RESUMEN PARTE DE LABORATORIO ING. SOSA

Federico Oru -2013

PRIMER PARCIAL

1. Manejo del Osciloscopio

Qu magnitudes se mide con dicho instrumento?

i. Amplitud o voltaje pico a pico. ii. ii. El periodo de una onda. iii. iii. La diferencia de fase entre dos ondas.

Explicar el funcionamiento de las placas deflectoras del TRC en un osciloscopio:

Se sita dentro del tubo dos sistemas de placas que provocan deflexin segn dos direcciones ortogonales, entonces ser posible combinando sus efectos lograr que el haz llegue al punto de la pantalla que deseemos

Partes de un Tubo de Rayos Catodicos (TRC)

Sistemas y Controles de un osciloscopio

Un osciloscopio bsico se compone de cuatro sistemas diferentes: el sistema vertical, el sistema horizontal, el sistema de disparo, y el sistema de presentacin. La comprensin de cada uno de estos sistemas permitir aplicar el osciloscopio con efectividad para abordar problemas de medidas especficas. Sistema y controles verticales

Los controles verticales se utilizan para situar y definir verticalmente la escala de la forma de onda. Los controles verticales tambin se utilizan para configurar el acoplamiento de entrada y otros acondicionadores de la seal. Sistema y controles horizontales El sistema horizontal de un osciloscopio est estrechamente relacionado con la adquisicin de la seal de entrada. Los controles horizontales se utilizan para situar y definir horizontalmente la escala de la forma de onda.

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Sistema de disparo y controles La funcin de disparo de un osciloscopio sincroniza el barrido horizontal en el punto correcto de la seal, funcin esencial para la clara caracterizacin de la seal. Los controles de disparo permiten estabilizar las formas de onda repetitivas.| El disparo por flanco, es el tipo de disparo bsico y ms comn, y est disponible en los osciloscopios analgicos y digitales. Sistema de presentacin y controles El panel frontal de un osciloscopio incluye la pantalla de presentacin y los controles, teclas, interruptores e indicadores utilizados para el control de la adquisicin de la seal y de su presentacin. El panel frontal tambin incluye los conectores de entrada Como seleccionar un osciloscopio

Ancho de banda: es la frecuencia mxima a la que el equipo puede responder adecuadamente. En nuestro caso el osciloscopio es de 20 MHz.

Tiempo de subida: es el tiempo requerido para el borde delantero de un impulso suba desde el 10% al 90% de la amplitud total de dicho impulso.

Sensibilidad vertical: da el mnimo nivel de seal que el instrumento puede detectar. Como ejemplo una sensibilidad de 10 mV/div es buena.

Los canales (CH1 o X CH2 o Y) son los conectores por donde entran las seales al osciloscopio, con dos canales generalmente ya es suficiente.

Impedancia de entrada: Es el efecto de carga del instrumento sobre el circuito bajo prueba, debe ser la ms alta posible. Suele ser de 1M en paralelo con una capacitancia.

Tamao de la pantalla: En general cuanto mayor sea la pantalla, mejor ser la presentacin y mayor la precisin con se que pueden realizar las mediciones.

Velocidad: Para osciloscopios analgicos esta especificacin indica la velocidad mxima del barrido horizontal, lo que nos permitir observar sucesos ms rpidos. Suele ser del orden de nanosegundos por divisin horizontal.

Exactitud en la ganancia: Indica la precisin con la cual el sistema vertical del osciloscopio amplifica atena la seal. Se proporciona normalmente en porcentaje mximo de error.

Exactitud de la base de tiempos: Indica la precisin en la base de tiempos del sistema horizontal del osciloscopio para visualizar el tiempo. Tambin se suele dar en porcentaje de error mximo.

Medicin de la Amplitud de una Onda a) Ajustar el selector Time/div hasta obtener en la pantalla la figura de dos o tres

ciclos. b) Ajustar el Volt/div hasta conseguir una onda ms amplia. c) Contar el nmero de divisiones que ocupa la onda completa.

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Medicin de la Frecuencia de la Onda a) Ajustar el selector Time/div hasta obtener en la pantalla la figura de un ciclo

completo. b) Centrar la seal verticalmente de tal forma que la parte superior sea igual a la

parte inferior de la onda. c) Central la seal horizontalmente de forma a que el inicio del ciclo coincida con el

centro de la pantalla. d) Contar el nmero de divisiones que ocupa el ciclo de la onda. Medicin de la Diferencia de Fase

Conectar dos transformadores de 220/6 V, en fases distintas a) Medir el periodo de cualquiera de las ondas. b) Configurar el osciloscopio en modo Dual de modo a visualizar ambas seales. c) Central la seal tanto vertical como horizontalmente de forma a que el inicio del

ciclo de cada seal coincida con el centro de la pantalla. d) Contar el nmero de divisiones entre las crestas de las dos seales.

2. Resistencia de Puesta a Tierra El instrumento utilizado para la realizacin de esta medicin es el telurometro. En los sistemas de alimentacin elctrica un conductor se conecta a tierra porque:

Brindan seguridad a las personas.

Protegen las instalaciones, equipos y bienes en general al facilitar y garantizar la correcta operacin de los dispositivos de proteccin.

Establecer un potencial de referencia y desviar las corrientes de fuga o descargas a la tierra.

Mtodo de la cada de potencial

Este mtodo es mas utilizado para sistemas de puesta a tierra grandes o cuando la

posicin del centro de la puesta a tierra no es conocido y es inestable (por ejemplo: el

sistema esta por debajo del suelo de un edificio). Tambin puede ser utilizado cuando

el rea para colocar los electrodos de prueba est restringida o es inaccesible. Tambin

se utiliza cuando otros mtodos dan resultados poco razonable y es, en general, mas

preciso. Este mtodo ser utilizado para la mayora de los electrodos de tierra, y o se

utilizar cuando los electrodos de prueba cubran una gran rea.

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Procedimiento 1. conectar el electrodo bajo prueba a los terminales C1 y P1. 2. Llevar la pica de corriente (C) tan lejos como sea posible del electrodo bajo prueba

(E). Conectar esta pica al terminal C2 del medidor de tierras. 3. Llevar la pica de potencial (P) a mitad de camino entre E y C, sobre la recta que les

une. Conectar el cable de esta pica al terminal P2 del medidor de tierras. 4. Realizar la medida, siendo esta la resistencia R1. 5. Poner la pica (P) a una distancia igual al 40% de EC desde E y tomar una segunda

lectura (R2). 6. Poner la pica (P) a una distancia igual al 60% de EC desde E, y tomar una tercera

lectura (R3). 7. Calcular el valor medido de R1, R2 y R3 (R media). 8. Restar a R3 el valor medio y expresarlo como un porcentaje de la R media. 9. Si el porcentaje es 1.2 veces mas pequeo que la precisin requerida del resultado,

entonces la R media puede ser tomada como la resistencia de tierra, con esta precisin.

10. Si esto no es as, entonces se coloca C mas lejos de E, o usar el mtodo de la pendiente.

Regla del 61.8% Si se conoce el centro elctrico del electrodo, se puede realizar la medida situando el electrodo P al 61.8% de EC desde E, valiendo la medida obtenida como resultado aproximado. En realidad, como se desconoce el centro elctrico, o se puede aplicar este mtodo.

Obs.: En caso de no poder clavarse el electrodo auxiliar (P2), el contacto eficaz con el suelo se obtiene con un electrodo plano de 200 cm2 con 25 kg de peso. Mtodo de la pendiente

Si el mtodo de la cada de potencial falla por o dar suficiente precisin, el mtodo de

la pendiente utilizado mayormente para sistemas de electrodos que cubren una gran

rea, podr ser utilizado

1. Conectar C1 y P1 al electrodo bajo prueba, como en el mtodo anterior.

2. Tomar lecturas situando la pica P a las distancias: 20%, 40% y 60% desde el

electrodo E. Estas lecturas son: R1, R2 y R3 respectivamente.

3. Para mayor exactitud se pueden hacer medidas al 90%, 80% y 70% de EC,

obteniendo tambin los valores R1, R2 y R3. Los valores R1, R2 y R3 son

similares a los hallados en el primer mtodo (cada de potencial) sin embargo,

ahora los valores en lugar de promediarlos, hallaremos el valor .

4. Clculo de : = (R3-R2)/(R2-R1)

5. Multiplicar PT/C por EC y obtener la distancia EP. (Para el valor de aparece un

valor de PT/C) en las tablas del Dr. Tagg.

6. Poner la pica de potencial a la distancia EPP hallada, y tomar la lectura. Esta

lectura en la resistencia de tierras del electrodo bajo prueba, y ste ser el

resultado.

7. Repetir el procedimiento variado EC.

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3. Resistencia de Aislacin

Los instrumentos utilizados para la realizacin de las pruebas son: el megger y los cables para realizar el conexionado.

La resistencia de aislacin viene dada por el valor en megaohm, al aplicarle una fuente de tensin de CC, durante un tiempo determinado que produce una corriente de fuga en el aislamiento en caso de prdida de su aislacin.

Esta prueba permite determinar el estado que generan los aislamientos elctricos de un aparato o de una instalacin elctrica, de tal manera que pueda soportar conforme a las normas, los valores de tensin y de corriente nominal y de prueba.

Precauciones al realizar la medicin Durante estos ensayos la tensin aplicada debe ser por corto tiempo

para no daar justamente las aislaciones.

Cada vez que se cambie de carga de medicin se deben retirar los puntos de medicin del objeto que est midiendo.

Antes de cualquier medicin debe comprobar que los hilos de prueba y los medidores de aislamiento no estn estropeados.

No se deben tocar los puntos de medicin mientras se efecta la misma.

(peligro de golpe de corriente). Medicin del aislamiento de bobinado de transformadores

Se emplea un megger de 1 kV.

La medicin se efecta en tres pasos, primero se mide la resistencia de los devanados entre alta y baja tensin, despus entre alta tensin y tierra; y finalmente entre baja tensin y tierra.

Medicin del aislamiento de motores elctricos

Se emplea un megger de 500 V

Se mide la resistencia de aislacin entre bobinados unidos temporalmente y la carcasa, y entre bobinados y carcasa.

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Tabla de valores mnimos para los ensayos

Tensin nominal del circuito Tensin de prueba(Volt) Valor mnimo de la resistencia de

aislamiento (M)

Circuito de proteccin y control a tensin reducida

250 0.25

Tensin nominal menor a 500V, si no se trata de circuito

de proteccin

500 0.50

Tensin nominal mayor a 500V 1000 1.00

4. Resistividad del suelo Mtodo de Wenner

El principio bsico de este mtodo es la inyeccin de una corriente directa o de baja frecuencia a travs de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos estn enterrados en lnea recta y a igual separacin entre ellos. La razn V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una funcin de esta resistencia y de la geometra del electrodo. En la figura se observa esquemticamente la disposicin de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a travs de los electrodos exteriores y el potencial se mide a travs de los electrodos interiores. La resistividad aparente est dada por la siguiente expresin:

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Si la distancia enterrada (B) es pequea comparada con la distancia de separacin entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente frmula simplificada se puede aplicar:

La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno de un radio igual a la separacin de los electrodos. Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para que no sean afectadas por estructuras metlicas subterrneas. Y, que con ellas se obtenga el promedio.

SEGUNDO PARCIAL 1. Luxmetro

Un luxmetro (tambin llamado luxmetro o light meter) es un instrumento de medicin que permite medir simple y rpidamente la iluminancia real y no subjetiva de un ambiente. La unidad de medida es lux (lx). Contiene una clula fotoelctrica que capta la luz y la convierte en impulsos elctricos, los cuales son interpretados y representada en un display o aguja con la correspondiente escala de luxes.

2. Indicador de secuencia de fase

Sirve para conocer la rotacin que tendr un motor trifsico antes de conectarle los cables R S T y ponerlo en marcha, dato especialmente importante para el accionamiento de maquinas que no debern girar al contrario de las indicaciones de su fabricante.

3. Frecuencmetro a lengetas El frecuencmetro de lengeta consta de muelles o lminas de acero que se ajustan mecnicamente para que ofrezcan diferentes frecuencias propias de vibracin. El conjunto se excita por medio del campo alterno de un electroimn, producido por la corriente cuya frecuencia se trata de medir. La lengeta cuya frecuencia de vibracin est en resonancia con la frecuencia a medir, vibrar ms intensamente; las lengetas vecinas tambin vibran

ms o menos, de forma que segn sea el aspecto de vibracin del conjunto de lengetas, se puede realizar una lectura directa de la frecuencia, o tomar un valor medio. Estos frecuencmetros se ajustan mediante pesos aadidos mediante soldadura a las lengetas.

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C

4. Medicin de capacitores Usos de los capacitores 1. Mejorar el factor de potencia 2. Como rectificador o como filtro 3. Arranque de motores monofsicos Mantenimiento de un capacitor

Los capacitores en general no requieren ningn mantenimiento muy especial, salvo aquellos como los patrones que se tienen en baos de aire o aceite controlados en temperatura. Someter a un capacitor a grandes cambios de temperatura, por ejemplo, pueden provocar fracturas en sellos y ocasionalmente producir la fuga de dielctricos hmedos; o por el contrario, adquirir humedad ante ambientes que tiendan a condensar partculas de agua. Fallas tpicas de un condensador

Estas pueden ser causadas por: perforacin del dielctrico; envejecimiento; deformacin mecnica; exceso de calor; alto voltaje; polaridad invertida en el caso de los electrolticos. Los efectos ms comunes relacionados con estas causas son:

Cortocircuito entre las placas

Circuito abierto entre la placa y el conductor que lo conecta al exterior.

Fugas en el dielctrico. Preparativos para la medicin

Verificar el estado y funcionamiento del instrumento y de las herramientas.

Seleccionar los rangos de lectura de los instrumentos de acuerdo a los clculos matemticos.

Descargar el capacitor antes de realizar cualquier medicin. Proceso de medicin

Medicin de Capacitancia de un condensador trifsico

Ajustar el selector del capacmetro en un rango acorde al valor de capacitancia nominal.

Colocar los conectores en bornes no consecutivos del capacitor.

Realizar la medicin y registrarlo. Medicin de Capacitancia de un condensador monofsico

Ajustar el selector del capacmetro en un rango aceptable de acuerdo al valor de capacitancia nominal.

Colocar los conectores en los bornes del capacitor.

Realizar la medicin y registrarlo. Datos tpicos observados en un condensador: Capacitancia, tolerancia,

Frecuencia, Tensin de ruptura, potencia reactiva (solo en trifsicos).

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5. Medidor monofsico de energa elctrica Conexionado

Partes del medidor

Elemento Mvil: Conjunto formado por un disco de aluminio, el eje y las partes solidarias, que gira con velocidad proporcional a la potencia elctrica del circuito cuya energa se desea medir. El eje lleva un acoplamiento sin fin que engrana con el integrador, transmitindole el movimiento y permitiendo as el registro de energa. El eje va montado sobre cojinetes especiales.

Bobinas de Tensin y de Corriente: Son las que producen los campos magnticos que obran sobre el disco originando as el movimiento o par motor del elemento mvil. La bobina de corriente se caracteriza por ser de alambre grueso y pocas espiras, mientras que la bobina de tensin posee muchas espiras pero de alambre muy delgado

Bornera: Sitio donde estn colocados los bornes de conexin del contador y donde internamente se encuentran conectadas las dos bobinas.

Clculo de tarifa por consumo de energa monofsica de la ANDE

Tarifa: Costo unitario por Kwh*consumo del mes

Consumo del mes: cte*(Lectura actual-Lectura anterior)

cte: depende del medidor

Costo unitario: 355.03 [GS/KWh]

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6. Medidor trifsico de energa elctrica Conexionado

Principio de funcionamiento Est basado en el principio de funcionamiento de Ferrari. Los elementos fundamentales de que consta todo contador son:

La bobina voltimtrica se conecta en paralelo con el circuito, produciendo un campo magntico proporcional a la tensin y la bobina amperimtrica en serie con el circuito a medir, producindose otro campo proporcional a la intensidad.

El vector tensin y el vector intensidad estn desfasados 90 para poder medir la energa activa. Los dos campos magnticos que generan las bobinas atraviesan el disco de aluminio, creando un par de fuerzas que hace girar el disco en un sentido determinado. La cantidad de vueltas que da dicho disco es proporcional al par de fuerzas y al tiempo transcurrido.

El eje del disco est unido a un tornillo sin fin que transmite el giro al totalizador mediante ruedas dentadas. El dispositivo de frenado evita que se acelere el disco y hace que se pare cuando no pasa corriente por la bobina de intensidad.

El totalizador o integrador registra las vueltas del disco y los transforma en saltos de numeracin. Cuando se producen un nmero de vueltas determinado en el disco, salta un nmero en el totalizador.

El contador de energa trifsica Se puede considerar compuesto por tres sistemas monofsicos, es decir, con tres bobinas voltimtricas y tres bobinas amperimtricas conectadas en estrella.

Calculo de la tarifa por consumo de energa elctrica de la ANDE Tarifa: Costo unitario por Kwh*consumo del mes

Consumo del mes: cte*(Lectura actual-Lectura anterior)

cte: depende del medidor

Costo unitario: 365.45 [GS/KWh]

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7. Regulador de Potencia Reactiva Inductiva Conexionado

Funcionamiento: El regulador de potencia es un aparato electrnico con una

combinacin de rels, contactores, y sensores. Este dispositivo mide la potencia

reactiva de la red con la cual puede calcular el valor del factor de potencia y la

compara con un valor asignado al dispositivo, si la lectura es menor al valor

establecido del factor de potencia entonces abre una entrada de banco de

capacitor mediante la utilizacin de contactores. El instrumento repite la

operacin hasta que el factor de potencia medido supere el valor establecido.

Es importante recalcar que el dispositivo es capaz de sacar de accin a un

banco de capacitores si es que ya no es necesario, ya que el uso excesivo de

capacitores puede generar sobre tensin en la red y as disminuir las horas de

vida de los aparatos conectados a la red.

El Transformador de Corriente (TC) se coloca a la entrada de la red, ya que

debe medir la corriente mxima posible, es decir, la suma de la corriente de la

carga y la de los condensadores. El TC se utiliza para reducir la corriente a un

valor que pueda trabajar el instrumento.

Calculo del banco de capacitores y de las etapas del banco

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8. Transformadores de medicin Transformador de corriente - Conexionado

El bobinado primario del TC se conecta en serie con la carga y el

secundario en serie con el ampermetro o la bobina amperomtrica del

vatmetro o del cosfmetro.

La relacin de transformacin es a=Ip/Is.

El secundario del TC nunca debe trabajar en vacio.

Transformador de tension - Conexionado

El bobinado primario del TP se conecta en paralelo con la carga y el

secundario en paralelo con el voltmetro o la bobina voltimtrica del

vatmetro o del cosfmetro.

La relacin de transformacin es a=Vp/Vs.

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9. Puente de Wheastone

Un puente de Wheatstone se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el

equilibrio de los brazos del puente. Estos estn constituidos por cuatro resistencias

que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida.

Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisin, el valor de Rx puede ser

determinado igualmente con precisin. Pequeos cambios en el valor de Rx rompern

el equilibrio y sern claramente detectados por la indicacin del galvanmetro.

Procedimiento

Armar el circuito del puente de wheastone.

Mediante un ampermetro verificar si la corriente que circula a travs

los bornes B y C es nula, sino se procede a ajustar a cero variando el

valor de la resistencia del potencimetro.

Una vez ajustado a cero el valor de la corriente, calcular el valor de la

resistencia Rx.

Comparar el valor obtenido con el valor nominal de la resistencia.

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10. Circuito de mando y de fuerza con contactores a) Con contactores solamente

Principio de funcionamiento El circuito de fuerza se compone de fusibles, contactos de la lnea y

elementos calentadores de las protecciones trmicas. Por el circuito de fuerza la energa elctrica de la corriente trifsica va al devanado del estator gobernado.

El circuito de mando del arrancador se compone de un cuadro de dos botones: (arranque) y (stop), que conecta la bobina del interruptor magntico el bloque de contacto y los contactos de la proteccin trmica, el circuito de mando sirve para gobernar el arrancador propiamente dicho.

Condiciones de dimensionamiento: Tipo de carga (resistiva, inductiva o capacitiva)

Tensin y frecuencia de la red elctrica

Potencia o corriente de la carga

Categora de servicio del aparato segn aplicaciones en CA

Tiempo en que estarn cerrados sus contactos de fuerza y pasando corriente por ellos.

Frecuencia y voltaje de trabajo de la bobina del contactor Qu pasara si el contacto NA 13-14 se destruye? Hacer el circuito para medir la energa elctrica consumida mediante un

medidor de induccin monofsico usando un TC y un TP

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b) Circuito de mando con temporizador

Funcionamiento: El circuito de mando cuenta con dos botoneras con pulsadores de marcha y paro. S1: Pulsador de marcha siempre en paralelo con el contacto de realimentacin S0: pulsador de paro en serie con S1 conectado como se muestra en el diagrama F1: Fusible que se utiliza como proteccin del circuito de mando KM1: Contactor que prende y apaga la carga TEMPORIZADOR KD1: Desconexin del contactor al cabo de un tiempo de accionar el pulsador S1

El contactor KM1 conecta al dar impulso sobre el pulsador S1 y queda autoalimentado por su contacto abierto al soltar aquel

Al energizar S1 se energiza KD1 y luego de un tiempo preestablecido se apaga K1 y por lo tanto tambin se desconecta la carga

Si antes que se cumpla el tiempo preestablecida se pulsa S0 se interrumpe la cuenta del temporizador y se desconecta el contactor.

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c) Circuito de mando activado por boya

Principio de funcionamiento

En el circuito de mando se cuenta con un selector que en un aparato o una mquina sirve para escoger una operacin entre varias en este caso se cuenta con dos operaciones una hacer trabajar manual y otra automtica una electrobomba.

Al poner en manual pasa la corriente por el contactor (K1) que conecta el motor de la electrobomba en este caso utilizamos un foco como carga para simular el encendido de la bomba. Al encenderse el foco comienza a trabajar la bomba, suponiendo que se desea llenar un reservorio de agua se debe estar atento para apagar la electrobomba cuando ya llega el agua al mximo nivel.

Colocando el selector en automtico el circuito esta conectado a un flotador elctrico mejor conocido como boya que tiene la funcin de arrancar la bomba de llenado, cuando el nivel del agua en el reservorio ha llegado al mnimo y detener la bomba, cuando el agua ha alcanzado el nivel mximo, de esta manera se evita el derrame de agua.

Diagrama elctrico de conexin Identifique el color de los cables de la boya (negro,

caf y azul).

Primero conecte el cable azul de la boya al cable de alimentacin de la bomba (color rojo) y despus, conectar el cable negro de la boya al neutro de la instalacin elctrica

El cable caf debe mantenerse aislado, para la operacin de llenado.

Al conectar el cable caf y aislando el azul la boya se puede utilizar para vaciar el reservorio como se ve en la siguiente figura.

AUTOMATICO MANUAL

A1

A2

K1

K1

N

220 V

SELECTOR 0-1: interruptor si se desea hacer

trabajar la bomba de forma manual o automtica

BOYA (automtico): Controla el nivel de agua en un reservorio de agua.

CONTACTOR K1: conecta o desconecta el

motor de la electrobomba

FUSIBLES F1: proteccin del circuito