SemNº14-Elementos de Control

ELEMENTOS DE ELEMENTOS DE MANDO, CONTROL Y MANDO, CONTROL Y PROTECCIÓN DE UN PROTECCIÓN DE UN DISEÑO ELÉCTRICODISEÑO ELÉCTRICO

GENERALIDADES GENERALIDADES SOBRE APARATOS SOBRE APARATOS

DE MANIOBRA Y DE MANIOBRA Y PROTECCIÓNPROTECCIÓN

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APARATOS DE APARATOS DE MANIOBRAMANIOBRA

Son todos aquellos que Son todos aquellos que permiten el paso o la permiten el paso o la interrupción de la corriente interrupción de la corriente de red a una carga (motor, de red a una carga (motor, bobina, resistencia, etc)bobina, resistencia, etc)Pueden ser:Pueden ser:

ManualesManuales AutomáticosAutomáticos

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MANUALESMANUALESLos que necesitan de un operario para su Los que necesitan de un operario para su accionamiento. Existen con poder de corte o sin accionamiento. Existen con poder de corte o sin poder de corte.poder de corte. Interruptores. Dispositivos con cierto poder de Interruptores. Dispositivos con cierto poder de

corte, para cerrar o abrir circuitos.corte, para cerrar o abrir circuitos. Pulsadores. Con poder de corte, Pulsadores. Con poder de corte,

diferenciándose porque actúan mientras existe diferenciándose porque actúan mientras existe una fuerza externa sobre él.una fuerza externa sobre él.

Seccionadores. Sin poder de corte, sólo Seccionadores. Sin poder de corte, sólo actuaran sin carga.actuaran sin carga.

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AUTOMÁTICOSAUTOMÁTICOSDispositivos diseñados para abrir o cerrar Dispositivos diseñados para abrir o cerrar circuitos en función de los valores que circuitos en función de los valores que adquieren ciertas magnitudes físicas.adquieren ciertas magnitudes físicas.Los más empleados son los disyuntores, cuya Los más empleados son los disyuntores, cuya función específica es la de abrir circuitos bajo función específica es la de abrir circuitos bajo condiciones anormales. condiciones anormales. Las principales características de un Las principales características de un interruptor automático son:interruptor automático son:

Capacidad de maniobra. El número mínimo Capacidad de maniobra. El número mínimo de maniobras que se pueden realizar.de maniobras que se pueden realizar.

Poder de corte. La corriente máxima que Poder de corte. La corriente máxima que puede interrumpir sin peligro de que se puede interrumpir sin peligro de que se dañe.dañe.

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APARATOS DE APARATOS DE PROTECCIÓNPROTECCIÓN

Son aparatos destinados a interrumpir el Son aparatos destinados a interrumpir el circuito cuando se presentan irregularidades circuito cuando se presentan irregularidades en su funcionamiento, particularmente por en su funcionamiento, particularmente por sobrecargas y sobreintensidades. sobrecargas y sobreintensidades. Existen dispositivos destinados a la protección Existen dispositivos destinados a la protección de cortocircuitos y de sobrecargas:de cortocircuitos y de sobrecargas: Fusibles. Actúan ante la existencia de un Fusibles. Actúan ante la existencia de un

cortocircuito.cortocircuito. Protección automática. Para protecciones Protección automática. Para protecciones

contra sobrecargas. Los más empleados: contra sobrecargas. Los más empleados: Relés térmicos, termomagnéticos y Relés térmicos, termomagnéticos y electromagnéticos.electromagnéticos.

A. EL CONTACTORA. EL CONTACTOR

El Contactor es un El Contactor es un aparato mecánico de aparato mecánico de conexión comandado conexión comandado por un electroimán.por un electroimán.Cuando la bobina del Cuando la bobina del electroimán está electroimán está alimentada el contactor alimentada el contactor se cierra, estableciendo se cierra, estableciendo por intermedio de los por intermedio de los polos el circuito entre la polos el circuito entre la red de alimentación y el red de alimentación y el receptor.receptor.

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CLASIFICACIÓN DE CLASIFICACIÓN DE CONTACTORESCONTACTORESLos contactores son Los contactores son

aparatos robustos que aparatos robustos que pueden ser sometidos pueden ser sometidos a exigentes cadencias a exigentes cadencias de maniobras con de maniobras con distintos tipos de distintos tipos de cargas.cargas.La Norma IEC 947 – 4 La Norma IEC 947 – 4 define distintos tipos define distintos tipos de categorías de de categorías de empleo que fijan los empleo que fijan los valores de la corriente valores de la corriente a establecer o cortar a establecer o cortar mediante contactoresmediante contactores

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CLASIFICACIÓN DE CLASIFICACIÓN DE CONTACTORESCONTACTORES

CATEGORÍA AC1CATEGORÍA AC1

– Se aplica a todos los aparatos de Se aplica a todos los aparatos de utilización en a.c. (receptores), cuyo utilización en a.c. (receptores), cuyo CosCosφφ ≥≥ 0.95 0.95

– Las aplicaciones más comunes son: Las aplicaciones más comunes son: calefacción, distribución, iluminación.calefacción, distribución, iluminación.

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– Se refiere al arranque, frenado en Se refiere al arranque, frenado en contracorriente y a la marcha por impulso de contracorriente y a la marcha por impulso de los motores de anillos. los motores de anillos.

– Al cierre, el contactor establece la intensidad Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque del orden de 2.5 veces la de arranque del orden de 2.5 veces la intensidad nominal del motor.intensidad nominal del motor.

– A la apertura el contactor debe cortar la A la apertura el contactor debe cortar la intensidad de arranque con una tensión menor intensidad de arranque con una tensión menor o igual a la tensión de la red.o igual a la tensión de la red.

– Aplicación: puentes grúas, grúas pórticos con Aplicación: puentes grúas, grúas pórticos con motores de rotor bobinadomotores de rotor bobinado

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– Se refiere a los motores de jaula de ardilla, y el Se refiere a los motores de jaula de ardilla, y el corte se realiza a motor lanzado.corte se realiza a motor lanzado.

– Al cierre, el contactor establece la intensidad Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque con 5 a 7 veces la intensidad de arranque con 5 a 7 veces la intensidad nominal del motor.nominal del motor.

– A la apertura, corta la intensidad nominal A la apertura, corta la intensidad nominal absorbida por el motor. absorbida por el motor.

– Aplicación: ascensores, escaleras mecánicas, Aplicación: ascensores, escaleras mecánicas, compresoras, en general todos los motores de compresoras, en general todos los motores de jaula.jaula.

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– Se refiere a las aplicaciones con frenado a Se refiere a las aplicaciones con frenado a contracorriente y marcha por impulso contracorriente y marcha por impulso utilizando motores de jaula o de anillos.utilizando motores de jaula o de anillos.

– El contactor se cierra con un pico de corriente El contactor se cierra con un pico de corriente que puede alcanzar 5, incluso 7 veces, la In que puede alcanzar 5, incluso 7 veces, la In del motor.del motor.

– Aplicación: trefiladoras, metalurgia, Aplicación: trefiladoras, metalurgia, elevación, etc. elevación, etc.

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PARTES DE UN PARTES DE UN CONTACTORCONTACTOR

1.1. CARCAZA.CARCAZA.Soporte fabricado en material no conductor Soporte fabricado en material no conductor sobre el cual se fijan los componentes del sobre el cual se fijan los componentes del contactor.contactor.

2.2. CONTACTOSCONTACTOSTiene por objeto cerrar o abrir una serie de Tiene por objeto cerrar o abrir una serie de circuitos. Un contacto esta conformado por circuitos. Un contacto esta conformado por una parte fija y otra móvil. Se pueden una parte fija y otra móvil. Se pueden clasificar como principales (fuerza) y clasificar como principales (fuerza) y auxiliares (mando).auxiliares (mando).

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PARTES DE UN PARTES DE UN CONTACTORCONTACTOR

3.3. CIRCUITO ELECTROMAGNÉTICOCIRCUITO ELECTROMAGNÉTICOCompuesto por dispositivos cuya Compuesto por dispositivos cuya finalidad es transformar la electricidad en finalidad es transformar la electricidad en magnetismo lo más intenso posible. magnetismo lo más intenso posible. Está compuesto por:Está compuesto por:

Bobina. Puede ser para corrientes en a.c. o Bobina. Puede ser para corrientes en a.c. o d.c., y para diferentes tensiones que el d.c., y para diferentes tensiones que el sistema de fuerza.sistema de fuerza.

Núcleo. Parte metálica que va fija a la Núcleo. Parte metálica que va fija a la carcaza, generalmente en forma de Ecarcaza, generalmente en forma de E

Armadura. Similar al núcleo, pero parte Armadura. Similar al núcleo, pero parte móvil cuya finalidad es cerrar el circuito móvil cuya finalidad es cerrar el circuito magnético.magnético.

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VENTAJAS EN EL USO VENTAJAS EN EL USO DE CONTACTORESDE CONTACTORES

1.1. Posibilidad de realizar maniobras Posibilidad de realizar maniobras de operación en diferentes niveles de operación en diferentes niveles de corriente en los circuitos de de corriente en los circuitos de fuerza y mando.fuerza y mando.

2.2. Ahorro de tiempo al realizar Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.maniobras prolongadas.

3.3. Posibilidad de controlar su accionar Posibilidad de controlar su accionar desde un punto distante y desde desde un punto distante y desde varios puntos.varios puntos.

4.4. Posibilidad de automatización en Posibilidad de automatización en numerosas aplicaciones.numerosas aplicaciones.

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CRITERIOS DE SELECCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UN CONTACTORDE UN CONTACTOR

Número de maniobrasNúmero de maniobras Tipo de cargaTipo de carga Corriente de empleo (ICorriente de empleo (Iee). ).

Corriente que un contactor puede operar Corriente que un contactor puede operar y está definida para la tensión nominal, la y está definida para la tensión nominal, la categoría de empleo y la temperatura categoría de empleo y la temperatura ambiente.ambiente.

Corriente térmica (ICorriente térmica (Ithth))Corriente que puede soportar el contactor Corriente que puede soportar el contactor en condición cerrado por un mínimo de 8 en condición cerrado por un mínimo de 8 horas, sin que su temperatura exceda los horas, sin que su temperatura exceda los límites dados por las normaslímites dados por las normas

B. SISTEMAS DE B. SISTEMAS DE SEÑALIZACIÓNSEÑALIZACIÓN

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La señalización en un sistema eléctrico La señalización en un sistema eléctrico tiene la siguientes funciones:tiene la siguientes funciones:

Identificar claramente la lógica del Identificar claramente la lógica del circuito.circuito.

Facilitar al operador el accionar Facilitar al operador el accionar operativo sobre el sistemaoperativo sobre el sistema

Proporcionar al operador la información Proporcionar al operador la información operativa del sistema.operativa del sistema.

Contribuir al accionar rápido del Contribuir al accionar rápido del operadoroperador

GENERALIDADESGENERALIDADES

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NORMA IEC 73 – Para componentes NORMA IEC 73 – Para componentes de Señalizaciónde Señalización

COLORCOLOR SIGNIFICADOSIGNIFICADO APLICACIÓN TÍPICAAPLICACIÓN TÍPICA

RojoRojoPeligro o alarma, aviso de peligro de Peligro o alarma, aviso de peligro de potencial o una situación que requiere potencial o una situación que requiere acción inmediataacción inmediata

Falla de presión de lubricación.Falla de presión de lubricación. Equipo esencialmente detenido por Equipo esencialmente detenido por

acción de un aparato de protecciónacción de un aparato de protección

ÁmbarÁmbar Precaución, cambio o impedimento en Precaución, cambio o impedimento en el cambio de condicionesel cambio de condiciones

Temperatura diferente del nivel Temperatura diferente del nivel normalnormal

Sobrecarga, permitida sólo por un Sobrecarga, permitida sólo por un periodo limitadoperiodo limitado

VerdeVerdeSeguridad, indicación de una situación Seguridad, indicación de una situación segura o autorización para proceder, segura o autorización para proceder, vía librevía libre

Refrigerante circulando.Refrigerante circulando. Control automático de caldera, en Control automático de caldera, en

operaciónoperación Máquina lista para arrancarMáquina lista para arrancar

AzulAzul

Significado específico asignado de Significado específico asignado de acuerdo a la necesidad del caso no acuerdo a la necesidad del caso no cubierto por los colores arriba cubierto por los colores arriba mencionadosmencionados

Indicación de control remotoIndicación de control remoto Selectora en posición “ajuste”Selectora en posición “ajuste”

BlancoBlancoNingún significado especial asignado (neutro), puede ser utilizado cuando Ningún significado especial asignado (neutro), puede ser utilizado cuando existen dudas sobre la aplicación del rojo, ámbar o verde, por ejemplo para existen dudas sobre la aplicación del rojo, ámbar o verde, por ejemplo para confirmaciónconfirmación

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NORMA IEC 73 – Para componentes NORMA IEC 73 – Para componentes de Comandode Comando

COLORCOLOR SIGNIFICADOSIGNIFICADO APLICACIÓN TÍPICAAPLICACIÓN TÍPICA

RojoRojo

Acción en caso de emergencia.Acción en caso de emergencia.

Parada o desconexiónParada o desconexión

Parada de emergenciaParada de emergencia AntiincendioAntiincendio Parada General Parada General Para uno o más motoresPara uno o más motores

AmarilloAmarillo IntervenciónIntervención Intervención para eliminar Intervención para eliminar

condiciones anormales o para condiciones anormales o para evitar cambios no deseadosevitar cambios no deseados

VerdeVerde Arranque - marchaArranque - marcha Arranque generalArranque general Arrancar uno o más motoresArrancar uno o más motores

AzulAzul Algún significado especial no cubierto Algún significado especial no cubierto por los colores arriba mencionadospor los colores arriba mencionados

Un significado no cubierto por los Un significado no cubierto por los colores rojo, amarillo y verde.colores rojo, amarillo y verde.

NegroNegroGrisGris

BlancoBlancoNingún significado específico asignadoNingún significado específico asignado

Puede ser utilizado para cualquier Puede ser utilizado para cualquier función, excepto para pulsadores función, excepto para pulsadores con la sola función marcha o con la sola función marcha o paradaparada

C. SENSORES C. SENSORES ELÉCTRICOSELÉCTRICOS

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Los sensores tienen Los sensores tienen como finalidad captar un como finalidad captar un parámetro específico del parámetro específico del sistema que se está sistema que se está controlando, para que a controlando, para que a partir de ello se partir de ello se determine las acciones a determine las acciones a realizar.realizar.

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TIPOS DE DETECCIÓNTIPOS DE DETECCIÓN

La adquisición de datos integra el La adquisición de datos integra el conjunto de constituyentes que dan las conjunto de constituyentes que dan las informaciones sobre el estado de un informaciones sobre el estado de un producto, de una máquina o de una producto, de una máquina o de una instalación.instalación.

Estos constituyentes pueden detectar, Estos constituyentes pueden detectar, además de un estado, el control de un además de un estado, el control de un nivel, seguir la posición de un móvil o nivel, seguir la posición de un móvil o identificar a un objeto de acuerdo a identificar a un objeto de acuerdo a sus características.sus características.

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COMPONENTES DE LA COMPONENTES DE LA DETECCIÓNDETECCIÓN

ELECTROMECÁNICOSELECTROMECÁNICOS

Su característica principal es el contacto Su característica principal es el contacto físico con el objeto a detectar. Los físico con el objeto a detectar. Los elementos que realizan el contacto físico elementos que realizan el contacto físico están sometidos a desgaste mecánico.están sometidos a desgaste mecánico.

ELECTRÓNICOSELECTRÓNICOS

Su característica principal es la ausencia Su característica principal es la ausencia de contacto físico con el objeto a detectar, de contacto físico con el objeto a detectar, mecánicamente no están sujetos a mecánicamente no están sujetos a desgaste.desgaste.

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DETECCIÓN DETECCIÓN ELECTROMECÁNICAELECTROMECÁNICA

Son los denominados interruptores de Son los denominados interruptores de posición, límites de carrera o interruptores posición, límites de carrera o interruptores de fin de curso.de fin de curso.

Transmiten al sistema de tratamiento datos Transmiten al sistema de tratamiento datos sobre: presencia/ausencia, fin de carrera sobre: presencia/ausencia, fin de carrera paso, posicionamiento.paso, posicionamiento.

El desarrollo de la tecnología está dejando El desarrollo de la tecnología está dejando relegado su utilización, sin para ciertas relegado su utilización, sin para ciertas condiciones de operación son los más condiciones de operación son los más apropiados e insustituibles.apropiados e insustituibles.

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DETECCIÓN ELECTROMECÁNICA - DETECCIÓN ELECTROMECÁNICA - VENTAJASVENTAJAS

ELÉCTRICASELÉCTRICAS MECÁNICASMECÁNICAS Separación galvánica de Separación galvánica de

los circuitoslos circuitos Buena conmutación de Buena conmutación de

corrientes débiles y gran corrientes débiles y gran robustez eléctricarobustez eléctrica

Inmunidad a los parásitos Inmunidad a los parásitos electrónicoselectrónicos

Más de 10 millones de Más de 10 millones de ciclos de maniobrasciclos de maniobras

Tensión de empleo Tensión de empleo elevadaelevada

Apertura positiva de Apertura positiva de contactoscontactos

Gran resistencia a los Gran resistencia a los diversos ambientes diversos ambientes industrialesindustriales

Buena fidelidad y Buena fidelidad y repetitividad de la señalrepetitividad de la señal

Grado de protección Grado de protección elevadoelevado

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Constitución de un Constitución de un Interruptor de PosiciónInterruptor de Posición

CUERPO. Puede ser de plástico o metálicoCUERPO. Puede ser de plástico o metálico

CABEZAL. Se construyen de movimiento CABEZAL. Se construyen de movimiento rectilíneo, de movimiento angular y rectilíneo, de movimiento angular y multidireccional.multidireccional.

DISPOSITIVO DE ATAQUE. Son los de tipo DISPOSITIVO DE ATAQUE. Son los de tipo pulsador, pulsador y roldana, palanca y pulsador, pulsador y roldana, palanca y roldana, fija o regulable, varilla rígida o roldana, fija o regulable, varilla rígida o flexible.flexible.

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DETECCIÓN ELECTRÓNICA DETECCIÓN ELECTRÓNICA INDUCTIVAINDUCTIVA

Un detector inductivo consta Un detector inductivo consta esencialmente de un oscilador cuyo esencialmente de un oscilador cuyo bobinado constituye la cara sensible del bobinado constituye la cara sensible del mismo. Frente a ésta se crea un campo mismo. Frente a ésta se crea un campo magnético alterno. Cuando se coloca un magnético alterno. Cuando se coloca un objeto metálico en ese campo, las objeto metálico en ese campo, las corrientes inducidas generan una carga corrientes inducidas generan una carga adicional que provoca la parada de las adicional que provoca la parada de las oscilaciones.oscilaciones.

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DETECCIÓN ELECTRÓNICA DETECCIÓN ELECTRÓNICA FOTOLELÉCTRICAFOTOLELÉCTRICA

Un detector fotoeléctrico se compone Un detector fotoeléctrico se compone esencialmente de un emisor de luz (diodo esencialmente de un emisor de luz (diodo electroluminiscente) asociado a un receptor electroluminiscente) asociado a un receptor (fototransistor) sensible a la cantidad de luz (fototransistor) sensible a la cantidad de luz recibida.recibida.

La detección de un objeto se realiza según La detección de un objeto se realiza según dos procedimientos:dos procedimientos:

• Por bloqueo de luz emitidaPor bloqueo de luz emitida

• Por reenvío de luz emitidaPor reenvío de luz emitida

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EE

RR

EE

RR

Por bloqueo de Por bloqueo de luz emitidaluz emitida

Por reenvío de Por reenvío de luz emitidaluz emitida

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POR BLOQUEO DE LUZ EMITIDAPOR BLOQUEO DE LUZ EMITIDA

• Sistema barrera. (Emisor + receptor) Sistema barrera. (Emisor + receptor) Alcance hasta 50 m. (100m equipos Alcance hasta 50 m. (100m equipos láser)láser)

• Sistema reflex. (emisor-receptor + Sistema reflex. (emisor-receptor + espejo). Alcance hasta 15 m.espejo). Alcance hasta 15 m.

• Sistema reflex polarizado. (emisor-Sistema reflex polarizado. (emisor-receptor de haz polarizado + espejo). receptor de haz polarizado + espejo). Detección de objetos brillantes, Detección de objetos brillantes, alcance hasta de 10 m.alcance hasta de 10 m.

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POR REENVÍO DE LUZ EMITIDAPOR REENVÍO DE LUZ EMITIDA

• Sistema de proximidad (emisor-Sistema de proximidad (emisor-receptor). Detección directa de objetos receptor). Detección directa de objetos altamente reflectantes, con alcance de altamente reflectantes, con alcance de hasta 2 m.hasta 2 m.

• Sistema de proximidad con borrado de Sistema de proximidad con borrado de plano posterior (emisor-receptor). plano posterior (emisor-receptor). Detección directa de un objeto, Detección directa de un objeto, cualquiera sea su color, ignorando su cualquiera sea su color, ignorando su plano posterior, con alcance hasta 2 m.plano posterior, con alcance hasta 2 m.

D. LÓGICA DE D. LÓGICA DE UN DISEÑO UN DISEÑO ELÉCTRICOELÉCTRICO

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Cuando se plantea un diseño eléctrico es Cuando se plantea un diseño eléctrico es importante identificar la operatividad del importante identificar la operatividad del mismo, pues ello determina la lógica del mismo, pues ello determina la lógica del diseño.diseño.

La lógica del diseño debe responder de La lógica del diseño debe responder de manera efectiva a la intención del manera efectiva a la intención del funcionamiento del sistema y proceso funcionamiento del sistema y proceso para el cual se plantea.para el cual se plantea.

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Establecer correctamente la identificación Establecer correctamente la identificación de los procesos, etapas y funcionalidad de los procesos, etapas y funcionalidad del sistema eléctrico permitirá al del sistema eléctrico permitirá al proyectista establecer la lógica del diseño.proyectista establecer la lógica del diseño.

Es el primer paso para encaminar la Es el primer paso para encaminar la tecnología, equipos, elementos y demás tecnología, equipos, elementos y demás componentes que definen la estructura del componentes que definen la estructura del sistema eléctricosistema eléctrico

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Cuando se plantea el diseño eléctrico, no Cuando se plantea el diseño eléctrico, no se puede olvidar en una exigencia se puede olvidar en una exigencia fundamental: ADAPTABILIDAD.fundamental: ADAPTABILIDAD.

Recordemos que todo diseño responde a Recordemos que todo diseño responde a una necesidad específica y además debe una necesidad específica y además debe permitir la flexibilidad al cambio, sin ello se permitir la flexibilidad al cambio, sin ello se estaría generando un sistema rígido que estaría generando un sistema rígido que contradice la intención de todo diseño.contradice la intención de todo diseño.

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Ejemplo de Lógica de Ejemplo de Lógica de un diseñoun diseño

Se requiere que el sistema responda a las Se requiere que el sistema responda a las siguientes condiciones:siguientes condiciones:

1.1. Detenga a un balón de gas al sentir su Detenga a un balón de gas al sentir su proximidadproximidad

2.2. Al estar detenido, debe colocarle una tapa Al estar detenido, debe colocarle una tapa termorestringente.termorestringente.

3.3. Luego debe dejar pasarlo para detenerlo e Luego debe dejar pasarlo para detenerlo e inyectarle calor directamente a la válvula.inyectarle calor directamente a la válvula.

4.4. Al contraerse la tapa, debe liberar el balón para Al contraerse la tapa, debe liberar el balón para que siga su proceso al almacenaje.que siga su proceso al almacenaje.

E. INTERPRETACIÓN E. INTERPRETACIÓN DE ESQUEMAS DE ESQUEMAS

ELÉCTRICOSELÉCTRICOS

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Es importante recoger correctamente la Es importante recoger correctamente la simbología nacional vigente, y en simbología nacional vigente, y en consecuencia el diseño deberá plasmar consecuencia el diseño deberá plasmar de manera clara la representación de la de manera clara la representación de la lógica del sistema y la construcción lógica del sistema y la construcción física del mismo.física del mismo.

Ante ausencia de simbología nacional Ante ausencia de simbología nacional para la identificación de un elemento, para la identificación de un elemento, se deberá recurrir a la representación se deberá recurrir a la representación internacional.internacional.

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