MATERIALES Y APARATOS ELECTRICOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, PROTECCION Y FUERZA

La electricidad es una forma de energía que tiene dos ventajas principales sobre las demás formas de energía, una de ellas es que se transporta fácilmente y sin perdidas de energías y la otra es que se trasforma fácilmente en cualquier otro tipo de energía y viceversa.

Elementos de control:

Son los que controlan la circulación de la corriente eléctrica en un circuito.

Interruptor: es un elemento con dos estados estables, uno de apertura del circuito y otro de cierre.

Pulsador: también sirve para abrir o cerrar el circuito eléctrico, pero solo tiene un estado estable. Hay pulsadores normalmente abierto que solo deja pasar la corriente durante el tiempo que permanece pulsado. Y hay otros pulsadores cerrados que funcionan al revés.

Conmutador de dos posiciones:tiene dos posiciones estables, en una posición conecta una parte del circuito y en la otra, otra parte del circuito.

Llave de cruce: es un conmutador de cuatro polos que se conectan dos a dos. Se utiliza para cambiar el sentido de giro de los motores de corriente continua.

Protección eléctrica: maniobras en carga, Protección contra.

Sobre intensidades Sobrecargas Defectos de aislamiento

Fuerza: Alimenta al receptor que podrá ser un motor una resistencia calefactora, un electroimán, etc.

Circuito de MandoEn el circuito de mando se representa la lógica cableada del automatismo mediante cables conductores y en él se incluirán los equipos que por un lado reciben la información de los distintos elementos de captación.

Los mandos manuales deben proporcionar un control sobre la maquinaria que se desea controlar, pero siempre teniendo en cuenta que lo primordial es mantener asegurada la seguridad de los operarios que la controlan.

Como los circuitos de mando realmente son un manejo de los circuitos de potencia pero a distancia, esta circunstancia evitará que los operarios que controlan un proceso tengan que efectuar desplazamientos innecesarios.

Interruptores de funcionamiento manual

Pulsadores Interruptores Conmutadores

Interruptores de Funcionamiento Mecánico

Detectores Posición(Finales de Carrera) Interruptores de mercurio Detectores de Proximidad

Funcionan automáticamente ante algún factor medioambiental (Tª, posición, presión, etc.)

También llamados finales de carrera, son dispositivos electromecánicos de conmutación

Similares eléctricamente a los pulsadores, no son accionados manualmente por el operario, sino que lo hacen determinados elementos de las maquinas que controlan.

Contactor relé

Los relés y los contactores son componentes parecidos y que realizan funciones similares pero con una diferencia esencial y que es necesario conocer.

Tanto los contactores como los relés son elementos que existen en prácticamente cualquier máquina, automatismo o instalación. Por tanto son de especial importancia ya que seguro que nos los hemos encontrado o nos los vamos a encontrar en prácticamente cualquier automatismo o mantenimiento de máquina.

Los relés y los contactores son equipos parecidos a un interruptor (por ejemplo el que activa la iluminación) con la diferencia de que los interruptores son comandados por la mano del usuario y los relés y contactores son comandados por una tensión. Por tanto un relé o un contactor es un interruptor automático; con él podemos realizar diversas combinaciones y sus aplicaciones son múltiples. Las clases y características de los relés varían según la función a realizar y fabricante

Tanto los relés como los contactores hacen la misma función (abrir y cerrar contactos), pero para distintas potencias, es decir hay que saber diferenciar entre relé y contactor. Básicamente los relés son

para comandar pequeñas potencias o potencias de control, por tanto están en los circuitos de control o en circuitos cuyas cargas (motores, equipos consumidores en general) son de pequeñas potencias. Suelen representarse por la letra R.

Composición de un contactor

Circuito potencia

Interruptor circuito de potencia

Tipo de interruptor que tiene gran capacidad de ruptura y al contrario de los contactores y de la mayor parte de los interruptores de motores, que diariamente son maniobrados varias veces, quedan conectados en ciertas circunstancias durante semanas y aun durante meses.

Seccionador

Las seccionadoras por lo general van conectadas en serie con un interruptor. La diferencia entre el interruptor y la seccionadora es que el primero soporta conexión y desconexión con carga, a menudo corrientes del orden de los miles de ampers.

Para que entonces la seccionadora si tenemos el interruptor?

La seccionadora nos proporciona "corte visible", una condición indispensable para el trabajo seguro en alta tensión AT.

Debido al hecho antes mencionado, debe existir una corriente despreciable antes de abrir una seccionadora, por lo que el procedimiento habitual para cerrar un circuito con ambos elementos es: primero cierro seccionadora, verifico correcto cierre y luego cierro interruptor.

Para abrir el circuito, primero abro el interruptor, luego la seccionadora.

También existen seccionadoras para puesta a tierra transitoria de barras, transformadores y/o líneas, otra condición que debe cumplirse para trabajo seguro en A.T.

Las maniobras de puesta a tierra transitoria son muy peligrosas, debe verificarse ausencia de tensión, seguir procedimientos seguros y realizarse en lo posible en forma remota.

Por último, se utilizan seccionadoras para ciertos arreglos de barras o buses partidos o auxiliares, que permiten el bypass de ciertos elementos de potencia para realizar trabajos en una barra sin sacarla toda la S.E. de servicio.

Esto ya es más complicado y requiere de personal entrenado y medidas extremas de seguridad.

Demás está decir que el cierre de una seccionadora con carga, produce una descarga en la atmósfera que ioniza el aire, pudiendo causar daños por electrocución, quemaduras severas en cuerpo y ojos e incluso la muerte a personas que se encuentren dentro de la S.E. o la playa de maniobras.

Elementos de protección

Todo circuito debe estar protegido contra sobre-intensidades

Cortocircuitos Sobrecargas

fusible

Componente eléctrico hecho de un material conductor, generalmente estaño, que tiene un punto de fusión muy bajo y se coloca en un punto del circuito eléctrico para interrumpir la corriente cuando esta es excesiva.

Seccionador Fusible A veces fusible se montan sobre la parte móvil de un seccionador

Relé de protección

Relé que se coloca en un contactor para su protección y la del elemento que alimenta el mismo. Junto con un contactor forman el contactor protector o guarda motor. Pueden ser térmicos, magneto térmicos o magnéticos.

Desconexión térmica

Desconexión magnética

Cuadro general de protección

Interruptor General. Es un elemento encargado de proteger de sobrecargas o cortocircuitos la instalación completa de la vivienda. Evita que se queme la derivación individual de la vivienda en caso de tener una sobrecarga o cortocircuito y es el elemento que se ha de utilizar para desconectar la vivienda en caso de reparaciones, ausencias largas.

Interruptor diferencial. Es un elemento destinado a la protección de las personas. Desconecta automáticamente la instalación cuando se produce una derivación (por defecto de aislamiento) en algún aparato electrodoméstico o en algún punto de la instalación.

Pequeños Interruptores Automáticos (PIAs). Son elementos de corte y protección de cada uno de los circuitos interiores. Protegen cada circuito de sobrecargas o cortocircuitos, con arreglo a la capacidad de cada uno. Sirven, por tanto, para evitar que se queme por calentamiento la instalación eléctrica o cualquier aparato y, sobre todo, ofrece una protección muy eficaz contra incendios en el caso de producirse un cortocircuito.

El número de esos PIAs será igual al número de circuitos que haya dentro de la vivienda.

Interruptores automáticos

Los interruptores automáticos son aparatos destinados a establecer e Interrumpir circuitos eléctricos, con la particularidad de que precisan una fuerza exterior que los conecte pero que se desconectan por sí mismos, sin deteriorarse, cuando el circuito en que se hallan presenta ciertas anomalías a las que son sensibles.

Normalmente dichas anomalías son:

Sobreintensidades. Cortocircuito. Sobretensiones o bajas tensiones. Descargas eléctricas a las personas.

Los automáticos que reaccionan ante estas anomalías se denominan:

• Térmicos• Magnéticos,• Diferenciales.

Interruptores térmicosSon interruptores automáticos que reaccionan ante sobre intensidades ligeramente superiores a la nominal, asegurando una desconexión en un tiempo lo suficientemente corto para no perjudicar ni a la red ni a los receptores asociados con él.

Para provocar la desconexión, aprovechan la deformación de una lámina bimetálica, que se curva en función del calor producido por la corriente al pasar a través de ella.

Interruptores magnéticosSon interruptores automáticos que reaccionan ante sobre intensidades de alto valor, cortándolas en tiempos lo suficientemente cortos como para no perjudicar ni a la red ni a los aparatos asociados a ella.Para iniciar la desconexión se sirven del movimiento de un núcleo de hierro dentro de un campo magnético proporcional al valor de la intensidad que circula.La curva característica de un disparo magnético es la representada en la figura siguiente.El dispositivo permite trabajar en la zona A pero no en la B. La desconexión se efectúa cuando las condiciones del circuito llegan a la zona rayada de separación entre ambas.

El límite inferior de la curva (unos 4 Milisegundos), viene determinado por el tiempo que transcurre desde el instante de establecimiento de la intensidad, hasta la extinción del arco. Este tiempo marca la inercia

Interruptores magneto-térmicos

Poseen tres sistemas de desconexión: manual, térmico y magnético. Cada uno puede actuar independientemente de los otros, estando formada su curva de disparo por la superposición de ambas características, magnética y térmica.

En el gráfico de la figura puede verse la curva de desconexión de un magneto-térmico, en la que se aprecia una zona A, claramente térmica, una zona B que corresponde a la reacción magnética, y la zona de solape C, en donde el disparo puede ser provocado por el elemento magnético o térmico indistintamente.

Mecánicamente, podemos decir que estos interruptores disponen de desconexión libre, es decir, que cuando se produce una desconexión, ya sea por sobrecarga o cortocircuito, el aparato desconecta aunque se sujete la manecilla de conexión.

Interruptor diferencial

Son interruptores automáticos que evitan el paso de corriente de intensidad peligrosa por el cuerpo humano. La peligrosidad de los efectos que se pueden producir depende de la intensidad de la corriente y de su duración.

Si este punto se halla en la zona A, los efectos que se producirán serán inofensivos para personas normales. Si se halla en la zona B, ocasionará molestias que pueden ser peligrosas, y si se halla en la zona C podrá resultar mortal, ya que puede ocasionar inconsciencia o fibrilación ventricular.

Los diferenciales se basan en una característica de los circuitos bifásicos o trifásicos, en los que la suma de las intensidades debe ser cero cuando no existen fugas. Cuando por algún motivo la suma de intensidades no es cero, en la bobina auxiliar aparece una tensión que aplicada a una pequeña bobina, acciona un pivote que a su vez acciona el dispositivo mecánico que abre los contactos principales del circuito. Según sea el valor de la intensidad de desequilibrio que acciona el diferencial, así se definirá su sensibilidad. Normalmente se fabrican de dos sensibilidades, 30 y 300 mA.

La intensidad nominal que puede controlar un diferencial, depende de las dimensiones de los contactos principales, y se fabrican con intensidades comprendidas entre 25 y 63 A.