén así montados. Para cajas de protección que se adapten a las situaciones clase II del National Electrical Code. La caja de protección tipo 5 se utiliza en fundiciones, molinos de cemento y

otros lugares donde sea conveniente evitar el polvo.

− A prueba de lluvia. Una caja de protección resistente a la intemperie tiene como finalidad proporcionar la protección adecuada contra inclemencias atmosféricas determinadas. Es adecuada para su utilización en instalaciones exteriores. Una caja de protección del tipo 3 es adecuada para su aplicación a la intemperie en muelles, compuertas y trabajo construcción y también en subterráneos y túneles. Satisface también a las características de a prueba de salpicaduras, a prueba de intemperie, a prueba de escarcha, a prueba de humedad y a prueba de lluvias.

− A prueba de explosión. Una caja de protección del tipo 10 está proyectada para cumplir los requisitos de resistencia a la explosión especificados por el Boureau of Mines que pudde presentarse de tiempo en tiempo, es decuado para ser utilizado en las minas de carbón. Todos y cada uno de los componentes dentro de este tipo de protección pueden incluso ser instalados en palntas industriales

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donde se manejen elementos o sustancias propensas a la explosión ya que, debido a la protección de tales dispositivos no se corre en riesgo de chispas hacia ek exterior o hacia donde se estén manejando las sustancias ya que, el gabinete proporciona protección hacia adentro como hacia afuera. • Tableros eléctricos.

Queda definido dentro del concepto de tablero todo agrupamiento dentro de una envolvente adecuada de interruptores, relés, aparatos de medida o cualquier otro implemento eléctrico destinado a comando o maniobra, controles y protección de instalaciones. Estos tableros en general se ajustaran a lo establecido en la Norma IEC 439 que regula el equipamiento de bajo voltaje construido en fábricas. En el origen de toda instalación y lo mas cerca posible del punto de alimentación a la misma, se colocará un tablero de distribución en el que se dispondrá un interruptor general de corte omnipolar, así como los dispositivos de protección contra cortocircuitos y sobrecarga de cada uno de los circuitos que partan de dicho tablero. El tablero estará

construido con materiales adecuados no inflamables. Los módulos y tableros deberán resultar ubicados en lugares de rápido y fácil acceso y dispuestos de forma tal que no sean perjudicados por el pasaje de personas o cosas. Frente a todo tablero deberá dejarse un espacio libre de por lo menos un metro medido desde la parte mas saliente (en viviendas y oficinas se podrá admitir hasta 0,80 m). La misma distancia deberá dejarse frente a todos los planos que den acceso al tablero. La distancia entre Tableros que se encuentren enfrentados, contada también desde la parte más saliente, no podrá ser inferior a 1,50 m. Deberá evitarse la ubicación de tableros en zonas o ambientes afectados por: humedad, polvo, vibraciones que puedan afectar el servicio del tablero, existencia de substancias combustibles, vapores, temperatura ambiente superior a 50ºC, aguas limpias o servidas u otros elementos como los que resultan de tintorerías, curtiembres, playas de matanza, cocimientos, lavaderos, garages, cámaras frigoríficas, locales con emanaciones de vapores o gases corrosivos e industrias similares. Si no

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fuera posible, se deberá plantear la solución adecuada en el proyecto. La altura máxima de los implementos, de maniobra de los distintos tipos de tableros, será de 2 m. medidos desde el suelo, y la altura mínima de 0,25 m. Todos los fusibles, aparatos o implementos de maniobra de que consten los tableros, deberán resultar instalados de forma ordenada y que asegure una fácil sustitución, observación u operación. Junto a cada tablero y en un lugar bien visible, deberá colocarse un plano esquemático de la instalación, en la que consten ubicación de cargas, tableros, secciones de ramales y líneas principales, etc.

Este plano se complementará con una planilla en la que ordenadamente, se hará una relación de tableros, ubicación de cargas, líneas, ramales y derivaciones. Las envolventes y estructuras de los tableros serán dimensionadas para soportar las solicitudes eléctricas y mecánicas a las que estarán sometidas Cuando se trate de envolventes conductoras deberá existir continuidad eléctrica entre las partes móviles y fijas, estando todas puestas a tierra correctamente. A continuación se muestran distintos tipos de tableros eléctricos en las figuras 2.31 y 2.32 para distintas aplicaciones.

Fig. 2.31. Tableros de control tipo consola. 32

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• Tableros de control. La elaboración de la especificación técnica de un tablero de control es una tarea indispensable para comunicar al fabricante las características constructivas y operativas básicas que se esperan obtener en el producto final. Además, es el documento que más fielmente resume el desarrollo de la ingeniería básica del tablero. Aunque para algunos grupos de trabajo parezca redundante presentar la misma información en una especificación técnica que en un diagrama esquemático, lo cierto es que existen muchos detalles propios de cada tipo de documento, lo cual hace variar su uso por el punto de vista bajo el cual cada uno fue creado. Las siguientes líneas muestran los puntos mínimos que la especificación

técnica de un tablero de control debe contener: a) Descripción General, la cual define el objetivo fundamental de uso del tablero, condiciones ambientales y geográficas del lugar de instalación. b) Instrumentación Requerida, incluyendo tipo, cantidad, marca, modelo, características físicas, mecánicas, eléctricas y de localización, normas de referencia, y partes de repuesto para cada instrumento; así como la documentación esperada de la ingeniería de detalle. Además ubicación, leyendas, tamaños, materiales, y medio de iluminación de las ventanas de anunciadores. c) Tablero de control, indicando materiales, procedimientos de unión, pintura, acabados, compartimientos de acceso y ventilación, estructuras de soporte y anclaje, preparaciones para el alambrado y ubicación del equipo de interfaz; así como las normas aplicables y la documentación esperada del fabricante. En el caso de los mímicos se deberá incluir en forma adicional a lo anterior: curvatura, dimensiones generales, lista y ubicación de instrumentos, y la representación gráfica del proceso que deberá contener el frente del tablero.

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d) Métodos de Inspección y Prueba, mencionando las pruebas en fábrica y en campo más importantes, los procedimientos de inspección visual, y los criterios de aceptación y rechazo. e) Apéndices, en donde deberán incluirse los diagramas esquemáticos, las hojas de datos de instrumentos, y las leyendas de las ventanas de los anunciadores. Como parte de las recomendaciones se encuentra la realización de una inspección visual al tablero justo antes del montaje de instrumentos y alambrado de los mismos, y como producto terminado. Inspección previa al montaje de los instrumentos 1. Checar la operación de cada contacto en todos los conmutadores y botones pulsadores de acuerdo a los diagramas de alambrado (entradas digitales). 2. Checar la acción regresiva y libertad de movimiento sin adherencias de los conmutadores momentáneos y botones pulsadores. 3. Cada dispositivo debe cumplir las características de la lista de materiales. 4. Las luces se probarán sometiéndose al voltaje de operación.

5. Los "breakers" se probarán manualmente antes de instalarse. 6. Verificar la escala de cada medidor, así como su buen estado, aún después de su manejo e instalación. Checar las siguientes zonas justo antes de alambrar. 1. Soldaduras 2. Pintura 3. Goznes, puertas y articulaciones en general 4. Las especificaciones técnicas y la información proporcionada por la compañía diseñadora del tablero serán empleadas como guía durante las pruebas e inspección. Inspección visual del producto terminado: 1. Checar los detalles de construcción, así como dimensiones del tablero referidos a las hojas del fabricante y/o diagramas esquemáticos. 2. Verificar placas nominativas y gravados en general, incluyendo los anunciadores. 3. La ubicación de los instrumentos y demás dispositivos de control. 4. Verificar la cantidad de instrumentos instalados contra las listas de materiales incluidas en la especificación técnica.

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Los primeros tableros simplemente alojaban instrumentos y los mantenían convenientemente localizados en áreas protegidas, pero difícilmente satisfacían las necesidades de los operadores y sí generaban dificultades en su mantenimiento, así que se decidió hacer que el frente de los tableros funcionara como interfaz con el operador, y la parte posterior como interfaz de mantenimiento. Más tarde se descubrió que no todos los instrumentos tenían la misma frecuencia de atención del operador, por lo que los registradores y contadores se colocaron en tableros verticales en la parte trasera del cuarto de control, y los controladores y botoneras se pusieron en consolas, donde un operador sentado podría comandar más eficientemente el proceso. Así como éstas, cientas de modificaciones se han llevado a cabo a través del tiempo hasta llegar a los nuevos tableros con grandes despliegues, los cuales se localizan detrás de una consola de control principal provista con estaciones de trabajo. Este tipo de tableros proporciona información general del

estado de la planta durante cualquier modo de operación de la misma. La información mostrada es claramente visible desde prácticamente cualquier punto del área principal de un cuarto de control.

Fig. 2.33. Características principales de los tab34

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Los tableros de grandes despliegues (figura 2.33) están configurados a base de: una sección mímica compuesta, otra para el despliegue gráfico de variables, un circuito cerrado industrial de TV, y un cuadro de alarmas, separado por sistemas, especial para variables críticas. La base del tablero esta compuesta por monitores planos basados en microprocesadores. La sección mímica contiene información del ciclo de generación como: sistemas de agua de alimentación, condensado, agua de circulación, vapor principal, turbogenerador, balance de planta, y de los sistemas de trasmisión de potencia. La parte superior del mímico está dedicada al cuadro de anunciadores donde se pueden observar los niveles de alarma que afectan la disponibilidad y seguridad de la planta.

• Gavetas. Una gaveta es un cajón corredizo que generalmente está referido a un centro de control de motores CCM, es decir, es una estructura metálica de tamaño considerable en donde se ubican varias gavetas de tipo corredizo y dentro de cada gaveta se encuentra una serie de dispositivos para controlar un motor electrico, es decir, en ellas pueden estar colocados drivers, unidades de disco, memorias, switches u otros elementos electrónicos intercambiables, recargables o para su reparación, así como arrancadores electromagnéticos, contactores, etc.

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Esta gaveta, en términos coloquiales, puede considerarse como una “charola” o “bandeja” desplazable. La bandeja es receptora de todos los elementos de maniobra y protección, y está constituida por una estructura de chapa rígida e indeformable, que se apoya sobre una base guiada por un perfil y posee un dispositivo que ubica a la misma en tres diferentes posiciones: Insertada: los circuitos de potencia y auxiliares están conectados como se ve en la Fig. 2.34, donde se muestra un corte de perfil del gabinete principal y donde las flechas indican el sentido en el que son desplazadas las gavetas (hacia fuera) del gabinete principal. Podemos imaginar estas gavetas como si fuesen cajones de escritorio donde se almacenan archivos o documentos de interés. Las gavetas deben ser extraibles para facilitar el mantenimiento.

• CCM El Centro de Control de Motores, más conocido por la sigla CCM, se utiliza para el comando y protección de motores asincrónicos trifásicos hasta potencias medianas y circuitos de consumos varios. Puede realizarse con equipamientos montados sobre bandejas extraíbles o fijas. Estos pueden ser: interruptores en aire o en caja moldeada, seccionadores, fusibles, contactores, relés, arranques suaves, variadores de velocidad, etc. El Centro de Control de Motores de baja tensión tipo WMD está formado por un conjunto de secciones verticales independientes, cada una de las cuales está, a su vez, constituida por elementos prearmados. Estas columnas – unidas entre sí por medio de bulones

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– están subdivididas en un número variables de compartimientos aptos para contener gavetas fijas o extraíbles, de dimensiones estandarizadas. Los embarrados, unidades funcionales y bornes para conexión de cables externos, se alojan en espacios separados entre sí.

Es esencialmente un tablero que se usa en primer término para montar las componentes del alimentador de los motores y de sus circuitos derivados.

El número de secciones en un centro de control de motores depende del espacio que tome cada una de sus componentes, de manera que si el diseñador sabe que componentes se incluirán, se puede diseñar el centro de control de motores.

El centro de control de motores ofrece las siguientes ventajas:

• Permite que los aparatos de control se alejen de lugares peligrosos.

• Permite centralizar al equipo en el lugar mas apropiado.

• Facilita el mantenimiento y el costo de la instalación es menor.

Para diseñar el centro de control de motores se debe tomar en consideración la siguiente información:

1 Elaborar una lista de los motores que estarán en el CCM indicado para cada motor: - potencia en Hp o kW. - voltaje de operación. - corriente nominal a plena carga. - forma de arranque - si tiene movimiento reversible - lámparas de control e indicadoras La ventilación natural se efectúa por medio de rejillas, situadas en el compartimiento superior e inferior y el compartimiento de cables exteriores. Algunos ejemplos de centro de control de motores se muestran en las figuras 2.35 y 2.36, siendo el primero de tamaño reducido para aplicaciones de baja tensión y el segundo de uso industrial para aplicaciones alta tensión.

Fig. 2.35. CCM para aplicaciones de baja tensión. 36

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Preguntas de repaso. 1. Define lo que es un tablero de control.

2. Define lo que es una gaveta. 3. Define lo que es un centro de control de motores CCM.

Fig. 2.36. CCM para aplicaciones de alta tensión 37

36, 37

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Competencia lógica

Establecer los criterios de selección de la herramienta para el montaje de los controles. a) Organícense en equipos de

cinco personas y piden un diagrama de control eléctrico al PSP.

b) Armen el diagrama en el laboratorio seleccionando todos y cada uno de los dispositivos, materiales y herramientas necesarios para implementar el circuito de control con base en especificaciones de fabricantes y manuales.

c) Establezcan los criterios de selección para selección de materiales y herramientas necesarios para implementar el circuito de control.

d) En hojas de rotafolio, elaboren un cuadro sinóptico que resuma todos y cada uno de los criterios empleados.

e) Expongan sus láminas ante el grupo y unifiquen criterios.

2.2.2. CABLEADO.

• Interpretación de diagramas. Para realizar la lectura e interpretación de diagramas se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: • Se debe ser analista, detallista, trabajar con mucha ética, con precisión y sin errores. • Un plano bien ejecutado tiene una serie de números y letras que significan: • Los números del lado izquierdo: Significan las proyecciones o ramales del circuito de control. • Los números del lado derecho: Significan las proyecciones donde están ubicados los contactos NC - NO que pertenecen a dicha bobina y se colocan frontal a la bobina que se estudia.

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Nota: Si el número tiene una raya sobre él, el contacto será N.C (Normalmente cerrado); Si el número no tiene raya será N.O (Normalmente abierto). Se debe comenzar la lectura del plano, ubicándose en todos los ramales y líneas a donde llega el voltaje y la explicación comenzará en el ramal o dispositivo que se energice. Para ilustrar lo anterior mostraremos el siguiente ejemplo. EJEMPLO. Sea el circuito de la figura 2.37. Supongamos que tenemos una parte del circuito de control que comienza en la línea 1 y continúan a través de cada contacto, interruptor y bobina hasta que se llega a la línea 2. Si todos los contactos, interruptores y bobinas están libres de sus montajes y él hilo está desconectado en el extremo, se puede tomar cada extremo del hilo y estirarlo. Entonces tendríamos un hilo recto, interrumpido en algunos sitios en por los contactos, interruptores y bobinas. Esto es lo que se representa en un esquema en línea. Cada línea desde L1 hasta L2 representa un hilo y sus componentes asociados tal como aparecería si se le estirase de la manera antes dicha.

Un estudio cuidadoso de los diagramas no saber que los circuitos más complicados tienen varios de estos hilos o líneas estiradas y que cada uno de ellos es un pequeño circuito en sí mismo. Para leer un esquema en línea, comenzaremos en la parte de la izquierda de la línea superior y la seguiremos hacia la derecha. Si un contacto está abierto, la corriente no pasará por él; si está cerrado, la corriente pasará, A fin de excitar la bobina u otro dispositivo en el circuito, será necesario que cada contacto e interruptor estén cerrados para constituir un camino completo. En otras palabras, si hay un contacto abierto, la bobina estará inactiva; si no lo hay, será excitada. Recordemos que los contactos y los interruptores están representados en su posición normal, o sea desactivados.

Fig. 2.37 . Diagrama para ejemplificar la interpretación. 38

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Los símbolos utilizados en los diagramas esquemáticos deben tener algún medio de indicar lo que activan y los componentes que se encontraran en ellos. Como los tenemos colocados en su posición eléctrica en lugar, de su posición física o geométrica en el circuito, los diversos contactos de un relé pueden estar separados o repartidos entre un extremo y otro del esquema. A fin de identificar la bobina del relé y sus diversos contactos, ponemos una o varias letras en el círculo que representa la bobina (fig. 2.38). Cada uno de los contactos que son accionados o activados por esta bobina tendrá la letra o letras de la bobina escritas al lado del símbolo del contacto. Algunas veces, cuando hay varios contactos activados por una bobina, se añade un número a la letra para indicar el número de contacto., que generalrnente se cuenta de izquierda a derecha en el relé.

Cuando no haya norma de uso para el significado de estas letras, la mayoría de diagramas tienen una clave paulista evitar lo que significan las letras, y generalmente éstas se toman del nombre del dispositivo. Por ejemplo, las letras RC se emplean generalmente para indicar la bobina de un relé de control. Las letras IF se utiliza frecuentemente para indicar un interruptor de flotador. Las IL se utilizan para indicar un interruptor del límite. Muy frecuentemente, cuando hay que representar en un diagramas de control varias bobinas de un arrancador de motor, como ocurre en un circuito para funcionamiento secuencial de varios motores, la bobina del arrancador se puede indicar por las

38 Experimentos con equipo eléctrico. Wildi- de

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letras M1, M2, M3, etc., hasta el número total de motores.

• Planeación. Los circuitos de control se diseñan o proyectan muy pocas veces como unidad completa. En lugar de esto se van desarrollando por etapas sucesivas cada una de las cuales provee la función de control que se desea realizar con ella. Es lo que se hace cuando se escribe una carta, en la que se procede, párrafo por párrafo hasta expresar la idea en el papel. El mismo procedimiento se debe seguir para desarrollar un circuito de control. Lo primero será concebir la idea del conjunto de todas las funciones de control de modo que se efectúe cada función en su dependencia correcta con las otras funciones que debe realizar el circuito. Para empezar una correcta planeación, diseño o proyecto debemos considerar que hay dos tipos básicos de circuitos de control: los tres hilos y los de dos hilos. Estas designaciones derivan del hecho de que a la bobina del contacto, llegan tres hilos en el primer caso y dos en el segundo (figura 2.39).

El circuito de control con tres hilos requiere que dispositivo piloto primario sea del tipo de contacto momentáneo, tal como los pulsadores de contacto momentáneo. Los dispositivos de contacto permanente con mantenido tales como los interruptores del límite y los interruptores de flotación se pueden utilizar en varias partes del circuito para complementar a los dispositivos del mando primario, de arranque y parada. Éste tipo de control se caracteriza por el uso de un contacto auxiliar en el contacto para mantener cerrado el circuito de la bobina durante el tiempo en que el motor está en marcha buen funcionamiento normal.


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Todos los circuitos de control, independientemente de su complejidad, son simples variaciones y ampliaciones de los dos tipos básicos y nuestra intención será la de transformar y ampliar cada uno de estos circuitos básicos para el control deseado de un motor o de varios motores mediante la adición de pulsadores o de contactos activados por uno o más dispositivos de control. Para esto es recomendable utilizar el esquema explicativo o en línea para desarrollar todos los circuitos de control a causa de que éste tipo de esquema se presta con más facilidad al estudio y preparación de los circuitos de control. El método más sencillo para el desarrollo de un circuito de control es comenzar por la bobina del contactor y los dispositivos contra las sobrecargas. Se añade el dispositivo o piloto primario para el arranque y parada del motor, que en un circuito de tres hilos consiste y generalmente en pulsadores arranque y parada utilizados conjuntamente con el contacto auxiliar del contactor. Cuando haya una secuencia definida para la actuación de diversos componentes de control, habrá que

añadirlos sucesivamente al circuito de control en el mismo orden que el que tiene su secuencia de funcionamiento. Después de añadir en el circuito cada contacto o cada pulsador hay que comprobar que el funcionamiento del circuito sea el correcto, comprobando que no sea impedido el funcionamiento de algún componente de control ya existente.

• Ruteo en campo Por “ruteo” debemos entender el seguimiento de conexiones y cableado de las mismas a través de un sistema de control y no sólo en panel de conexiones si no que, nos referimos al seguimiento del tendido de cables en una instalación industrial. En primer lugar debemos seleccionar un punto de partida para comenzar el seguimiento de la instalación que, generalmente, se comienza en el panel de distribución o de control principal. A quién prefiere comenzar desde el motor o motores que están siendo controlados desde la unidad remota y a partir de ahí comenzar a “seguir” el alambrado hasta llegar al panel de distribución. En cualquiera de los dos casos debemos seguir las recomendaciones siguientes:

1. Identificar el código de colores empleado en el cableado (de


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preferencia deberá usarse código OSHA).

2. Manejar las simbología de planos y diagramas (NEMA/DIN ó ASA)

3. Utilizar la ropa y equipo de seguridad necesario

4. Si no se tiene el código de colores adecuado deberá identificarse cada terminal del cable “ruteado” con alguna clave que ayude a identificar de manera rápida y clara de que cable se trata y a dónde va.

5. Si la identificación del cable resulta demasiado compleja, desenergizar (si es posible) y utilizar un zumbador para ir siguiendo el cable.

6. Señalar los cambios y anotar observaciones en una copia del plano original, es decir, si existen diferencias entre el plano original y el cableado deberán indicarse éstas en la copia del plano o bien en un apartado especial.

Pueden seguirse muchas otras recomendaciones pero en todos los casos nos ajustaremos a todas y cada una de las políticas que rijan en la empresa al momento de hacer el levantamiento de la información empleando los formatos necesarios que implique cada caso. Realización del ejercicio

Competencia analítica. Interpretar planos, diagramas e información técnica sobre controles electromagnéticos.

a) Reúnanse en parejas y, con base

en distintos diagramas de control electromagnético, determinen el tipo de conexiones necesarias para implementar dichos diagramas.

b) Determinen los requerimientos eléctricos del sistema como: voltajes y corrientes de carga, calibre de conductores, tipo de fusibles, etc.

c) Con base en los datos del inciso (b) determina, con ayuda de manuales, los tipos de arrancadores, relevadores, protecciones, sensores y los elementos que sean necesarios para implementar los diagramas.

d) En hojas de rotafolio, realiza los diagramas de conexiones de todos y cada uno de los componentes del sistema implementado, indicando el tipo de arrancador, relevador, protección, calibre de conductores, etc.

e) Muestra tus hojas al grupo y elaboren conclusiones en conjunto.

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Competencia emprendedora. Obtener el carácter para supervisar las diferentes etapas de construcción de los sistemas eléctricos.

a) Reúnanse en parejas y elaboren

un cuadro sinóptico donde se muestren las etapas que siguieron durante las implementación de los distintos diagramas de control anteriores.

b) Indiquen todas y cada uno de los criterios empleados en la selección de componentes, formas de conexión y elaboración de diagramas de conexiones y la manera de cómo verificaron el cumplimiento de cada uno de ellos.

c) Realicen conclusiones de las actividades realizadas y

coméntenlas de manera grupal. Realización del ejercicio.

Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.5 “Lectura e interpretación de diagramas de línea (escalera) y cableado” ubicada en la pág.

2.2.3. OPERACIÓN DEL SISTEMA. Para garantizar el funcionamiento óptimo de un sistema cableado de control electromagnético se realizan diferentes pruebas sin embargo, podemos clasificar las en dos grupos principalmente: pruebas de cableado y pruebas de operación.

• Pruebas de cableado. − De continuidad.

Una de las pruebas que se deben hacer para determinar la condición de los cables o conductores, o bien, si los contactos están abiertos o cerrados en los switches o desconectadores que forman parte de un circuito es una prueba de continuidad. Esta prueba

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involucra el uso de un óhmetro o una lámpara de prueba. Previo a la prueba, el medidor se coloca en cero. Los dedos se deben mantener retirados de las puntas de prueba, ya que el cuerpo humano introduce cierta cantidad de resistencia. Asegúrese que se ha retirado la energía del circuito por medir. La resistencia medida por el óhmetro debe ser casi cero, en caso de que el contacto o el fusible esté en buenas condiciones. Si el instrumento de medición índica infinito, significa que el alambre, conductor o el fusible está abierto y, entonces, debe ser reemplazado. Algunos probadores de continuidad pretenden tiene la opción de indicar el estado de un dispositivo de manera audible, es decir, si un cable o conductor se encuentra en estado óptimo el instrumento de verificación produce un sonido indicando así el buen estado del dispositivo. En la figura 2.40 se muestra un modo de conexión de un multímetro con el objeto de probar la continuidad; el primer caso muestra un medidor analógico y en el segundo se muestra un medidor digital.

− De Tensión. La mayoría de los circuitos y dispositivos se pueden probar con un vóltmetro mientras estén conectados a otros componentes. En la mayoría de los casos, este es uno de los tipos de prueba preferidos. Lo más recomendable en esta prueba es que se debe estar atento con el voltaje que está alrededor del mismo, ya que si se tiene contacto con las terminales de

Fig. 2.40 . Conexión apropiada de multímeprobar continuidad. 41

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prueba, se puede tener un shock severo. En la figura 2.41, se muestran los diagramas de tres métodos de probar voltaje, en cualquier caso, "cuando deba hacer pruebas de voltaje, asegúrese que el vóltmetro esté ajustado para el rango de voltaje que es mayor que el voltaje que se

espera medir". AIgunas veces quizás no se tenga idea de qué magnitud se va a medir, por lo que se debe poner en su ajuste o rango más alto. El vóltmetro debe tener escalas para corriente alterna (CA) y corriente directa (CD), en el caso de que no se tenga idea de qué se va a medir, colóquelo en el rango más alto de CD. Para el caso (a) de la figura 2.41 tenemos que el voltaje es trifásico y por lo tanto se debe probar el voltaje entre las fases A-B, B-C y A-C. ¡NO OLVIDE TENER ABIERTO EL DESCONECTADOR AL MOTOR DURANTE LA PRUEBA! Con esta prueba (caso (b) de la figura) se puede tener la localización exacta de un conductor o a través de un grupo de contactos abiertos. En esta prueba una terminal de vóltmetro se coloca como punto de referencia y con la otra se hace la exploración.

Fig. 2.41. Pruebas con el vólmetro. (a) Prue


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Para determinar si un grupo de contactos están abiertos o cerrados, al colocar las terminales del vólmetro directamente a través del grupo de contactos, éste debe mostrar que el voltaje está presente. “Si los contactos están abiertos hay indicación de voltaje” “Si el vólmetro indica 0, los contactos están cerrados” La figura 2.42 muestra cómo debemos conectar un vólmetro para comprobar el estado de los contactos. Si deseamos comprobar una línea de alimentación con un vólmetro este último deberá conectarse como se muestra en la figura 2.43.

• Pruebas de operación. Antes de poner a funcionar un sistema de manera permanente en un proceso de producción deben realizarse un gran número de pruebas o ensayos en los motores que están instalados en el sistema y verificar todos y cada uno de los parámetros de importancia o que sean de interés para realizar de manera

óptima el proceso. Algunas de las pruebas más comunes para motores son las siguientes.

Fig. 2.42. Conexión de un vólmetro para verificar el estado de unos contactos. 43

42, 43 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez

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− En vacío. La prueba en vacío se refiere a hacer funcionar el sistema sin ningún tipo de carga, es decir, será suficiente con poner en marcha el sistema y los motores y verificar todos y cada uno de los circuitos de mando y accionamientos de potencia. OJO, es recomendable que se tenga un sistema o circuito de desconexión maestro que pueda accionarse de manera inmediata y con el objeto de desenergizar el circuito de manera general en caso de que algo salga mal.

Si de motores se trata el ensayo o prueba en vació debe hacerse con tensión y velocidad nominales, normalmente ejecutado en los dos sentidos de rotación del motor, se notan los valores de la corriente del inducido, tensión y corriente de campo. Como ejemplo citaremos un ensayo en vació para un alternador y los parámetros que deben tomarse en cuenta para tal efecto. En primer lugar por característica de vacío se entiende, la curva que representa la f.e.m. en función de la corriente de excitación, girando el alternador a velocidad constante. Para realizar la prueba deberá armarse el circuito de la figura 2.44.

Fig. 2.43. Comprobación de una línea de alimentación utilizando un vólmetro. 44

Fig. 2.44. Conexiones para el ensayo de vacío de un generador auto-excitado 45


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Los datos y medidas necesarios son los siguientes: 1. Tomar nota de los datos de la placa

de características de la máquina 2. Medir la resistencia cómica del

bobinado inductor 3. Calcular la intensidad máxima Iex,

que absorberá el circuito inductor 4. Elegir el reóstato adecuado a la

intensidad de excitación 5. Elegir el puente rectificador

adecuado a la intensidad máxima de excitación

6. Colocar los instrumentos de verificación y medida adecuados al tamaño dela máquina

7. dar la velocidad nominal, procurando el cebado del alternador, una vez alcanzado, conseguir en sus bornes, valores de tensión suficientes para construirla curva de vacío.

8. Tomar nota de los valores obtenidos y elaborar una tabla.

• Puesta en marcha

Esta prueba se realiza conectando todas y cada una de las cargas que va a controlar el sistema ya sea que mueva máquinas del tipo mecánicas o bien a veces los motores se acoplan a generadores, ya sea de voltaje ca o bien de voltaje en cd. Resumen

Competencia para la vida.

Fortalecer la autoestima durante el aprendizaje de la instalación de controles.

a) Realiza un resumen en tu

cuaderno o libreta de apuntes

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de todas y cada una de las actividades realizadas al proyectar, seleccionar, implementar y verificar los elementos de un control de motores.

b) Destaca la importancia de cada una de las actividades anotadas en tu resumen.

c) Comenta con tus compañeros de grupo tus anotaciones y las de los demás llegando a un consenso en sus comentarios.

d) Aplaudan todos y cada uno de los resúmenes de tus compañeros al momento de ser comentados por todo el grupo.


Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.5 “Lectura e interpretación de diagramas de línea (escalera) y cableado” ubicada en la pág.


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2



Operación de relevadores y contactores electromagnéticos


Al finalizar la práctica, el alumno operará dispositivos relevadores y contactores electromagnéticos de acuerdo a sus características en manuales de fabricantes.


Duración: 4 hrs.


Herramienta

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• Botón rojo • Botón negro • 2 contactor

electromagnético • Relevador de retraso de

tiempo • Resistencia de alambre 10

ohms • Resistencia de alambre

100 ohms • Resistencia de alambre

1000 ohms • Capacitor electrolítico

1000uF • Diodo de silicio • Contactores NA • Contactores NO • Manuales de contactores y

relevadores

• Multímetro digital. • Zumbador de prueba

• Desarmador plano • Desarmador de cruz • Pinzas de electricista • Pinzas de presión • Pinzas de punta • Llaves allen • Extractor

Procedimiento

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1. Tener listos los manuales de fabricantes relevadores y contactores


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1. Arma el circuito de la figura 1.

2. Enciende la fuente y gradualmente aumenta el voltaje hasta que el contactor “A” opere 3. Repite la operación al menos tres veces y anota el voltaje y la corriente justo antes del operación

del contactor. 4. Gradualmente disminuye el voltaje hasta que el contactor se desactive 5. Repite la operación al menos tres veces anotando el voltaje y corriente justo antes de que el

contactor se desactive 6. Por el voltaje en 0 y apaga la fuente de energía 7. Cambia el rango del vólmetro a 250 Vac 8. enciende la fuente de energía y ajústala a un voltaje de 120 Vac o bien al valor nominal del

voltaje de operación de la bobina 9. mide ahora la corriente de la bobina 10. Coloca el voltaje a 0 y apaga la fuente 11. Cambia el rango del medidor de corriente a 10Aca 12. Sostén la armadura para impedir que cierre 13. Enciende la fuente de energía en 120Vac 14. Rápidamente mide la corriente de pico de la bobina 15. Coloca el voltaje en cero y apaga la fuente 16. Cambia el contactor “A” por el contactor “B” y realiza las mediciones anteriores anotando tus

resultados en la siguiente tabla.

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17. Anota las especificaciones de corriente y voltaje de los contactos 18. Anota la carga que puede controlar cada par de contactos 19. Anota el valor de carga total que puede controlar el contacto con los cuatro pares de contactos 20. Arma el circuito de la figura dos poniendo especial cuidado en las polaridades correctas del

diodo y el capacitor.

21. Enciende la fuente de energía y ajústala exactamente a 100 volts de cd. 22. Oprime el botón de presión y toma nota del voltaje que indica el vólmetro conectado a través de

C1. 23. Oprime el botón de descarga hasta que el vólmetro indique 0 volts 24. Repite los puntos 22 y 23 cuatro veces más y llena la siguiente tabla utilizando la ecuación t =

(1000/RC/Es)Ec donde: t = tiempo en ms RC = (200)(1000uF) = 0.2 Es = 100Vcd Ec = voltaje del capacitor

25. Baja el voltaje a 0 y apaga la fuente. 26. Calcula el tiempo promedio de operación del botón de presión. 27. Armar el circuito de la figura 3

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28. Enciende la fuente y ajústala la exactamente a 100 volts de cd 29. Oprime botón de presión y toma nota del voltaje indicado por el vólmetro a través de C1 30. Oprime el botón de descarga hasta que el vólmetro conectado a través de C1 indique cero volts. 31. Repite los puntos 29 y 30 4 veces más anotando los resultados en la siguiente tabla.

32. Coloca el voltaje en 0 y apaga la fuente 33. Calcula el tiempo promedio de operación. 34. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica. 35. Limpia el área de trabajo. 36. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes

generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones

37. Elaborar un informe individual del análisis de los manuales, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones

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Operación de relevadores y contactores electromagnéticos



Desarrollo Si No No


práctica.


Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.

1. Armó el circuito de la figura 1. 2. Encendió la fuente y gradualmente aumentó el voltaje hasta que el

contactor “A” operó

3. Repitió la operación al menos tres veces y anotó el voltaje y la corriente justo antes de la operación del contactor.

4. Disminuyó gradualmente el voltaje hasta que el contactor se desactivó 5. Repitió la operación al menos tres veces anotando el voltaje y corriente

justo antes de que el contactor se desactivara

6. Puso el voltaje en 0 y apagó la fuente de energía 7. Cambió el rango del vólmetro a 250 Vac 8. Encendió la fuente de energía y la ajustó a un voltaje de 120 Vac o bien

al valor nominal del voltaje de operación de la bobina

9. Midió la corriente de la bobina

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10. Colocó el voltaje a 0 y apagó la fuente 11. Cambió el rango del medidor de corriente a 10Aca 12. Sostuvo la armadura para impedir que cerrara 13. Encendió de la fuente de energía en 120Vac 14. Midió la corriente de pico de la bobina de manera rápida 15. Colocó el voltaje en cero y apagó la fuente 16. Cambió el contactor “A” por el contactor “B” y realizó las mediciones

anteriores anotando sus resultados en la tabla correspondiente.

17. Anotó las especificaciones de corriente y voltaje de los contactos 18. Anotó la carga que puede controlar cada par de contactos 19. Anotó el valor de carga total que puede controlar el contacto con los

cuatro pares de contactos

20. Armó el circuito de la figura dos poniendo especial cuidado en las polaridades correctas del diodo y el capacitor

21. Encendió la fuente de energía y ajustar la exactamente a 100 volts de cd.

22. Oprimió el botón de presión y tomó nota del voltaje que indicó el vólmetro conectado a través de C1.

23. Oprimió el botón de descarga hasta que el vólmetro indicó 0 volts 24. Repitió los puntos 22 y 23 cuatro veces más y llenó la tabla

correspondiente.

25. Bajó el voltaje a 0 y apagó la fuente. 26. Calculó el tiempo promedio de operación del botón de presión. 27. Armó el circuito de la figura 3 28. Encendió la fuente y ajustó exactamente a 100 volts de cd 29. Oprimió botón de presión y tomó nota del voltaje indicado por el

vólmetro a través de C1

30. Oprimió el botón de descarga hasta que el vólmetro conectado a través de C1 indicó cero volts.

31. Repitió los puntos 29 y 30, 4 veces más anotando los resultados en la tabla correspondiente

32. Colocó el voltaje en 0 y apagó la fuente 33. Calculó el tiempo promedio de operación. 34. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica. 35. Limpió el área de trabajo. 36. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,

empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones

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Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de



2



Lectura e interpretación de diagramas de línea (escalera) y cableado.

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Al finalizar la práctica el alumno interpretará distintos diagramas para el control de motores mediante el uso de simbología en diagramas de línea o escalera y diagramas de cableado.


Duración: 4 hrs.


Herramientas • Manual de simbología

americana • Manual de simbología

europea • Diagramas de escalera • Diagramas de alambrado • Lápices • Goma • Hojas blancas

Procedimiento

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1. Tener listos los manuales de simbología americana y europea

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1. Para el diagrama de línea de la figura 1 identifica, usando los manuales de simbología americana y europea, todos y cada uno de los elementos que intervienen.

2. Indica la función que desempeñan todos y cada uno de los elementos que identificarse en el punto uno.

3. Describe la relación que existe entre los números que aparecen en el diagrama de escalera con los números que aparecen en el diagrama de alambrado de la estación de botones.

4. El diagrama de la figura 2 se conoce como diagrama o control de dos alambres o bien de dos

hilos. 5. A partir de del diagrama de la figura 2 realiza el diagrama de línea o escalera utilizando la

simbología correspondiente

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6. El diagrama de la figura se conoce como diagrama o control de tres alambres o bien de dos hilos..

7. A partir de del diagrama de la figura 3 realiza el diagrama de línea o escalera utilizando la simbología correspondiente .

8. Enumera las diferencias entre cada uno de los diagramas de las figuras 2 y 3. 9. Explica el funcionamiento de ambos circuitos (figuras 2 y 3).

PROBLEMA REAL.

10. Se tiene un tanque de agua que es controlado de forma manual a través de una estación de botones de arranque. Uno de los botones arranca la bomba de llenado y otro botón se encarga de parar la bomba. El diagrama de escalera se muestra en la figura 4.

11. La figura 5, muestra el mismo sistema de llenado pero ahora en forma automática.

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12. Elabora el nuevo diagrama de escalera guiándote en la figura 5. 13. Señala los nuevos elementos que han sido incorporados . 14. Describe la función de los elementos incorporados 15. Describe el funcionamiento general del circuito automatizado. 16. Elabora conclusiones de los diagramas estudiados en la práctica 17. Comenta grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y

completar los reportes correspondientes. 18. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica. 19. Limpia el área de trabajo. 20. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes

generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

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Lectura e interpretación de diagramas de línea (escalera) y cableado.



Desarrollo Si No No


práctica.


Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Identificó, para el diagrama de línea de la figura 1, usando los

manuales de simbología americana y europea, todos y cada uno de los elementos que intervienen.

2. Indicó la función que desempeñan todos y cada uno de los elementos que identificó en el punto uno.

3. Describió la relación que existe entre los números que aparecen en el diagrama de escalera con los números que aparecen en el diagrama de alambrado de la estación de botones.

4. Realizó el diagrama de línea a partir del diagrama de la figura 2 utilizando la simbología correspondiente

5. Realizó el diagrama de línea a partir del diagrama de la figura 3 utilizando la simbología correspondiente .

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6. Enumeró las diferencias entre cada uno de los diagramas de las figuras 2 y 3.

7. Explicó el funcionamiento de ambos circuitos (figuras 2 y 3). 8. Elaboró el nuevo diagrama de escalera guiándose en la figura 5. 9. Señaló los nuevos elementos que fueron incorporados . 10. Describió la función de los elementos incorporados 11. Describió el funcionamiento general del circuito automatizado. 12. Elaboró conclusiones de los diagramas estudiados en la práctica 13. Comentó grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener

consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes.

14. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica. 15. Limpió el área de trabajo. 16. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,

empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

Participó de manera activa en las estrategias de construcción del aprendizaje recomendadas

Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo..

Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de


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RESUMEN

En este capítulo dos, se han sentado las bases teóricas y principios de funcionamiento de los elementos de control de motores denominados: “circuitos de control electromagnético”. Comenzamos con una análisis estructural de un circuito de control electromagnético el cual ha sido dividido en bloques para comprender mejor su funcionamiento. Los bloques de un sistema de control electromagnético son, a saber: bloque de entrada, bloque de comunicación hombre-máquina, bloque de

tratamiento o control, bloque de salida y el bloque de potencia. En el primer bloque (entrada) se definen todas y cada una de las variables eléctricas que intervienen en el circuito de control tales como: voltajes, corrientes cargas, etc. Y que van a incidir directamente en la selección de los dispositivos de control; el bloque de comunicación hombre-máquina está definido por la interface entre el circuito de control y el operador del control es decir, todos aquellos dispositivos que están en

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contacto directo con el operario como pueden ser, botoneras, switches, etc.; el bloque de tratamiento o control define como son tratadas las variables del sistema con el fin de controlar una variable específica del motor como velocidad, rotación, etc.; el bloque de salida tiene que ver con los terminales de conexión entre lo elementos accionadores como contactores y relevadores y la carga final del sistema; por último, el bloque de potencia se refiere a todos aquellos dispositivos que se encargan de conectar la carga con las líneas de alimentación. Parte fundamental es el estudio de los elementos de interface hombre-máquina ya que de alguna manera, a través de ellos se logra los accionamientos de un control que no es automático. Entre estos dispositivos estudiamos los botones selectores de una o más posiciones, botones pulsadores que accionan los elementos auxiliares de mando como contactos auxiliares, botones sostenidos que logran un contacto permanente, interruptores de pedal para los lugares donde es imposible utilizar las manos. Otros elementos de suma importancia que han sido considerados en esta unidad dos son los relevadores que son dispositivos mecánicos capaz de

comandar cargas pesadas a partir de una pequeña tensión aplicada a su bobina algunos elementos de un relevador son: circuito de entrada, circuito de protección, circuito de accionamiento, etc. A su vez los relevadores magnéticos puede ser elementos de control pero no proporcionan protección contra sobrecarga a los motores y, ordinariamente, se usan en sistemas de control de dos alambres. De suma importancia, al igual que los relevadores, son los elementos llamados contactores. Los contactores magnéticos son interruptores accionados mediante electromagnetismo, que proporcionan un medio seguro y conveniente para conectar que interrumpir circuitos derivados cuya característica principal es que no tiene relevador de sobrecarga. Para proteger a los motores contra la sobrecarga, se utilizan precisamente relevadores de nominados “relevadores de sobrecarga”. Estos limitan la cantidad de corriente a un valor predeterminado. Estos relés tienen elementos térmicos o magnéticos conectados en las líneas del motor para limitar la excesiva corriente.

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Ahora bien, no siempre es necesario le accionamiento inmediato, algunos motores requieren de un accionamiento temporizado lo cual se logra utilizando otro tipo de relevadores denominados “relevadores temporizados”, éstos son aparatos que cierran o abren determinados contactos (contactos temporizados) al cabo de un tiempo. Los sistemas de control requieren a su vez de sensores e interruptores que determinen la operación de manera semiautomática o incluso, con fines de protección. Dentro de los interruptores estudiados en esta unidad dos, tenemos: interruptores de límite que son aparatos destinados a controlar la posición de una parte en una máquina o la misma máquina; de presión que se utilizan en procesos hidráulicos y neumáticos; de flujo o caudal; de nivel; de temperatura: los sensores que hemos estudiado son: de proximidad. Los dispositivos de seguridad forman parte importante dentro de un sistema de control, estos dispositivos auxiliares pueden ser: fusibles, interruptores termomagnéticos, cuchillas, siendo todos los anteriormente mencionados dispositivos de protección, algunos dispositivos auxiliares que no son de

protección también son importantes ya que, forman parte de la monitorización del sistema mismo, dentro de estos mencionamos a los dispositivos de señalización ya sea de forma visual o audible como lámparas o sirenas. Es de suma importancia conocer los bloques de contactos o conexión de los elementos de control como arrancadores por lo cual se ha incluido en esta unidad un apartado que habla en detalle de ello. Algunos elementos de control no pueden conectarse de manera directa a la línea de alimentación del sistema en general por lo que se hace necesario una fuente de alimentación para ellos. Una de las maneras más comunes de lograrlo se logra mediante un transformador de control el cual ha sido descrito en la unidad. Una vez que hemos estudiado los controladores, se ha hecho un estudio de los diferentes diagramas de control, de manera particular, de los diagramas de línea o escalera, se han estudiado las formas de asignación de identificadores, conexión de componentes y los más importante, el tipo de simbología estandarizada, ya sea americana o europea. Hemos incluido ejemplos de análisis y comprensión de diagramas como una

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ayuda para, posteriormente, realizar la planeación y la implementación de circuitos de control. Dimos una breve descripción de distintos tipos de componentes de un sistema de control según los distintos tipos de ambientes industriales ya que, no todos los componentes pueden ser utilizados en un ambiente de humedad, por ejemplo; así se han definido componentes para lluvia, polvo, humedad, etc. Se da un breve resumen de los tipos de tableros que existen para implementación de control de motores dentro de los que mencionamos a los tableros de control, los tableros eléctricos, etc., los componentes que han sido también vistos y que sirven como soporte a muchos elementos de control son las gavetas y que incluyen relevadores, arrancadores, etc. Parte importante en el estudio de elementos integradores de sistemas está el denominado Centro de Control de Motores (CCM), que surge por la necesidad de tener centralizado el control de distintos motores en un entorno industrial.

En la segunda parte de la unidad, se han descrito los criterios para la implementación del cableado de sistemas de control en un entorno industrial ya que, si bien el CCM, centraliza el control, es necesario hacer llegar todos y cada uno de los motores que son controlados hacia el CCM. Dentro de estos criterios de planeación de el cableado se han descrito una serie de pruebas en su forma básica y que pueden ser extrapoladas a un cableado en campo. Tales pruebas son: de continuidad, de tensión, pruebas de operación en vacío y por último pruebas de puesta en marcha del sistema para verificar el correcto funcionamiento de los sistemas de control en campo. Con esta parte de pruebas hemos cerrado el contenido de la unidad dos. En la unidad Tres siguiente, se dan los principios de operación de uno de los más importantes sistemas electrónicos de control denominado Programming Logic Controller (PLC), cuyo uso en la industria es actualmente muy fomentado por la ventaja que presenta respecto a los sistemas cableados.

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AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 2

1. Menciona los bloques de un circuito de control electromagnético. 2. Describe el bloque conocido como Bloque Hombre-máquina. 3. En qué consiste el tipo de mando binario (on-off). 4. Describe la función de un interruptor selector. 5. Explica la diferencia entre un botón pulsador y un botón sostenido. 6. Cuando no se puede accionar un interruptor de forma manual, ¿Qué tipo de

interruptor se usa? 7. ¿Qué son los contactores? 8. ¿Cómo funciona un relé de sobrecarga? 9. Describe los dos modos de funcionamiento de un relé temporizado.

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10. La principal aplicación de un interruptor de presión es en: 11. ¿Cómo funciona un interruptor de flujo o caudal? 12. ¿Qué es un sensor de proximidad? 13. Menciona los dos grandes grupos en que se dividen los fusibles. 14. Indica la función de una lámpara piloto. 15. Menciona los bloques de terminales de un dispositivo de control

electromagnético. 16. Describe brevemente el diagrama de escalera. 17. Menciona las dos normas de simbología más importante para diagramas

de escalera. 18. Describe brevemente dos de los tipos de envolventes para componentes

eléctricos. 19. Describe lo que es un Centro de Control de Motores CCM. 20. Describe como debe planearse un cableado de sistemas eléctricos. 21. ¿Qué se entiende por Ruteo en Campo?

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3INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE CIRCUITOS DE CONTROL CON PLC´S

Al finalizar el capítulo, el alumno instalará y operará circuitos de control con PLC’s

dentro de los sistemas electromecánicos con base en las especificaciones del proyecto para asegurar una operación fiable y segura del equipo.

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40 Hrs 40 Hrs



108 Hrs



28 Hrs



3.1. Identificar los componentes que se utilizan en los circuitos de control con PLC´s..

hrs.

3.2. Realizar el montaje de los componentes de un circuito de control con PLC’s conforme a diagramas y especificaciones de instalación.

hrs.

Módulo

Resultados de

Aprendizaje


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SUMARIO

COMPONENTES DEL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

CICLO Y MODOS DE OPERACIÓN DEL PLC.

DIAGRAMA DE ESCALERA PARA PLC’S.

UBICACIÓN Y MONTAJE DE COMPONENTES.

CABLEADO Y CONEXIÓN. PRUEBAS.

RESULTADO DE APRENDIZAJE3.1 Identificar los componentes que se utilizan en los circuitos de control con PLC´s. 3.1.1. COMPONENTES DEL

CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

Un Controlador Lógico Programable (PLC) es un equipo electrónico de con-trol con un cableado interno (hardware) independiente del proceso a controlar, que se adapta a dicho proceso mediante un programa específico (software) que contiene la secuencia de operaciones a realizar. Esta secuencia de operaciones se define sobre señales de entrada y salida al proceso, cablea-das directamente en los bornes de co-nexión del autómata. Las señales de entrada pueden pro-ceder de elementos digitales, como fi-nales de carrera y detectores de pro-ximidad, o analógicos, como sensores de temperatura y dispositivos de salida en tensión o corriente continuas. Las señales de salida son órdenes di-gitales todo o nada o señales analógicas en tensión o corriente, que se envían a los elementos indicadores y actuadores del proceso, como lámparas, contactores, válvulas, etc.

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El autómata gobierna las señales de salida según el programa de control previamente almacenado en una me-moria, a partir del estado de las señales de entrada. Este programa se introduce en el au-tómata a través de la unidad de pro-gramación, que permite además fun-ciones adicionales como depuración de programas, simulación, monitorización, control del autómata, etc. Una característica diferenciadora del PLC frente a otros sistemas de control programables está en la estandarización de su hardware, que permite la configuración de sistemas de control «a medida», según las necesidades estimadas de potencia de cálculo y número y tipo de señales de entrada y salida. El autómata se configura alrededor de una unidad central o de control, que, unida por medio de buses internos a las interfaces de entrada y salida y a las memorias, define lo que se conoce como arquitectura interna del autó-mata. Según las soluciones constructivas adoptadas, esta arquitectura puede to-mar distintas configuraciones, que se-rán objeto de estudio en un capítulo posterior. En éste, se definen los blo-

ques constitutivos del autómata, y sus características más relevantes. Un autómata programable se compone esencialmente de los siguientes bloques (figura 3.1): Unidad central de proceso o de control, CPU. • Memorias internas. • Memoria de programa. • Interfaces de entrada y salida. • Fuente de alimentación. La unidad de control consulta el estado de las entradas y recoge de la memoria de programa la secuencia de instrucciones a ejecutar, elaborando a partir de ella las señales de salida u ór-denes que se enviarán al proceso. Du-

Fig. 3.1. diagrama de bloques de un autómata pr

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rante la ejecución del programa, las instrucciones son procesadas en serie, una tras otra. La unidad de control es también la responsable de actualizar continua-mente los temporizadores y contadores internos que hayan sido programados. La memoria del autómata contiene todos los datos e instrucciones que ne-cesita para ejecutar la tarea de control. La memoria interna es la encargada de almacenar datos intermedios de cálculo y variables internas que no aparecen directamente sobre las salidas, así como un reflejo o imagen de los últi-mos estados

leídos sobre las señales de entrada o enviados a las señales de salida. La memoria de programa contiene la secuencia de operaciones que deben realizarse sobre las señales de entrada para obtener las señales de salida, así como los parámetros de configuración del autómata. Por ello, si hay que in-troducir alguna variación sobre el sistema de control basta generalmente con modificar el contenido de esta me-moria. Las interfaces de entrada y salida es-tablecen la comunicación del autómata con la planta. Para ello, se conectan, por una parte, con las señales de pro-ceso a través de los bornes previstos y, por otra, con el bus interno del autó-mata. La interfaz se encarga de adaptar las señales que se manejan en el pro-ceso a las utilizadas internamente por la máquina. La fuente de alimentación proporciona, a partir de una tensión exterior, las tensiones necesarias para el buen fun-cionamiento de los distintos circuitos electrónicos del sistema. En ocasiones, el autómata puede disponer de una batería conectada a esta fuente de ali-mentación, lo que asegura el mante-nimiento del programa y algunos datos en las memorias en caso de interrup-ción de la tensión exterior.

1 Autómatas programables. Balcells-

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Se conoce como bus interno al con-junto de líneas y conexiones que per-miten la unión eléctrica entre la unidad de control, las memorias y las interfaces de entrada y salida. Un bus se compone de un conjunto de hilos o pistas utilizadas para intercambiar datos u órdenes (por ejemplo, el contenido de celdas de memoria o las instrucciones de la unidad de control). Para minimizar el número de co-nexiones y dado que la unidad de con-trol, que organiza el tráfico por estos hilos, sólo puede comunicarse con sus periféricos de una forma secuencial, uno tras otro, el conjunto de hilos del bus es común y compartido por todos ellos.

Esta estructura exige que en todo momento sólo pueda haber un peri-férico ocupando el bus, ya que de lo contrario se mezclarían los datos en-viados por varios de ellos o se recibi-rían en un periférico datos que no le corresponden. Los tres buses característicos de un sistema digital (figura 3.2), bus de da-tos, por el que tienen lugar las trans-ferencias de datos del sistema, bus de direcciones, a través del cual se direccionan la memoria y el resto de los periféricos, y bus de control, constituido por todas las conexiones destinadas a gobernar los intercambios de información, se reunifican en el autómata en uno sólo, que recibe el nombre de bus interno. El número de líneas de este bus depende de cada fabricante. Se considera también como bus del autómata cualquier conexión entre bloques o módulos que no necesite de procesadores específicos de comunicaciones en sus extremos, como, por ejemplo, el cable de conexión entre el autómata y una unidad externa de expansión de E/S.

Fig. 3.2. Estructura de conexión mediante buses. 2

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UNIDAD CENTRAL DE PROCESO, CPU La CPU («Central Processing Unit»), construida alrededor de un sistema mícro-procesador, es la encargada de ejecutar el programa de usuario y de ordenar las transferencias de información en el sistema de entradas/salidas. Adicionalmente, puede también es-tablecer comunicación con periféricos externos, como son la unidad de pro-gramación, monitores LED/LCD o TRC, otros autómatas u ordenadores, etcétera. Para ejecutar el programa, la CPU adquiere sucesivamente las instruccio-nes una a una desde memoria, y realiza

las operaciones especificadas en las mismas. El funcionamiento es, salvo escasas excepciones, de tipo interpretado, con decodificación de las instrucciones cada vez que son ejecutadas. Esta decodificación puede realizarse mediante un sistema de lógica estándar con microprocesador más memoria, o puede estar microprogramada por hardware (cableada) en el propio procesador, según diseño propio del fabricante utilizando tecnologías «custom» o per-sonalizadas. La primera solución, más barata, es la más frecuente en autó-matas de gama baja, mientras que la segunda, con mayores costes de diseño y desarrollo, es propia de autómatas de gamas medias y altas, donde el incremento de precio queda compensado por los bajos tiempos de ejecución de instrucciones, mucho menores que en la solución estándar (décimas de microsegundo frente a decenas de micro-segundos). En cualquier caso, esta decodificación interna de instrucciones es transparente al usuario, que no puede modificarla en ninguna forma. Al ser además específica de cada fabricante, que elige el lenguaje de programación que soportará su autómata (instruccio-


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nes, contactos o símbolos gráficos) y la forma en que se interpretan sus ins-trucciones, la decodificación no sólo li-mita los lenguajes disponibles de pro-gramación, sino que es la responsable de que no todas las CPU pueden eje-cutar los mismos programas, aunque hayan sido escritos en el mismo len-guaje, impidiendo, en definitiva, el in-tercambio de programas entre autó-matas diferentes. En algunos casos, la decodificación se realiza con la ayuda de una memoria exterior (intérprete), de la que pueden existir distintas versiones dentro de una misma familia de autómatas, ofreciendo una amplia gama de posibilidades como: • Modificación del lenguaje de progra-mación. • Tratamiento de señales analógicas. • Manipulación de textos. • Algoritmos de control en lazo cerra-do, etc. Esta solución aumenta la flexibilidad del sistema, pero incrementa también los tiempos de ejecución (los quintu-plica, aproximadamente), al tener que decodificar las instrucciones según las indicaciones de una memoria exterior conectada al bus.

La figura 3.3 muestra los bloques fundamentales de una CPU, donde se reconocen los siguientes: — ALU, «Aritmetic Logic Unit», en-cargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas (combinaciones Y, O, sumas, comparaciones, etc.). Acumulador, que almacena el resultado de la última operación realizada por la ALU. Flags, o indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo, negativo, resultado cero, etc.). El estado de estos fiags puede ser consultado por el programa.

Fig. 3.3. Diagrama bloques de la unidad central de p

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— Contador de programa, PC («Program Counter»), encargado de la lectura de las instrucciones de usuario y, por tanto, de la secuencia de ejecución. Esta secuencia puede ser modificada con el juego de instrucciones de salto. — Decodificador de instrucciones y secuenciador, cableado y/o progra-mado, donde se decodifican las instrucciones leídas en la memoria y se generan las señales de control. — Programa ROM monitor del sistema, donde se almacena la secuencia de puesta en marcha, las rutinas de test y de error en la ejecución, etc. — Opcionalmente, un cartucho de memoria ROM externa, que contendría una ampliación del intérprete incorporado, a fin de que la CPU pudiera decodificar y ejecutar instrucciones

complejas o escritas en lenguajes de programación más potentes. Algunos autómatas incluyen junto al acumulador los registros de pila, que permiten almacenar resultados parcia-les del programa (obtenidos mediante instrucciones particulares de paréntesis o bloques) antes de operar con ellos y asignar el resultado a una salida. La combinación de la CPU con la memoria interna, imagen de entradas/ salidas, y de programa de usuario, es conocida también con el nombre de unidad de proceso o tarjeta central aunque algunos fabricantes denominan por extensión al conjunto simplemente CPU. Dada la diversidad de funciones que debe realizar la CPU, aparece, en au-tómatas de gamas medias y altas, una subdivisión y reparto de tareas en la misma, a fin de optimizar su funcio-namiento. Esta subdivisión puede realizarse de dos formas: — arquitectura de coprocesador,


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— estructura de control distribuido mediante el empleo de módulos inteligentes. Para la primera solución se disponen varios microprocesadores que ejecutan el programa de forma concurrente, tra-bajando en paralelo y mejorando sig-nificativamente las prestaciones del sistema en cuanto a rapidez y potencia de cálculo. En el control distribuido con módulos inteligentes se conectan al bus procesadores específicos especializados en tareas como la medida y regulación de temperatura, control de posición, conexión con otros procesadores dentro de una red local, etc., lo que permite traspasar ciertas funciones, normalmente críticas en el tiempo, a estos periféricos inteligentes (denominados así porque incluyen sus propios procesadores y memorias), descargando al procesador central de unos procesos a los que no podría atender con la necesaria rapidez. Ambas soluciones, estructuras de co-procesadores y conexión de módulos inteligentes, pueden coexistir en algu-nos modelos de autómata, proporcio-nando una superior potencia de cál-culo, capacidad y rapidez en la ejecu-ción.

MEMORIA DEL AUTÓMATA La memoria de trabajo es el almacén donde el autómata guarda todo cuanto necesita para ejecutar la tarea de con-trol: • Datos del proceso — Señales de planta, entradas y sa-lidas. — Variables internas, de bit y de pa-labra. — Datos alfanuméricos y constantes. • Datos del control — Instrucciones de usuario (progra-ma). — Configuración del autómata (modo de funcionamiento, número de entradas/salidas conectadas, etc.). Memorias internas En un autómata programable, memoria interna es aquella que almacena el estado de las variables que maneja el autómata: entradas, salidas, conta-dores, relés internos, señales de estado, etc. La memoria interna, de longitud in-variable para cada modelo de autó-mata, fija sus características funcionales en cuanto a capacidad de direccionamiento E/S, y número y tipo de variables internas manipuladas. Por esta razón, la clasificación de la memoria interna no se realiza aten-diendo a sus características de lectura y escritura, sino por el tipo de variables que almacena y el número de bits que

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ocupa la variable. Así, la memoria in-terna del autómata queda clasificada en las siguientes áreas: Posiciones de 1 bit (bits internos) — Memoria imagen de entradas/sa-lidas. — Relés internos. — Relés especiales/auxiliares. Posiciones de 8, 16 o más bits (re-gistros internos) — Temporizadores. — Contadores. — Otros registros de uso general. Memoria de programa La memoria de programa, normal-mente externa y enchufable a la CPU, almacena el programa escrito por el usuario para su aplicación. Adicional-mente puede contener datos alfanuméricos y textos variables, y también información parametrizada sobre el sistema, por ejemplo nombre o identificador del programa escrito, indicaciones sobre la configuración de E/S o sobre la red de autómatas, si existe, etc. El conjunto de direcciones corres-pondientes a todas las posiciones de memoria que puede direccionar la CPU, es decir, de toda la memoria de trabajo, se denomina en el autómata mapa de memoria.

La longitud de este mapa de memoria depende de tres factores: — La capacidad de direccionamiento de la CPU, que determina el número de direcciones asignadas a los dispositivos internos. — El número de entradas/salidas co-nectadas, que determina la longitud de la memoria imagen E/S, — La longitud de la memoria de usuario utilizada. INTERFACES DE ENTRADA Y SALIDA Las interfaces de entrada y salida es-tablecen la comunicación entre la uni-dad central y el proceso, filtrando, adaptando y codificando de forma comprensible para dicha unidad las se-ñales procedentes de los elementos de entrada, y decodificando y amplificando las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviarlas a los elementos de salida. Dada la enorme cantidad de variantes que pueden presentarse en las señales de proceso, es evidente que deberá existir también un gran número de tipos de interfaces, tanto de entradas como de salidas. Estas interfaces pueden clasificarse de diferentes formas, según se muestra a continuación. • Por el tipo de señales: — Digitales de 1 bit.

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— Digitales de varios bits. — Analógicas. • Por la tensión de alimentación: — De corriente continua (estáticas de 24/110 Vcc). — De corriente continua a colector abierto (PNP o NPN). • De corriente alterna (60/110/220 VCA). — Salidas por relé (libres de tensión). • Por el aislamiento: — Con separación galvánica (opto-acopladores). — Con acoplamiento directo. • Por la forma de comunicación con la unidad central: — Comunicación serie. — Comunicación paralelo. • Por la ubicación: — Locales. — Remotos. En la gama de pequeños autómatas, el tipo de interfaces disponibles suele ser más limitado, siendo las más fre-cuentes, clasificadas por entradas y sa-lidas, las siguientes: Entradas: — Corriente continua a 24 o 48 Vcc. — Corriente alterna a 110 o 220 VCA. — Analógicas de 0-10 Vcc o 4-20 mA. Salidas; — Por relé. — Estáticas por triac a 220 VCA má-ximo.

— Colector abierto para 24 o 48 Vcc. • Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA. En la gama de autómatas modulares, construidos generalmente sobre un rack que permite la ampliación con distintas tarjetas de Jnterfaz, las posibilidades son mayores, llegando hasta la conexión directa de diversos tipos de transductores y periféricos. FUENTE DE ALIMENTACIÓN La fuente de alimentación proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos circui-tos del sistema. Un autómata programable está for-mado por bloques que requieren ni-veles de tensión y de potencia diferen-tes y que, además, están sometidos a condiciones ambientales de ruido elec-tromagnético también distintas. Por todo ello es frecuente que la ali-mentación se obtenga de varias fuentes separadas, procurando independizar las siguientes partes del circuito: — Unidad central e interfaces E/S (alimentación autómata). — Alimentación de entradas. — Alimentación de salidas (cargas) de tipo electromagnético. Esta división, salvo en pequeños compactos, suele mantenerse en todos los autómatas, que necesitan al menos

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de dos fuentes de alimentación inde-pendientes: — Alimentación del autómata (CPU, memorias e interfaces). — Alimentación de los emisores de señal y de los actuadores de salida. La alimentación a la CPU puede ser de continua a 24 Vcc, tensión muy fre-cuente en cuadros de distribución, o en alterna a 110/220 VCA. En cualquier caso, la propia CPU alimenta las in-terfaces conectadas a través del bus interno. La alimentación a los circuitos E/S puede realizarse, según tipos, en alter-na a 48/110/220 VCA, o en continua a 12/24/48 Vcc. EJERCICIO. Subraya la respuesta correcta en los siguientes reactivos. 1. Controlador Lógico Programable a) CPU b) PLC

c) TTL 2. En un PLC las señales de salida son del tipo: a) Analógicas y Digitales b) Sólo discretas c) Fuente 3. Contiene todos los datos e instrucciones que necesita para ejecutar la tarea de control en un PLC. a) Memoria del programa b) Memoria del autómata c) Memoria interna 4. Las salidas de corriente alterna en un PLC pueden ser de: a) 60,110 y 220 V b) 10, 20 y 24 V c) 117, 440 y 1100 V 5. Proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos circuitos del sistema PLC. a) CPU b) Memoria interna c) Fuente de alimentación

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Investigación Documental

Competencia tecnológica Investigar los avances recientes en relación a los dispositivos de control electrónicos

a) Consulta de manera individual,

catálogos y manuales de distintos fabricantes de PLC´s y verifica los avances tecnológicos que existen en ese campo, tanto para PLC y accesorios de éstos.

b) En hojas de rotafolio realiza un diagrama de tiempo que muestre la evolución de la industria de automatización (PLC´S).

c) Muestra tu diagrama a tus compañeros de grupo y comenten sus trabajos.

d) Realicen conclusiones que ayuden al aprendizaje en grupo.

Resumen.

Competencia de calidad.

Desarrollar diferentes técnicas de investigación bibliográfica en relación a fabricantes de PLC.

a) En equipos de tres personas desarrollen diferentes técnicas de investigación bibliográfica.

b) Apliquen las técnicas anteriores investigando en diferentes medios de información por ejemplo: bibliotecas, internet, revistas y catálogos de fabricantes.

c) Entreguen un resumen en hojas tamaño carta y en procesador de textos incluyendo imágenes y diagramas perfectamente explicados y acotados, con pulcritud y claridad

3.1.2. CICLO Y MODOS DE

OPERACIÓN DEL PLC. • Configuración de comunicación del

PLC con una estación de trabajo. La puesta a punto, el mantenimiento y la explotación de una aplicación con autómata programable necesitan de un diálogo hombre-máquina, tanto durante la fase de concepción y edición del programa como durante la fase de operación del sistema.

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En la primera fase, el programador introduce el programa en la memoria del autómata y verifica y ajusta su funcionamiento, mediante la observación de las variables (monitorización) y la modificación del estado en variables lógicas, o el valor en variables alfanuméricas (forzado). En la segunda fase, de explotación, sigue siendo conveniente —en ocasio-nes imprescindible— para el operador el acceso a los valores de planta, que son leídos a través de variables de au-tómata. Generalmente, no será nece-sario la monitorización o forzado de todas las variables del programa, sino sólo de aquellas significativas para la comprensión y control del proceso.

La relación descrita entre el autómata y el programador o el usuario se consigue mediante dispositivos espe-cíficos dedicados, o utilizando un en-torno software que corre sobre una máquina de uso general, por ejemplo, un PC. Estos dispositivos, denominados en general Unidades de Programación y Servicio, responden a la necesidad de comunicación entre el usuario y el autómata para la programación del mismo, y entre el usuario y la planta para la observación y el control. La comunicación a establecer, tanto para programación como para el con-trol, lo será siempre sobre el autómata, que dispone para ello de los conectores de conexión adecuados, en la CPU para la programación, o en la

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CPU o procesadores auxiliares de comunicaciones para la explotación y el servicio (figura 3.4). Como se ve en la figura 3.4, el acceso al autómata no está limitado en el espacio: con las pasarelas («gate-ways») adecuadas (por ejemplo, modems para una red telefónica) es posible actuar sobre el autómata desde un punto remoto, apoyándose en una red con soporte físico eléctrico, óptico o inalámbrico.

• Interfase de Programación

El terminal de programación se distingue por su teclado tipo QWERTY pantalla de gran tamaño, que permite la visualización de bloques completos de programa, con identificación simbólica de las variables y menús de ayuda “on-line”. En la programación “off-line” los programas se confeccionan sin conexión entre el aparato y el autómata, y una vez finalizados se transfiere a módulos de memoria independientes enchufables después al autómata, o se mantiene en la memoria del aparato de programación para su transferencia directa a la memoria del autómata. En programación “On-line” los programas se confeccionan, prueban y corrigen sobre el mismo autómata, unido directamente a la unidad de programación. El terminal SIMATIC S5 PG685 de SIEMENS (figura 3.5) es un ejemplo de estos equipos.


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Incorporando todos los elementos de hardware mencionados, sistema microprocesador, con pantalla, teclado, lector de disco e interfaces, el teclado puede cerrarse sobre la pantalla, protegiendo así a ésta y a las teclas durante el transporte. Con conexión directa a autómata, a un monitor de vídeo y a una impresora, el terminal puede funcionar «off/on line», en planta o taller de programación, ofreciendo en ambos casos la facilidad de manejo que le proporciona su de-dicación exclusiva a la programación/ monitorización de programas y va-riables sobre autómatas de su misma marca. El elevado coste de estos equipos, por lo singular de su aplicación, unido a la caída de precios del hardware de los PC compatibles de uso general (placas base, expansiones de memoria,

controladoras de dispositivos, etc.) ha llevado a los fabricantes de terminales a modificar éstos, construyéndolos al-rededor de arquitecturas PC, aprove-chando incluso los sistemas operativos generales DOS/UNIX. Verdaderos ordenadores compatibles, los terminales resultantes se dis-tinguen de los PC por la presencia de teclas de función específica, que per-miten el acceso a funciones dedicadas sin necesidad de pasar por menús en árbol. Así, una simple pulsación pone el terminal en modo programación, transferencia, monitorización, etc. Un ejemplo de estos terminales es el Telemecanique TSX 507, ordenador portátil industrial compatible IBM PC-AT con sistema operativo DOS-OS/2. La terminal Telemecanique TSX 507 se muestra en la figura 3.6. Realización del ejercicio

Fig. 3.6. Terminal Telemecanique TSX 507. 6

5, 6 Autómatas programables. Balcells-

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Distinguir las características de funcionamiento de los diferentes controles electrónicos .

a) Con base en la lluvia de ideas realizada en grupo toma notas destacando aquellas que consideres más relevantes y que definan las características del funcionamiento de los controles electrónicos.

b) Reúnanse en parejas y junten la información recabada.

c) Realicen en láminas esquemas, diagramas o cualquier otro recurso que les permita analizar todas y cada una de las características para los tipos de controles expuestos.

d) Puntualiza de manera oral y ante grupo los criterios utilizados para analizar las características de funcionamiento de los controles electrónicos.

e) Presenten su trabajo al grupo para ser retroalimentado.


Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.5 “Identificación de Autómatas Programables (PLC´s)” ubicada en la pág.

3.1.3 DIAGRAMA DE ESCALERA PARA PLC’S.

• Simbología. − Estandarizada.

El lenguaje de contactos expresa las relaciones entre señales binarias como una sucesión de contactos en serie y en paralelo, según las equivalencias que se muestran en la tabla 3.1. Adoptado por muchos fabricantes de autómatas (norteamericanos y japone-ses, principalmente) como lenguaje base de programación, el diagrama de contactos («Ladder Diagram») puede ser introducido directamente en la uni-dad de programación mediante un editor de símbolos gráficos. Normalmente este editor incluye restricciones en cuanto al número de contactos o bobinas a representar en cada línea, la ubicación de los mismos, la forma de las conexiones, etc. Siendo los contactos de relés com-ponentes de dos estados, asignados a los valores lógicos: 0: contacto abierto 1: contacto cerrado

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las equivalencias de la tabla 3.1 per-miten definir sobre ellos un álgebra de Boole, denominada usualmente álgebra de contactos. Esto significa que cualquier función lógica puede ser transcrita directa e in-mediatamente a diagrama de contactos y viceversa, transcripciones de utilidad cuando se trata de visualizar gráfica-mente un programa escrito en lenguaje booleano. Sin embargo, el diagrama de contactos, de origen norteamericano, no nació

como una posible herramienta de visualización de programas ya escritos en lista de instrucciones, sino como trascripción directa de los esquemas eléctricos de relés (circuitos de mando) de uso común en la automatización previa a la aparición de los sistemas programables. Por esta razón, los diagramas de con-tactos incluyen desde sus orígenes bloques funcionales que ya aparecían como elementos propios en aquellos esquemas, los temporizadores y los contadores. Utilizando estos bloques, sobre los cuales pueden definirse la base de tiempos y el tiempo final en el caso de temporizadores y el módulo de contaje y condiciones de paro y reset en el caso de contadores, el lenguaje de contactos permite programar directamente cualquier esquema eléctrico de relés. Sin embargo, y al igual que ocurría en los lenguajes booleanos, también en éste se

Tabla 3.1. Simbología estandarizada según NEMA/DIN19239 con sus equivalencias lógicas y de relés. 7


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desarrollan bloques funcionales complejos que permiten la manipula-ción de datos y las operaciones con va-riables digitales de varios bits. La presencia de estos bloques, de ejecución dependiente de una o más condiciones binarias, multiplica la po-tencia de programación sin dejar de mantener las ventajas de la represen-tación gráfica del programa. Así, pue-den programarse situaciones de auto-matización compleja que involucren variables digitales, registros, transferencias, comparaciones, señales analógicas, etc. Por supuesto, y al igual que ocurre con las extensiones al lenguaje booleano, no todos los autómatas, aun del mismo fabricante, pueden manejar todas las posibilidades de programación con contactos: sólo las gamas más altas acceden a la totalidad de extensiones

del lenguaje, quedando las restantes limitadas al empleo de partes más o menos significativas de él. La tabla muestra la simbología de manera estandarizada según NEMA/DIN19239. Si bien es cierto estos símbolos son de uso general, algunos fabricantes adoptan su simbología de manera particular. Más adelante estudiaremos alguna simbología empleada por algunos fabricantes como: Allen-Bradley y Siemens.

− De Allen Bradley. Estas instrucciones, cuando se usan en programas de escalera, representan los circuitos de lógica cableada, usados para el control de una máquina o equipo. Las instrucciones básicas se dividen en tres grupos: bit, temporizador y contador. 1. XIC (examine si cerrado) Esta instrucción es utilizada para saber si un bit esta activado.

2. XIO (examine si abierto) Esta instrucción es muy similar a la anterior, solo que esta determina si un bit esta desactivado.

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3. OTE (active la salida) Utilizar una instrucción OTE en un programa de escalera para activar/desactivar un bit cuando las condiciones de renglón son evaluadas como verdaderas/falsas respectivamente.

4. OTL y OTU (enclavamiento y desenclavamiento de salida) Estas instrucciones por lo general son usadas direccionando el mismo bit. La instrucción OTL activa un bit cuando las condiciones del renglón son verdaderas y este bit permanece activo aunque las condiciones del renglón se vuelvan falsas. La instrucción OTU se encarga de desactivar el bit.

5. OSR (un frente ascendente) La instrucción OSR es una instrucción de entrada retentiva que ocasiona un evento durante una sola vez.

6. TON ( temporizador a la conexión) Esta instrucción es utilizada para activar o desactivar una salida después de que el

temporizador haya estado activado por un intervalo de tiempo preseleccionado.

7. TOF (temporizador a la desconexión) Este temporizador tiene el mismo funcionamiento que el TON, solamente que este temporiza cuando las condiciones del renglón son falsas.

8. RTO (temporizador retentivo) Este es un temporizador a la conexión, pero cuando las condiciones del renglón pasan de verdaderas a falsas, se retiene el valor del acumulador y, cuando las condiciones del renglón vuelven a verdaderas, este continua temporizando.

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9. CTU (Contador progresivo) El CTU es una instrucción que cuenta las transiciones de renglón de falso a verdadero. Las transiciones de renglón pueden ser provocadas por eventos ocurridos en el programa.

10. CTD (contador regresivo) Esta instrucción es muy similar al CTU, solamente que esta disminuye el valor del acumulador cada vez que hay una transición de falso a verdadero.

Un ejemplo de diagrama de escalera se muestra en la figura 3.7.

− De Siemens. Los elementos importantes en un programa para PLC al igual que un alambrado lógico con elementos eléctricos como relevadores son:

- Contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados.

- Bobinas. - Temporizadores (Timers). - Contadores.

En la tabla 3.2 se muestran los símbolos comunes utilizados por Siemens para diagramas de escalera.

Contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados

Un contacto es un elemento eléctrico el cual su principal y única función es abrir y cerrar un circuito eléctrico ya sea para impedir el paso de la corriente o permitir el paso de la misma.

Tabla 3.2. Simbología utilizada por Siemens en diagramas de escalera. 8

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Un contacto es un elemento de entrada. Así lo lee el PLC. Las entradas se representan por medio de la letra I. Cuando un contacto se activa y éste se cierra (contacto normalmente abierto) este pasa de un estado lógico 0 a un estado lógico de 1. Cuando un contacto se activa y este se abre (contacto normalmente cerrado) este pasa de un estado lógico 1 a un estado lógico 0.

Bobinas

Las bobinas no son mas que un arrollamiento de alambres los cuales al aplicarles un voltaje estas crearan un fuerte campo magnético. Por lo tanto las bobinas que actúan en los programas de PLC representan los electroimanes de los relevadores eléctricos.

Las bobinas se consideran como elementos internos del PLC pero estas también representan salidas.

Cuando se representan internamente actúan como electroimanes donde su principal letra característica son: la M y la V.

Cuando representan una salida estos se representan especialmente con la

letra Q. (las salidas mas comunes representan a motores eléctricos, solenoides, cilindros eléctricos entre otras salidas)

En el apartado de Análisis Y comprensión (sección siguiente) daremos un ejemplo para construir y analizar diagramas de escalera con sólo contactos y bobinas.

• Análisis y comprensión Ejemplo A: armar un programa en escalera el cual me encienda un motor eléctrico a través de un contacto y que éste se apague cuando presionemos otro contacto.

Fig. 3.7. Diagrama de escalera para el ejemplo A. 9

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Como se observa el contacto I0.0 e I0.2 son elementos de entrada y la bobina M0.0 es una bobina interna del PLC. La salida en este caso un motor eléctrico se representa con la bobina Q0.0 Explicación del ejemplo A: cuando usted presione el elemento I0.0 este hará que se active la bobina M0.0 y a causa de ello provocara que el contacto auxiliar M0.0 se cierre y así se encienda el motor eléctrico. El contacto auxiliar M0.0 sirve como una retroalimentación al circuito. Esto se hace por que por lo común los contactos de entrada son de pulso y este se encuentra en uno cuando lo tengamos presionado y al soltarlo cae a cero. Por lo tanto para evitar eso se retroalimenta el contacto. El motor se detendrá únicamente cuando se presione el contacto I0.2 ya que este cortará la retroalimentación que existe en el circuito. Realización del ejercicio

Competencia Lógica Establecer criterios de aplicación de

los controles electrónicos

a) Con base en catálogos y manuales de información técnica, analiza todas y cada una de las características eléctricas de al menos tres controladores electrónicos (PLC´s).

b) Con la información obtenida, sugiere , con la supervisión del PSP, algunas aplicaciones ya sean del tipo industrial, habitacional, etc. Tomando en cuenta las características analizadas previamente.

c) Indica las ventajas y desventajas de utilizar un PLC para aplicaciones sencillas en un entorno industrial.

d) Indica ventajas y desventajas de utilizar un PLC de uso industrial en aplicaciones menos exigentes.

e) Un hojas de rotafolio anota las ventajas y desventajas del los incisos (c) y (d).

f) Comenta tus resultados con tus compañeros de grupo.

g) Elaboren conclusiones al respecto y que ayuden al aprendizaje en conjunto.

RESULTADO DE APRENDIZAJE

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3.2 Realizar el montaje de los componentes de un circuito de control con PLC’s conforme a diagramas y especificaciones de instalación. 3.2.1 UBICACIÓN Y MONTAJE DE

COMPONENTES. • En gabinetes y armarios

Los grandes autómatas modulares de elevada potencia de proceso incorporan CPU en las que el reparto de tareas entre operaciones de bit y de palabra se completa aún más, subdividiendo el procesador de palabras en otros varios especializados en diferentes funciones: — ejecución de operaciones aritmé-ticas, — comunicación con las unidades de entrada/salida, — proceso de temporizadores y con-

tadores, etc. Ejemplo de autómatas con arquitectura modular son el S5-115U de Siemens (figura 3.8) y TSX 107-40 de Télémecanique (figura 3.9).

El primero, un modelo intermedio de la gama SIMATIC S5, utiliza un microordenador estándar 8031 y dos coprocesadores «custom» específicos, para la elaboración rápida de bits y palabras. El segundo, el más completo de la gama TSX 7, utiliza un procesador booleano y de lógica de control inte-grado en un componente específico «gate array» de Télémecanique, un microprocesador Intel 80386/25 MHz para los tratamientos de palabras y gestión del sistema, y un microprocesador Intel 80C52 para la gestión de las comunicaciones.


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3.2.2. CABLEADO Y CONEXIÓN.

• Análisis y comprensión de un diagrama de cableado.

Cuando se conecta una entrada a un controlador programable un lado se conecta a una entrada asignada de la terminal y el otro a una terminal común.

Veamos un típico circuito de automatismos. Un arrancador Estrella/Triángulo con temporizador. La figura 3.10 muestra como es la técnica cableada. Por una parte (a) tenemos el circuito de fuerza, que alimenta el motor, y por otra (b) el circuito auxiliar o de mando, que realiza la maniobra de arranque de dicho motor. En primer lugar se identifica el tipo de simbología empleada, ya sea europea o bien americana y debemos observar las anotaciones que se encuentran en el diagrama por ejemplo, en el diagrama de mando notamos que se especifica el tipo de pulsadores, relevadores, contactores y los temporizadores, esto con el objeto de indicar las abreviaturas que han de ser empleadas en el diagrama de cableado mostrado. La figura 3.11 muestra como se realiza el mismo montaje de forma programada. El circuito de fuerza es exactamente el mismo que en la técnica cableada. Sin embargo, el de mando será sustituido por un autómata programable, al cual se unen eléctricamente los pulsadores y las bobinas de los contactores. La maniobra de arranque la realizara el


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programa que previamente se ha transferido al autómata.

Fig. 3.10. Cableado tradicional de un arranque estrella/triángulo de un motor con temporizador. 12

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• Planeación y montaje del cableado y ruteo en campo.

Muchas consideraciones deben tomarse en cuenta al considerar la instalación del cableado para un autómata en entornos industriales El buen funcionamiento de un sistema de control eléctrico, donde se combinan dispositivos de potencia que producen

perturbaciones y elementos o circuitos de pequeña señal, sensibles a dichas perturbaciones, está basado en el cumplimiento de ciertas reglas de di-seño e instalación que permitan hacer compatibles los niveles de señal de unos con los de perturbación de otros. El estudio de la problemática general de generación, propagación, influencia sobre otros circuitos y medidas de protección contra las perturbaciones electromagnéticas se agrupa bajo el título genérico de compatibilidad electromagnética, abreviadamente EMC. Cuando el efecto de tales perturbaciones llegue a alterar el funcionamiento de un determinado dispositivo o circuito, diremos que se produce interferencia elec-tromagnética, abreviadamente EMI. A continuación mencionaremos algunos aspectos a considerarse para la correcta elección del cableado en un autómata programable para entorno industrial. Acoplamiento entre cables.- El mecanismo de acoplamiento capacitivo e inductivo entre conductores suele ser la principal vía de captación de interferencias en la mayor parte de equipos industriales. Para obtener un

12, 13 www.tecnocienciaelectrónica.com

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orden de magnitud de las perturbacio-nes generadas por este concepto, basta considerar un convertidor para regu-lación de un motor que conmute tensiones de 300 V con tiempos de conmutación del orden de 10 ns (muy normales en los transistores de potencia). Si se coloca un cable de señal, con un recorrido paralelo al del chopper de 1 m, con lo que la capacidad parásita entre ambos es de unos 50 a 75 pF. En la tabla 3.3 siguiente se muestran algunos valores típicos de capacidad de acoplamiento. CABLEADO EXTERNO.- El cableado de mayor peligro de interferencias y/o posibles perturbaciones destructivas proviene del cableado exterior. La problemática es la misma en ambos casos, pero el agravante para el cableado exterior es que suele tener longitudes mucho más considerables y, por tanto, la posibilidad de acopla-miento y captación de radiaciones es muchísimo mayor. A continuación se da una lista de reglas concretas, pero conviene tener una idea clara del porqué de las mis-mas, puesto que entender los motivos nos permitirá decidir en casos que no estén explícitamente contemplados. Los criterios básicos que debe seguir

todo sistema de cableado son los si-guientes: a) Agrupación por clases. El conjunto de cables que salen del armario de control debería agruparse por clases. Concretamente, en instalaciones de autómatas las clases que podemos encontrar son: al) Cables de red y salidas de potencia. a2) Cables de E/S a baja tensión (24 V c.c.) a3) Cables de E/S analógicas y con-tadores rápidos. a4) Cables de comunicaciones. b) Separación de canalizaciones. Los cables de cada una de las clases deberán distribuirse por canalizaciones independientes. En concreto, la canalización para los cables de po-tencia debería ser metálica (tubo o bandeja con agujeros de ventila-ción). La canalización para cables de señal puede ser metálica o

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no, pero por lo menos, los cables de señales analógicas y los de comunicaciones deberán ser apantallados. La figura 3.12 muestra un ejemplo con los distintos grupos de señales.

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• Conexión de dispositivos en gabinetes y armarios.

Los PLC´s pueden ser adquiridos en diferentes tipos de presentaciones, una configuración muy común es la denominada Rack o gabinete y algunas veces llamada armario (por el tipo de gabinete). La distribución y conexión de los componentes en un rack o armario puede ser muy variada dependiendo del fabricante pero en general

podemos establecer una distribución estandarizada según se muestra a continuación.

En el bastidor o rack central tenemos situada a la izquierda la fuente de alimentación (F.A). En la parte superior de esta tarjeta tenemos una especie de trampilla que nos permite acceder a la batería de la fuente de alimentación. Esta batería es del tipo recargable y tiene una duración determinada por lo que en caso

de fallo (indicado por el led BATT LOW) es necesario su sustitución. La misión

Fig. 3.12. Distintos grupos de señales y si correspondiente cableado. 15


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fundamental de esta batería está en que la CPU conserve datos como son el programa, la hora y la fecha, datos que almacena en una memoria RAM (La memoria RAM es una memoria que tiene la particularidad de perder todo lo que tiene almacenado cuando pierde la alimentación).

Debajo del LED de la batería tenemos un conmutador de RESET que nos sirve para reinicializar el equipo cuando, por ejemplo, hemos cambiado la batería. Tanto la operación de cambio de batería como el reseteo del equipo se deben hacer cuando el autómata no está atendiendo a operaciones fundamentales de la instalación (arranque, parada, grupo en marcha).

Debajo del conmutador de reset tenemos tres leds que nos indican, cuando están encendidos, que las distintas tensiones de alimentación son correctas.

Debajo de los tres leds está el interruptor de encendido, el selector de voltaje y las bornas de conexión de la alimentación de la fuente.

Al lado de la F.A. está situada la CPU, en la parte superior de esta tarjeta tenemos una ranura en la que se

inserta la memoria EPROM. Este tipo de memoria tiene la particularidad de que mantiene la información aunque no esté alimentada. En esta tarjeta, que normalmente debe estar extraída, está grabado el programa que va a ejecutar el PLC; nos va a servir para recargar el programa en el PLC si, por cualquier motivo, éste se borrase de la memoria RAM.

La memoria RAM es un tipo de memoria que se caracteriza por su extremada rapidez, en ella podemos leer y escribir cuantas veces queramos; su única pega es que pierde todo su contenido si le quitamos la alimentación. El microprocesador del PLC utiliza esta memoria para escribir los datos (estado de las entradas, órdenes de salida, resultados intermedios,…) y recurre a ella para leer el programa. No se utiliza otro tipo de memoria (la EPROM, por ejemplo) porque, aunque tienen la ventaja de no perder los datos cuando no tienen alimentación, son memorias mas lentas y que requieren procesos mas complicados para su borrado y regrabación: otra de las ventajas de la memoria RAM es que no necesitamos borrar los datos que contiene,


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escribimos directamente los nuevos datos sobre los que ya tiene grabados.

Inmediatamente debajo tenemos un conmutador con las indicaciones RN-ST. Si el conmutador está hacia la posición RN, el PLC ejecuta el programa que tiene grabado (como se dice vulgarmente: “El programa está corriendo”). Si el conmutador se pone hacia la posición ST (STOP), el programa se detiene en la instrucción que esté ejecutando en ese momento el autómata.

Debajo del conmutador RN-ST, la CPU dispone de dos leds que nos indican, cuando están encendidos, si el autómata está corriendo el programa (RN) o si bien el programa se ha detenido (ST).

Debajo de los dos leds de funcionamiento, existen otros tres leds con las indicaciones: QV, ZV y BA. Estos tres leds nos indican si la CPU ha detectado algún error interno

Por debajo de los leds existe un conmutador con las indicaciones NR-RE-OR, que debemos mantener siempre hacia la posición NR

En la parte inferior izquierda de la CPU existe un conector cuya finalidad es enganchar en él una maleta de programación o un PC con los que variar el programa, introducir un nuevo programa, visualizar el funcionamiento del programa, etc.

A la derecha de la CPU está instalada la tarjeta de comunicaciones (CP), esta tarjeta sirve para comunicar el autómata, a través de una red SINEC L-2, con:

- Los otros autómatas de la instalación (PLC1 y PLC3) - El ordenador que sirve para la comunicación con el operador (SCADA) - El sistema de telemando (telem) para que en el despacho reciban las distintas señales y desde el despacho se transmitan las órdenes hacia los elementos de la instalación. Estas tarjetas, como indica su nombre, sólo trabajan con señales digitales, las señales digitales sólo admiten dos estados:

- [0] (o ausencia de tensión, contacto abierto,...) - [1] (presencia de tensión, contacto cerrado,...).

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Para acceder a las bornas de la tarjeta abrimos la tapa en la que está situada la carátula con las distintas señales.

En la parte derecha del bastidor central está situada la tarjeta de expansión, la misión de esta tarjeta es permitir conectar mas tarjetas de entradas o salidas a través de un nuevo bastidor de ampliación (situado, en este caso, en la parte superior del bastidor central). Este nuevo bastidor se comunicará con el bastidor central a través de una nueva tarjeta de expansión.

En el bastidor de ampliación, a la izquierda de la tarjeta de expansión, tenemos instaladas tres nuevas tarjetas de entradas digitales a las que le siguen tres tarjetas de salidas digitales (SD). Como vemos en el dibujo el aspecto de estas tarjetas es muy parecido a las de entradas digitales, estas tarjetas van a servir, por un lado, para que el autómata transmita las órdenes a los distintos órganos de la instalación (válvulas, motores, etc.) y, por otro, para que se enciendan las lámparas de funcionamiento y/o avería situadas en el armario PSM.

Las tarjetas de salidas digitales, como las de entradas digitales, están aisladas

galvánicamente de campo a través de unos Bornes relé (BS). Estos bornes están situadas en la parte posterior de los armarios.

A las tarjetas de salidas digitales les sigue una tarjeta de entradas analógicas (EA). Una señal analógica es aquella que es variable en el tiempo (el ejemplo más típico que se suele poner es el caso de una corriente alterna). En el caso de nuestros autómatas a través de esta tarjeta se introducen datos que sirven, solamente, para la información del operador (potencia activa del/los grupo(s), potencia reactiva, nivel de la cámara de carga,...)

A continuación de la CPU están instaladas 6 tarjetas de entradas digitales (ED), estas tarjetas tienen una serie de lámparas que nos indican el estado de la entrada (si la entrada está activada el led está encendido, si no lo está el led está apagado). Con el fin de proveer un aislamiento galvánico del PLC con campo (la instalación), las tarjetas de entradas digitales no se conectan directamente a los elementos de campo; los elementos de campo se conectan a unas bornas relé (BE) situadas en la parte posterior de los armarios, de los contactos libres de potencial de estas bornas relé se

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toman las señales que entran en las tarjetas. Sólo en algunos casos específicos (que veremos en las colecciones de esquemas) las señales de campo llegan directamente a las tarjetas de entradas digitales. Un ejemplo de rack´s para PLC de SIEMENS se muestran a continuación en la figura 3.13.

• Conexión con los componentes de un Centro de Control de Motores (CCM)

Un CCM debe cumplir con especificaciones para su alambrado.

Dichas especificaciones cubren tanto el alambrado de los motores como el alambrado de un PLC encargado de automatizar dicho centro de control. Algunas clases y tipos de alambrado se enuncian a continuación.

Clases y tipos de alambrado Clase I - Unidades Independientes

Un centro de control de motores Clase I debe consistir de agrupamientos de unidades combinadas, unidades de alimentación en derivación, o para otras unidades y los dispositivos eléctricos se deben arreglar en un ambiente adecuado.

Clase II - Unidades Interconectadas Los centros de control de motores Clase II deben ser idénticos a los Clase I, excepto con la adición de los ínterbloqueos eléctricos y el alambrado entre unidades proporcionado por el fabricante, como se describe especificamente en los diagramas de control suministrados por el usuario.

Alambrado tipo A En el alambrado tipo A, el alambrado realizado en campo por el usuario se conecta directamente a las terminales de los dispositivos internos de la

Fig. 3.13. Montaje en Rack para el PLC de SIEMENS Simatic 35 PS. 16

16

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unidad. El alambrado tipo A se debe proporcionar solamente en centros de control de motores Clase I.

Alambrado tipo B El alambrado tipo B de control y carga (campo) del usuario para unidades combinadas de control de motores tamaño 3 y más pequeñas, se debe designar como tipo B-D o B-T, de acuerdo con lo siguiente:

i) Para el tipo B-D, el usuario se conecta directamente a las terminales de carga del dispositivo, Ias cuales se localizan inmediatamente adyacentes y fácilmente accesibles al ducto de alambrado vertical:

ii) Para el tipo B-T, el usuario se conecta a un bloque de terminales de carga, o adyacente a la unidad. Con el alambrado de carga tipo B para unidades de combinadas de control de motores mayores al tamaño 3, y para unidades alimentadas en derivación, el usuario se conecta directamente a las terminales del dispositivo.

Alambrado tipo C Con el alambrado tipo C el alambrado de control del usuario (campo) se conecta a bloques de tablillas terminales maestras montadas en la

parte superior o inferior de las secciones verticales que contienen las unidades combinadas para control de motores o los ensambles de control. Las unidades combinadas de CCM y los ensambles de control se deben alambrar en fábrica a sus tablillas terminales maestras.

Con el alambrado tipo C, el alambrado de carga para unidades combinadas de CCM tamaño 3 y más pequeñas, se conecta a tablillas terminales maestras montadas en la parte superior o inferior de las secciones verticales. El alambrado de carga para las unidades de control de motores debe a alambrarse en fábrica a tablillas terminales maestras.

Con el alambrado tipo C, el alambrado de carga para unidades combinadas de CCM mayores al tamaño 3 y para unidades de alimentación en derivación, el usuario se conecta a las terminales del dispositivo.

Algunos ejemplos de alambrado de componentes se dan a continuación en las figuras 3.14, 3.15, 3.16, 3.17 y 3.18. Cabe mencionar que estos ejemplos son en base a los CCM fabricados por NEOTEC, sin embargo, ni importa el fabricante deben

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cumplirse las especificaciones anteriores.

Fig. 3.15. Identificación de las líneas de conexión entre los

Fig. 3.14. Ejemplo del cableado típico, para todos los tableros fabricados por Neotec® Ingeniería 17

Fig. 3.17. Detalle de forma y figura de cableado que Neotec Ingeniería aplica en todos sus tableros

Fig. 3.16. Detalle de la aplicación del cableado tipo C para un conjunto de arrancadores auxiliares, en donde todos los componentes son cableados a tablillas terminales

17, 18

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DISTRIBUCIÓN Y CABLEADO DEL PLC EN EL ARMARIO DE CONTROL.- Debe escogerse la ubicación más conveniente del armario de control y en función de ella su tipo y grado de protección. Asimismo, debe elegirse la ubicación del autómata dentro de di-cho armario, tanto a efectos de venti-lación como a efectos de separación de

cables de señal y potencia con vistas a evitar las interferencias electromagné-ticas. La figura 3.19 da una idea es-quemática de la situación de los dis-tintos elementos dentro de un armario de control que contenga un autómata de gama alta con distintos elementos auxiliares y muestra la distribución in-terna de cableado, separando clara-mente los distintos tipos de señales y cables de potencia.

Fig. 3.19. Situación de un autómata modular y sus distintos bloques en un armario de

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En muchos casos, sobre todo con au-tómatas de gama baja, éstos deben si-tuarse en el interior de armarios con-juntamente con equipos de electrónica de potencia. En tal caso, el equipo de electrónica de potencia debe elegirse con caja metálica y conectar ésta a tie-rra. Los cables de potencia que provienen de convertidores de frecuencia o equipos de tiristores, es recomendable aislarlos en el interior de una canalización metálica blindada para evitar que perturben las señales del autómata, sobre todo si hay señales analógicas. El diagrama de la figura 3.20 muestra un ejemplo de disposición de los distintos componentes dentro del armario de control y su cableado interno para estos casos.

Conviene remarcar además algunas reglas respecto al armario de control: a) El armario debe ir conectado a la tierra de la instalación a través de un conductor de cobre desnudo. b) Asegurar que las puertas y distintas partes del armario tienen una buena conexión a tierra y que ésta no resulta impedida por contacto entre partes pintadas, bisagras, tapas atornilladas, juntas de goma, etc. Concretamente las puertas deben unirse a tierra a través de trenzas conductoras (prácticamente una por bisagra). c) Si en el armario existen tomas de corriente o fluorescentes para alum-brado, deben separarse con rejillas EJERCICIO.

19, 20, 21

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Se desea conectar un dispositivo de control desde un PLC hasta un módulo de actuadores situado a 10m de distancia. Si la capacitancia o capacidad del cable no debe sobrepasar los 750pF, determina el tipo de cable a utilizar auxiliándote de la tabla 3.3. Sol. De la tabla se tiene que un par trenzado tiene como máximo una capacidad de acoplamiento de 75pF por metro, entonces si es un cable de 10m la capacidad total será: 10x75 = 750, como este valor no sobrepasa el límite entonces el cable utilizado debe ser el par trenzado de 0.02mm².


Competencia lógica.

Realizar las conexiones de los controles eléctricos, describiendo congruentemente el procedimiento.

a) Organícense en equipos de

cinco personas

b) De acuerdo a diagramas y manuales de operación de PLC, realiza con ayuda del PSP la instalación del cableado de un PLC con un sistema controlador de motores.

c) Lleva a cabo el procedimiento o procedimientos descritos por el PSP para llevar a cabo tal efecto.

d) Selecciona, con base en manuales, las características eléctricas del cableado a utilizar al implementar el sistema de control con PLC.

e) Realiza un resumen de los procedimientos y criterios utilizados al implementar un control de motores con PLC, señalando las ventajas y desventajas de utilizar dichos procedimientos.

f) Realiza una propuesta de mejora para los procedimientos utilizados.

g) Elabora conclusiones de lo realizado y comenta con tus compañeros de grupo.

3.2.3 PRUEBAS.

22, 23 Autómatas programables. Balcells-

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Las pruebas, el cuidado y mantenimiento del equipo eléctrico se debe llevar a cabo sólo por personal o electricistas, bien entrenados, ya que pueden estar presentes altos voltajes y corrientes que podrían causar lesiones o daño al equipo; por lo que se recomienda lo siguiente: - Se deben tomar todas las precauciones posibles que no se puedan anticipar en la prueba del equipo. - Siempre se debe estar seguro que se ha desenergizado el área de trabajo, que se han colocado candados y/o tarjetas en cualquier situación en la que se pueda estar en contacto con el circuito o el equipo. - Asegurarse de que el circuito no se pueda energizar por cualquier persona excepto el responsable del trabajo. - Usar equipo de prueba bien diseñado y mantenido, para probar, reparar y mantener sistemas y equipo eléctrico. - Usar el equipo de seguridad apropiado, como son lentes de seguridad, guantes aislantes, casco, zapatos dieléctricos, etcétera. - Asegurarse que los multímetros para trabajar en los circuitos de fuerza contengan la protección adecuada en todas las entradas, incluyendo la

protección por fusibles para todas las mediciones de corriente. Otras consideraciones que se deben tomar en cuenta son la seguridad propia (del técnico) y la seguridad del equipo con que se está trabajando, esto significa que algunas pruebas no se podrán desarrollar cuando la máquina está en operación debido a los riesgos de seguridad, pero hay otras donde es necesario realizarlas con equipo energizado y, entonces, se requiere de un ayudante para observar condiciones inseguras. Es de vital importancia observar las medidas de seguridad todo el tiempo, para esto, no olvide aplicar las técnicas de colocación de tarjetas y candados, usar el equipo y ropa apropiada y, por supuesto, hacer una correcta selección de tas herramientas e instrumentos apropiados. Existen numerosas pruebas que pueden realizarse a los sistemas pero se han seleccionado las siguientes: de continuidad, de voltaje y de operación las que serán descritas a continuación. Se requiere de una inspección de todas las partes de un sistema antes de que se energice, esta inspección se lleva a cabo para asegurarse que cada módulo está en su localidad correcta, montado

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en forma segura, debidamente alambrado y programado en forma apropiada. Asegúrese de que el controlador y todo el equipo (hardware) asociado se encuentre montado en forma segura y en la posición apropiada. Las conexiones perdidas causan vibración, las cuales pueden producir pérdida de contacto (en enchufes) en las tablillas, circuitos abiertos e inclusive arcos eléctricos. Se debe verificar la posición de las ranuras en cada módulo. La separación de líneas de distinto tipo, reduce la posibilidad de introducir interferencia electromagnética sobre las líneas, ya que la interferencia electromagnética puede producir señales falsas y causar errores de programación. Asegurarse de que el controlador esté conectado a tierra. Una conexión a tierra apropiada es una precaución de seguridad importante en una instalación eléctrica, esta conexión a tierra apropiada es especialmente importante en una aplicación de un controlador programabíe, ya que una conexión deficiente puede conducir a que la interferencia sea inducida en el interior del controlador.

La interferencia inducida puede producir energizaciones falsas de los dispositivos de salida, las cuales pueden causar daño al personal o al equipo, para esto se recomienda ver las instrucciones del fabricante. La figura 3.21 da una idea del procedimiento para verificar el funcionamiento de un sistema de contro, con PLC. Algunas de las pruebas que se describirán a continuación han sido tratadas en unidades anteriores, por lo que en esta parte sólo se hace una revisión de algunas de ellas y cuándo deben ser usadas.

• De continuidad. Una de las pruebas que se deben hacer para determinar la condición de los fusibles y conductores, o bien, si los contactos están abiertos o cerrados en los switches o desconectadores que han sido removidos de un circuito es una prueba de continuidad. Verifique todas las conexiones del alambrado desde el desconectador principal hasta los dispositivos de entrada del controlador, los dispositivos de salida, los cables de comunicación y de expansión y los puentes-unión. Un puente-unión es

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una unidad de voltaje dual usada para ajustar la capacidad de potencia del controlador y debe estar siempre en su posición correcta. Verifique para asegurar que todas las conexiones de los alambres están fijas y que se han seguido los procedimientos apropiados de

alambrado, estos procedimientos incluyen las separación física de las líneas principales de alimentación de las líneas de entrada, de las líneas de entrada de las líneas de salida, de las líneas de fuerza de las de comunicación y de las líneas de corriente alterna (C.A.) de las de corriente directa.

Fig. 3.21 esquema que muestra el orden de inspección de un sistema. 24

24 Fundamentos de

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La continuidad puede verificarse en cualquier elemento sospechoso siendo éstos fusibles, cables, contactos, etc. Y cada elemento debe ser considerado diferente, es decir, el procedimiento para revisar continuidad no siempre es el mismo en todos los casos aunque si semejante. En las figuras 3.22 y 3.23 damos algunos ejemplos de verificación de continuidad para un fusible siendo verificado de dos maneras distintas y por instrumentos de verificación distintos entre sí.

• De voltaje. Asegurarse que el voltaje de entrada es correcto, de acuerdo a las especificaciones y alambrado del controlador programable, un voltaje excesivo puede dañar al controlador y un voltaje inadecuado puede producir mal funcionamiento, por ejemplo, se puede producir un daño muy severo cuando se aplican 230 V a un controlador que opera a 115 V, esto puede ocurrir

Fig. 3.22. Verificación de continuidad en un fusible usando un Óhmetro. 25

25, 26 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez

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cuando los puentes no están colocados en su posición correcta. Se debe contar con suficientes partes de repuesto, se deben tener disponibles, ya que muchos de los problemas en los controladores lógicos

programables se resuelven por la sustitución de las tablillas y módulos del PLC. La mayoría de los fabricantes proporcionan una lista de las partes recomendadas que se deben tener como repuestos en el almacén, esta lista normalmente incluye un módulo sencillo de reemplazo para cada unidad central de procesamiento y alimentación de fuerza y partes equivalentes al 10% del número total de módulos de entrada/salida usadas en el sistema; por lo general, los módulos de salida tienen más fallas que los módulos de entrada, debido a que están conectados a cargas con altas corrientes. La medición de voltajes debe hacerse en las partes principales del PLC y donde sabemos que la falta de uno de los voltajes puede determinar el funcionamiento correcto del sistema. Las señales e información son enviadas a un controlador programable usando dispositivos de entrada, tales como: Estaciones de botones, switch (interruptores) límite, interruptores (switch) de nivel y switch de presión, los dispositivos de entrada se conectan al módulo de entrada del controlador programable, pero el controlador no recibe la información apropiada si los

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dispositivos de entrada o el módulo de entrada no están operando correctamente. A continuación damos algunas recomendaciones para verificar voltajes en el módulo de entrada del PLC. Medir el voltaje de alimentación en la entrada del módulo para asegurar que si hay energización a los dispositivos de entrada. En caso de que no exista energía, se debe verificar la alimentación principal. Medir el voltaje desde el switch de control. Para esto, conectar el medidor al mismo tornillo terminal al cual el dispositivo de entrada está conectado. Cuando el switch de control está cerrado el vóltmetro debe tener como lectura el voltaje de alimentación, siendo los dispositivos de control del tipo contactos mecánicos. El voltaje leído por el vóltmetro debería ser cercano al voltaje de alimentación cuando los dispositivos de control son de estado sólido, no se puede porque se tiene una caída de voltaje entre 0.5 y 6 V. Cuando el switch de control está abierto, el vóltmetro debe leer cero (OV) o un voltaje muy pequeño. Se debe monitorear el indicador de estado del módulo de entrada, este

indicador debe estar iluminado cuando el vóltmetro indica la presencia del voltaje de alimentación. La figura 3.24, indica la conexión de un multímetro para medir voltajes en el módulo de entrada de un PLC. Monitorear los símbolos de los dispositivos de entrada en el monitor de la terminal programable, los símbolos deben estar intensamente iluminados cuando el vóltmetro indica la presencia de un voltaje de alimentación. Cuando el dispositivo de control no entrega el voltaje apropiado, se debe reemplazar el dispositivo de control, en caso de que el dispositivo de control entregue el voltaje correcto, entonces se debe reemplazar el módulo de salida, siempre que el indicador de estado no se ilumine.

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• De operación. El sistema completo se puede probar después de que todos los dispositivos de salida, dispositivos de entrada y programas se hayan probado, siempre se debe tener un botón de emergencia listo para operar cuando se pruebe el sistema, el botón de paro de emergencia, llamado también botón maestro, desenergiza el relevador maestro y retira la energía de los dispositivos de salida. En todas las instalaciones de controladores programables para parar se requiere un botón de emergencia, que opera un relevador maestro de paro. Todo el personal se debe mantener retirado del controlador y del equipo cuando se aplica la alimentación para

probar un sistema, ya que pudieran haber problemas intermitentes y cualquier cambio no esperado en el conocimiento de la máquina podría provocar lesiones.

− En vacío. La prueba en vacío significa que el controlador programable está en modo de prueba del programa en donde, los dispositivos de potencia (motores) no están energizados en el sistema con al intención de no dañarlos. En esta parte puede verificarse algún error de programación en el PLC y cambiar los parámetros que estén provocando algún malfuncionamiento en la operación del sistema en general. La mayoría de los consoladores lógicos programables (PLC) incluyen un modo de prueba, además del nodo de programa y corre (Mode Programa and Run), en el modo de prueba, el procesador ejecuta el programa sin que realmente esté en la posición DENTRO (ON), un dispositivo de salida, LA OPERACIÓN DEL SISTEMA SE SIMULA SIN ENERGIZAR LAS CARGAS. El programa se debe probar porque puede tener cambios no esperados, debido a temperaturas elevadas superiores a las nominales, a las interferencias electromagnéticas, a los

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voltajes transitorios, o bien, a alguna maniobra no autorizada. Se debe verificar el programa para cambios en cualquier momento en que parezca que el sistema no esté operando en forma apropiada y que los dispositivos de entrada y salida den la impresión que están operando. Se debe asegurar también que se tenga un programa de respaldo, de manera que el programa en el controlador se pueda recargar usando el programa de respaldo si hay un problema.

− Normal El procedimiento de arranque se debe usar siempre que un sistema se haya instalado y se hagan cambios en el software y hardware, se debe usar en cualquier momento que se aplique la localización de fallas. Para un controlador lógico programable aplicado en el control de procesos industriales, un procedimiento de arranque o puesta en operación consiste de lo siguiente:

- Inspección del sistema. - Incapacitar el movimiento que

producen los dispositivos de salida.

- Verificación del programa.

- Localización de fallas en los módulos y dispositivos de entrada.

- Localización de fallas en los módulos y dispositivos de salida.

- Prueba del sistema. Para probar el sistema en su modo NORMAL, se aplica el siguiente procedimiento: 1. Energice el primer dispositivo de salida y deje los otros dispositivos de salida desenergizados. 2. Coloque el controlador en el modo operación. 3. Cicle el circuito de control hasta que el primer dispositivo de salida esté activado. 4. Coloque el controlador en el MODO PROGRAMA O PRUEBA, cuando el primer dispositivo de salida opere en forma apropiada. 5. Energice el segundo dispositivo de salida con el controlador en el MODO PROGRAMA O PRUEBA, localice la falla en el dispositivo de salida cuando no opere. Verifique el programa para errores de programación cuando el

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dispositivo no opere en forma apropiada. 6. Coloque el controlador en el MODO OPERACIÓN (RUN). 7. Cicle el circuito de control hasta que el segundo dispositivo de salida esté activo. 8. Coloque el controlador en el MODO PROGRAMA O PRUEBA, cuando el segundo dispositivo opere en forma apropiada. 9. Energice el siguiente dispositivo de salida con el controlador en el MODO PROGRAMA o PRUEBA y pruebe el siguiente dispositivo de salida y los otros dispositivos de salida, usando el mismo método en forma similar al primer y segundo dispositivo. La figura 3.25 muestra el procedimiento para la prueba NORMAL del sistema con PLC. Realización del ejercicio.

Para finalizar el tema, realiza en equipo la práctica No.7 “Pruebas de voltaje en los módulos de entrada y salida de un PLC en sistemas de

control de motores” ubicada en la pág.

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3



Identificación de Autómatas Programables (PLC´s)


Al finalizar la práctica, el alumno identificará las características técnicas de Autómatas Programables de acuerdo a los Manuales de Especificaciones de distintos fabricantes para su aplicación en control de motores.


Duración: 4hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramientas

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• Catálogos de distintos

fabricantes de PLC’s. • Hojas de datos técnicos

de PLC’s, de diferentes fabricantes

• Sistema de control de motores propuesto por el PSP

• Mesa de trabajo •

• Pinzas de punta • Pinzas de corte • Desarmador plano • Desarmador de cruz

Procedimiento

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1. Tener listos los manuales de PLC. 2. Tener listos los circuitos y diagramas a emplear.


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1. De acuerdo al sistema propuesto por el PSP determina los mínimos requerimientos que necesitaría un Autómata Programable (PLC) para dicho sistema.

2. Describe las características necesarias para el control de un proceso específico.

3. Identifica las características listadas a continuación de un PLC para el control del sistema propuesto utilizando manuales de fabricantes.

i. Fuente de alimentación ii. Interfaces de entrada/salida (tipos) iii. Número de entradas digitales iv. Número de salidas digitales v. Número de entradas analógicas vi. Número de salidas analógicas vii. Lenguaje de programación que maneja viii. Tipo de comunicaciones locales que soporta ix. Tipo de Buses de campo que maneja

4. Determina los PLC´s que cumplen los requerimientos utilizando los manuales del fabricante.

5. Elabora una tabla donde se muestren las marca y el modelo de los PLC´s que seleccionaste.

6. Propón el PLC que en base a las características técnicas mejor se adapte a la solución del ejercicio

7. Justifica la decisión tomada.

8. Elabora un esquema del PLC seleccionado indicando todos y cada uno de los parámetros necesarios con los que cumple el PLC.

9. Elabora conclusiones por equipos de los resultados obtenidos.

10. Comentar grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes.

11. Elaborar un informe individual del análisis de los manuales, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

12. Limpia tu área de trabajo.

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Pruebas de continuidad y voltaje en un circuito de control



Desarrollo Si No No


práctica.



1. Determinó los requerimientos mínimos necesarios para el sistema propuesto por el PSP.

2. Describió las características necesarias para el control de un sistema de motores..

3. Fuente de alimentación 4. Interfaces de entrada/salida (tipos) 5. Número de entradas digitales. 6. Número de salidas digitales 7. Número de entradas analógicas. 8. Número de salidas analógicas.

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9. Lenguaje de programación que maneja 10. Tipo de comunicaciones locales que soporta 11. Tipo de Buses de campo que maneja 12. Determinó los PLC´s que cumplen los requerimientos utilizando los

manuales del fabricante

13. Elaboró una tabla donde se mostraron las marcas y el modelos de los PLC´s que seleccionó

14. Propuso el PLC que en base a las características técnicas que mejor se adapte a la solución del sistema propuesto.

15. Justificó la decisión tomada 16. Elaboró un esquema del PLC seleccionado indicando todos y cada uno

de los parámetros necesarios y con los que cumple el PLC.

17. Elaboró conclusiones por equipos de los resultados obtenidos 18. Comentó grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener

consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes.

19. Limpió el área de trabajo. 20. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,




Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de


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3



Pruebas de voltaje en los módulos de entrada y salida de un PLC en sistemas de control de motores.


Al finalizar la práctica, el alumno aplicará procedimientos de prueba en sistemas de control con PLC, verificando los parámetros del sistema en manuales y especificaciones del fabricante.


Duración: 4hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramientas

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• Manual de simbología de

escalera SIEMENS • Manual de simbología de

escalera ALLEN-BRADLEY • Diagrama de control de

motores sugerido por el PSP.

• Diagramas de escalera • Diagramas de alambrado

• PLC SIEMENS O ALLEN-

BRADELY • Multímetro digital

• Pinzas de punta • Pinzas de corte • Desarmador plano • Desarmador de cruz

Procedimiento

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1. Tener listos los manuales del PLC a emplear. 2. Tener listos los manuales de simbología 3. Tener listos los circuitos y diagramas a emplear


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PRUEBA DE VOLTAJE EN MÓDULOS Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA.

1. Identifica el módulo de entrada del PLC seleccionado.

2. Mide el voltaje de alimentación en el módulo de entrada como se indica en la figura 1.

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3. Consulta el manual del fabricante para determinar el voltaje que debes medir con el multímetro.

4. Si no hay energía, verifica la alimentación principal.

5. Coloca ahora el multímetro desde el switch de control como se indica en la figura 2.

6. Verifica que, cuando el switch está cerrado, el vólmetro indique el voltaje de alimentación.

7. Verifica que, cuando el switch está abierto se tiene un voltaje de 0 VCD.

8. Monitorea el indicador de estado del módulo de entrada que deberá estar encendido cuando hay presencia de voltaje de alimentación.

9. Verifica en la terminal (computadora) que los símbolos correspondientes se encuentren iluminados.

10. Reemplaza el dispositivo de control en caso de que este no entregue el voltaje el voltaje correcto.

11. Por último, reemplaza el módulo de salida siempre y cuando, el indicador de estado no se ilumine.

PRUEBA DE VOLTAJE EN

MÓDULOS Y DISPOSITIVOS DE SALIDA.

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12. Identifica el módulo de salida del PLC seleccionado.

13. Coloca el multímetro en las terminales del módulo de salida como se indica en la figura 3.

14. Mide el voltaje a la salida para verificar que el dispositivo de salida está alimentado.

15. Verifica en el manual del fabricante el voltaje medido.

16. Verifica la alimentación principal del controlador en caso de que no exista voltaje a la salida del módulo.

17. Coloca el multímetro como se indica en la figura 4.

18. Mide el voltaje entregado por el módulo de salida al dispositivo solenoide

19. Verifica el voltaje anterior usando los manuales del fabricante.

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20. Verifica que el indicador de estado está encendido cuando existe voltaje de alimentación.

21. Verifica que el símbolo correspondiente está iluminado en la terminal del PLC (computadora) cuando hay voltaje de salida.

22. Reemplaza el módulo de salida en caso de que no exista el voltaje medido.

23. Comenta grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes.

24. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.

25. Limpia el área de trabajo.

26. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

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Pruebas de continuidad y voltaje en un circuito de control



Desarrollo Si No No


práctica.



1. Identificó el módulo de entrada del PLC seleccionado 2. Midió el voltaje de alimentación en el módulo de entrada como se

indicó en la figura 1

3. Consultó el manual del fabricante para determinar el voltaje que debe medir con el multímetro

4. Si no hay energía, verificó la alimentación principal. 5. Colocó el multímetro desde el switch de control como se indicó en la

figura 2.

6. Verificó que, cuando el switch está cerrado, el vólmetro indica el voltaje de alimentación

7. Verificó que, cuando el switch está abierto se tiene un voltaje de 0 VCD.

8. Monitoreó el indicador de estado del módulo de entrada que debe estar encendido cuando hay presencia de voltaje de alimentación

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9. Verificó en la terminal (computadora) que los símbolos correspondientes se encuentran iluminados

10. Reemplazó el dispositivo de control en caso de que este no entregue el voltaje el voltaje correcto

11. Por último, reemplazó el módulo de salida siempre y cuando, el indicador de estado no se ilumine

12. Identificó el módulo de salida del PLC seleccionado 13. Colocó el multímetro en las terminales del módulo de salida como se

indicó en la figura 3

14. Midió el voltaje a la salida para verificar que está alimentado 15. Verificó en el manual del fabricante el voltaje medido 16. Verificó la alimentación principal del controlador en caso de que no

exista voltaje a la salida del módulo

17. Colocó el multímetro como se indica en la figura 4 18. Midió el voltaje entregado por el módulo de salida al dispositivo

solenoide

19. Verificó el voltaje anterior usando los manuales del fabricante 20. Verificó que el indicador de estado está encendido cuando existe

voltaje de alimentación

21. Verificó que el símbolo correspondiente está iluminado en la terminal del PLC (computadora) cuando hay voltaje de salida

22. Reemplazó el módulo de salida en caso de que no exista el voltaje medido

23. Comentó grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes

24. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica 25. Limpió el área de trabajo. 26. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,




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Observaciones:

PSA:

Hora de

inicio: Hora de


RESUMEN Para terminar el curso y el manual en este capítulo tres se han sentado las bases y principios de funcionamiento para al controlador electrónico quizá de mayor importancia en entornos

industriales conocido como Autómata programable (PLC). Comenzamos una descripción de todos y cada uno de los componentes de un autómata programable siendo una de las partes principales del sistema: la unidad central de proceso que se

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encarga de realizar todas las operaciones. necesarias para el funcionamiento del sistema, la memoria del procesador que se encarga de almacenar las condiciones de entrada y salida iniciales y de término en los procesos, las interfaces de entrada y salida que

se encargan de recibir las señales de control y enviar las señales a los distintos dispositivos controlados respectivamente y por último la fuente de alimentación que es parte fundamental del sistema programable ya que suministra los voltajes necesarios y de operación del PLC.

Parte importante para el modo de programación del PLC en un entorno industrial es la interface mediante un computador para que el operario tenga la oportunidad de programar el sistema de acuerdo a las necesidades presentes. Debemos tener presente, para este fin, el tipo de interface necesaria para programar nuestro PLC ya que, la compatibilidad del PLC con el elemento de programación no siempre es buena, de esta forma, debe definirse el tipo de PLC, unidad de programación y la interface o conexión compatible a ambos sistemas. Así como pueden diseñarse diagramas de escalera para circuitos eléctricos se pueden diseñar procesos de control utilizando diagramas de escalera para PLC. La simbología empleada en diagramas de escalera no siempre es

estandarizada aunque existen un número de instrucciones y símbolos estandarizados por lo general cada fabricante utiliza la simbología de acuerdo a sus propios diseños de PLC. En nuestro caso hemos analizado y aprendido alguna simbología para el caso de Allen-Bradley y Siemens. Las diferencias entre uno y otro se han determinado en el apartado correspondiente. Algunos sistemas de PLC pueden implementarse en forma modular ya sea en gabinetes o bien en armarios, la función de éstos elementos es la de proteger los equipos y al operario del sistema. Mucho PLC de gran capacidad de procesamiento vienen generalmente en forma modular donde, además de colocar la unidad central de procesamiento, se colocan las unidades de memoria y las fuentes de alimentación del sistema.

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Se han incluido ejemplos de análisis de diagramas de escalera para PLC son el objeto de que el alumno se familiarice con el uso y la interrelación de los sistema automatizados. No sólo hemos incluido ejemplos de análisis en diagramas de escalera si no que, se han incluido ejemplo de diagramas de cableado, con la intención de que el alumno pueda interpretar ambos tipos de diagramas y pueda ir de uno a partir del otro. Hemos determinado algunos criterios que deben tomarse en cuenta al momento de diseñar un cableado en un entorno industrial desde considerar los calibres de los cables hasta consideraciones eléctricas o de interferencia haciendo una relación entre logitudes y perdidas impedancias y capacitancias. Henos hecho un breve resumen y descripción de la conexión de los componentes de un PLC en un gabinete o armario (PLC modular) indicando la manera en que comúnmente vienen distribuidos en dicho gabinete y las consideraciones que deben tomarse para evitar al máximo la interferencia entre componentes y cableado. Continuamos con una breve explicación de la disposición de componentes de un CCM y al forma en

que deben ser cableados los mismos tomando en cuenta distintos criterios en la selección de cables para tal efecto, se han colocado fotografías que muestran la forma de cableado para algunos fabricantes en particular pero estas formas pueden extrapolarse para distintos CCM. Se ha hecho un diagrama modular que muestra como debe ser conectado un PLC en un CCM para llevar a cabo el control automatizado de motores en una planta industrial y que debe ser tomado muy en cuenta al momento de implementar sistemas de CCM automatizados. Por último y para terminar al unidad se describen las pruebas de funcionamiento que deben aplicarse a un sistema automatizado con PLC donde destacan las pruebas de continuidad que se aplica a cables, conectores, contactos, fusibles, etc., y en general todos aquellos dispositivos susceptibles a padecer alguna anomalía de continuidad. La prueba de voltaje es fundamental ya que permite identificar fallas de suministro o entrega en los bloques de entrada y salida del PLC que conllevan un mal funcionamiento tanto en las etapas de entrada como de

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accionamiento de los dispositivos de potencia. Las pruebas de funcionamiento que han sido consideradas son las de vacío y las de operación normal. En la prueba de vacío la mayoría de los autómatas cuenta con una opción de pruebas sin energizar el bloque de salida lo cual, impide que se accionen los elementos actuadores o de potencia energizando los circuito finales como motores. Para la prueba normal de operación hemos descrito un procedimiento de tal forma que se pueda desenergizar el circuito de forma inmediata y emergente ante cualquier anomalía que pueda presentar la programación del PLC o bien en la etapa de alambrado.

Esperamos que este manual te sea de gran ayuda en el proceso de aprendizaje y a lo largo de tu curso. Gracias.

AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 3

1. Describe brevemente lo que es un PLC. 2. ¿Qué función realizan las interfaces de entrada/salida? 3. ¿Cuál es la función de la Unidad Central de Proceso? 4. Describe la función de la memoria interna de un PLC. 5. Describe la memoria de programa de un PLC. 6. Menciona las clasificaciones de las interfaces entrada/salida de un PLC. 7. ¿Qué es una interface de programación? 8. Al diagrama de escalera se le conoce también como: 9. Elabora el dibujo de al menos tres símbolo que utiliza Allen-Bradley en los

diagramas de escalera, indicando su función. 10. ¿En cuántas clases se divide el cableado externo para un PLC?

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11. Menciona las clases y tipos de alambrado para un CCM. 12. Menciona algunas consideraciones para el armario de control en un CCM. 13. Describe brevemente la prueba de voltaje en un PLC. 14. ¿Por qué se denomina prueba en vacío?

RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS Capítulo 1

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1. Es un dispositivo electromecánico que transforma la energía eléctrica en energía mecánica

2. Se pude producir mediante electroimanes o bien utilizando imanes permanentes.

3. El motor de inducción es sencillo desde un punto de vista mecánico y, por lo tanto, resulta económico. Es resistente y prácticamente no necesita mante-nimiento

4. El campo magnético rotativo induce (de ahí su nombre) un campo magnético en el rotor que se opone al primero, resultando en un par que hace que el rotor gire en el mismo sentido del giro del campo magnético rotativo.

5. Jaula de ardilla. 6. Giran a la misma frecuencia de la línea de alimentación 7. Corriente continua, corriente alterna polifásica y motores síncronos. 8. El par motor en los motores eléctricos es la fuerza giratoria desarrollada por el

motor. También se le pueden mencionar como la resistencia a la fuerza giratoria ofrecida por la carga impulsada.

9. Velocidad constante, regulable, varias velocidades, variable y variable-regulable.

10. Armadura 11. Rotor, armadura o estator, escobillas y devanados. 12. El número de polos que ésta contiene. 13. El requisito de este tipo de arranque es simplemente la conexión directa

del motor a la línea de alimentación 14. Que se tiene una corriente muy grande de arranque. 15. El arranque a tensión reducida se obtiene mediante el uso de re-

sistencias, autotransformadores o reactancias a fin de reducir la tensión de la línea hasta el valor deseado durante el arranque

16. El método más general de parada es simplemente desconectar el motor de la línea interrumpiendo el circuito de la bobina del contactor, si se trata de un arrancador electromagnético, o disparando los contactos de un arrancador manual, con un botón de parada.

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17. La inversión de giro en un motor de corriente alterna se logra conectando el motor a la línea en una sucesión determinada de fases para que el motor gire en uno u otro sentido

18. Variando la frecuencia de la línea de alimentación. 19. Sobre carga, fase abierta, sobre velocidad, campo abierto e inversión de

corriente. Capítulo 2

1. Bloque de entrada, bloque de comunicación hombre-máquina, bloque de control, bloque de salida y bloque de potencia

2. En esta etapa se encuentran todos aquellos componentes que sirven de interfase entre el circuito de control y el operador del sistema.

3. Es un tipo de controlador digital ya que no utiliza señales continuas en el tiempo ya que las variables se definen sólo con dos valores es decir, estos controladores trabajan con señales todo o nada llamadas también señales binarias.

4. Es un dispositivo que puede suministrar varias disposiciones de contacto mediante la rotación de un solo interruptor

5. Un botón pulsador tiene acción mientras se aplique la presión por el operario, un botón sostenido tiene acción cuando se aplica un presión por el operario y permanece activo hasta que se le indique otra cosa.

6. El interruptor de pedal. 7. Los contactores magnéticos son interruptores accionados mediante

electromagnetismo, que proporcionan un medio seguro y conveniente para conectar que interrumpir circuitos derivados.

8. Estos limitan la cantidad de corriente a un valor predeterminado. Estos relés tienen elementos térmicos o magnéticos conectados en las líneas del motor para limitar la excesiva corriente.

9. Al trabajo: si sus contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de haber sido energizado; Al reposo: sus contactos temporizados actuaran

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solamente después de cierto tiempo de que el temporizador haya sido desenergizado.

10. Sistemas hidráulicos y neumáticos 11. La finalidad de un interruptor de flujo es detectar el flujo líquido, aire o

gas a través de una tubería, o conducto y transformarlo en la acción de apertura o cierre de un juego de contactos.

12. Son dispositivos electrónicos empleados para el control de presencia, ausencia, fin de recorrido, etc., sin necesidad de entrar en contacto directo con las piezas.

13. Los fusibles están divididos en dos grandes grupos: fusibles de baja tensión (600 V o menos) y fusibles de alta tensión (mas de 600 V ) .

14. una lámpara piloto tiene la función de indicar cuando el motor está en operación, de esta forma, si el motor arranca puesta en funcionamiento la lámpara con los piloto estará encendida de lo contrario, la lámpara estará apagada cuando el motor se encuentra afuera de funcionamiento.

15. Terminales de línea, terminales de contactos auxiliares, terminales de contactos de bobina, terminales de relevador de sobrecarga , terminales del motor.

16. El diagrama de línea indica en un tiempo relativamente corto, una serie de información que se relaciona y que podría tomar muchas palabras para su explicación. El diagrama de línea muestra básicamente dos cosas: (1) la fuente de alimentación (que se muestra a veces con línea más gruesa); (2) cómo fluye la corriente a través de las distintas partes del circuito, como son: estaciones de botones, contactos, bobinas, etcétera, que se muestran en los diagramas, por lo general con líneas más delgadas.

17. Norma americana (NEMA9 y norma europea (DIN) 18. resistente al polvo.- Una caja de protección contra el polvo va provista

de empaquetaduras o sus equivalentes que impiden la entrada de polvo. Satisface a las características de resistente al polvo; aprueba de explosión.- Una caja de protección del tipo 10 está proyectada para cumplir los requisitos de resistencia a la explosión especificados por el Boureau of Mines que pudde presentarse de tiempo en tiempo, es adecuado para ser utilizado en las minas de carbón.

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19. El Centro de Control de Motores, más conocido por la sigla CCM, se utiliza para el comando y protección de motores asincrónicos trifásicos hasta potencias medianas y circuitos de consumos varios. Puede realizarse con equipamientos montados sobre bandejas extraíbles o fijas.

20. Se van desarrollando por etapas sucesivas cada una de las cuales provee la función de control que se desea realizar, para empezar una correcta planeación, diseño o proyecto debemos considerar que hay dos tipos básicos de circuitos de control: los tres hilos y los de dos hilos. Estas designaciones derivan del hecho de que a la bobina del contacto, llegan tres hilos en el primer caso y dos en el segundo.

21. Por “ruteo” debemos entender el seguimiento de conexiones y cableado de las mismas a través de un sistema de control y no sólo en panel de conexiones si no que, nos referimos al seguimiento del tendido de cables en una instalación industrial.

Capítulo 3

1. Un Controlador Lógico Programable (PLC) es un equipo electrónico de control con un cableado interno (hardware) independiente del proceso a controlar, que se adapta a dicho proceso mediante un programa específico (software) que contiene la secuencia de operaciones a realizar.

2. Las interfaces de entrada y salida establecen la comunicación del autómata con la planta. Para ello, se conectan, por una parte, con las señales de proceso a través de los bornes previstos y, por otra, con el bus interno del autómata.

3. La CPU («Central Processing Unit»), construida alrededor de un sistema mícro-procesador, es la encargada de ejecutar el programa de usuario y de ordenar las transferencias de información en el sistema de entradas/salidas.

4. En un autómata programable, memoria interna es aquella que almacena el estado de las variables que maneja el autómata: entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado, etc.

5. La memoria de programa, normalmente externa y enchufable a la CPU, almacena el programa escrito por el usuario para su aplicación.

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6. Por el tipo de señales, Por la tensión de alimentación, Por el aislamiento, Por la forma de comunicación con la unidad central y Por la ubicación.

7. Es aquella mediante la cual el PLC se comunica con una consola de programación siendo esta generalmente una computadora.

8. Diagrama de contactos 9. 1.(examine si cerrado)

Esta instrucción es utilizada para saber si un bit esta activado.

2. XIO (examine si abierto) Esta instrucción es muy similar a la anterior, solo que esta determina si un bit esta desactivado.

3. OTE (active la salida) Utilizar una instrucción OTE en un programa de escalera para activar/desactivar un bit cuando las condiciones de renglón son evaluadas como verdaderas/falsas respectivamente.

10. al) Cables de red y salidas de potencia.

a2) Cables de E/S a baja tensión (24 V c.c.) a3) Cables de E/S analógicas y contadores rápidos. a4) Cables de comunicaciones.

11. En clase I para unidades independientes, clase II para unidades interconectadas, alambrado tipo A realizado en campo por el usuario, alambrado tipo B de control y carga en campo, alambrado B-D donde el usuario conecta directamente las terminales del dispositivo, alambrado C el alambrado de carga para unidades combinadas de CCM tamaño 3 y más pequeñas.

12. El armario debe ir conectado a la tierra de la instalación a través de un conductor de cobre desnudo. b) Asegurar que las puertas y distintas partes del armario tienen una buena conexión a tierra y que ésta no resulta impedida por contacto entre partes

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pintadas, bisagras, tapas atornilladas, juntas de goma, etc. Concretamente las puertas deben unirse a tierra a través de trenzas conductoras (prácticamente una por bisagra). c) Si en el armario existen tomas de corriente o fluorescentes para alumbrado, deben separarse con rejillas

13. La medición de voltajes debe hacerse en las partes principales del PLC y donde sabemos que la falta de uno de los voltajes puede determinar el funcionamiento correcto del sistema. Las señales e información son enviadas a un controlador programable usando dispositivos de entrada, tales como: Estaciones de botones, switch (interruptores) límite, interruptores (switch) de nivel y switch de presión.

GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC

Campo de aplicación Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral que describe el conjunto de circunstancias laborales posibles en las que una persona debe ser capaz de demostrar dominio sobre el elemento de competencia. Es decir, el campo de aplicación describe el ambiente laboral donde el individuo aplica el elemento de competencia y ofrece indicadores para juzgar que las demostraciones del desempeño son suficientes para validarlo.

Competencia laboral Aptitud de un individuo para desempeñar una misma función productiva en diferentes contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que son expresados en el saber, el hacer y el saber-hacer.

Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán

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presentar tanto los resultados obtenidos, como el desempeño mismo de un elemento de competencia; es decir, el cómo y el qué se espera del desempeño. Los criterios de desempeño se asocian a los elementos de competencia. Son una descripción de los requisitos de calidad para el resultado obtenido en el desempeño laboral; permiten establecer si se alcanza o no el resultado descrito en el elemento de competencia.

Elemento de Es la descripción de la realización que debe ser lograda por

competencia una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una acción, un comportamiento o un resultado que se debe demostrar por lo tanto es una función realizada por un individuo. La desagregación de funciones realizada a lo largo del proceso de análisis funcional usualmente no sobrepasa de cuatro a cinco niveles. Estas diferentes funciones, cuando ya pueden ser ejecutadas por personas y describen acciones que se pueden lograr y resumir, reciben el nombre de elementos de competencia.

Evidencia de Parte constitutiva de una Norma Técnica de

Competencia conocimiento Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión

necesarios para lograr el desempeño competente.

Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios de base científica que el alumno y el trabajador deben dominar, así como a sus habilidades cognitivas en relación con el elemento de competencia al que pertenecen.

Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma Técnica de Competencia Laboral. Las evidencias por

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producto son pruebas reales, observables y tangibles de las consecuencias del desempeño.

Evidencia por Parte constitutiva de una Norma Técnica de

desempeño Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de resultados y/o productos, requeridos por el criterio de desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que permite probar y evaluar la competencia del trabajador. Cabe hacer notar que en este apartado se incluirán las manifestaciones que correspondan a las denominadas habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias directas tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio de una competencia y se verifican mediante la observación. La evidencia por desempeño se refiere a las situaciones que pueden usarse como pruebas de que el individuo cumple con los requerimientos de la Norma Técnicas de Competencia Laboral.

Evidencia de actitud Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen también la referencia a las actitudes subyacentes en el desempeño evaluado.

Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo individual referido a un grupo común de competencias para el desempeño relevante de diversas ocupaciones en el medio laboral.

Módulo ocupacional Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje con la finalidad de combinar diversos propósitos y experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de manera que cada una de ellas se complementa hasta lograr el dominio y desarrollo de una función productiva.

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Norma Técnica de Documento en el que se registran las especificaciones

Competencia Laboral con base en las cuales se espera sea desempeñada una función productiva. Cada Norma Técnica de Competencia Laboral esta constituida por unidades y elementos de competencia, criterios de desempeño, campo de aplicación y evidencias de desempeño y conocimiento.

Competencias contextualizadas

Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.

Competencias Laborales

Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar una misma función productiva en diferentes contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que son expresadas en el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber estar.

Competencias básicas Son las que identifican el saber y el saber hacer en los contextos científico teórico, tecnológico, analítico y lógico.

Competencias Analíticas

Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos necesarios para simbolizar, representar ideas, imágenes, conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de habilidades para inferir, predecir e interpretar resultados.

Competencias Científico – Teóricas

Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la conceptualización de principios, leyes y teorías, para la comprensión y aplicación a procesos productivos; y propician la transferencia del conocimiento.

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Competencias Lógicas Se refieren a las habilidades de razonamiento que le permiten analizar la validez de teorías, principios y argumentos, así mismo, le facilitan la comunicación oral y escrita. Estas habilidades del pensamiento le permiten pasar del sentido común a la lógica propia de las ciencias. En estas competencias se encuentra también el manejo de los idiomas.

Competencias Tecnológicas

Hacen referencia a las habilidades, destrezas y conocimientos para la comprensión de las tecnologías en un sentido amplio, que permite desarrollar la capacidad de adaptación en un mundo de continuos cambios tecnológicos.

Competencias clave Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber hacer; en los contextos de información, ambiental, de calidad, emprendedor y para la vida.

Competencias Ambientales

Se refieren a la aplicación de conceptos, principios y procedimientos relacionados con el medio ambiente, para el desarrollo autosustentable.

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Competencias de Calidad

Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de las teorías de calidad total y de aseguramiento de la calidad, y su relación con el ser humano.

Competencias Emprendedoras

Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad, fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad de autogestoría.

Competencias de información

Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización de diversas fuentes de información, y capacidad de uso de la informática y las telecomunicaciones.

Competencias para la vida

Competencias referidas al desarrollo de habilidades y actitudes sustentadas en los valores éticos y sociales. Permiten fomentar la responsabilidad individual, la colaboración, el pensamiento crítico y propositivo y la convivencia armónica en sociedad.

Contextualización Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social. Esta contextualización de las competencias le permite al educando establecer una relación entre lo que aprende y su realidad, reconstruyéndola.

Matriz de competencias Describe las competencias laborales, básicas y claves que se contextualizan como parte de la metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.

Matriz de contextualización

Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas a realizar a lo largo del módulo para la contextualización de las competencias básicas y claves con lo cual, al desarrollarse el proceso de aprendizaje, se promueve que el sujeto establezca una relación activa del conocimiento sobre el objeto desde situaciones científicas, tecnológicas,

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laborales, culturales, políticas, sociales y económicas.

Módulo autocontenido Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente de actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite alcanzar objetivos educacionales a través de la interacción del alumno con el objeto de conocimiento.

Módulos autocontenidos transversales

Están diseñados para atender la formación vocacional

genérica en un área disciplinaria que agrupa varias carreras.

Módulos autocontenidos específicos

Están diseñados para atender la formación vocacional y disciplinaria en una carrera específica.

Módulos autocontenidos optativos

Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades regionales de la formación vocacional. A través de ellos también es posible que el alumno tenga la posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le sea compatible y acreditarlo como un módulo optativo.

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Módulos integradores Conforman una estructura ecléctica que proporciona los conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y sociales orientados a alcanzar las competencias de formación genérica. Apoyan el proceso de integrac ión de la formación vocacional u ocupacional, proporcionando a los alumnos los conocimientos científicos, humanísticos y sociales de carácter básico y propedéutico, que los formen para la vida en el nivel de educación media superior, y los preparen para tener la opción de cursar estudios en el nivel de educación superior. Con ello, se avala la formación de bachiller, de naturaleza especializada y relacionada con su formación profesional.

Unidades de aprendizaje

Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias tanto para la enseñanza como para el aprendizaje y la contextualización, así como los recursos necesarios para apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente el tiempo requerido para su desarrollo.

GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS

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Motor

dispositivo electromecánico capaz de transformar la energía eléctrica en energía mecánica

Espira. Segmento de alambre de cobre que forma un trayectoria circular alrededor del rotor de un motor.

Electroimán. Bobina que produce un campo magnético en presencia de una corriente eléctrica.

f.e.m. Fuerza electromotriz Fase o fases Línea o líneas de voltaje que alimentan un circuito Devanado Bobinado de un motor Rotor Parte giratoria o flecha de un motor. Polifásico De varias fases. Motor síncrono Que tiene la misma frecuencia de la línea de alimentación Par. Fuerza giratoria desarrollada por el motor. Reactancia. Oposición a la corriente de algún elemento pasivo como

bobinas o capcitores. NEMA National Electrical Manufacturéis Association Alabeado o helicoidal Que tiene forma de hélice. Estator. Parte del motor que funge como electroimán Jaula de ardilla Rotor que se asemeja a una jaula donde corren los roedores. FMM. Fuerza magnetomotriz. HP. Unidad de potencia Horse Power Torsión.

Fuerza angular.

Tensión nominal.

Voltaje de línea.

Sobrecarga.

Carga que excede la capacidad de un motor.

Accionamiento.

Dispositivo actuador.

Relé Relevador Térmico Relacionado con el calor Bimetálico De dos metales distintos

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Electromagnético Que opera en base a un bobina que genera un campo magnético

CCM Centro de control de motores PLC Programming Logic Controller Bus Líneas de datos

REFERENCIAS DOCUMENTALES

• Enriquez Harper, Gilberto. Control de Motores Eléctricos. Ed. Limusa. México, 2005.

• Enriquez Harper, Gilberto. Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Ed. Limusa. México, 2005.

• Theodore Wildi, Michael J. de Vito. Control de Motores Eléctricos, México, Limusa, 1994.

• Theodore Wildi, Michael J. de Vito. Experimentos con equipo eléctrico, México, Limusa, 1994.

• McPherson, Manual de máquinas eléctricas y transformadores. Ed. Noriega • Thaler-Wilcox. Manual de máquinas eléctricas. Ed. Ciencia y Tecnología. • I. L. Kosow. Máquinas eléctricas y transformadores. • Control, instalación y Auotomatización. SIEMENS. Catálogo 2000. • Balcells-Romeral. Autómatas programables. Ed. Marcombo. • Maloney. Electrónica industrial moderna. • www.gdo.es/cast/armarios-electricos • www.neotec.com.mx/tableros/ttd.htm • www.geindustrial.com.mx/productos/ccm/index_7092.htm • www.siemens.com.mx/A&D/EN/t_nav221.html • www.tecnocienciaelectrónica.com •

P T-Bachiller



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