automatisms editex

2.Simbologa y aparatos para automatismos

46

B L O Q U E I . F U N D A M E N T O S , S I M B O L O G A Y A P A R A M E N T A D E L O S A U T O M A T I S M O S

A partir de 1920 con la explotacin de nuevos recursos y con la genera-lizacin del uso del petrleo y la electricidad, se origina un importantedesarrollo que ms tarde desembocar en la automatizacin de las fbri-cas. Aunque los precedentes de la automatizacin son anteriores, este con-cepto se introduce en la industria del automvil y, de manera muy nota-ble, en la industria textil a comienzos de la dcada de los 50.

En un principio, la automatizacin se limita a ciertas operaciones senci-llas que consiguen realizarse sin intervencin humana. Con el continuodesarrollo de la aparamenta elctrica y la aparicin del contactor y losrels, se llega a que la automatizacin est presente en todo el procesoindustrial. Esto repercute en un ahorro de tiempo, mano de obra y en unaproduccin ms uniforme. Se consigue mejorar la productividad y aumen-tar la calidad. Tambin se incrementa la seguridad de los trabajadores,encargando a las mquinas automatizadas hacer las tareas peligrosas yrepetitivas.

El gran desarrollo de los aparatos para automatismos (contactores, rels,pulsadores, etc.) hace necesario que la normalizacin internacional,cada vez adoptada por ms pases, y que la automatizacin se estandari-ce, sea ms fcil el diseo de procesos automatizados y el intercambiode tecnologa.

Automatismos (Fiber).

47

U D 2 . S I M B O L O G A Y A P A R A T O S P A R A A U T O M A T I S M O S

1. Explica en qu consiste un proceso automatizado.2. Enumera las ventajas de un sistema automatizado.3. Describe y dibuja los principales aparatos que intervie-

nen en el dilogo hombre-mquina.

4. Explica en qu consiste la normalizacin de un producto.

Actividades iniciales

Conocers la simbologa utilizada en los automatismoscableados.

Sabrs cmo identificar los aparatos que se utilizan enautomatismos.

Aprenders a disear los esquemas necesarios en los pro-cesos automatizados.

Conocers los aparatos utilizados en automatismoscableados.

Al finalizar esta unidad...

1. Simbologa y normalizacin

1.1. Smbolos

1.2. Identificacin de aparatos

1.3. Marcado de bornes

2. Esquemas de un automatismoelctrico

2.1. Esquema de mando

2.2. Esquema de potencia

3. Aparatos que forman un sistemaautomtico

3.1. El contactor

3.2. Rels

3.3. Fusibles

3.4. Pilotos de sealizacin

3.5. Pulsadores

3.6. Finales de carrera

3.7. Interruptores de control de nivel

3.8. Termostatos

3.9. Presostatos

3.10. Detectores

3.11. Aparatos de funcionesmltiples

3.12. Seccionadores

3.13. Interruptores

Fundamentos, simbologa y aparamenta de los automatismos

SUMARIO

BLOQUE IBLOQUE I

AENOR utiliza el formato A4para publicar las normas. En laparte superior derecha seidentifican de la siguientemanera.

48


1. Simbologa y normalizacinUna norma es el resultado de hacer que un determinado producto, instalacin oproceso siga los mismos criterios constructivos de composicin, dimensin, etc. Loque se pretende es dar uniformidad a los productos. Quiere esto decir que una ins-talacin hecha en diferentes puntos geogrficos seguir los mismos criterios den-tro de su mbito de aplicacin.

Decimos que un producto est normalizado en un pas cuando las fases de produccin,las medidas, la composicin y la representacin son las mismas en cualquier parte delpas que se fabrique. Las ventajas que se obtienen de la normalizacin son las siguientes:

Simplificacin del proceso productivo.

Disminucin del tipo de productos fabricados.

Mejoras en el diseo.

Aumento de la calidad.

Posibilidad de automatizacin del proceso productivo.

Por el mbito de aplicacin las normas pueden ser nacionales, internacionales, desectores productivos, de empresas, etc.

En Espaa la norma aplicada es la norma UNE, y est regida por la asociacinAENOR. Antes de llegar a una norma existe un proceso que comprende una seriede fases antes de su aprobacin:

Estudio de la necesidad de implantacin

Proyecto de norma

Estudio de la propuesta

Conclusiones finales y publicacin en el BOE.

Las normas se publican en formato A4 y en su portada figuran el ttulo, comittcnico, nmero y ao de aprobacin.

Dentro de las normas nacionales cada pas tiene su propia normativa, as en Espaaexiste la norma UNE, en Francia AFNOR, en Italia UNI, en Inglaterra la BS, etc.

A nivel internacional se utiliza la CEI y la EN, norma europea. En cuanto a lasimbologa para automatismos, todos los pases de la Unin Europea estn utili-zando cada vez con mayor asiduidad la norma EN, dado que las principales empre-sas productoras de aparatos elctricos venden sus productos a todos los pases dela UE.

La simbologa que utilizaremos para disear smbolos compuestos y esquemas serla UNE, complementada con la CEI y EN, por su coincidencia en muchos de losaspectos. Al final del captulo se incluyen tablas con los smbolos que ms fre-cuentemente se utilizarn a lo largo del mdulo.

Desarrollo de contenidos

Recuerda

AoN.o deidentificacin

Comit tcnico al quepertenece

UNE20-109-89

49


1.1. Smbolos

Para la representacin de esquemas se utilizan los smbolos literales de la normaCEI, (ver tablas al final de la unidad). Como los smbolos de todos los aparatosno estn incluidos se pueden dibujar como combinacin de stos. Cuando seanecesario utilizar simbologa no incluida en la norma, se permite el uso de otrossmbolos siempre que se incluya una explicacin clara de su significado.

Todos los aparatos de un esquema no los podemos representar con los smbolos lite-rales publicados por una norma, y muchos de ellos estn compuestos por varios deesos smbolos.

Para representar un contactor tripolar utilizamos smbolos del contactor unipolary enlace mecnico.

1.2. Identificacin de aparatos

Segn la norma UNE, los aparatos se identifican con tres signos:

1 Una letra que indica la clase de aparato.

2 Un nmero nos indica el nmero dentro del esquema.

3 Una letra nos indica la funcin.

Si en un esquema tenemos un aparato marcado con K3M tiene el siguiente signi-ficado.

Figura. 2.1.

Figura. 2.2.

Figura. 2.3.

Con los smboloscontactor

enlace mecnico

construimos contactor tripolar

Con los smbolos contactor abierto

pulsador automtico

construimos pulsador de marcha

CONTACTOR:(ver tabla de clase

de aparato)

PRINCIPAL:(ver tabla de funciones)

CONTACTOR n 3 dentro del esquema

K 3 M

50


Aunque slo es de obligado cumplimiento el nmero, debido a la compleji-dad cada vez mayor de los circuitos se deben poner los tres signos de identi-ficacin.

La norma CEI, cada vez ms extendida, utiliza dos letras de clase y funcin segui-das y despus el nmero para identificar los aparatos dentro de un esquema.

Figura. 2.4.

1.3. Marcado de bornes

Segn la norma CEI los bornes de los aparatos se marcaran con la siguiente nume-racin:

a) Bobinas de mando electromagntico y sealizacin

Figura. 2.5.

b) Contactores contactos principales

Los bornes de entrada se marcan con una cifra impar y el borne de salida con lainmediata superior.

K M 3

K A 3

Contactor principal n. 3

Contactor auxiliar n. 3

C1

A1

A2

Dos bornes

Bobina con dos arrollamientos

A1 B1

A2 B2

Accionamiento por corriente de trabajo

C2

Indicador luminoso directo

X1

X2

Indicador luminoso con transformador

X1

X2

D1

Accionamiento por mnima tensin

D2

E1

Electroimn de enclavamiento

E2

A1 A2

Tr es bornes

A3 A3

A1

A2

51


c) Contactores contactos auxiliares de mando

d) Contactos temporizados

e) Rels trmicos

Bipolar Tripolar 1 3 5

2 4 6

1 3

2 4

Contacto normalmente cerrado - NC

Contacto normalmente abierto - NA

Contactosconmutados

.2

.1

.4

.3

.1.3 .2

La cifra marcada con un (.) indica el orden que ocupa el contacto en el aparato.En un aparato con varios contactos abiertos y cerrados la segunda cifra nos indica la fun-cin, y la primera el orden dentro del elemento.

13 23 31 43

14 24 32 44segunda cifra funcin

primera cifra orden dentro del apartado

3412

NA (abierto)NC (cerrado)

Contacto retardadoal trabajo

Contacto retardadoal reposo

Contacto retardado a la conexin-desconexin

7

8

NA NC

5

6

7

8

NA NC

5

6

5

6

7

8

Contactos principales Contactos auxiliares

1 3 5

2 4 6

95

96

97

98NC NA

Figura. 2.6.

Figura. 2.7.

Figura. 2.8.

Figura. 2.9.

Figura. 2.10.

El nmero caracterstico de un contactor nos indica el nmero de contactos normalmenteabiertos o normalmente cerrados que tiene, de la siguiente forma:Primera cifra: nmero de contactos normalmente abiertos.Segunda cifra: nmero de contactos normalmente cerrados.

1-NA 2-NC

No 1213 21 31

14 3222 2-NA 1-NC

N o 2113 23 31

14 3224

NA: contacto abierto en repo-so que pasa a cerrado al pasarcorriente por la bobina delcontactor.

NC: contacto cerrado en repo-so que pasa a abierto al pasarcorriente por la bobina delcontactor.

Para sabermsD

52


2. Esquemas de un automatismo elctricoLos esquemas de un automatismo elctrico son representaciones simplificadas deun circuito, independientemente de la clase de esquema siempre se deben perse-guir los siguientes objetivos:

Expresar de una forma clara el funcionamiento del circuito y de cada uno de susaparatos.

Facilitar la localizacin de cada aparato y sus dispositivos dentro del circuito.Normalizacin de la simbologa y del mtodo de trabajo.

Por el nmero de elementos que se representan con un mismo smbolo pueden ser:

a) Esquemas unifilares: cuando se representan con un mismo trazo varios con-ductores o elementos que se repiten. Se utilizan para los circuitos de potenciade sistemas polifsicos en los que se dibuja una fase y se indica sobre el conduc-tor a cuntas fases se extiende segn sea bifsico, trifsico, etc.

b) Esquemas multifilares: cuando se representan todos los conductores y ele-mentos cada uno con su smbolo. Se utilizan en la representacin de los circui-tos de mando, donde cada elemento realiza funciones diferentes, y para repre-sentar circuitos de potencia de automatismos.

Por el lugar en que estn situados los dispositivos de un mismo aparato dentro delesquema existen los siguientes tipos de representacin:

a) Representacin conjunta: todos los smbolos de dispositivos de un mismo apa-rato estn representados prximos entre s y se aprecia la funcin de cada uno deellos en su conjunto. Esta representacin est en desuso por la complejidad a quese llega en circuitos de grandes dimensiones.

b) Representacin semidesarrollada: los smbolos de dispositivos de un mismoaparato estn separados, aunque situados de manera que las uniones mecnicasse definen con claridad.

c) Representacin desarrollada: los smbolos de dispositivos de un mismo apa-rato estn separados y las uniones mecnicas entre ellos no se dibujan. En estetipo de representacin deben estar identificados todos los dispositivos y apara-tos para que quede clara la actuacin y la secuencia de cada uno de ellos.

L1-L2-L3

1-3-5

2-4-61-3-5

F12-4-6U-V-W

M

KM1

3

L1 L2 L3

1 3 5

M3

2 4 6

2 4 6

1 3 5

KM1

F1

Figura 2.11. Esquema unifilar trifsico. Figura 2.12. Esquema multifilar trifsico.

53


2.1. Esquema de mando

El esquema de mando es una representacin de la lgica del automatismo, debenestar representados los siguientes elementos:

Bobinas de los elementos de mando y proteccin (contactores, rels, etc.).

Elementos de dilogo hombremquina (pulsadores, finales de carrera, etc.).

Dispositivos de sealizacin (pilotos, alarmas, etc.).

Contactos auxiliares de los aparatos.

Todos los elementos deben estar identificados por la clase de aparato, nmero yfuncin.

El dibujo del esquema de mando se realiza sobre formato A4 con trazo ms finoque el circuito de potencia, segn norma UNE 05mm. Si el circuito es sencillose pueden dibujar en la misma hoja el esquema de potencia, a la izquierda, y elde mando a la derecha, cuando esto no sea posible se dibuja primero el de la poten-

L1

M3

A1

A2KM1

14 14

13 11

12

95

969798

L2 L3

2 4 61 3 5

2 4 6

1 3 5

L1

F

F1

11

12

95

96KM1

F1

S2

KM1

L3

S1 1314

1314A2

A1

1 3 5KM1

M3

2 4 6

1 3 5

2 4 6U V W

Figura 2.13. Representacin conjunta.

1112

95

96

L1

13

14

13

14A2

A1L3

KM1

KM1

F1

S2

S1

1 3 5KM1

M3

2 4 6

L1 L2 L3

F12 4 6

1 3 5

U V W

Figura 2.15. Representacin desarrollada.

Figura 2.14. Representacin semidesarrollada.

En los esquemas de automa-tismos, siempre que aparecerepresentada una lnea a tra-zos, indica que dos elementosde un mismo esquema estnunidos mecnicamente y act-an a la vez. Por lo tanto dicharepresentacin no debe serinterpretada nunca como unaconexin elctrica.

Para sabermsD

14

13SI

22

21

54


cia y despus el de mando. Se utilizarn ms hojas numerando el orden sobre eltotal, as 1/5, 2/5, 3/5... nos indica que el total de hojas son 5 y la cifra primerael orden que ocupa.

Para la localizacin de elementos dentro del esquema el mtodo ms utilizado es elde cuadrcula, que consiste en numerar la parte superior de las hojas (abscisas) 1,2, 3, etc., y en la parte izquierda (ordenadas) con letras A, B, C, etc., segn sea nece-sario. El dibujo queda dividido en cuadrculas de manera que tendremos localiza-dos los aparatos con las coordenadas que ocupan en el dibujo. Las cuadrculas notienen porque ser iguales, ajustndose a las necesidades del esquema. Cuando lacomplejidad del esquema lo requiera se utilizarn anexos.

En los circuitos de mando, lo ms habitual es dibujar debajo de cada aparato suscontactos y un nmero que nos indica dnde estn localizados en el esquema (refe-rencias cruzadas). Otra manera de representar las referencias es en forma de tabla,indicando el tipo de contacto abierto o cerrado y un nmero debajo que nos indi-ca dnde se encuentra en el esquema.

2.2. Esquema de potencia

El esquema de potencia es una representacin del circuito de alimentacin de losaccionadores (motores, lneas, etc.). En este esquema figuran los contactos princi-pales de los siguientes elementos:

Dispositivos de proteccin (disyuntores, fusibles, rels, etc.).

95

F1 1 2 3 4 Nmeros de localizacin

Referencias cruzadas

F2

S1

S2

96

21

22

13

1413

1413

14

55KA1

KM1

KA1KM1

KM2

KM3

5631

32A1

67

6831

32A1

13

14A1 A1

A2A2A2A2

KM1 KM3 KM2 KA1

A C1 2

A C 1

A C A C2 3 1

1 2L1

L2

Figura 2.16. Esquema de mando.

En esta obra se ha decididorepresentar todos los esque-mas de mando alimentadospor dos de las fases utilizadasen el circuito de fuerza (L1-L2), pero es habitual el uso detransformadores reductoresde tensin para alimentar loscircuitos auxiliares. As, escomn encontrarse instala-ciones que en el circuito defuerza utilizan una tensin de380 V o 220 V y sin embargo,el circuito de mando est ali-mentado a 24 V o 48 V. Enestos casos, el transformadordeber ser representado en elesquema de mando.

Para sabermsD

24V

380VSmbolo:

Transformador de mando

Figura 2.17.

55


Dispositivos de conexin-desconexin (contactores, interruptores, etc.).

Actuadores (motores, instalaciones, etc.).

Todos los elementos estarn identificados con la letra de clase de aparato, nmeroy funcin.

El dibujo del esquema de potencia se realiza sobre formato A4, con trazos ms grue-sos que el circuito de mando, segn norma UNE 0,7 mm para el circuito de poten-cia 0,5 mm. para el circuito de mando.

El circuito de potencia se coloca a la izquierda del circuito de mando correspon-diente en automatismos sencillos. En caso de automatismos ms complejos se haceprimero el esquema de potencia y despus el esquema de mando, se utilizan lashojas necesarias numerando el orden sobre el total, as 1/10, 2/10, 3/10, etc. nosindica que el total de hojas es 10, y la primera cifra la numeracin dentro del total.

Para la localizacin de todos los elementos dentro del esquema el mtodo ms uti-lizado es el de la cuadrcula, que ya hemos explicado en el punto anterior.

3. Aparatos que forman un sistemaautomtico

La aparamenta (aparatos elctricos) que interviene en un sistema automtico sepuede clasificar segn la funcin que realiza y la fase en la que interviene. Bsica-mente en un automatismo elctrico tenemos los siguientes grupos.

a) Captadores: recogen informacin del estado actual del sistema (variables deentrada). Est formado por los interruptores de posicin, finales de carrera, y losdetectores (inductivos, capacitivos, fotoelctricos, termostatos etc.).

b) Tratamiento de datos: segn sea el automatismo de ciclo combinatorio o deciclo secuencial y la importancia del sistema, est compuesto por rels de auto-matismos, contactores auxiliares, clulas lgicas, o autmatas programables.

KM2

L1 L2 L3

1 3 5 1 3 5 1 3 5

2 4 6 2 4 6 2 4 6KM3 KM1

1 3 5

2 4 6

(U) (V) (W ) U1 V1 W1

U2 V2 W2(X) (Y) (Z)

F2M3

Figura 2.18. Esquema de potencia.

Figura 2.19.

La numeracin de cables,como se ver en la Unidad 8,tambin necesita la numera-cin de hojas, para su locali-zacin.

Para sabermsD

Para sabermsD

El dilogo hombre-mquina,en un automatismo cableado,se realiza desde pupitres demando en los que se ubicanlos elementos de acciona-miento (pulsadores, interrup-tores, setas de emergencia,etc.) y los indicadores de esta-do de la mquina (pilotosluminosos, displays, etc.).

Para sabermsD

Ciclo combinatorio: el man-do de las salidas est condicio-nado a los datos obtenidos enun determinado instante.

Ciclo secuencial: el mando delas salidas depende de losdatos obtenidos en un deter-minado instante y los disponi-bles de acciones pasadas.

56


c) Mando y control: los circuitos de mando son activados por los datos disponi-bles en la unidad de tratamiento. Esta unidad la componen las bobinas de relsy contactores, arrancadores, distribuidores etc.

d) Dilogo hombre-mquina: permite al operario el arranque y parada de unciclo y controlar el estado en el que se encuentra el sistema. Este grupo lo for-man los pulsadores, conmutadores, elementos de sealizacin, teclados etc.

3.1. El contactor

El contactor es un aparato de conexin/desconexin, con una sola posicin de repo-so y mandado a distancia, que vuelve a la posicin desconectado cuando deja deactuar sobre l la fuerza que lo mantena conectado. Interviene en el circuito depotencia a travs de sus contactos principales y en la lgica del circuito de mandocon los contactos auxiliares.

Por su forma de accionamiento pueden ser:

1. Electromagnticos: accionados por un electroimn

2. Electromecnicos: accionados por medios mecnicos.

2. Neumticos: accionados por la presin del aire.

3. Hidrulicos: accionados por la presin de un lquido.

El contactor electromagntico es el ms utilizado por sus caractersticas y ven-tajas, entre las que destacan mantenimiento nulo, robustez, alta fiabilidad y un grannmero de maniobras aseguradas. Se fabrican para pequea, media y gran poten-cia, corriente continua, corriente alterna, para baja y alta tensin. Por su uso gene-ralizado nos referiremos a este tipo de contactor.

En la construccin de un contactor electromagntico se distinguen:

a) Circuito magntico. c) Resortes.

b) Contactos. d) Cmaras. e) Soportes.

CAPTADORES MANDO

DILOGOHOMBRE-MQUINA

TRATAMIENTODE LA INFORMACIN

Figura 2.24. Contactor electromagntico (Telemecanique).

Figura 2.25. Contactor.

Figura 2.23. Contactor.

Figura 2.22. Contactor disyuntor.

Figura 2.21. Minicontactor.

Para sabermsD

Figura 2.20.

REFERENCIADOBobina

1 3 5

2 4 6

A1

A2

Contactos auxiliares

Contactos principales

NA Normalmenteabierto

13

14

NC Normalmentecerrado

21

22

{

{ { 2221

14

13

SIMBOLOGA Y

57


a) El circuito magntico est formado por el ncleo, armadura y bobina.

El ncleo es una pieza, de chapa magntica si el contactor es de corriente alternao hierro dulce si es de corriente continua, est situado en el interior de la bobina yes el encargado de atraer la armadura cuando esta es excitada.

La armadura est construida del mismo material que el ncleo, transmite el movi-miento a los contactos cuando es atrada por el ncleo.

La bobina es un carrete de espiras de hilo esmaltado que al ser recorrida por lacorriente, crea un campo magntico en el ncleo.

b) Los contactos son los encargados de la conexin y desconexin, los contactosprincipales actan en el circuito de potencia y los auxiliares en el circuito lgi-co de mando.

c) Los resortes estn constituidos por muelles de presin, su funcin es regularla presin entre contactos y muelles antagonistas encargados de separar brus-camente los contactos en la desconexin.

d) Las cmaras de extincin son compartimentos donde se alojan los contactos yson las encargadas de alargar, dividir, y extinguir el arco.

e) El soporte es el armazn donde estn fijadas todas las piezas que componenel contactor.

Cuando por la bobina del contactor circula una corriente, la bobina atrae al ncleo,los contactos principales se cierran y los contactos auxiliares se conmutan (los NA

Figura 2.27. Partes de un contactor (cortesa Telemecanique).

Tornillo de ensamblaje cmara apagachispas/base

Tornillo de estribo

Tapa de proteccin de potencia

Tapa gua-hilos

Contacto mvil auxiliar

Chaveta del circuito mvil

Amortiguador

Resorte del pestillo

Base

Circuito magntico fijo

Bobina

Resorte de retorno

Armadura mvil

Portacontactos mviles

Contacto de potencia fijo

Cmara apagachispas

Contactor LC1-D

Chaveta fija

Resorte del contacto auxiliar

Contacto de potencia mvil

Tope posterior

Pestillo

Figura 2.26.

Bobina.

La bobina del contactor puedeestar alimentada por una ten-sin diferente a la utilizada enel circuito de fuerza. Por ejem-plo 24 Vcc y 380 V respectiva-mente.

Para sabermsD

En corriente alterna la intensi-dad cortada y la intensidad decierre es el valor eficaz de sucomponente peridica.

Para sabermsD

En el mercado existen contac-tores de los denominados deestado slido. En estos, la con-mutacin de sus contactos nose realiza de forma mecnica,sino que se hace excitando uncircuito electrnico de potenciabasado en tiristores.

Al no existir elementos elec-tromecnicos en su interior, suutilizacin es idnea en insta-laciones donde el ambientepolvoriento puede deteriorarel contactor.

Para sabermsD

Figura 2.28.

58


se cierran y los NC se abren). Esta situacin se mantiene hasta que deje de circularcorriente por la bobina. Los contactos principales deben ser capaces de soportar laintensidad de servicio tanto en funcionamiento normal como en sobrecarga.

Eleccin de un contactor: para elegir el contactor de un circuito se deben teneren cuenta aspectos como:

a) Poder de corte: valor de la intensidad que un contactor es capaz de interrumpirbajo una tensin dada y en las condiciones prescritas de empleo y funcionamiento.

b) Poder de cierre: el valor de la intensidad que un contactor es capaz de resta-blecer bajo una tensin dada y en las condiciones prescritas de empleo y fun-cionamiento.

c) Intensidad de servicio: el valor de la intensidad permanente que circula porsus contactos principales.

d) Vida de un contactor: el tiempo en aos que dura un contactor segn las con-diciones de servicio.

La norma UNE 20-109-89 establece categoras de empleo para los contactores segnel tipo de carga, caractersticas y condiciones de trabajo.

Por inversin de marcha se entiende la parada o la inversin rpida del sentido derotacin del motor al permutar las conexiones de alimentacin mientras el motoran est girando.

Por marcha a impulsos se entiende un tipo de maniobra caracterizado por uno ovarios cierres breves y frecuentes del circuito del motor, con objeto de conseguirpequeos desplazamientos del mecanismo accionado.

robusted en funcin de corriente cortada y categoraVida =

no maniobras por hora no horas por mes no de meses trabajados al ao

Corriente alternaAC-1 Cargas no inductivas o dbilmente inductivas, hornos de

resistencia.AC-2 Motores de anillos: arranque, inversin de marcha.AC-3 Motores de rotor en cortocircuito: arranque, desconexin a

motor lanzado.AC-4 Motores de rotor en cortocircuito: arranque, marcha a im-

pulsos, inversin en marcha.

Corriente continuaDC-1 Cargas no inductivas o dbilmente inductivas, hornos de resis-

tencia.DC-2 Motores shunt: arranque, desconexin a motor lanzado.DC-3 Motores shunt: arranque, inversin de marcha, marcha a im-

pulsos.DC-4 Motores serie: arranque, desconexin a motor lanzado.DC-5 Motores serie: arranque, inversin de marcha, marcha a im-

pulsos

CATEGORA APLICACIONES

Clasificacin de contadores por el tipo de carga.

Existe un contactor especialllamado telerruptor o rel deremanencia, cuya configura-cin es similar a la de un con-tactor convencional, la dife-rencia radica en su funciona-miento. En el telerruptor cadavez que se aplica tensin a subobina, los contactos cambiande estado, si estaban abiertosse cierran y si estaban cerradosse abren. Por lo tanto, con untelerruptor se puede gestionaruna carga de potencia, con unsolo pulsador para la puestaen marcha y la parada. El sm-bolo es:

Para sabermsD

Figura 2.29.

14

13A1

A222

21

Su aspecto real:

59


Verificacin de los poderes de cierre y de corte asignados. Condiciones de cierre y corte correspondientes a las diversas categoras de empleo 1.

Categora de empleo

Cierre

Cualquier valorCualquier valor

Ie 17 A17 A < Ie 100 A

Ie > 100 AIe 17 A

17 A < Ie 100 AIe > 100 A

Cualquier valorCualquier valorCualquier valorCualquier valor

I/Ie

1,5 4

101083

1212105

I/Ie

4444

U/Ue

1,11,11,11,1

L/R6 (ms)

2,52,5

1515

Ic /Ie

4444

Ur /Ue

1,11,11,11,1

L/R6 (ms)

2,52,5

15150

U/Ue

1,11,11,11,11,11,11,11,1

COS 2

0,950,650,650,350,350,350,350,35

Ie /I

1,548864

10108

3

Ur /Ue

1,11,11,11,11,11,11,11,1

COS 2

0,950,650,650,350,350,350,350,35

Valor de la intensidadde empleo asignada

I = intensidad establecida.Ie = intensidad de empleo asignada.It = intensidad cortada.U = trensin antes del cierre.Uc = tensin de empleo asignada.Ur = tensin de restablecimiento.

1 En corriente alterna, las condiciones de cierre se expresan envalor eficaz, sobreentendindose que el valor de cresta de laintensidad asimtrica, puede alcanzar un valor ms elevado.

2 Tolerancia para cos f: 0,05.3 Con un mnimo de 1.000 A para Ic.4 Con un mnimo de 500 A para Ic.5 Con un mnimo de 1.200 A para I.6 Tolerancia para UR: 15 %.

Actividades resueltas

Eleccin de un contactor para un circuito que alimenta un motor de jaula de ardilla con las siguien-tes caractersticas. Tensin 220 V trifsica. Potencia, 10 kW, cos 0,7.Para elegir un contactor debemos tener en cuenta el tipo de carga, las posibles sobrecargas, el nmero de manio-bras y el factor de potencia, adems debemos tener presente el tipo de carga, el poder de cierre y el poder de corte.

1. Segn indica la norma corresponde una categora AC-3.

2. La intensidad de servicio es de 37,5 A.

10.000I = = 37,5

220 3 0,7

3. El poder de cierre est asegurado por la norma (Tabla 2). La intensidad dearranque de estos motores no alcanza 10 veces la intensidad nominal.

Elegiremos un contactor de intensidad nominal de 40 A en categora AC-3.

Jaula de Ardilla: nombre que se da a los motores asn-cronos con rotor en cortocir-cuito por la forma de este.

Para sabermsD

Cor

rien

te a

lter

na1

Corte

DC-1DC-2 motoresDC-3 shuntDC-4 motoresDC-5 serie

Cor

rien

te c

onti

nua

AC-1AC-2

AC-3

AC-4

60


3.2. Rels

Un rel es un dispositivo que aprovecha el cambio de alguna de las caractersticasde funcionamiento de otros dispositivos, para actuar en el circuito o en otros cir-cuitos elctricos. De acuerdo con su funcin dentro del circuito los podemos clasi-ficar en:

Rels de proteccin. Su misin es proteger un circuito contra condiciones anor-males de funcionamiento (sobrecargas, sobretensiones, etc.).

Rels de mando. Son utilizados en la lgica del circuito de mando.

Rels de medida. Tambin llamados rels de regulacin, su funcionamiento sedebe a alguna modificacin de las caractersticas del circuito (de mnima y mxi-ma corriente, subtensin o sobretensin, medida de resistencia de un lquido,etc.).

A) Rels trmicos

Es un rel de proteccin de sobrecarga. El principio bsico de funcionamiento deun rel trmico consiste en una lmina bimetlica constituida por dos metales dediferente coeficiente de dilatacin trmica. Cuando aumenta la temperatura debi-do a una sobrecarga, la lmina bimetlica (al ser de diferente coeficiente de dilata-cin ambos metales) se curva en un sentido, al llegar a un punto determinado accio-na un mecanismo, y este abre un contacto unido al mecanismo de disparo, desco-nectando el circuito. La curva de disparo, como en todas las protecciones trmicas,tiene una caracterstica de tiempo inverso.

El calentamiento de la lmina bimetlica puede ser directo cuando por la bilmi-na circula toda la corriente del circuito e indirecto cuando la corriente pasa por undispositivo de caldeo que recubre la lmina.

Bobina calefactora

Bimetales

Regleta

Juego de contactos Botn de rearme

Figura 2.33. Seccin de rel trmico.

Figura 2.31. Rel trmi-co comercial de pequeapotencia.

Figura 2.32. Rel trmi-co de gran potencia.

Caractersticas a tiempo inversoquiere decir que a mayorsobreintensidad correspondemenor tiempo de disparo

Para sabermsD

Figura 2.30.

T

IIn

61


El funcionamiento del rel trmico es el siguiente: cuando una sobreintensidadrecorre las bobinas calefactoras los bimetales se deforman, las regletas diferencialesse desplazan en el sentido indicado y los contactos cambian de posicin.

La eleccin de un rel trmico est condicionada por el tipo de carga y la magni-tud de la misma.

Para cargas con intensidad elevada en el momento de arranque y de un elevadonmero de maniobras es conveniente utilizar rels temporizados que salven estapunta de intensidad.

Para cualquier tipo de carga elegiremos un rel que en sus lmites de regulacinabarque la intensidad de servicio, en el caso de motores trifsicos, en los que laintensidad de arranque es 2 In se deben regular a 2,4 In.

Para proteger una carga y al propio rel contra cortocircuitos se instalan conjunta-mente con disyuntores y fusibles apropiados.

Segn la norma IEC, la duracin del disparo es de 7,2 veces la corriente de ajuste.

B) Rels magnetotrmicos (interruptores magneto-trmicos)

Tambin son rels de proteccin de sobrecarga que re-nen en un solo aparato las ventajas del rel trmico (dis-paro a tiempo inverso) y los rels electromagnticos (dis-paro instantneo). Estn indicados para proteger contrasobrecargas por desconexin trmica retardada y contrasobrecargas muy elevadas y cortocircuitos por descone-xin con disparo instantneo.

El funcionamiento es el siguiente: el arrollamiento prima-rio es recorrido por la corriente a controlar y el secundarioest conectado al bimetal, la intensidad que circula por elprimario crea un campo de forma que parte de l tiende aatraer la paleta hacia el ncleo y parte induce en el secun-dario una corriente que calienta el bimetal.

Zona de ajuste

0,10 0,16

0,16 0,25

0,25 0,40

0,40 0,63

0,63 1

1 1,6

1,6 2,5

2,5 4

4 6

Zona de ajuste

2,5 4

4 6

5,5 8

7 10

9 13

12 18

17 25

23 32

28 36

CLASE 10 A entre 2 y 10 segundos CLASE 20 A entre 6 y 20 segundos

Clasificacin segn la intensidad de ajuste y el tiempo de disparo.

Bobinado primarioBobinado secundario

Bimetal

Tope

Ncleo11

12

Figura 2.36. Rel magnetotrmico.

98

97

96

95

98

97

96

95

9896

95

Diferentes formas de repre-sentar el rel trmico en elesquema de mando:

Para sabermsD

Figura 2.35.

Para sabermsD

Contactosauxiliares

Contactosprincipales

97 95

98 962 4 6

1 3 5

SIMBOLOGA YREFERENCIADO

{ {

Figura 2.34.

62


La grfica de tiempos de disparo est compuesta por dos campos: uno correspondeal disparo a tiempo inverso, zona curva (proteccin trmica) y a partir de un deter-minado valor de la intensidad; el otro, una recta que corresponde al disparo ins-tantneo (proteccin electromagntica).

Para la eleccin de un magnetotrmico se deben tener en cuenta las caractersticaselctricas y el tipo de curva de disparo. Segn norma UNE EN 60.898: 6000 sefabrican para cuatro tipos de curva.

Si por ejemplo queremos proteger un circuito electrnico con una intensidad nomi-nal de 1 A. Elegimos en el mercado un magnetotrmico con proteccin trmica de1 A y disparo magntico (tipo de curva Z) entre 5 y 7 A.

C) Rels temporizados

En todo sistema automatizado son frecuentes las partes enlas que hay que incluir retardos a una o varias acciones. Exis-te un gran nmero de sistemas de temporizacin segn losprincipios fsicos en los que se basen. Existen temporizacio-nes magnticas, electrnicas, trmicas, neumticas, etc.

Cuando los tiempos de temporizacin no son demasiadograndes (arrancadores para motores), se utilizan los jue-gos de contactos temporizados de forma neumtica quese acoplan directamente sobre el contactor.

Existen tres tipos fundamentales de temporizacin:

a) Retardo a la conexin. Los contactos pasan de la posi-cin abierto a cerrado un tiempo despus de la conexinde su rgano de mando.

Los contactos que pertenecen auna cmara de contactos tem-porizada de un contactor, sedenominan KM, igual que el pro-pio contactor. Si los contactospertenecen a un temporizador,con su propio rgano de mando(bobina), se denominan KTx.

Para sabermsD

Figura 2.40. Contactores.

Contactor electromagntico.Juego de contactos temporizados

(temporizacin neumtica).

Curva tipo Disparo magntico Aplicaciones

B Entre 3In y 5In Proteccin de cables.

C Entre 5In y 10In Instalaciones industriales, aplicaciones generales.

D Entre 10In y 14In Cargas con Intensidad elevada en el arranque.

Z Entre 2,4In y 3,6In Circuitos electrnicos.

Figura 2.37. Interruptormagnetotrmico.

Figura 2.39.

Para sabermsD

67

6856

55

57

58 66

65

Temporizacinal trabajo

Temporizacinal reposo


DE BORNES

Figura 2.38.

63


b) Retardo a la desconexin. Cuando los contactos pasan de cerrado a abiertotranscurrido un tiempo de retardo.

c) Retardo a la conexin-desconexin. Es una combinacin de los dos tipos ante-riores.

D) Rels de mando

El principio de funcionamiento de un rel de mando es idntico al de un contactordesde el punto de vista de tipo de corriente, de alimentacin, circuito magntico,etc. La principal diferencia que existe es el tamao, ya que este rel realiza su fun-cin en el circuito de mando.

Las intensidades que circulan por los contactos son menores. En el mercado existeuna gran variedad de contactores auxiliares, su eleccin est en funcin del nme-ro de contactos necesarios, condiciones de empleo, adaptabilidad, tamao, etc.

Excitada

ExcitadaDesexcitada

rabajoReposo

ExcitadaDesexcitada

T

T

rabajoReposo

Desexcitada

TrabajoReposo

t

t

t t t

Conexin-desconexin

Desconexin

Conexin

Bobina

Contacto

Bobina

Contacto

Bobina

Contacto

a

b

c

Figura 2.42. Tres tipos fundamentales de temporizacin.

Figura 2.41. Temporizadorelectrnico.

Figura 2.44. Contactor auxiliar de mando (Telemecanique).

Figura 2.43.

Los fabricantes diferencianlos contactores auxiliares(mando) de los de potencia(fuerza), aplicando diferentescolores al elemento mvilsituado en el frontal del contactor. Por ejemplo: azul-potencia, naranja-mando.

Para sabermsD

Para sabermsD

44

43

32

31

22

21

14

13


El referenciado debornes depende de loscontactos NA y NC que

tiene el rel y delnmero total del

conjunto.

64


E) Rels de medida

Un rel de medida es un aparato destinado a controlar las caractersticas de fun-cionamiento de los receptores. Los ms utilizados son los rels de medida de ten-sin y los rels de medida de intensidad.

El rel de medida de intensidad se utiliza cuando queremos controlar la cargade receptores e instalaciones. Existen de mxima o de mnima intensidad.

El disparo de rel de mxima se produce por una sobreintensidad en mquinas concarga variable en caso de sobrecargas. El disparo del rel de mnima se produce poruna disminucin de la intensidad, es el caso de arrancadores automticos por eli-minacin de resistencias, el rel controla el arranque progresivo con eliminacin deresistencias rotricas.

En ambos casos el contacto auxiliar cerrado de rel forma parte del circuito de man-do y es el que al abrirse en el disparo provoca la apertura del contactor dejando fue-ra de servicio la mquina o instalacin.

El rel de medida de tensin se utiliza en circuitos donde interesa que la tensinde alimentacin de receptores sea la misma para la que han sido fabricados (tensinde alimentacin de motores, tensin de salida de generadores).

Figura 2.46. Rel de medida de intensidad (Telemecanique).

Figura 2.48. Rel de medida de tensin (Telemecanique).

Para sabermsD

Figura 2.45.

SIMBOLOGAY

REFERENCIADO

93

94

91

922

1

Para sabermsD

A1 B1B2B3A2

1618 15

SIMBOLOGAY

REFERENCIADO

Figura 2.47.

65


La bobina del rel est alimentada con la tensin A1 A2, y el disparo se producecuando cambia bruscamente el valor de las tensiones a controlar B1, B2, B3.

F) Rels diferenciales (interruptores diferenciales)

Un rel diferencial es un aparato destinado a la proteccin de personas contra loscontactos directos e indirectos. Esta proteccin consiste en hacer pasar los conduc-tores de alimentacin por el interior de un transformador de ncleo toroidal. Lasuma vectorial de las corrientes que circulan por los conductores activos de un cir-cuito en funcionamiento sin defecto es cero. Cuando aparece un defecto esta sumano es cero y se induce una tensin en el secundario, constituido por un arrollamientosituado en el ncleo, que acta sobre el mecanismo de disparo, desconectando elcircuito cuando la corriente derivada a tierra es superior al umbral de funciona-miento del dispositivo diferencial.

El valor de la tensin al que puede verse sometida una persona al tocar una masacon defecto y otro punto a potencial diferente se le llama tensin de contacto, y ori-gina una corriente de defecto que puede cerrarse a travs del cuerpo humano en fun-cin de la resistencia del mismo y la resistencia de paso a tierra.

El rel diferencial debe asegurar la apertura del circuito cuando la intensidad deri-vada a tierra alcanza un valor superior a la sensibilidad del aparato, y el no disparopara una intensidad menor de la mitad de su sensibilidad.

1. Curvas de seguridad

La norma CEI 364 establece el tiempo mximo durante el cual la tensin de con-tacto puede ser soportada sin peligro para las personas, basndose en los valores dela resistencia del cuerpo humano en condiciones de seco, hmedo o sumergido. Enla siguiente tabla se indican los valores de tensin de contacto y el tiempo mximode desconexin de los dispositivos de proteccin:

L1L2L3N

L1L2L3N

Id Id

Figura 2.51.

Contacto indirecto a travs de la partemetlica de un electrodomstico

sometido a tensin.

Contacto directo con un conductor

activo de la instalacin.

Figura 2.49. Interruptormagnetotrmico.

Figura 2.50.

N 2

N 1

R

Contactos indirectos: con-tactos de personas con masaspuestas accidentalmente bajotensin.

Para sabermsD

Contactos directos: contac-tos de personas con partesactivas de los materiales yequipos.

Para sabermsD

< 50 V < 25 V < 12 V

5. s 50 V 25 V 12 V

1 s 75 V 40 V 21 V

0,5 s 90 V 50 V 27 V

0,2 s 110 V 65 V 37 V

0,1 s 150 V 96 V 55 V

0,05 s 220 V 145 V 82 V

0,03 s 280 V 195 V 110 V

0,02 s 350 V

0,01 s 500 V

66


El dispositivo de corte actuar en un tiempo ms corto cuanto ms elevada sea latensin de contacto.

Segn la corriente diferencial de funcionamiento los rels diferenciales se clasificanen dos categoras: alta sensibilidad 6, 12 y 30 mA. Media sensibilidad 100, 300y 500 mA.

Los interruptores diferenciales de alta sensibilidad aportan una proteccin muy efi-caz contra incendios, al limitar a potencias muy bajas las eventuales fugas de ener-ga elctrica por defecto de aislamiento.

Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 410.000

5.000

2.000

1.000

500

200

100

20

50

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1.000 2.000 5.000 10.000

Intensidad de contacto (mA)

Efectos de la corriente alterna de 50/60 Hz sobre las personas adultas

Efectos de la corriente alterna de 50/60 Hz sobre los adultos, segn zonas del grfico: Zona 1: habitualmente, ninguna reaccin. Zona 2: habitualmente, ningn efecto fisiopatolgico peligroso. La corriente produce cosquilleo,

incluso dolor, pudiendo el sujeto solatar el conductor. Zona 3: habitualmente, ningn riesgo de fibrilacin. Riesgo de asfixia. Zona 4: riesgo de fibrilacin ventricular (corazn).

Figura 2.52.

Tiempo mximode desconexin

Tensin de contacto en condiciones normales seco

o hmedo

Tensin de contacto en ambiente

mojado

Tensin decontacto

piel sumergida

67


2. Eleccin de un rel diferencial

Teniendo en cuenta las curvas de seguridad se toman como tensiones mximas decontacto 50 V para ambientes secos, 24 V para ambientes mojados y 12 V paraambientes sumergidos. La resistencia a tierra de las masas debe ser inferior o iguala la tensin de contacto mxima permitida, dividido por la sensibilidad del relsegn las necesidades de cada caso.

Teniendo en cuenta el orden de magnitudes de los elementos se pueden considerarlos valores de las tomas de tierra. El valor mximo de la intensidad de defecto seproduce en un defecto franco Rd = 0.

3. Utilizacin de diferenciales

Como norma general, en el esquema TT la proteccin contra contactos indirectosse realiza por medio de un diferencial cuya sensibilidad sea menor o igual a la rela-cin entre la tensin lmite de seguridad y la resistencia de tierra.

I n = R

V

A

L

Con este valor de sensibilidad tambin quedaran protegidas las maquinas y equi-pos instalados al estar la magnitud de corriente de defecto muy por debajo de lapeligrosa para los equipos.

En el esquema TN-S (ya que el TN-C esta prohibido la utilizacin de diferen-ciales), el diferencial puede ser utilizado para la proteccin de derivaciones de granlongitud si se utiliza un diferencial de baja sensibilidad y el transformador de red notiene una conexin estrella-estrella. Tambin con la utilizacin de un diferencial sepuede proteger la lnea contra defectos entre el conductor neutro y el de proteccin.

En el esquema IT solo se utilizan diferenciales cuando en la instalacin existan variastomas independientes de tierra o el bucle de alimentacin es de gran longitud.

La instalacin del interruptor diferencial se realiza despus del interruptor de cabe-cera (cuando el diferencial no pueda sustituirlo) y siempre antes de las derivaciones.

L1L2L3L4

2 N

I Id

Id

I + Id

QF1I + Id 2 N

RA = resistencia a tierrade las masas.UB = tensin de contacto permitida

segn cada caso.IAN = sensibilidad del aparato.

RA UBIAN

Figura 2.53.

Figura 2.54.

K

Figura 2.55.

Figura 2.56. Regmenes de neutro.

En el arranque de motoreselctricos es habitual el uso dedispositivos de proteccin parasituaciones anmalas de fun-cionamiento que pueden des-truir el motor de forma irrepa-rable. Por ejemplo:

Rel de disparo instant-neo ante la falta de una fase

Desconecta de forma rpida yeficaz el circuito de mando delmotor cuando es detectada lafalta de una de las fases quealimentan el motor.

Rel de control trmicodel motor

Este dispositivo permite contro-lar la temperatura real del motorpor medio de sensores, basadosen termistancias. Estos se ado-san directamente a la carcasadel motor. Cuando el motorsobrepasa una temperaturadeterminada, el circuito demando es desconectado evitan-do que el motor se destruya.

Como la mayora de los dispo-sitivo electrnicos utilizados enlos automatismos cableados,estos dispositivos disponen deuna bobina de alimentacin(A1-A2), un conjunto de con-tactos para ser utilizado en elcircuito de mando y un grupode bornes para la conexin delos sensores, si es que el equipolos necesita.

Para sabermsD

68


3.3. Fusibles

Son dispositivos de proteccin de sobreintensidad,abren el circuito cuando la intensidad que lo atra-viesa pasa de un determinado valor, como conse-cuencia de una sobrecarga o un cortocircuito.

Generalmente estn formados por un cartucho encuyo interior est el elemento fusible (hilo metli-co calibrado) rodeado de algn material que actacomo medio de extincin, el cartucho se aloja enun soporte llamado portafusible que acta comoprotector. En ocasiones forman parte o estn aso-ciados con otros elementos de mando y proteccincomo seccionadores interruptores etc.

La fusin del hilo metlico se debe al calor producidoen el mismo por efecto de la corriente, de modo quecuando esta sobrepasa un cierto valor provoca la des-truccin del hilo (fusin) y el corte de la corriente.

El poder de ruptura del fusible viene expresado porel valor eficaz de la corriente de cortocircuito quese hubiera alcanzado de no existir el fusible. Exis-te gran variedad de fusibles en el mercado de acuer-

Fusibles de cuchillaspara seccionadores.

Portafusibles.

Fusible.

Figura 2.58.

Uso domestico

Prolongador con TT TN - IT 300 mA 0proteccin diferencial(corte por contacto integrado)

Toma de corriente diferencial TT TN - IT 30 mA 0(corte por contacto integrado)

Interruptor diferencial TT TN - IT 30 300 mA 0Interruptor automtico TT In = 500 mA Selectivodiferencial de distribucin

Interruptor automtico TT 30 - 300 mA 0diferencial de uso terminal

Uso industrial

Interruptor diferencial TT - TN e IT en proteccin de circuito de 30 300 mA 0toma de corriente

Interruptor automtico TT TN e IT en proteccin de incendio, 30 mA 30 A 0 a 1 sdiferencial de potencia maquinas o distribuciones de gran longitud

Interruptor automtico TT TN e IT en proteccinde incendio 30 300 mA 0diferencial de uso terminal y maquinas

Rel diferencial con elemento TT TN e IT en proteccin de incendio, 30 mA a 30 A 0 a 1 scaptador separado maquinas o distribuciones de gran longitud

Campo ECT de la red

Sensibilidad Temporizacinde aplicacin del aparato

Figura 2.57.

Para sabermsD

SIMBOLOGA

Monofsico

Bifsico

Trifsico

69


do con los elementos a proteger. En cuanto al poder de corte existen tres tipos: extra-rrpidos, rpidos y de fusin lenta.

De estas clases de fusibles los del tipo gL y gR se utilizan para proteger los circui-tos contra sobrecargas y cortocircuitos y son los ms utilizados.

Los fusibles tipo aM son utilizados para proteccin contra cortocircuitos. La fusindel fusible se produce para intensidad superior a cuatro veces la nominal, son uti-lizados de forma combinada con otras protecciones de sobrecarga dotadas de dis-paro magntico, este tipo de fusible es muy utilizado en circuitos de alimentacinde forma conjunta con magnetotrmicos

La oferta de fusibles en el mercado est en funcin del tamao escogido por cada mar-ca, los calibres ms comunes son de 2;4;6;10;16;20;25;35;50;63;80;100;125 etc.

En los circuitos de fuerza de los automatismos la eleccin del fusible est condi-cionada a los lmites de otras protecciones, se suelen utilizar los fusibles tipo aMcon un calibre igual o superior a la intensidad ajustada en magnetotrmicos y rels trmicos.

3.4. Pilotos de sealizacin

Los pilotos de sealizacin forman parte del dilogo hombre-mquina, se utiliza elcircuito de mando para indicar el estado actual del sistema (parada, marcha, senti-do de giro, etc.). Generalmente est constituido por una lmpara o diodo montadaen una envolvente adecuada a las condiciones de trabajo.

Existe una gran variedad en el mercado segn las necesidades de utilizacin (tensin,colores normalizados, consumo, iluminacin, etc.).

3.5. Pulsadores

Los pulsadores son elementos mecnicos de cierre y aper-tura. Un pulsador se activa actuando sobre l, pero vol-ver a su posicin de reposo automticamente cuando seelimine la accin que lo ha activado. Esto se debe a la ener-ga de reposicin acumulada que posee el pulsador y quegeneralmente es producida por un muelle.

Son elementos que intervienen en el dilogo hombre-mqui-na. Cuando son activados mandan una seal al elemento detratamiento de informacin. En el mercado se suministrande forma individual o en cajas con varios elementos. Lascajas, por su forma de instalacin, pueden ser fijas o mvi-les. Por su constitucin interna se suministran pulsadorescon varios juegos de contacto de cierre y apertura.

gL Proteccin de cables y conductores. Sobrecargas y cortocircuitos.

aM Proteccin de aparatos de conexin, y Cortocircuitos. La intensidad deacompaando a otros sitemas de proteccin. disparo es cuatro veces la nominal.

gR Proteccin de sistemas electrnicos, Sobrecargas.semiconductores, etc.

Clasificacin de fusibles segn sus aplicaciones.

Figura 2.60. Piloto de sea-lizacin (Telemecanique).

Pulsador de marcha.

Pulsador de paro.

Figura 2.61. Pulsadores.Corte esquemtico.

Para sabermsD


DE BORNES

Directo Con resistencia

X1X1

X2X2

Figura 2.59.

Para sabermsDSIMBOLOGA Y

REFERENCIADODE BORNES

Marcha

1314

1314

2122

1112

Paro

Marcha ParoFigura 2.62.

70


3.6. Finales de carrera

Los finales de carrera (interruptores de posicin) son pulsadores utilizados en elcircuito de mando, accionados por elementos mecnicos. Normalmente son utili-zados para controlar la posicin de una mquina herramienta.

Desde el punto de vista del circuito elctrico estn compuestos por un juego decontactos NA (normalmente abierto) NC (normalmente cerrado) de forma que cuan-do son accionados cambian las condiciones del circuito.

En la eleccin de un final de carrera se deben tener en cuenta:

Nmero de contactos necesarios.

Condiciones de trabajo (seco, hmedo, materiales en suspensin, etc.).

Esfuerzos mecnicos a los que ser sometido.

Nmero de maniobras por unidad de tiempo.

Los fabricantes suministran gran variedad de aparatos en los que dan informacinsobre las caractersticas y condiciones de trabajo de acuerdo con la normativa europeaEN.

Figura 2.64. Pulsadores comerciales.

Pulsador de seta.Parada de emergencia.

8

7

6

5

4

3

2

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Cajas de pulsadores colgantes.

Ruptor de varilla.

Pulsador convarios contactos.

El accionamiento de loscontactos asociados a losinterruptores de posicin(finales de carrera), puedeaparecer representado dediferentes formas en losmanuales de usuario quefacilitan los fabricantes:

Figura 2.63.

Figura 2.65.

14

13

22

21

14

13

22

21

Para sabermsD

Para sabermsD


DE BORNES

3 1 1

4 2 2

() Cifra de orden quedepende del nmero decontactos que tenga elaparato 1, 2, 3, etc.

71


3.7. Interruptores de control de nivel

Los interruptores de nivel tienen cierta similitud con los finales de carrera, tam-bin controlan la posicin de una mquina, en este caso un equipo de nivel de lqui-dos. Su utilizacin ms frecuente es el control de electrobombas, provocando lapuesta en marcha o parada segn en la posicin en que se encuentre el flotador situa-do en el interior del depsito. Este arranque o parada se realiza por medio de unjuego de contactos que forman parte del circuito de mando.

3.8. Termostatos

Es un aparato destinado a influir en el circuito de mando para unos determinadosvalores de temperatura. Por medio de un dispositivo captador se cambia el estadode los contactos a partir de unos valores predeterminados de temperatura.

Figura 2.66. Interruptores de posicin.

Figura 2.67.

NC

NASeccin. Interruptor de

posicin con doscontactos.

Interruptor de posicincon pulsador de retorno.

Interruptor de posicincon palanca resorte.

Interruptor de posicincon cabeza de

movimiento angular.

Figura 2.68. Interruptor de nivel basado en flotador.

Algunos fabricantes denomi-nan a los contactos NC (Nor-mal Close), normalmentecerrado y NO (Normal Open),normalmente abierto.

Para sabermsD

Para sabermsD


DE BORNES

13

NA: normalmente abierto..NC: normalmente cerrado.

23 31 41

14 24 32 43

NA NA NC NC

Para sabermsD

72


En la eleccin de este aparato debemos tener en cuenta aspectos como el lugar detrabajo, entorno, margen de temperatura a controlar, fluido etc.

3.9. Presostatos

Los presostatos son aparatos destinados a controlar equipos hidrulicos o neum-ticos entre varios valores de presin. El dispositivo de presin acta sobre un jue-go de contactos que cambiar las condiciones del circuito entre unos umbralesde presin.

En la eleccin de este aparato debemos tener en cuenta aspectos como el lugar detrabajo, entorno, margen de presin a controlar, fluido etc.

3.10. Detectores

Los detectores son aparatos auxiliares que sustituyen en muchos sistemas a los fina-les de carrera, principalmente porque son estticos y no sufriendo ningn tipo dedesgaste mecnico como ocurre con los finales de carrera. Bsicamente existen lossiguientes tipos de detectores: inductivos, capacitivos, y fotoelctricos.

Figura 2.70. Termostatos.

Termostato con capilar

Termostato

Figura 2.72. Presostato con intervalo de regulacin.

Figura 2.69.

Figura 2.71.


13

Aparatos con doscontactos.

21

14 22

SIMBOLOGA Y

Para sabermsD


13

Aparatos con doscontactos.

21

14 22

SIMBOLOGA Y

NA NC

73


Detectores capacitivos. Estn basados en un circuito oscilante formado por uncondensador y una resistencia. Cuando cualquier objeto, metlico o no, se acerca alcondensador, se produce una variacin en la capacidad de este que provoca el accio-namiento del circuito de disparo.Detectores inductivos. Estn basados en un circuito oscilante formado por una bobi-na y un condensador. En este caso solamente la proximidad de objetos metlicos pro-ducen las oscilaciones necesarias para el accionamiento del circuito de disparo.

Detectores fotoelctri-cos. Basan su funciona-miento en la interrupcinde una barrera luminosagenerada por un emisor deluz, visible o infrarroja.Cuando el elemento recep-tor deja de recibir la radia-cin luminosa es activadoel circuito de disparo.

Figura 2.73. Detectores.

Detector inductivo Detector capacitivo Detector fotoelectrico

Para el accionamiento de car-gas en funcin del estado dela luz solar, se emplean losdenominados interruptorescrepusculares. Estos activanuno o varios contactos en fun-cin de la luminosidad querecibe su rgano de captacin(clula fotoelctrica o LDR).

El uso ms comn de estosinterruptores es el encendidoy apagado automtico delalumbrado pblico de las ciu-dades. Cuando se hace denoche el interruptor se cierray cuando se hace de da elinterruptor se abre.

Smbolo de la bobina:

Smbolo de los contactos aso-ciados:

Su aspecto es:

Figura 2.74. Detectores fotoelctricos.

Figura 2.76. Diferentes formas de los detectores inductivos y capacitivos.

Figura 2.77. Diferentes formas de los detectores fotoelctricos.

A1

A2

11

1412

Para sabermsD

Figura 2.75.

74


Aunque el principio de funcionamiento es el mismo, existen tres variantes de losdetectores fotoelctricos:

Los detectores de barrera, tienen el emisor y el receptor del haz luminoso sepa-rados que se activa cuando se interrumpe el haz al intercalarse un objeto.

Los detectores reflex, donde el emisor y el receptor estn montados juntos en elmismo soporte y el retorno se hace mediante un reflector.

Los detectores de proximidad, donde el emisor y el receptor estn montados jun-tos en el mismo soporte. El haz es reflejado hacia el receptor por cualquier obje-to que se encuentre prximo a l.

Conexin de los diferentes tipos de detectores.

Dependiendo del circuito de disparo del detector estos pueden ser de 2 o 3 hilos.

Detectores de 3 hilos. Atendiendo a la polarizacin del detector se distinguendos tipos, PNP o NPN. En el detector NPN la carga se conecta entre el termi-nal de salida y el positivo de la alimentacin.

Como dispositivos de carga pueden ser utilizados contactores o rels de tensionesadecuadas a la alimentacin.

Las tensiones de trabajo habituales de este tipo de detectores son 24 y 48 V encorriente continua y 120/240 V en corriente alterna.

Detectores de 2 hilos. Se utilizan como captadores mecnicos convencionales:interruptores, pulsadores, etc., conectndose en serie con la carga a controlar.

Los alimentados por corriente continua necesitan respetar la polaridad de laalimentacin.

E R

Figura 2.78.

E

R

Figura 2.80.

NPN

+

PNP

+

Figura 2.81.

E

R

Figura 2.79.

Figura 2.82.

Para sabermsD

En el mercado existen multi-tud de equipos para detectartodo tipo de elementos, sli-dos o lquidos, que intervie-nen en los procesos indus-triales.

Uno de los ampliamente uti-lizados es el interruptor decontrol de nivel de fluidos,utilizado para gestionar el lle-nado y vaciado de un depsi-to, un pozo o ambos a la vez.

Posee un rgano de mando(bobina A1-A2) que necesa-riamente ha de ser conecta-do a la red para su funciona-miento, un conjunto de con-tactos (abiertos, cerrados oconmutados) para su utiliza-cin en el circuito de mandoy un conjunto de bornes parael conexionado de las sondas.

Las sondas se introducen, en elrecipiente en el que se deseacontrolar el nivel del lquido, atres alturas diferentes tal comose muestra en la figura.

Control mediante electrodos

16 18 A2

B3

A1 15 B3B2B1

Nivel bajo

EH = electrodo nivel alto.EB = electrodo nivel bajo.M = electrodo de referencia

(comn).

Nivel alto

B2B1

16

Tens

in d

e ali

men

taci

n

1815

EHEBM

75


Las tensiones de trabajo habituales de este tipo de detectores son 24 y 48 V encorriente continua y 120/240 V en corriente alterna.

Algunos fabricantes poseen mdulos amplificadores especficos que se encargan dealojar en un mismo soporte la fuente de alimentacin del detector y el dispositivode disparo (generalmente un rel). Para su conexin es necesario estudiar la hoja decaractersticas que con estos se adjunta.

3.11. Aparatos de funciones mltiples

El grupo de aparatos de funciones mltiples est formado por combinaciones deaparatos trabajando conjuntamente en la alimentacin de motores. La ms frecuentees la asociacin de disyuntor, contactor y rel trmico, tambin llamada guarda-motor, en la que se renen en un mismo equipo la proteccin contra cortocircuitosproducindose el corte omnipolar. La proteccin contra sobrecargas y contra faltade fase queda asegurada por medio del rel trmico.

En este tipo de asociaciones hay que tener especial cuidado en la eleccin de las carac-tersticas del contactor (poder de corte, poder de cierre, nmero de maniobras etc.).

Figura 2.83.

Figura 2.84.

El disyuntor asegura la proteccin contra cortocircuitos.El corte es omnipolar dejando fuera de servicio todo

L1 L2 L3

1 3 5

I > I > I >

1 3 52 4 6

1 3 52 4 6

2 4 6

El rel trmico protege de las posibles sobrecargas, sus contactos auxiliares forman parte del circuito de

mando desconectando el contactor en caso de sobrecarga.

conjunto. el

Figura 2.85. Aparato de funciones mltiples.

76


3.12. Seccionadores

Los seccionadores, tanto en alta como en baja tensin, son aparatos destinados adejar fuera de servicio parte de una lnea o instalacin. Aseguran en posicin deabierto una separacin de contactos que cumple las normas de seguridad.

Los seccionadores pueden soportar las condiciones normales del circuito, pero slopueden conectar y desconectar un circuito en vaco (sin carga).

3.13. Interruptores

Los interruptores son aparatos de conexin-desconexin de mando mecnico quepueden abrir y cerrar un circuito en condiciones normales de carga.

Existen combinaciones de los interruptores con otros aparatos, por ejemplo, losinterruptores- seccionadores tienen igual poder de corte que los interruptores y lasmismas condiciones de apertura de contactos que los seccionadores.

Los interruptores fusibles, renen en un mismo aparato el poder de corte en con-diciones normales de carga de los interruptores y la proteccin de la instalacin con-tra cortocircuitos de los fusibles.

Figura 2.87. Seccionadores portafusibles.

Figura 2.89. Interruptores.

Interruptor seccionador. Interruptor montado en cofre.

Para sabermsD

Para sabermsD

Figura 2.86.

Figura 2.88.


QS1 3 5 7

2 4 6 8

1 3 5 7

2 4 6 8QS

Interruptor

Interruptor-seccionador


1 3 5 7

2 4 6 8QS

Ideas clave UD 2

77


Aparatos de un sistema

automtico

Identificacin de aparatos

Marcado debornes

Smbolos

Simbologa y normalizacin

Esquemas de un automatismo

elctrico

AUTOMATISMOSELCTRICOS

Contactores

Rels

Fusibles

Pilotos

Pulsadores

Finales de carrera

Termostatos

Presostatos

Detectores

Seccionadores

Interruptores

Aparatos de fun-ciones mltiples

Esquema demando

Esquema depotencia

Interruptoresde control de nivel

78


Evala tus conocimientos Seala la respuesta correcta de cada una de las preguntas siguientes.

1 Los contactores se identifican dentro de un esquema por medio de:A Tres nmeros.

B Tres letras.

C Dos nmeros.

D Dos letras y un nmero.

2 Los contactos principales de los contactores se marcan:A Con letras.

B Con nmeros.

C Con smbolos.

D Con nmeros impares los bornes de entrada y pa-res los de salida.

3 La representacin de automatismos se puede hacer de forma:A Conjunta.

B Semidesarrollada.

C Desarrollada.

D De cualquiera de las formas anteriores.

4 En el esquema de potencia figuran:A Los contactos auxiliares.

B Los contactos principales.

C Todos los contactos.

D Ninguno.

5 Un contactor electromagntico es accionado por:A Aire.

B Agua.

C Lquidos.

D Un electroimn.

6 Los rels de mando se utilizan para:A La regulacin.

B Proteger circuitos.

C Medir parmetros.

D Construir la lgica cableada.

9 Un final de carrera es:A Un interruptor principal.

B Un interruptor de posicin.

C Un protector contra sobretensiones.

D Un dispositivo de sealizacin.

10 Un seccionador se debe utilizar:A En vaco.

B En carga.

C De cualquier forma en carga o en vaco.

D De ninguna de las anteriores.

7 Un rel temporizado se aplica para:A Retardar una conexin.

B Retardar una desconexin.

C Hacer una maniobra.

D Hacer retardos a la conexin, desconexin y co-nexin-desconexin.

8 Un fusible es un dispositivo de:A Mando.

C Maniobra.

D Sealizacin.

E De proteccin.

Actividades UD 2

79


Sobre el esquema de potencia de la figura.

Realiza un referenciado de bornes segn la norma CEI.

Haz una lista de los aparatos que hay en el esquema.

Dibuja el smbolo de cada aparato incluyendo los contactos auxiliares.

Elige un contactor para alimentar un circuito de calefaccin con las siguientes caractersticas.

U = 220 V trifsico.

P = 10 kW

Factor de potencia 0,95.

Elige el tipo de fusibles ms adecuado para proteger el circuito de la actividad anterior.

Investiga sobre materiales que existen en el mercado actual para automatismos cableados.

Qu norma utilizan para indicar el tipo de aparato, contactos etc.?

Realiza una clasificacin comparativa de los elementos que ofrecen las distintas marcas existentes.

4.

3.

2.

1.

Actividades de enseanza-aprendizaje

Figura 2.90.

80


Desmonta un contactor que tengas en el aula.

Comprueba la tensin de alimentacin de la bobina y el tipo de corriente de alimentacin.

Anota sus caractersticas. (intensidad de servicio, poder de cierre, etc.).

Con la ayuda de la norma y las caractersticas estudia a qu tipo de utilizacin pertenece.

Investiga su nmero caracterstico fijndose en los contactos NA y NC que tiene.

Con el polmetro en la escala de resistencias conecta las pinzas de prueba a cada uno de los con-tactos y presiona la armadura. Qu ocurre con los contactos?

Con los rels trmicos de que dispongas haz las siguientes operaciones.

Anota la intensidad nominal.

Dibuja su smbolo y el referenciado.

Comprueba la intensidad de regulacin.

Comprueba el tiempo de disparo y la clase.

Utilizando un magnetotrmico y sus caractersticas realiza las siguientes operaciones.

Comprueba la intensidad de servicio

Estudia su curva de disparo trmico y magntico.

Haz un dibujo de la curva de disparo y explica qu tipo de curva es aplicando la norma.

Clasifica los aparatos para automatismos de que dispongas atendiendo a la siguiente clasificacin.

Aparatos de mando.

Aparatos de proteccin.

Captadores.

Lenguaje hombre-mquina.

Con ayuda de la norma (ver tablas) dibuja sus smbolos y su referenciado.

4.

3.

2.

1.

Actividades prcticas

81


Designacin de las corrientes

Corriente alterna

Corriente continua

Corriente ondulada o rectificada

Corriente alterna trifsica 50 Hz

Puesta a tierra

Puesta a masa

Tierra de proteccin

Designacin de los conductores

Conductor, circuito auxiliar

Conductor, circuito principal

Haz de 3 conductores

Representacin unifilar

Conductor neutro

Conductor de proteccin

Conductores trenzados

Contactos

Contacto cierre NA (smbolo general)1) principal2) auxiliarContacto apertura NC (smbolo gral.)1) principal2) auxiliar

Interruptor (smbolo general)

NA = normalmente abierto. NC = normalmente cerrado.

N

PE

L1L2L3

3 50 Hz

Contactos

Seccionador

Contactor

Ruptor

Disyuntor

Guardamotor

Interruptor seccionador

Interruptor seccionador conapertura automtica

Seccionador fusible

Contacto de dos direccionessin solapado (apertura antesque el cierre)

Contactos de dos direccionessolapados

Contactos de dos direccionescon un punto central en posicinde apertura

Contactos representadosen posicin accionado NA NC

Conductores blindados (apantallados)

SIMBOLOGA NORMALIZADAAnexo

82


Contactos (cont.)

Contacto normamente abiertode posicin

Interruptor de posicin

Contacto temporizado al trabajo

Contacto temporizado al reposo

rganos de mando o de medida

Mando electromagntico(smbolo general)

de 2 arrollamientos

representacin desarrollada

de accin retardada

de reposo retardado

de un rel de remanencia

de enclavamiento mecnico

de un rel polarizado

de corriente alterna

de un rel intermitente

de un rel de impulso

de accin y reposo retardados

NA = normalmente abierto. NC = normalmente cerrado.

NA NC

NA NC

NA NC

Rel de medida o dispositivosemejante (smbolo general)

de sobreintensidad de efecto magntico

de sobreintensidad de efecto trmico

de mxima intensidad

de mxima tensin

de mnima tensin

a falta de tensin

accionado por la frecuencia

accionado por el nivel de fluido

accionado por un nmero de sucesos

accionado por la presencia de un caudal

accionado por presin

de sobreintensidad de efecto magnetotrmico

U >

I >

U

automatisms editex

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