Módulo DISEÑO, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE...

CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCASEDE SUR: 2 SUR 1147 – FONOS (71) 615416 - FAX (71) 615411

SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 – FONO (71) 615454 - FAX (71) 615441TALCA – VII REGIÓN

ESPECIALIDAD DE ELECTRÓNICA

Módulo

DISEÑO, OPERACIÓN YMANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE

CONTROL ELECTRICO

NOMBRE ALUMNO:

CURSO :

R.U.N :

DOCENTE: Fernando E. Tapia Bravo

Diseño, Operación y Mantenimiento de Sistemas de Control Eléctrico

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INDICE DE CONTENIDOS

CONTENIDO PÁGINAÍndice 3Aprendizajes esperados 4Operaciones de Mando 6Mando Manual 7Formas normalizadas de representación. 8Componentes.Circuitos de aplicaciónOperaciones de mandoClasificación circuitosAparatos de mandoSolicitud comercialEsquemas interruptores de levasLocalización de averíasEjercicio: Conexión de motores eléctricosEjercicio: inversión del sentido de giro motor trifásico deinducciónEjercicio: inversión sentido de giro Motor 2n ManualEjercicio: Arranque estrella triángulo ManualMANDO SEMI AUTOMATICOFormas normalizadas de representación.Componentes.Sistemas de protecciónSistema de partidaSistema de inversiónSistema de conmutaciónCircuitos de aplicaciónContactorEsquemas de contactoresMANDO AUTOMATICOFormas normalizadas de representación.Componentes.SensoresTransductoresSistemas de conmutaciónVariadores de frecuenciaCircuitos de aplicaciónLazo abierto lazo cerradoEstructura de un automatismoSensorSimbologíaCircuitos de controlEjemplo desarrollo informe escrito (Arranque motortrifásico por eliminación de resistencias retóricas)


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Relé programable.Variador de frecuenciaInstalaciones para sistemas de medición y monitoreo deprocesos.Circuitos con sistemas de medición.Circuitos de monitoreo de procesoPAUTA DE EVALUACIÓN


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APRENDIZAJES ESPERADOSTIEMPO SUGERIDO:

Total : 160 horas.Semanal : 4 horas

1.- Aprendizaje esperado. (1/4)

DISEÑA Y EJECUTA EN FORMA PRÁCTICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA YSEÑALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN MANUAL.

FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS

• CRITERIOS DE EVALUACIÓN1. Representa, en forma normalizada, circuitos eléctricos de control manual para máquinas o sistemas.2. Selecciona los dispositivos y componentes del circuito de acuerdo a los requerimientos y

especificaciones técnicas.3. Monta los dispositivos.4. Cablea el circuito de acuerdo al diseño5. Efectúa pruebas de funcionamiento y mediciones para chequear conexiones.6. Opera el circuito probando chequeando sus características de funcionamiento.


DISEÑA Y EJECUTA EN FORMA PRÁCTICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA YSEÑALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN SEMIAUTOMÁTICOS.


• CRITERIOS DE EVALUACIÓN1. Representa, en forma normalizada, circuitos eléctricos de control semiautomáticos para máquinas o

sistemas.2. Selecciona los dispositivos y componentes del circuito de acuerdo a los requerimientos y

especificaciones técnicas.3. Monta los dispositivos.4. Cablea el circuito de acuerdo al diseño5. Efectúa pruebas de funcionamiento y mediciones para chequear conexiones.6. Opera el circuito probando chequeando sus características de funcionamiento.


DIAGNOSTICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA Y SEÑALIZACIÓN CONDISPOSITIVOS DE OPERACIÓN AUTOMÁTICOS Y/O SENSORES Y TRANSDUCTORES.


• CRITERIOS DE EVALUACIÓN1. Representa, en forma normalizada, circuitos eléctricos de control automáticos para máquinas o

sistemas.


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2. Selecciona los dispositivos y componentes del circuito de acuerdo a los requerimientos yespecificaciones técnicas.

3. Monta los dispositivos.4. Cablea el circuito de acuerdo al diseño5. Efectúa pruebas de funcionamiento y mediciones para chequear conexiones.6. Opera el circuito probando chequeando sus características de funcionamiento.


DIAGNOSTICA PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO Y EJECUTA ACCIONES DE MANTENIMIENTOCORRECTIVO EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CONTROL, FUERZA Y SEÑALIZACIÓN CONDISPOSITIVOS DE OPERACIÓN MANUAL, SEMIAUTOMÁTICOS Y AUTOMÁTICOS.


• CRITERIOS DE EVALUACIÓN1. Interpreta instrucciones de operación verificando condiciones de funcionamiento2. Observa condiciones de funcionamiento de las partes o piezas que presentan desperfectos3. Mide parámetros eléctricos necesarios para detectar fallas de funcionamiento4. Prescribe soluciones a los problemas de funcionamiento detectados.5. Selecciona procedimientos de acuerdo a criterios de factibilidad técnica y económica.6. Repara, reemplaza o cambia componentes, condiciones o unidades.7. Realiza pruebas de funcionamiento.


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OPERACIONES DE MANDO

Las operaciones de mando que se deben realizar, diseñar, controlar y mantener son de vital

importancia en el mundo laboral actual, es por ello que en este apunte y el módulo, son mirados

desde un perspectiva de orden didáctico, separando circuitos de control Manual, circuitos de

control semi automático y circuitos de control automático.

Los circuitos de control deben estar diseñados poniendo especial atención a las operaciones de

mando, y estas son Arranque, Frenado, Regulación de velocidad e Inversiones del sentido de

giro. Según esto se ha de considerar también las óptimas condiciones de seguridad para el

personal que va a operar dichos sistemas de control eléctricos.


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MANDO MANUAL

CLASIFICACIÓN DE CIRCUITOS

Con respecto a la clasificación eléctrica se encuentra dividida en dos partes que son circuitos de

CONTROL y circuitos de FUERZA.

EL CIRCUITO DE CONTROLEs el conjunto de componentes primarios o básicos que no están conectados directamente a la potencia

de la máquina, pero sin embargo tiene absoluto gobierno (mando o regulación) sobre el circuito de fuerza.

Los circuitos de control realizan funciones tales como: arranque, aceleración, regulación, inversión, etc.

Los elementos utilizados para regular o gobernar las funciones de una máquina se denominan

componentes secundarios de control o maniobra.

Los circuitos de Control pueden ser clasificados en Sistemas Manuales, Semiautomáticos, y Automáticos.

SISTEMAS DE CONTROL SEMI AUTOMÁTICOEs una forma de control que se efectúa por medios desde otro lugar en donde la función de la máquina

debe ser realizada. En todos los casos el control semi automático proporciona protección contra

sobrecarga o cortocircuito.

El control semi automático se caracteriza por el hecho de que el operador debe mover un interruptor o

presionar un pulsador para que se efectúe cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de la

máquina o equipo.

SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICOEs una forma de control que se efectúa automáticamente desde cualquier lugar, no es necesario que sea

sobre la máquina o equipo. En todo momento el control automático proporciona protección contra

sobrecarga o cortocircuito.

El control automático se caracteriza por el hecho de que el operador sólo pulsa un pulsador para que se

efectúe cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de la máquina o equipo, sin que sea

necesaria la intervención del operador para que se realicen los cambios programados en equipo.


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SIMBOLOGIA SEGÚN NORMAS AMERICANAS

PULSADORES:Es un interruptor que funciona manualmente para establecer o interrumpir uno o más circuitos de control.

Estos circuitos pueden hacer funcionar dispositivos de control magnético tales como arrancadores,

contactores, relés, etc.

INTERRUPTOR DE CIRCUITO:El interruptor de circuito es un dispositivo diseñado para abrir y cerrar un circuito por medios no

automáticos y de abrir automáticamente el circuito a una sobrecarga predeterminada de corriente, sin

daño a sí mismo cuando se usa apropiadamente dentro de sus especificaciones.

El interruptor de circuito es un dispositivo de circuito de control magnético de tres polos que proporciona

las siguientes funciones:

a) INTERRUPTOR DE DESCONEXIÓN:Proporciona la manera de aislar los conductores de un circuito de su fuente de energía.

Una sola palanca controla los tres polos. Cuando se usa de esta manera, también se puede

llamar interruptor de seguridad o aislamiento.

b) PROTECTOR DE CIRCUITO:

Proporciona la manera confiable contra sobrecarga del circuito. La estructura consiste en tres

polos simples, cada uno capaz de soportar una cantidad “x” de amperes, y compuesto con un

cierre de combinación mecánico interno que controla simultáneamente a todas las unidades,

abriendo a cada conductor de línea.

c) INTERRUPTOR DE CONTROL MANUAL:

Sus características especiales de disparo en serie con retraso y alta capacidad de corriente de

ruptura lo hacen útil como un interruptor de control de encendido-apagado de motor directo cuando

se utiliza dentro de sus especificaciones. También se puede llamar interruptor de circuito de motor.

RELÉ DE SOBRECARGA:El relé de sobrecarga es un dispositivo de circuito de control, para proteger a un motor contra

cargas excesivamente pesadas. En serie con los contactos de los conductores de la línea del

motor se conectan elementos térmicos o magnéticos sensibles a la corriente. Cuando se

produce algún valor predeterminado de corriente de sobrecarga, el relé se dispara y corta la


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energía a los controles de arranque, lo que detiene al motor. Se proporciona un botón de

restablecimiento manual o automático para establecer el funcionamiento del circuito de control.

El relé de sobrecarga es un dispositivo bimetálico de tres elementos que actúa como un

interruptor interconstruido cuando se sobrecalienta uno de los tres elementos. Se puede ajustar

fácilmente el relé para que se dispare dentro del rango determinado en la placa del relé,

haciendo girar el disco calibrado que está en la parte superior de la unidad. Los elementos

bimetálicos tienen una función de retraso incorporada que impide el disparo inconveniente

durante el arranque del motor. Después del disparo se requiere un periodo de enfriamiento

antes de que se restaure el relé

RELÉ DE TIEMPO:

El relé de tiempo es un dispositivo de circuito de control que suministra una función de

conmutación con el paso del tiempo. Puede haber muchos tipos de relés de tiempo, tales como

los operados por motor, hidráulicos, de decaimiento de flujo magnético, de descarga de

capacitor y electrónicos. Sin embargo, las características de construcción y comportamiento del

relé con retraso neumático lo hacen adecuado para la mayoría de las operaciones de control

industrial. Un relé con retraso neumático es un dispositivo de restablecimiento que utiliza el

escape de un fluido o aire a través de un orificio ajustable. A los relés de tiempo que provocan

un retraso en la activación a la carga se les conoce como relés de retraso.

RELÉ DE CONTROL:Los relés de control se diseñan para utilizarlos como dispositivos de control en circuitos pilotos,

en los circuitos de control de diferentes relés, contactares u otros dispositivos. Debido a sus

requerimientos más bajos de corriente y tensión de conmutación, los contactos pueden ser

mucho más pequeños y tener menos separación. Su potencia de operación es relativamente

baja y se pueden clasificar como relé de trabajo ligero, tipo sensible.

LÁMPARAS INDICADORAS:Las lámparas indicadoras son dispositivos piloto que generalmente en o cerca de los botones

de conmutación, sirven para mostrar una condición de funcionamiento específico del motor tal

como directa, reversa, rápida, lento, ascenso, descenso, sobrecarga, etc. Aunque generalmente

son rojas o verdes, se pueden utilizar otros colores tales como azul, blanco, etc.


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INTERRUPTORES DE LÍMITE:Están construidos de modo que un brazo, palanca o rodillo saliente del interruptor tropiece o

sea empujado por alguna pieza del móvil. El movimiento de este dispositivo se transfiere

mediante sistema de palancas o un juego de contactos haciendo que estos se habrá o cierren.

INTERRUPTORES DE FLOTADOR:La disposición mecánica de un interruptor de flotador consiste, en forma sencilla, en una

palanca provista de un eje, con los contactos eléctricos fijados en un extremo y un flotador

suspendido en el otro. Cuando el nivel del líquido sube, empuja el flotador hacia arriba,

haciendo girar la palanca sobre su eje y produciendo el establecimiento o la interrupción del

circuito de mando según cierren o abran sus contactos.

LUCES PILOTO:Para indicar que un equipo está energizado o bien en funcionamiento, se indica por medio de

lámparas de pequeña dimensión llamada luces piloto. Cuando el equipo está trabajando se

indican los procesos con varias señalizaciones, se ubica un letrero al lado de la luz piloto para

indicar que parte o todo el equipo está trabajando.


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PROTECCIONES ELECTRICAS – RELE TERMICO – INTERRUPTOR TERMICO

El relé térmico es un dispositivo que permite proteger un circuito de sobrecorriente, que pueden

ser graduales por problemas de consumo excesivo, fallas a masa no directa, motores con

problemas de sobrecarga mecánica, una fase menos en el circuito, etc. El relé térmico,

interruptor térmico, protección térmica y cualquier otro tipo de protección que tenga incluido este

sistema de desconexión automática, protegerá el circuito de estas anomalías de

funcionamiento.

FUNCIONAMIENTO DEL RELÉ TÉRMICO:Estas protecciones se conectan en serie con el circuito. Su mecanismo de desconexión

automática está basado en el efecto que produce la temperatura en una lamina bimetálica. Esta

lamina bimetálica (dos metales de diferente coeficiente de dilatación) al calentarse por efecto de

una sobrecorriente eléctrica, toma temperatura y como uno de los metales posee una dilatación

mayor que el otro, se flectará (dobla) hacia un lado, volviendo a su posición original al enfriarse.

Este movimiento que se produce por el efecto de la temperatura, en los relés térmicos es

transmitido por una reglilla móvil hacia un juego de contactos auxiliares trabados

mecánicamente. La reglilla al desplazarse libera el vástago que mantiene fijos los contactos y

por consiguiente el desenganche de estos, Así se produce la apertura o cierre de los contactos.

Los contactos auxiliares de los relés térmicos permiten la desconexión del circuito de control en

caso de falla por una sobrecorriente en el circuito de fuerza. Ejemplo, un motor con una

sobrecarga mecánica, aumentará su consumo de corriente. Esta sobrecorriente proporcionará

la temperatura necesaria para que se flecten las láminas bimetálicas, de esta manera producirá

la desconexión del circuito de control. El motor no alcanza a sufrir mayor daño. El técnico

investigará ¿por qué? Operó el relé, hasta solucionar el problema.

En resumen el relé térmico es una protección contra sobrecorriente producto de diferentes tipos

de fallas eléctricas. Actúa en forma indirecta sobre las líneas de energía, ya que lo hace el

circuito de mando de la máquina, desconectando los dispositivos que controlan el circuito de

fuerza.

Los relés térmicos poseen un rango de trabajo, por ejemplo: el relé RBO-5 tiene un rango de

0.65 a 1.30 amperes. El RBO-9 3.4 a 6.8 amperes (estos dispositivos son los que se usan en

las experiencias de taller T.I.I.). La ventaja de este rango esta dada en la posibilidad de ajustar

el relé según la potencia del circuito.


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AJUSTE RELÉ:

Corriente normal de funcionamiento del motor por 1.2 (régimen de sobrecarga de 20%)

Para determinar el valor del relé se utiliza el siguiente criterio:

Corriente nominal de motor x 1.25 (el valor obtenido se debe adecuar a los valores nominales

existentes en el mercado).

PRECAUCIÓN: No olvidemos siempre averiguar el motivo por el cual el relé desconectó el

circuito.

El botón de reposición permite volver a reenganchar los contactos una vez enfriado el relé (2 a

4 minutos).

INTERRUPTOR TÉRMICO:Es un dispositivo de mando que funciona bajo el mismo principio del relé térmico, solo que este

tipo actúa en forma directa sobre la red de alimentación. El desenganche que producen las

laminas bimetálicas es sobre el sistema de retención mecánica de los contactos principales, por

lo tanto desconecta el circuito de fuerza. Este tipo de “interruptor protector” no posee contactos

auxiliares. Su uso más común esta dado en el accionamiento y protección de motores

eléctricos. Se les conoce como GUARDAMOTORES.

PROTECCIÓN TÉRMICA:Esta protección es muy utilizada en máquinas como: refrigeradores, lavadoras pequeñas,

cafeteras, accionadores de aire, máquinas heladeras, compresores, etc. Algunos motores

monofásicos llevan incorporado en su placa de conexiones esta protección (motores Famasol).

Se conectan en serie con el circuito y su principio de funcionamiento es idéntico al de las

protecciones térmicas anteriores. Desconectan el circuito cuando hay una sobrecorriente,

producto de una falla.

La lámina bimetálica cumple el papel de interruptor en este caso, lleva incorporado en sus

extremos un par de pepas de contacto que cierren el circuito constantemente. Cuando se

produce un calentamiento por una sobrecorriente esta se flecta abriendo el circuito, al enfriarse

vuelve a su posición original cerrando el circuito.

Su valor nominal es fijo, no tienen regulación. Se determinan según la potencia del circuito,

ejemplo: 0.25 HP, 0.5 HP, 0.75 HP, etc.


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APARATOS DE MANDO MANUAL

Los múltiples problemas de controles eléctricos que se trata de solucionar mediante diferentes

tipos de mando han hecho crear un gran número de dispositivos especiales. Entre ellos figuran

los conmutadores e interruptores de levas que son utilizados en la distribución.

Estos aparatos construidos para intensidades de corriente que fluctúan entre los 10 y 200 A,

tiene reducidas dimensiones, diversidad de combinaciones y posibilidades de transformaciones

o modificaciones. Toda esta gama de cualidades lo hacen el preferido de los sistemas de

medida, señalización y mando en la distribución eléctrica.

CARACTERISTICAS MECÁNICAS Y ELECTRICASClasificación

Estos aparatos accionados por sistemas de Levas se pueden clasificar según su finalidad, su

sistema de fijación y según su tipo como:

a) SEGÚN SU FINALIDAD ESTOS SE SOLICITAN COMO_

§ interruptores simples

§ Interruptores escalonados

§ Conmutadores sin posición 0

§ Conmutadores con posición 0

§ Conmutadores para instrumentos de medida

§ Conmutadores de mando.

b) SEGÚN SU SISTEMA DE FIJACIÓN ESTOS PUEDEN SER:

§ Con fijación central

§ Con fijación mediante placa frontal.

§ Con fijación en la parte posterior

c) SEGÚN SU TIPO, ESTOS PUEDEN SER:

§ De palanca simple

§ De palanca y llave (con bornes de conexión normal o acotados)

§ Para corriente de maniobra que fluctúan entre 10 a los 200 A.

§ Con ángulos de maniobra que fluctúan entre los 30º y 90º.

Características técnicas generales de los conmutadores

Ejemplo:


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1) Tensión nominal 380 v

2) Corriente nominal 10 A

3) Corriente de régimen permanente 16 A

4) Poder de Ruptura 1.5 Kw (380v)

5) Duración mecánica 1 millón de ciclos de maniobras

Características comerciales específicas

Ejemplo:

1) Conmutador tripolar con posición cero para 125 A.

2) Conmutador voltimetrito para tres tensiones conectadas a 380 v

3) Conmutador amperimétrico para tres circuitos de 10 A

A cada ejemplo mencionado se le agrega el tipo de fijación deseada


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SOLICITUD COMERCIAL

Se solicita un conmutador deben entregarse como mínimo las siguientes características

a) finalidad(para qué se desea)

b) Características de tensión, corriente.

c) Tipo de forma, construcción.

EJEMPLO:

a) conmutador Wattimetrico para tres tensiones concatenadas y tres tensiones entre fase y

neutro.

b) Tensión 380 v / 2 A

c) Fijación posterior con enclavamiento para puerta y placa frontal.

MANTENIMIENTO PREVENTIVODependiendo del ambiente, soplar aire seco cada cierto periodo y reapretar los tornillos de

conexión para evitar calentamiento y oxidación de los mismos. Si se nota que el árbol de

maniobra esta forzado, desconectar, abrir, reparar, si es necesario, lubricar las partes de

accionamiento mecánico con vaselina, armar y comprobar. (WD-40 O similar)

PREVENCIÓN DE RIESGOSToda vez que se intervenga en repara o realizar una mantención preventiva de un accesorio

(interruptor) eléctrico, se debe asegurarse, por cualquier medio, que este desenergizado de no

ser así, se corre el peligro de lesionase gravemente ya sea por consecuencias directa o

indirecta.


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INTERRUPTOR DE LEVAS

AVERÍAS EN UN INTERRRUPTOR


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INTRODUCCIÓNUna rápida localización de una avería es motivo permanente de halagos hacia el electricista, ya

que esta actividad siempre facilita las acciones de producción, evita la perdida de mano de obra

disponible y evita también que producirán vacíos o relajación en la conducta general de los

empleados a no tener en que ocuparse.

LOCALIZACION Y REPARACION DE FALLAS

FALLAS CAUSAS REPARACIONEl árbol de maniobra setraba, (en este caso noforzar se puede dañar oquebrar más de unelemento)

a.- un resorte se quebró o soltódel yugo.

b.- el limitador de giro se montosobre el tope.c.- extremo de un yugoquebrado.

d.- lleva dañada

a.- reparar resorte y volver a montar.

b.- verificar causa por que se montareparar anomalía y reparar y comprobarfuncionamiento.c.- soldar al oxigeno, pulir adecuarextremo según posición original, armar ycomprobar funcionamiento.d.- cambiar lava en caso de no tenerrepuesto, hacer otra en material duro,rearmar y lubricar con vaselina y


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e.- contactos pegados(verificar elcircuito eléctrico; por error deconexión, los contactos podríanestar produciendo uncortocircuito

comprobar condiciones defuncionamiento.e.- despegar y limpiar contactos, en casode no ser posible despegarloscambiarlos por otros.

Los contactos no cierrancon la presión suficiente.

Los muelles están quebrados ovencidos.

Las superficies de contacto secalientan.

Cambiar los muelles por nuevos quetengan similares características a losoriginales.Verificar presión de los contactos porcomparación en otros de buen estado defuncionamiento.

Estirar muelles y comprobar.

Los tornillos de conexiónse notan recalentados.

a) Apriete insuficiente de lostornillos.b) Corriente de consumosuperior a la corriente nominaldel conmutador.

Desconectar y limpiar, intercalar entreterminal y tornillo una golilla de bronce yapretar.Bajar si es posible la corriente deconsumo o cambiar el conmutador porotro de mayor capacidad.


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APARATOS DE MANIOBRA

Según la normativa eléctrica vigente en Chile (NCH 4/2003), un aparato es unelementos de la instalación destinado a controlar el paso de la energía eléctrica .Uno de los aparatos más utilizados dentro de la Industria, es el relé.A continuación, veremos los tipos de relés existentes hoy en día.

TIPOS DE RELÉS

Primero que todo, podemos decir que un relé es un sistema mediante el cuál se puedecontrolar una potencia mucho mayor, con un consumo en potencia muy baja.Se tienen diferentes tipos de relés, entre los cuales se tienen:

• Relés electromecánicos:A) Convencionales.B) Polarizados.C) Relés REED inversores.

• Relés híbridos.• Relés de estado sólido.

ESTRUCTURA DE UN RELÉ

En general, se puede distinguir en el esquema general de un relé, los siguientes bloques:• Circuito de entrada, control o excitación.• Circuito de acoplamiento.• Circuito de salida, carga o maniobra, el cual está constituido por el circuito excitador, el

dispositivo conmutador de frecuencia y las protecciones.

Las características generales que posee cualquier tipo de relé son:• El aislamiento existente entre los terminales de entrada y los 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.

En el caso de los relés de estado sólido, se pueden añadir las siguientes características:• Gran número de conmutaciones y una vida útil bastante más larga.• Conexión en el paso de tensión por cero, desconexión en el paso de intensidad por cero.• Ausencia de ruido mecánico de conmutación.• 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.


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RELÉS ELECTROMECÁNICOS

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Estos Relés, están formados por una bobina y unos contactos, los cuales puedenconmutar circuitos de corriente continua o bien circuitos de corriente alterna. Acontinuación se pueden observar los diferentes tipos de relés electromecánicos.

RELÉS DE TIPO ARMADURA

Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos explicaprácticamente su constitución y funcionamiento. El electroimán hace vascular laarmadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si son N.O. ó N.C.(normalmente abierto o normalmente cerrado).

RELÉS DE NÚCLEO MÓVIL

Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar suscontactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes).

RELÉ TIPO REED O DE LENGÜETA


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Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (pueden se múltiples)montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación deuna bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla.

RELÉS POLARIZADOS

Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro delos polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se muevela armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo loscontactos ó cerrando otro circuito (ó varios)


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EJERCICIO Nº 1 Puesta en marcha motor trifásico e inversión del sentido de giroen forma manual

1.- OBJETIVOInvertir el sentido de giro de un motor eléctrico por medios manuales

2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD.Cada alumno debe invertir el sentido de giro de una máquina trifásica a través de un conmutador de levasmidiendo y comprobando el comportamiento eléctrico que presenta en un sentido de giro como en otro.

3.- ACTIVIDADES1. Selección de materiales, herramientas instrumentos2. Distribución y mantenimiento de aparatos3. Conexiones según esquema4. Energizar y operar el circuito5. Aplicar protocolo de pruebas sin energía6. Registro de datos7. Confección de un informe escrito

4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES4.1- Registro y comparación de datos4.2- Confección cuadros

5.- ESQUEMA ELECTRICO

6.- CONCLUSIONES


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EJERCICIO Nº 2: Puesta en marcha motor 2n en forma manual

1.- OBJETIVOPuesta en marcha motor 2n en forma manual

2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD.Cada alumno debe Puesta en marcha motor 2n en forma manual a través de un conmutador de levas midiendoy comprobando el comportamiento eléctrico que presenta en una y otra n.

3.- ACTIVIDADES3.1 Selección de materiales, herramientas instrumentos.3.2 Distribución y mantenimiento de aparatos3.3 Conexiones según esquema3.4 Energizar y operar el circuito3.5 Aplicar protocolo de pruebas sin energía.3.6 Registro de datos4 Confección de un informe escrito

4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES4.1 Medir frecuencia de giro4.2 Registro de datos


6.- CONCLUSIONES


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EJERCICIO Nº 3: Conexión motor trifásico estrella triangulo manual

1.- OBJETIVO:Conectar motor trifásico Estrella triángulo en forma manual.

2.- DESCRIPCIÓN ACTIVIDADConectar en estrella triangulo un motor eléctrico trifásico de inducción mediante conmutador de levas midiendoel comportamiento de ambas formas de conexión

3.- ACTIVIDADES3.1 Para un motor de inducción jaula de ardilla reconocer partes constitutivas. para complementar

esta actividad utilice las máquinas didácticas en corte.3.2 Tomar nota e interpretar la información que aparece en la placa de características de cada

motor.3.3 identificar los terminales a un motor jaula de ardilla, medir para esa condición, continuidad de la

bobina

4.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

4.1. Placa característica del motor inducción.

5.- ESQUEMA DE CONEXIÓN CONMUTADOR.

5.1.- Tabla de valores

MAGNITUDELÉCTRICA

VALORES OBTENIDOS

Tensión de línea VCorriente de línea AFactor de PotenciaPotencia activa WPotencia útil WRevoluciones rpmRendimientoFuerza N

6.- CONCLUSIONES


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EJERCICIO Nº 4: Conexión motores Monofásicos con interruptoresescalonados.

1.- OBJETIVO:Conectar motor motores Monofásicos con interruptores escalonados.

2.- DESCRIPCIÓN ACTIVIDADMotores Monofásicos con interruptores escalonados de levas midiendo el comportamiento de la máquina.

3.- ACTIVIDADES3.4 Para un motor de motor Monofásico reconocer partes constitutivas. para complementar esta

actividad utilice las máquinas didácticas en corte.3.5 Tomar nota e interpretar la información que aparece en la placa de características de cada

motor.3.6 identificar los terminales a un motor Monofásico, medir para esa condición, continuidad de la

bobina

4.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

4.1. Placa característica del motor.

5.- ESQUEMA DE CONEXIÓN CONMUTADOR.

5.1.- Tabla de valores

MAGNITUDELÉCTRICA

VALORES OBTENIDOS

Tensión de línea VCorriente de línea AFactor de PotenciaPotencia activa WPotencia útil WRevoluciones rpmRendimientoFuerza N

6.- CONCLUSIONES


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MANDO SEMIAUTOMÁTICO

CONTACTORLos contactores se emplean para el mando local o a distancia de máquinas de cualquier género. Sobre todo seutilizan los sistemas de mando en que la potencia de acoplamiento y la frecuencia de maniobra se planteanseveras exigencias, por ejemplo en maquinas y herramientas y laminadores.

Añadiendo relés térmicos se emplean como protectores de motores. Además el contactor resulta un elementoindispensable en la automatización para el mando de las secuencias de trabajo.Por esto, a continuación se presentan distintos esquemas de conexión de estos elementos tan útiles para lapuesta en marcha de un motor.

Para el mando de motores, el aparato mayormente utilizado es el contactor electromecánico el cual, es unaparato mecánico de conexión comandado por un electroimán. Cuando la bobina del electroimán estáalimentada, el contactor se cierra, estableciendo por intermedio de los polos, el circuito entre la red dealimentación y el receptor.

Los contactores son aparatos robustos que pueden ser sometidos a exigentes cadencias de maniobras condistintos tipos de cargas.

Los contactores se emplean para el mando local o a distancia de máquinas de cualquier género. Sobre todo seutilizan los sistemas de mando en que la potencia de acoplamiento y la frecuencia de maniobra se planteanseveras exigencias, por ejemplo en maquinas y herramientas y laminadores.

Añadiendo relés térmicos se emplean como protectores de motores. Además el contactor resulta un elementoindispensable en la automatización para el mando de las secuencias de trabajo.

Por esto, a continuación se presentan distintos esquemas de conexión de estos elementos tan útiles para lapuesta en marcha de un motor.

La norma IEC947-4 define distintos tipos de categorías de empleo que fijan los valores de las corrientes aestablecer o cortar mediante contactores.Citaremos solamente las categorías para circuitos de potencia con cargas en corriente alterna, sabiendo queexisten categorías similares para corriente continua y circuitos de control en corriente alterna y continua.

Categoría AC1:Se aplica a todos los aparatos de utilización en corriente alterna (receptores), cuyo factor de potencia es almenos igual a 0,95 (cos mayor o igual a 0,95). Ejemplos: calefacción, distribución, iluminación.

Categoría AC2:Se refiere al arranque, al frenado en contracorriente y a la marcha por impulso de los motores de anillosrozantes. Al cierre el contactor establece la intensidad de arranque del orden de 2,5 veces la intensidadnominal del motor.A la apertura el contactor debe cortar la intensidad de arranque con una tensión menor o igual a la tensión dela red. Ejemplos: puentes grúa, grúas pórtico con motores de rotor bobinado.

Categoría AC3:Se refiere a los motores de jaula y el corte se realiza a motor lanzado. Al cierre, el contactor establece laintensidad de arranque con 5 a 7 veces la intensidad nominal del motor.A la apertura, corta la intensidad nominal absorbida por el motor. En este momento la tensión en los bornes desus polos es del orden del 20% de la tensión de la red, por lo que el corte es fácil. Ejemplos: todos los motoresde jaula, ascensores, escaleras mecánicas, compresores, etc.

Categoría AC4:


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Esta categoría se refiere a las aplicaciones con frenado a contra corriente y marcha por impulso utilizandomotores de jaula o de anillos.El contactor se cierra con un pico de corriente que puede alcanzar 5, incluso 7 veces, la intensidad nominal delmotor. La tensión puede ser igual a la de la red. El corte es severo. Ejemplos: trefiladotas, metalurgia,elevación, ascensores, etc.Elección de contactores

Cada carga tiene sus propias características y en la elección del aparato de conmutación (contactor), éstasdeberán ser consideradas.Es importante no confundir la corriente de empleo Ie con la corriente térmica Ith.

Ø Ie: Es la corriente que un contactor puede operar y está definida para la tensión nominal, lacategoría de empleo (AC1, AC2, etc) y la temperatura ambiente.

Ø Ith: Es la corriente que el contactor puede soportar en condición cerrado por un mínimo de 8horas, sin que su temperatura exceda los límites dados por las normas.

La vida eléctrica expresada en ciclos de maniobra, es una condición adicional para la elección de un contactory permite prever su mantenimiento. En los catálogos de contactores se incluyen curvas de vida eléctrica enfunción de la categoría de utilización.


28

FALLA POR ATERRIZAMIENTO


29

ESQUEMAS DE CONTROL POR MEDIO DE CONTACTORESMANDO DE CONTACTORES POR CONTACTO PERMANENTE


30

MANDO DE CONTACTORES POR IMPULSOS

CONTACTORES CON RELES TERMICOS


31

ENCLAVAMIENTO ELECTRICO MUTUO, CON INVERSOR DE GIRO DE MOTOR


32

EJERCICIOS

EJERCICIO: PRUEBAS EN VACIO DEL CONTACTOR

1.- OBJETIVO

Determinar nivel de tensión y corriente en el contactor para que se arme y se desarme

2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDADCada alumno deberá realizar la siguiente experiencia: aplicar a un contactor tensión en forma escalonada

de 20 en 20 volts, hacer el registro de los datos obtenidos en una tabla de doble entrada.

3.- ACTIVIDADESLISTADO DE MATERIALES (Contactor para manipulación y desarme)

Montaje de los componentes

Alimentar con energía

PASOSConfeccionar carta Gantt

Diseñar circuito

Montar circuito según diseño.

Registrar datos.

Graficar datos

Confeccionar informe Individual

4.- DESARROLLO DE LA ACTIVIDADEn una ficha, dibuja la placa de características que aparece en tu Contactor.

1. En escalas de 10 volts, mide la corriente2. De la misma forma anterior hazlo ahora en sentido contrario e identifica nuevamente los resultados.3. Utilizando una tabla de las mismas características, haz la prueba utilizando el mismo Contactor, pero,en otra posición.4. preguntas


6.- CONCLUSIONES


33

MANDO AUTOMÁTICO

LAZO ABIERTO Y CERRADOLos diferentes tipos de sistemas de control pueden clasificarse en sistemas de lazo abierto y sistemas de lazo

cerrado. La distinción entre ambos, está determinada por la acción de control, que es la que finalmente activa

al sistema para producir la salida.

Un sistema de control de lazo abierto, es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida;

Por ejemplo, podemos decir que un tostador automático, es un sistema de control de lazo abierto, que está

controlado por un regulador de tiempo. El tiempo requerido para hacer las tostadas, debe ser anticipado por el

usuario quien no forma parte del sistema. El control sobre la calidad de las tostadas (salida), es interrumpido

una vez que se ha determinado el tiempo, el que constituye tanto la entrada, como la acción de control.

Por el contrario, un sistema de control de lazo cerrado, es aquel en el que la acción del control, es en cierto

modo dependiente de la salida; Por ejemplo, un mecanismo de piloto automático y el avión que controla,

forman un control de lazo cerrado. Su objetivo, es mantener una dirección específica del avión, a pesar de los

cambios atmosféricos. El sistema ejecutará su tarea midiendo continuamente la dirección instantánea del avión

y ajustando automáticamente las superficies de dirección del mismo (timón, aletas, etc.) de modo que la

dirección instantánea coincida con la especificada. El piloto u operador, quien fija con anterioridad el piloto

automático, no forma parte del sistema de control.

Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes:

• La habilidad que tienen para ejecutar una acción con exactitud, está determinada por su calibración.

Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entrada y la salida, con el fin de obtener del

sistema, la exactitud deseada.

• Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que presentan los sistemas de lazo cerrado.

Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas de control por realimentación (o lazo

realimentado) y permiten mantener vigilado constantemente el sistema para actuar de manera apropiada, ante

perturbaciones que existan. La figura, muestra un control de lazo cerrado.


34

Diagrama de bloques de un sistema de lazo cerrado


35

ESTRUCTURA DE UN AUTOMATISMOINTRODUCCIÓNLos automatismos son realizados con objeto de aportar soluciones a los problemas de

naturaleza técnica, económica o humana.

Los objetivos que persigue son los siguientes:

⇒ Eliminar las tareas humanas peligrosas, indeseables o repetitivas,

haciendo que las ejecuten las máquinas.

⇒ Mejorar la productividad adaptando la máquina a los criterios de

producción, de rendimiento o de calidad.

⇒ Pilotar una producción variable, facilitando el cambio de una producción a

otra.

⇒ Reforzar la seguridad, vigilando y controlando las instalaciones y

máquinas.

En todo sistema automático se distinguen dos partes, la máquina o instalación,

y la parte mando construida por el aparellaje de automatismo. Esta parte mando

es asegurada por los componentes de automatismo, respondiendo a cuatro

funciones de base:

⇒ La adquisición de datos.

⇒ El tratamiento de datos.

⇒ El mando de potencia.

⇒ Y el diálogo hombre – máquina

FUNCIONES ASEGURADAS POR LA PARTE MANDOADQUISICIÓN DE DATOSEs realizada por los captadores o detectores que informan a la unidad de tratamiento

del estado del sistema (variable de entrada). La elección de los aparatos es función de

las condiciones de utilización:

⇒ Interruptores de posición accionados mecánicamente

⇒ Interruptor de flotador para control de nivel.

⇒ Selector de posición para seguir el desplazamiento de un nivel;


36

⇒ Manostatos para detectar la presencia o regular una presión;

⇒ Detectores de proximidad inductivos o capacitivos estáticos.

Cuando la detección debe ser efectuada sin contacto con el móvil a controlar, o cuando

la cadencia es muy elevada, o en ambientes particulares;

⇒ Células fotoeléctricas para detectar a distancias importantes;

⇒ Detectores de velocidad para controlar las velocidades de

desplazamientos o de rotación, etc.

La evolución de los automatismos ha llevado a la creación de nuevos “periféricos”,

como los conmutadores rotativos o “ruedas codificadoras” que permiten visualizar las

distancias, los pesos, o cualquier otra información numérica.

Los datos son igualmente introducidos con ayuda de cartas perforadas o bandas

magnéticas, etc.

TRATAMIENTO DE DATOS

El conjunto de informaciones tomadas por los captadores es transmitido a la unidad de

tratamiento que elabora las órdenes de acción, según un procedimiento bien definido.

Es función de la naturaleza del automatismo, el ciclo de funcionamiento puede ser

combinatorio o secuencial.

• CICLO COMBINATORIO: el ciclo combinatorio se realiza por la combinación de los

valores primarios. El mando de las salidas está directamente ligado a las informaciones

presentes en un instante. Las acciones anteriores no son memorizadas.

• CICLO SECUENCIAL: es definido teniendo en cuenta las variables primarias y

secundarias. El mando de las salidas no sólo depende de las informaciones presentes,

sino también de acciones pasadas. Este ciclo necesita obligatoriamente memorias.

Según la importancia y la complejidad del automatismo, el tratamiento de datos se

efectúa mediante relés de automatismos, contactores auxiliares, células lógicas y

secuenciadores (normalmente neumáticos), micro – sistemas o con ayuda de un

autómata programable.


37

MANDO DE POTENCIA

Las señales disponibles a la salida de la unidad de tratamiento (variables de salida) son

aplicadas a los circuitos de mando de órganos amplificadores (bobinas de relés, de

contactores, distribuidores, etc.) cuyos circuitos de potencia alimentan los accionadores

(contactores, cilindros, etc.). Estos amplificadores son elegidos en función de la

tecnología requerida, de la potencia de los accionadores y de las condiciones de

funcionamiento. Los contactores, arrancadores, variadores de velocidad, distribuidores

neumáticos, son los más utilizados.

DIÁLOGO HOMBRE MÁQUINA

El diálogo hombre - máquina es el complemento indispensable de todo automatismo.

Permite al operador intervenir en el momento del arranque o en curso de ciclo, proceder

a una parada de emergencia y por medio del sistema de señalización, controlar

permanentemente el desarrollo de las operaciones.

Esta función de diálogo es asegurada por todo los auxiliares de mando de intervención

manual (pulsadores, cajas de pulsadores, conmutadores) así como por los pilotos de

señalización; y para las instalaciones más complejas, por los pupitres de mando,

cuadros sinópticos y teclados, micro terminales, etc.


38

SENSORES

INTRODUCCIÓNUtilizados en la industria pata medir presencia o ausencia de objeto, velocidades derotación poleas, ruedas o velocidades lineales de producción, por ejemplo, paso deenvases o botellas, niveles de líquidos en estanques etc.Permiten llevar un control de cantidades envasadas, producidas o desechadas

TIPOS DE CONEXIONESSe tiene diferentes alternativas de conexión

Conexión en corriente continua (DC)

Para tres alambres NPN NA o NC

PNP NA o NC

Para dos alambres NA o NC

Conexión en corriente alterna (DA)

Dos alambres NA o NC

PRECAUCIONES ANTE EL CABLEADO

EVITAR♦ Cableado próximo a líneas de fuerza o alto voltaje

♦ Fuentes de interruptores (switching), motores

♦ Extensiones largas para aplicaciones de rápida respuesta

SE RECOMIENDA♦ Conduict metálico

♦ Cables con pantalla

♦ Cables de diámetro > a 0.3 mm2 para largos < 30 metros

SENSORES CON PANTALLA♦ Mayor resistencia mecánica

♦ Menor distancia de detección

♦ Pueden ser rodeados por el material a censar

SENSORES SIN PANTALLA♦ Menor resistencia mecánica


39

♦ Mayor distancia de detección

♦ Pueden estar rodeados por el material a censar

DINAMICA DE LOS SENSORES♦ Se pueden combinar para generar salidas dependientes de dos o más

variables

♦ Detección simultáneas de dos objetos para ejecutar acción

♦ Puerta abierta entrada a ascensor

♦ Presencia ascensor

♦ Conteo simultaneo de objeto

TIPOS DE SENSORES

INDUCTIVOS este tipo de sensores se utilizan para detectar presencia de objetos

metálicos en guillotinas, motores, máquinas conserveras etc.

CAPACITIVOS se utilizan para detectar objetos no metálicos, tales como papel,

líquidos, materiales en polvo

FOTOELÉCTRICOS Y FIBRA ÓPTICA

Operan con presencia de objetos NA o con ausencia del objeto NC a detectar

Permiten censar objetos opacos a distancia mayores

Tipos♦ Barra emisor receptor objetos opacos hasta 20 metros

♦ Barra reflex emisor y receptor juntos reflector objetos opacos hasta 3.5

metros

♦ Proximidad similar a los sensores de proximidad, objetos opacos hasta 0.2

metros sensibilidad ajustables.

♦ La distancia de detectar aumenta o disminuye dependiendo de la

reflexibilidad del objeto y del tamaño.

Precauciones♦ Evitar fuentes de luz potentes en las proximidades de los sensores.

♦ Evitar interferencias mutuas entre sensores.


40

♦ No instalar demasiados cerca de superficies lisas, por posibles reflexiones

del haz Evitar cables largos.

VALORES DE USOVENTAJAS

Sin contacto físico con el objeto detectado Sin desgaste, posibilidad de destetar

objetos frágiles, recién pintados, etc

Cadencia de funcionamiento elevadas Perfecta adaptación a los

Automatismos electrónicos

Grandes velocidades de ataque Tiene en cuenta información de corta

duración

Robustez, productos totalmente

encapsulados en resina

Muy buena resistencia a los entornos

industriales

Estático, sin piezas en movimiento dentro

del detector

Duración de vida independiente del

número de maniobras

DETECTORES DE PROXIMIDAD

Los detectores de proximidad inductivos detectan, sin necesidad de entrar en contactocon los objetos metálicos, a una distancia que varía de 0 a 60 mm. Los podemosencontrar en aplicaciones de lo más variadas como la detección de posición de piezasde máquinas (levas, topes…), el contaje de presencia de objetos metálico, etc.

VENTAJA DE LA DETECCIÓN

• No existe contacto físico con el objeto, con lo cual no se produce deterioro alguno yes posible detectar objetos frágiles, recién pintados.• Elevadas cadencias de funcionamiento.• Consideración de los datos de corta duración.• Excelente resistencia a entornos industriales (productos robustos totalmenteencapsulados en una resina).• Aparatos estáticos: no existen piezas en movimiento dentro del detector y, por tanto,la duración de vida es independiente del número de ciclos de maniobras.

Existen detectores de proximidad de las más variadas características de los cualesexplicaremos los más comunes que son: inductivos y Capacitivos.

DETECTORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS


41

DE PROXIMIDADUn detector de proximidad; es uno de los elementos más importantes de un

automatismo.

Esto debido a la gran gana de aplicaciones que tiene en la industria, los tipos de

procesos que con el se pueden controlar.

Transmite al sistema de tratamiento la información sobre las condiciones de

funcionamiento de la máquina:

§ Presencia, paso, desfile de piezas.

§ Fin de carrera

§ Rotación, contaje, etc.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Un detector inductivo detecta únicamente objetos metálicos. Básicamente, estácompuesto por un oscilador cuyos bobinados componen la cara sensible. Delante dedicha cara se crea un campo magnético alterno.

Composición del detector de proximidad inductivo

a) Osciladorb) Etapa de tratamientoc) Etapa de salida

COMPOSICIÓN

PARTE OPERATIVA♦ Tipo de soporte(cilíndrico rectangular)

♦ Característica de detección(alcance, histéresis)

PARTE MANDO♦ Tipo alimentación (CC, CA, CC/CA)

♦ Características eléctricas (corriente, tensión, etc)


42

Al colocar una pantalla metálica en el campo magnético del detector, se producen unascorrientes inductivas que originan una carga adicional que provoca la parada de lasoscilaciones.Después del tratamiento se suministra una señal de salida que corresponde con uncontacto de cierre NA, de apertura NC o complementario NA + NC.

Detección de un objeto metálico

ZONA DE FUNCIONAMIENTO

La zona de funcionamiento corresponde con el espacio en el cual se produce ladetección real del objeto. Los valores que se especifican en las características de losproductos corresponden a las piezas de acero que se van a controlar de tamañoequivalente a la cara sensible del detector. Para cualquier otro caso (piezas pequeñas,materiales distintos...) será necesario realizar un cálculo de corrección (véase página2/188).

1. Curvas límite de la detección2. LED de señalización de la detección


43

ALCANCES

ALCANCE NOMINAL (SN). Alcance convencional que designa al aparato. No tiene encuenta las dispersiones (fabricación, temperatura, tensión).

ALCANCE REAL (SR). El alcance real se mide con la tensión de alimentación asignada(Un) y la temperatura ambiente asignada (Tn). Debe quedar comprendido entre el 90%y el 110% del alcance nominal (Sn): 0,9 Sn Sr 1,1 Sn.

ALCANCE ÚTIL (SU). El alcance útil se mide dentro de los límites admisibles de latemperatura ambiente (Ta) y de la tensión de alimentación (Ub). Debe quedarcomprendido entre el 90% y el 110 % del alcance real: 0,9 Sr Su 1,1 Sr.

ALCANCE DE TRABAJO (SA). Es la zona de funcionamiento del aparato. Debequedar comprendido entre el 0 y el 81% del alcance nominal Sn: 0 Sa 0,9 x 0,9 x Sn.


44

SIMBOLOGIA

Bobina en general Lámpara de señalización

Temporizador con retar- Telerruptor do a la conexión

Sirena Pulsador de doble cámara

Pulsador de marcha Pulsador de Parada

Interruptor rotat ivo Parada de emergencia (Zeta de emergencia)

Contacto de relé térmico Interruptor rotativo de tres posiciones

Final de carrera Contacto conmutado de interruptor horario


45

Contacto conmutado de Contacto conmutado de temporizador a la co- temporizador a la des- nexión conexión

Interruptor Contacto conmutado de detector de nivel

Detector capacitivo Detector inductivo

Red de alimentación Contactor trifásico trifásica

Fusible monofásico Interruptor diferencial Tetrapolar

Interruptor trifásico Interruptor magnetotér- mico bipolar

Motor trifásico Fusible trifásico

Interruptor magnetotér- Relé térmico mico tripolar


46

CONTROL AUTOMÁTICO DE UNA ESCALERA MECÁNICA CON BARRERAFOTOELÉCTRICA


47

DESCRIPCIÓN

Los contactores pueden activarse mediante cualquier sistema que cierre el circuito desu bobina, y no solamente por pulsadores o interruptores manuales. Si el elementocapaz de activar un contactor cambia entre dos estados frente a la variación de unadeterminada situación de la máquina, se denomina detector todo-nada. Uno de éstos esla barrera fotoeléctrica, que permite determinar la presencia o no de un objeto (en estecaso, personas que desean utilizar la escalera mecánica), y cerrar o abrir el circuito delautomatismo en consecuencia. La reacción se produce por el corte que el objetoprovoca sobre el haz luminoso que es emitido por uno de los elementos de la barrera ydetectado por el otro, que se sitúa enfrente del anterior.En este circuito, se ha previsto la puesta en marcha de la escalera mecánica cuandoaparecen personas a su entrada, el mantenimiento mientras existan personas en estasituación, y la parada cuando ha transcurrido un tiempo (que se supone que es comomínimo el de subida completa) desde que no hay personas esperando.Para ello, la barrera fotoeléctrica, que activa el relé auxiliar KA1 cuando es cortada,cierra el circuito del contactor a través de este relé en cuanto aparecen personas a laentrada, poniendo en marcha la escalera. En cuanto la barrera se restablece, por estarsubiendo o, simplemente, por haberse retirado de la entrada, el relé KA1 se desactiva,pero no el contactor, que está realimentado, y comienza a funcionar el temporizador através del contacto cerrado de KA1. Si transcurre el tiempo del temporizador sin que secorte la barrera nuevamente, el contacto del temporizador desactiva el contactor y laescalera se para. Si durante este tiempo vuelve a cortarse la barrera, se desactiva eltemporizador y la escalera sigue funcionando.


48

EJERCICIO: selección de un dispositivo de control

I OBJETIVOSeleccionar un dispositivo de control eléctrico según las características y función de la

actividad entrega por el profesor

II DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDADSegún el material bibliográfico existente el laboratorio cada alumno deberá realizar una

busque de material relacionado con el un dispositivo de control electrónico para el

mando de una máquina eléctrica

III ACTIVIDADESListado de características

Normalización

Manipulación de catálogos.

Dibujos

Confección de tablas

IV DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

V.- ESQUEMA ELECTRICO

VI – CONCLUSIONES


49

EJERCICIO: Aplicación temporizador

OBJETIVOControlar la marcha de un motor eléctrico con inversión del sentido de giro por medio detemporizador.

II.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDADPoner en marcha un motor eléctrico por medio de contactores electromagnéticos,pulsadores de marcha (M) y paro (P) alambrando el circuito de control a través delcontacto solidario al relé de sobrecarga, efectuando controles de intervención de losequipos eléctricos por medio de un temporizador electrónico que evite la marcha sobrecontra marcha y vice versa.

III.- ACTIVIDADES GENERALES1. Diseño del circuito. (esquema eléctrico)2. Selección de materiales.3. Montaje de los componentes.4. Desarrollo de la experiencia.5. Pruebas.6. Informe sobre la actividad realizada.

IV – DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

V.- ESQUEMA ELECTRICO

VI.- CONCLUSIONES

NB: La experiencia debe contemplar la utilización de las medidas de seguridadeléctricas, tanto, para los componentes eléctricos como para las personas.


50

EJERCICIO: CONEXIÓN RELÉ DE ASIMETRÍA

I.- OBJETIVOConectar relé a la red

II.- DESCRPCIÓN ACTIVIDADLa protección de los dispositivos eléctricos es una etapa de gran importancia para larealización todo circuito destinado al uso general de la población, sin embargo laenergía utilizada por los diversos tipos de aparatos eléctrico es una tarea de unaenvergadura de consideración en la industria actual, aquí es donde entra a tallar undispositivo eléctrico como el detector de asimetría en las líneas de transmisión eléctrica,las cuales puedan ser causa de fallas de sistemas de mayor valor o de influencia en elfuncionamiento de aparatos de gran delicadeza.CaracterísticasMarca Lovato 3 Fases U = 380 – 415 v ac 50Hz

III.- ACTIVIDADESSelección de materiales, herramientas, instrumentos.Diseño del circuitoDistribución de aparatosConexiones según esquemaEnergizar y operar el circuitoConfección de un informe escrito

4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADESRegular tiempo de conexión y desconexiónComparar el tiempo regulado con el tiempo real de operación

5.- ESQUEMAS ELECTRICO DE CONTACTOS

6.- CONCLUSIONES


51

EJERCICIO: CONEXIÓN RELÉ DE SOBRE CARGA

1.- OBJETIVOConectar relé de sobre carga

2.- DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD.Poner en funcionamiento relé de sobre carga para proteger un motor eléctrico midiendoel comportamiento del circuito que protege

3.- ACTIVIDADESSelección de materiales, herramientas, instrumentos.Diseño del circuitoDistribución de aparatosConexiones según esquemaEnergizar y operar el circuitoRegistro de datosConfección de un informe escrito

4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADESRegular tiempo de conexión y desconexiónComparar el tiempo regulado con el tiempo real de operación

5.- ESQUEMAS ELECTRICO DE CONTACTOS

6.- CONCLUSIONES


52

EJERCICIO: CIRCUITO DE CONTROL AUTOMÁTICO ESTRELLA TRIÁNGULO

1.- OBJETIVOControlar motor eléctrico por medio de Circuito de control electromagnético de formaautomático estrella triángulo.

2.- DESCRIPCIÓN ACTIVIDADEl fundamento del arranque estrella-triángulo se describe en el circuito de arranque porpulsadores. En aquel caso, se encargaba al operario la función de determinar elinstante correcto para realizar la conmutación.

3.- ACTIVIDADES.1. Diseño del circuito.2. Selección de materiales.3. Montaje de los componentes.4. Desarrollo de la experiencia.5. Pruebas.6. Informe sobre la actividad realizada.

4.- DESARROLLO DE ACTIVIDADES

1. Desarrollo del emplazamiento.2. Aplicar medidas de seguridad.


6.- CONCLUSIONES


53

TEMA: ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR ELIMINACIÓN DERESISTENCIAS ROTÓRICA

1.- INTRODUCCIÓN:Los circuitos de control desde su aparición en el siglo 19 han cumplido una finalidadmuy especifica e importante en el desarrollo de la vida del hombre, por esto debemosprocurar su estudio y análisis exhaustivo ya que de ellos depende una confortable yconfiada vida de los usuarios de los servicios eléctricos. Desde sus inicios laelectricidad ha sido un a fuente de la cual el hombre ha podido obtener energía, y laforma más popular el CONTROL eléctrico DE UN MOTOR.El circuito eléctrico de control manual, es el circuito más simple de todos, sólo esnecesario operar un interruptor para obtener lo deseado.Ahora bien, mediante este documento, se da a conocer una actividad, en donde losalumnos deben diseñar un circuito eléctrico de control y luego realizar los pasosadecuados parar su ejecución práctica en los paneles de práctica.

El siguiente trabajo práctico nos permite visualizar los distintos procedimientosutilizados en el accionamiento eléctrico, especialmente cuando se requiere poner enfuncionamiento un motor trifásico mediante la utilización de relés temporizados ycontactores electromagnéticos.

Nuestro trabajo consiste en el desarrollado una Secuencia de Arranque de un Motor

Trifásico por Eliminación de Resistencias Rotóricas. Este trabajo fue realizado en

las siguientes etapas:

• Carta Gantt

• Desarrollo del plano funcional de fuerza y comando

• El de accionamiento

• El emplazamiento de los elementos que componen el circuito eléctrico

• Ejecución del trabajo

• Protocolo de Prueba

• Informe técnico


54

A continuación se presenta el desarrollo de la experiencia

ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR ELIMINACIÓN DE RESISTENCIASROTÓRICAS.

• GENERALIDADES

Este procedimiento de arranque consiste en intercalar, durante el periodo de arranque,

una resistencia en serie entre la línea y el estator del motor, con objeto de limitar el

valor de la corriente de arranque a un valor previamente fijado. La eliminación de esta

resistencia se realiza manual o automáticamente en uno o más puntos, según la

potencia del motor y las características de la máquina accionada. Su característica

principal es la reducción del par motor durante el periodo de arranque, teniendo un

interés secundario la reducción de la corriente de arranque.

1. VENTAJAS:

• Posibilidad de elegir el par de arranque.

• Posibilidad de elegir el número de escalones de arranque

2. INCONVENIENTES:

• La corriente de arranque sólo disminuye proporcionalmente a la raíz cuadrada del

par del motor.

• Consumo de energía activa durante el período de arranque.

3. CAMPO DE APLICACIÓN:

• Accionamiento de máquina centrífuga y cuyo par resistente es bajo durante el

período de arranque, aunque después puede aumentar durante el período de puesta en

velocidad.

4. PRECAUCIONES:

• Debe dimensionarse correctamente la resistencia de arranque.


55

CARTA GANTTAntes de iniciar cualquier trabajo práctico, se recomienda que el estudiante desarrolle

en equipo una carta Gantt, considerando todas las actividades a realizar y los tiempos

utilizados.

Fechas JulioNº Actividades18 T 19 M 19 T 25 T 26 M 26 T

1. Instrucciones y conformación de Equipo X2. Organización del equipo de trabajo y

definición de roles.X

3. Confección Carta Gantt X X4. Análisis de la propuesta a trabajar X X5. Diseño del circuito de Fuerza (croquis) X X6. Diseño del circuito de Mando (croquis) X7. Supervisión X8. Estudio de sugerencias realizadas al Diseño X9. Elaboración Listado de Materiales X10. Supervisión X11. Estudio de sugerencias listado de materiales X12. Recepción de Materiales X13. Dibujo del emplazamiento de los dispositivos

eléctricos X

14. Supervisión X15. Estudio de sugerencias realizadas del

emplazamiento X

16. Dibujo del cableado de fuerza y comando X17. Supervisión X18. Estudio de sugerencias realizadas al

cableado X

19. Montaje de los dispositivos sobre el paneldel prueba según esquema deemplazamiento

X

20. Cableado de los de los dispositivos segúnesquema de conexiones

X

21. Supervisión X22. Aplicación de las sugerencias realizadas al

montaje y cableado X

23. Protocolo de pruebas X24. Supervisión X25. Aplicación de las sugerencias realizadas a

las pruebas X

26. Puesta en funcionamiento del circuito X27. Registro de parámetros eléctricos del circuito X


56

28. Tabla de comparación resultados segúndatos del motor

X

29. Supervisión X30. Elaboración de Informe Técnico X31. Desmontaje y entrega de materiales X


57

LISTADO DE MATERIALES

Nº DESCRIPCIÓN COMPONENTES CANTIDAD1. Motor trifásico de anillo rozante 380 V – 2 HP 12. Contactor electromagnético 10A Clase AC2 tripolar

2 NC – NA 240 V – 2,9 KW 440/660 V – 4 KWBobina 220 V/50 HZ modelo LC1

4

3. Disyuntor 3 x 10 A curva D 14. Disyuntor 2 A, 6 KA curva C 15. Guardamotor trifásico M08 2 KW 2,5 - 4 A

FCU 100 KA 400 V 1

6. Pulsador de Seguridad Z IP 65 – IIH 10 A 8 φ mm(amarillo) 1

7. Bornes protegidos contra contactos accidentales VDE 18. Pulsador Paro IP 65 – IIH 10 A 8 mm φ (rojo) 19. Pulsador Marcha IP 65 – IIH 10 A 8 mm φ (verde) 110. Relé térmico 600 V 1 NO + 1NC 12 - 18A 111. Relé temporizado bobina 220 V -1 NA para Riel Din 312. Conductores eléctricos NYA 1, 5 mm2 (fuerza) 20 m13. Cable eléctrico 18 AWG (mando) 10 m14. Regletas de conexión 2.5 mm 500 V 1615. Lámpara piloto 8 mm φ color rojo 220 V 416. Resistencias Eléctricas 9


58

MATERIALES ENTREGADOS

Nº DESCRIPCIÓN COMPONENTES CANTIDAD1. Motor tipo ODS 80 – 4 Nº 1033219

P44 220 /380 V, 0.95/0.55 A, 1410 rpm, 50 Hz, 0.2 KWCos ϕ 0,8 Rotor 100 V/ 1,35 A

1

2. Contactor electromagnético Klöckner Moeller dil 00-502,2 KwAC 11, Ith 20A IEC 158 bobina 220 V/50 HZ

4

3. Guardamotor trifásico Sursun 500 V 4,0 – 6,3 A 14. Unidad de 3 Pulsadores M – P – S 15. Bornes protegidos contra contactos accidentales VDE 16. Relé térmico Mitsubishi 600 V 1 NO + 1NC 12 - 18A

Reset H – A TH-K20KP Serie Nº 302 1

7. Relé temporizado bobina A1/A2 220 V 50/60 HzAl 902 N 8181.04 Minitimes Dold Regulation 0.15 – 3seg

2

8. Relé temporizado bobina A1/A2 220 V 50/60 HzAl 902 N 8181.04 Minitimes Dold Regulation 0. 05– 1seg

1

9. Regletas de conexión 2.5 mm 500 V 810. Disyuntor 2 A, 6 KA curva C 111. Conductores eléctricos NYA 1, 5 mm2 (fuerza) 20 m12. Regletas de conexión 2.5 mm 500 V 1613. Regleta de conexión Neutro 114. Lámpara piloto 8 mm φ color rojo 220 V 415. Resistencias Eléctricas 9


59

APLICACIÓN DEL PROTOCOLO DE PRUEBAS

1. PRUEBAS DE AISLACION

El criterio a considerar en la prueba de aislación es 10 KΩ / V + 1 MΩ a 500 V

Fuerza ControlPuntos Resistencia Puntos ResistenciaR – S > 200 MΩ R - N > 200 MΩS –T > 200 MΩ S - N > 200 MΩT – R > 200 MΩ T - N > 200 MΩ

R - Tp > 200 MΩS - Tp > 200 MΩT - Tp > 200 MΩN -Tp > 200 MΩ

2. PRUEBAS DE CONTINUIDAD

2.1. Fuerza

Desde Hasta observaciones Cableado R < 1 ΩX1 R X2 U OK 0,3 ΩX1 S X2 V OK 0,4 ΩX1 T X2 W

Circuito cerrado(operado externamente)

OK 0,3 Ω

2.1. Control

Desde Hasta observaciones Cableado R en ΩT N (KM1+KT3) OK 440 ΩT N (KM1+KT3+ KM4

+KT2)OK 216 Ω

T N (KM1+KT3+ KM4+KT2+ KM3+KT1)

OK 142 Ω

T N (KM1+KM2)

Circuito cerrado(operado externamente)

OK 400 Ω


60

3. PRUEBAS DE CORTOCIRCUITO

3.1. Fuerza

Desde Hasta observaciones CableadoX1 R X2 S OKX1 S X2 T OKX1 T X2 R

Circuito Abierto

OK

3.2. Control

Desde Hasta observaciones CableadoT N Circuito Abierto OK

TABLA DE VALORES

1. Valor de resistencia de las bobinas de los contactores y temporizadores

Elemento Resistencia Elemento ResistenciaKM1 840 Ω KT1 916 ΩKM2 769 Ω KT2 988 ΩKM3 758 Ω KT3 927 ΩKM4 742 Ω

2. Valor de las resistencias rotóricas

Elemento ValorResistencia ABC 8,4 ΩResistencia DEF 3,3 ΩResistencia GHI 1,3 Ω


61

CONCLUSIONES

El desarrollo de está experiencia nos permite concluir lo siguiente:

• La importancia de elaborar una Carta Gantt, lo que facilita una planificación más realde las actividades desarrolladas.

• Si bien es cierto que el plano de fuerza es simple, se pueden realizar algunasmodificaciones especialmente lo que se refiere a la conexión de los contactoresrotóricos (por ejemplo cambiar de la conexión estrella a la conexión triángulo en lasalida) esto nos da la seguridad que aunque se desconecte una línea de la resistenciaretórica el sistema sigue conectado.

• El poder llegar a distintas posibilidades de esquemas de control según lasnecesidades del circuito (mando y operación) como también por los elementosinvolucrados en la secuencia.

• Las distintas pruebas realizadas previa energización del circuito (protocolo deprueba) nos permite llevar adelante un trabajo más seguro y de mayor profundidad a lahora de operar.

FUNCIONAMIENTO DEL ARRANQUE CRONOMETRICO, SIN INVERSIÒN DELSENTIDO DE GIRO, EN CUATRO ESCALONES

El sistema de arranque utilizado en esta ocasión para la temporización de resistenciasrotóricas.Funcionamiento:Al accionar el pulsador de marcha S2, actúa el contactor de red Km1, quedandoautomantenido por su contacto 43 – 44; al mismo tiempo, el contacto 21 – 22 pone bajotensión al relé de tiempo kt3. El motor arranca con la totalidad de la resistencia rotóricaen el circuito, es decir, R1 + R2 + R3. Al final de la temporización, el contactor rotóricokm4, es maniobrado por el contactor.


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PAUTAS DE EVALUACIÓN



PAUTA DE EVALUACION DE ACTIVIDAD PRÁCTICA(Estrella Triángulo)

Control automático

Nombre: ................................................................................................... RUN: ..........

Fecha:…………………………………………………………. Puntaje obtenido: ............

Marcar la alternativa según corresponda, en base a los criterios que aparecen a continuación

Escala de apreciación:0 MaloI DeficienteII RegularIII BuenoIV Muy Bueno

INDICADORES ESCALA DE APRECIACION% 0 I II III IV Total

1.1. Selección de materiales 101.2. Tiempo empleado 51.3. Disposición de componentes sobre el panel 101.4. Conexionado de componentes. 351.5. Interrogación oral. 101.6. Puesta en marcha. 201.8. Uso de los instrumentos. 51.9. Desmontaje de los componentes. 51.9 Realiza la actividad atendiendo la seguridad personal1.10 Aplica el código de colores1.11 Selección de las herramientas1.12 Selección de los instrumentos1.13 Aplica pruebas a la construcción

Total

NOTA = PUNTAJE OBTENIDO + 1 =

100


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EVALUACION LABORATORIOACTIVIDAD : Tema :FECHA :CURSO/NIVEL :

ASPECTOS A OBSERVARPUNTAJE

1.- Realiza actividad con.Por

aspecto* Ponderación Subtotal1 Orden2 Eficiencia3 CreatividadSubtotal3.- Usa en forma debida:3.1 Protecciones eléctricas3.2 Contactores3.3 Conductores3.4 InstrumentosSubtotal

5.- Monta materiales en forma debida y según diseño:5.4 Fijación de elementos5.5 Observa normas de seguridad.Subtotal6.- El producto terminado presenta.6.1 Orden6.2 Ajuste al diseño.6.3 Funcionalidad.6.4 Adecuación tiempo empleado.6.5 LimpiezaSubtotal

TOTAL*CATEGARÍA:

Numérica Conceptual7 Excelente Siempre6 Muy bueno Casi siempre5 Bueno Con frecuencia4 Suficiente A veces3 Insuficiente Casi nunca2 Deficiente Nunca


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EVALUACIÓN INFORMES DE LABORATORIOESCALA DEAPRECIACIÓN

OBJETIVO : 7 = SobresalienteACTIVIDAD A REALIZAR : 6 = Muy buenoFECHA : : 5 = BuenoMÓDULO : 4 = suficienteCURSO: : 3 = Menos que suficientePROFESOR : Fernando E. Tapia Bravo 2 = Malo

1 = Muy malo

DESCRIPCIÓNINDICADOR NÚMERO DE LISTA ALUMNOS NOTA

ITEM

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Introducción2 Objetivo3 Justificación4 Descripción5 Carta Gantt6 Esquemas eléctricos7 Uso de simbología8 Listado de materiales9 Listado de Herramientas

10 Listado de Instrumentos11 Listado de insumos12 Desarrollo13 Conclusiones14 Bibliografía15 Índice16 Anexos

OBSERVACIONES


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ESPECIALIDAD : ELECTRICIDADMODULO : M7rCURSO : TERCER AÑO CPROFESOR : Fernando E. Tapia BravoFECHA : 14 JUNIO 2007.

COEVALUACION EXPOSICIÓNALUMNO__________________________________________Nº LISTA______De acuerdo a los siguientes indicadores, califique con nota de 1,0 a 7,0 según corresponda

ESCALA1,0 Muy malo2,0 Malo3,0 Menos que suficiente4,0 suficiente5,0 Suficiente6,0 Muy bueno7,0 Sobre saliente.1,0 - 3,9 Insuficiente/ 4,0 - 4,9 Suficiente/ 5,0 - 5,9 Bueno/ 6,0 - 7,0 muy Bueno.

INDICADORES NotaI.- EXPOSICION ACTIVIDAD1.1. Claridad en la exposición1.2. Uso de vocabulario concreto1.3. Evita el uso de verborrea y divagaciones1.4. Enfasis en conceptos principales1.5. Seguridad en las afirmaciones1.6. Ilustración a través de ejemplos1.7. División de actividad en partes bien definida1.8. Manejo del temaII.- DINAMICA ACTIVIDAD2.1. Manejo de grupo2.2. Preocupación por comprensión de la clase2.3. Aceptación de preguntas2.4. Utilización correcta de medios materiales2.5. Uso de medios audiovisuales2.6. Aplicación de experiencias de laboratorio u otrosIII.- INTERES SUSCITADO3.1. interés despertado en el tema (contenido y forma)3.2. Mantención de la atención de la clase3.3. Participación de los grupos

Nota final

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