la lÓgica cableada - grudilec€¦ · la lógica cableada el mundo del automatismo 59 lÓgica...

Para desarrollar esquemas, de formasencilla, conviene recurrir al álgebra deBoole.

¿Quién fue su artífice?

Breve historia

George Boole

George Boole nació el 2 de noviembrede 1815 en Lincoln, Lincolnshire, Inglaterra.Realizó sus estudios, primero en unaescuela local y luego en una escuela decomercio. Su padre le inició desde muyjoven en matemáticas y le enseñó comoconstruir instrumentos ópticos. A la edadde doce años tradujo una oda escrita enlatín del poeta Horacio. A los dieciséis añosfue asistente de un maestro.

A pesar de que su curiosidad se centra-ba en los idiomas, en 1835, abrió unaescuela y empezó a estudiar matemáticaspor su cuenta. Examinó los trabajos deLaplace y Lagrange y a partir de notas delos mismos realizó su primera obra.

Duncan Gregory, editor del periódicomatemático en Cambridge le propuso estu-diar en la universidad, a lo que Boole tuvoque negarse debido a que el dinero queobtenía de la escuela lo utilizaba para man-tener a sus padres. Publicó un trabajo acer-ca de ecuaciones diferenciales, que le hizomerecedor de una medalla otorgada por laSociedad Real.

En 1849, obtuvo el puesto de director dematemáticas en la Universidad Queens y allítrabajó durante el resto de su vida.

En 1854 publicó sus estudios sobre lasteorías matemáticas de lógica y probabili-dad. Boole redujo la lógica a una forma deálgebra sencilla, naciendo así lo que seconoce como álgebra booleana, que influ-yó, de forma notable, en el desarrollo de loscircuitos eléctricos y en la informática.

Fue galardonado con honores de la uni-versidad de Dublín y Oxford, siendo elegidomiembro de la Sociedad Real en 1857. Suesposa Mary, era sobrina de Sir GeorgeEverest, de quien se le dio el nombre alMonte Everest.

Murió de pulmonía, a los 49 años, el 8 dediciembre de 1864 en Ballintemple, CounyCork, Irlanda.

Utilidad del álgebra de Boole.

Para interpretar lo que se presenta acontinuación, sólo será necesario saberque en un contacto caben dos estados,uno, activado o cerrado, al que asignamoscon la cifra 1 y otro inactivado o abierto, alque asignamos con la cifra 0.

Para simplificar el resultado interesahacer un extracto del mismo, recurriendo a“la tabla de la verdad”, que no es ni más nimenos que un reflejo de las anotacionesque suelen hacerse cuando realizamos unjuego de lógica.

Puerta lógica

Una puerta o compuerta lógica, es laexpresión física en la lógica de conmuta-ción. Cada puerta lógica consiste en unared de dispositivos interruptores.

La lógica cableada

El mundo del automatismo 55

LA LÓGICA CABLEADA

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La lógica cableada

Podemos trabajar y experimentar conrelés o interruptores electromagnéticospara conseguir las condiciones de cadacompuerta lógica.

Por ejemplo, para la función Y (AND)colocamos interruptores en serie.

Basta que uno de éstos tenga la condi-ción de «abierto», para que la salida de lacompuerta Y sea = 0, mientras que para laejecución de una compuerta O (OR), laconexión de los interruptores debe ser enparalelo.

56 El mundo del automatismo


La lógica cableada


LÓGICA DIRECTA

Puerta SI (IF)

Símbolo de la función lógica SI.

Función

La puerta lógica SI, realiza la función igual-dad.

Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SI es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta SI

Entrada A Salida A

0 0

1 1

Puerta Y (AND)

Símbolo de la función lógica Y.

Su símbolo es un punto (·), aunque sesuele omitir. Así, el producto lógico de lasvariables A y B se indica como AB, y se leeA y B o simplemente A por B.

Función

La puerta lógica Y, más conocida por sunombre en inglés AND, realiza la función deproducto lógico.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta AND es:


Tabla de verdad puerta AND

Entrada A Entrada B Salida AB

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Su definición se puede dar, como unacompuerta que entrega un 1 lógico sólo sitodas las entradas están a nivel alto 1.


Puerta O (OR)

Símbolo de la función lógica O.

La puerta lógica O, más conocida por sunombre en inglés OR, realiza la operaciónde suma lógica.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta OR es:


Tabla de verdad puerta OR

Entrada A Entrada B Salida A + B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Podemos definir la puerta O como aque-lla que proporciona a su salida un 1 lógicosi al menos una de sus entradas está a 1.

Puerta OR-exclusiva (XOR)

Símbolo de la función lógica O-exclusiva.

La puerta lógica O-exclusiva, más cono-cida por su nombre en inglés XOR, realiza lafunción A'B+AB'. Su símbolo es el más (+)inscrito en un círculo.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta XOR es:


Tabla de verdad puerta XOR

Entrada A Entrada B Salida A B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Se puede definir esta puerta como aque-lla que da por resultado uno, cuando losunos en las entradas son impares. Ej.: 1 y 0,0 y 1 (en una compuerta de dos entradas).

La lógica cableada



La lógica cableada


LÓGICA NEGADA

Puerta NO (NOT)

Símbolo de la función lógica NO.

Función

La puerta lógica NO (NOT en inglés) rea-liza la función de inversión o negación deuna variable lógica.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta NOT es:


Tabla de verdad puerta NOT

Entrada A Salida

0 1

1 0

Se puede definir como una puerta queproporciona el estado inverso del que estéen su entrada.

Puerta NO-Y (NAND)

Símbolo de la función lógica NO-Y.

Función

La puerta lógica NO-Y, más conocidapor su nombre en inglés NAND, realiza laoperación de producto lógico negado.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta NAND es:


Tabla de verdad puerta NAND

Entrada A Entrada B Salida

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Podemos definir la puerta NO-Y comoaquella que proporciona a su salida un 0lógico únicamente cuando todas sus entra-das están a 1.


La lógica cableada


Puerta NO-O (NOR)

Símbolo de la función lógica NO-O.

La puerta lógica NO-O, más conocidapor su nombre en inglés NOR, realiza laoperación de suma lógica negada.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta NOR es:


Tabla de verdad puerta OR


0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Podemos definir la puerta NO-O comoaquella que proporciona a su salida un 1lógico sólo cuando todas sus entradasestán a 0. La puerta lógica NOR constituyeun conjunto completo de operadores.

Puerta equivalencia (XNOR)

Símbolo de la función lógica equivalencia.

La puerta lógica equivalencia, másconocida por su nombre en inglés XNOR,realiza la función booleana AB+A'B'. Su sím-bolo es un punto (·) inscrito en un círculo.

Ecuación

La ecuación característica que describeel comportamiento de la puerta XNOR es:


Tabla de verdad puerta XNOR


0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Se puede definir esta puerta como aquellaque proporciona un 1 lógico, sólo si las dosentradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1.

Con lo visto anteriormente ya podemosdedicarnos a la representación de esquemas.


Introducción

Gracias al motor eléctrico se ha conse-guido reducir notablemente el trabajo querealiza el hombre para su supervivencia.

El motor eléctrico es un dispositivo sim-ple, en principio, que convierte energíaeléctrica en energía mecánica.

Con el paso de los años, los motoreseléctricos han cambiado substancialmenteen diseño, no obstante los principios básicosde operación han seguido siendo iguales.

Mencionaremos los fenómenos de mag-netismo y los principios básicos del motorde C.A.

Magnetismo

Sabemos que un imán permanenteatraerá objetos de metal cuando el objetoestá cerca o en de contacto con dichoimán. El imán puede hacer esta función per-manentemente debido a su fuerza magnéti-ca propia, definida como "campo magnéti-co". En la Figura a, el campo magnético dedos imanes permanentes se representa porlas "líneas del flujo". Estas líneas del flujonos ayudan a visualizar el campo magnéti-co de cualquier imán aunque sean invisibles(podemos materializarlas espolvoreandolimaduras de hierro sobre un papel y acer-cándolo al campo magnético). Las líneasdel flujo se dibujan con la dirección indica-da, es decir, del polo N al polo S.

El número de líneas del flujo varía de uncampo magnético a otro. Cuanto más fuer-te es el campo magnético, mayor es elnúmero de las líneas del flujo que se dibu-jan para representar el campo magnético.

Un campo magnético similar se producealrededor de un conductor eléctrico, cuan-do circula corriente a través del mismo,Figura b-1.

Sus líneas del flujo definen el campomagnético en forma de círculos concéntri-cos alrededor del conductor. La "regla de lamano izquierda" véase la Figura b-2. indicaque sí se señala con el pulgar de la manoizquierda la dirección de la corriente, losdedos señalarán la dirección que presentael campo magnético.

Cuando el conductor conforma unabobina (véase Figura c), todas las líneasindividuales del flujo producidas por cadasección del mismo forman un gran campomagnético alrededor de la bobina. Igual queen el imán permanente, estas líneas delflujo salen del norte de la bobina y vuelvena entrar en la bobina por el polo sur. Elcampo magnético de una bobina es mucho

Teoría básica del motor eléctrico


TEORÍA BÁSICA DEL MOTOR ELÉCTRICO

Figura a. Las líneas del flujo de un campomagnético viajan del polo N al polo S.

Figura b. El paso de corriente eléctrica enun conductor genera un campo magnéticorepresentado por las líneas concéntricas de

flujo alrededor del conductor.

Líneas de flujo

Líneas de flujoCampo

magnético

Corriente

Conductor

Paso de corriente

Imán Imán de herradura



mayor que el campo magnético generadoalrededor de un simple conductor antes deintegrarse en aquella.

Este campo magnético alrededor de labobina puede reforzarse aún más, enrollan-do ésta en un núcleo de hierro o metal simi-lar, ya que el alma de metal presenta menosresistencia a las líneas del flujo que el aire.(Así es como se realiza la bobina del estatorde un motor, bobina de hilo esmaltado decobre sobre chapas de hierro).

El hecho de que un campo magnéticosea producido por una bobina significa que,cuando se invierte la corriente, los poloscambian de situación debido al cambio dedirección del flujo magnético (véase Figurad). Si este fenómeno magnético no se pre-sentara, el motor de CA no existiría.

Propulsión magnética de un motor

El principio de actuación de los motoresse puede demostrar fácilmente usando doselectroimanes y un imán permanente. Lacorriente pasa a través de la bobina No. 1en dirección al polo Norte y a través de labobina No. 2 en dirección al polo Sur. Unimán permanente con un polo Norte y Sures la pieza móvil de este motor simple. Enla figura e-A el polo Norte del imán perma-nente está enfrente del polo Norte del elec-troimán. De manera semejante, los polosSur están uno enfrente del otro. Como lospolos magnéticos iguales se rechazan, elimán permanente empieza a girar. Cuandola fuerza de atracción entre los polosopuestos llega a ser lo suficientementefuerte, el imán gira permanente. El imángiratorio continúa cambiando de direcciónhasta que los polos opuestos se alinean. Eneste punto el rotor normalmente se deten-dría por la atracción entre los polos diferen-tes (Figura e-B).

Sí la dirección de la corriente en lasbobinas electromagnéticas es invertidarepentinamente, se invierte la polaridad delas dos bobinas. Los polos otra vez serániguales y se repelerán entre ellos. (Figura e-C). Por lo tanto, el imán permanente con-tinuaría rotando.

Este dispositivo sencillo es un motor ensu forma más simple. Un motor real es máscomplejo, y, sin embargo, el principio esigual.


Figura c. Las líneas magnéticas que generaun conductor, en forma de bobina, salen del

polo N y entran al polo S.

Figura d. Los polos de una bobina electromagnética cambian cuando

la dirección del flujo cambia.

Figura e. Propulsión magnética del motor.

Líneas de flujo

Bobina 1 Bobina 1 Bobina 1

Bobina 2 Bobina 2 Bobina 2


Operación básica del motor de CA

Un motor de CA tiene dos partes eléctri-cas básicas: un "estator" y un "rotor", comose muestra en la Figura f. El estator está enla parte fija. Consiste en un grupo de elec-troimanes individuales dispuestos de unamanera tal que formen un cilindro hueco,con un polo de cada cara de los imaneshacia el centro del grupo. El término, "esta-tor" se deriva de la palabra estático. El rotores la parte que gira, que consiste en ungrupo de electroimanes dispuestos alrede-dor de un cilindro, con sus polos haciendofrente a los polos del estator. El rotor selocaliza dentro del estator y montado en eleje del motor. El término "rotor" se deriva dela palabra rotar. Si cambiamos progresiva-mente la polaridad de los polos del estator,de una manera tal que su campo magnéti-co combinado rote, el rotor seguirá girandocon el campo magnético del estator.

En la Figura g se muestra como vanrotando los campos magnéticos del estator.De acuerdo con la figura, el estator tieneseis polos magnéticos y el rotor tiene dospolos. En el tiempo 1, los polos A-1 delestator y el C-2 son polos Norte y los polosopuestos, A-2 y C-1, son los polos sur. Elpolo S del rotor es atraído por los dos polosN del estator y el polo N del rotor es atraídopor los dos polos del sur del estator. En eltiempo 2, la polaridad de los polos del esta-tor se cambia de modo que ahora el C-2 y

B-1 son los polos N y C-1 y B-2 son lospolos S. El rotor se ve forzado a rotar 60grados para alinearse con los polos delestator según lo demostrado en la figura.En el tiempo 3, B-1 y A-2 son los polos N.En el tiempo 4, A-2 y C-1 son los polos N.Al realizarse cada cambio, los polos delrotor son atraídos por los polos opuestosen el estator. En consecuencia, como elcampo magnético del estator rota, el rotorse ve forzado a rotar con él.

Motor trifásico.

Para producir un campo magnético querota en el estator de un motor de CA trifási-co, se necesita que las bobinas del estatorestén correctamente conectadas a la fuen-te de alimentación de corriente. La cone-xión para un estator de 6 polos se muestraen la Figura h. Cada fase de la fuente de ali-mentación trifásica está conectada con lospolos opuestos y las bobinas asociadas sebobinan en la misma dirección. Como



Figura f. Componentes eléctricos básicos de un motor de CA.

Figura h. Cómo se conecta a la red trifásicael interior de un motor con un estator

de seis polos.

Figura g. Rotación del campo magnético de un motor de CA.Electroimanes

Estator

Tiempo 1 Tiempo 2

Tiempo 3 Tiempo 4

Alimentación C.A.trifásica

Rotor



hemos visto en la Figura d, la polaridad delos polos del electroimán es determinada porla dirección de la corriente que circula por labobina. Por consiguiente, si dos electroima-nes opuestos del estator se bobinan en lamisma dirección, la polaridad de los polosdebe ser contraria. Por lo tanto, cuando elpolo A1 es N, el polo A2 es S. Cuando el poloB1 es N, B2 es S y así sucesivamente.

Los devanados que hemos visto en elinterior del motor se conectan exteriormen-te de la forma siguiente, para dar lugar a losdos tipos posibles de conexión de un motornormal de jaula de ardilla.

La placa de bornes superior (conexiónestrella) la conectaríamos a una red trifásicade 400 V. Y la de abajo a una red trifásicade 230 V.

Hasta este punto poco se ha dichoacerca del rotor. En los ejemplos anterio-res, se ha asumido que los polos del rotorson bobinas como los polos del estator. Asíes exactamente cómo funciona un motorde CA síncrono. Sin embargo, la mayoríade los motores de CA que son utilizadosactualmente no son motores síncronos. Enlugar de eso, los motores de inducción sonlos que prevalecen en la industria. ¿Cuál esla diferencia del motor de inducción? Lagran diferencia es la manera en la que seprovee la corriente al rotor. Ésta no es nin-guna fuente de alimentación externa; enlugar de eso, se utiliza la técnica de induc-ción, que es un fenómeno natural que ocu-rre cuando un conductor (las barras de alu-minio en el caso de un rotor, véase elFigura j) se mueve a través de un campomagnético existente o cuando un campomagnético se pasa a un conductor. Encualquier caso, el movimiento relativo pro-voca que la corriente eléctrica circule por elconductor. Esto se refiere al flujo "induci-do". En otras palabras, en un motor deinducción el flujo del rotor no es causadopor cualquier conexión directa de los con-ductores a una fuente de voltaje, sino por lainfluencia de los conductores del rotor queprovocan el corte de las líneas del flujo pro-ducidas por los campos magnéticos delestator. La corriente inducida en el rotor dalugar a un campo magnético alrededor delos conductores del rotor según lo mostra-do en la Figura k. Este campo magnéticoalrededor de cada conductor del rotor haráque cada conductor actúe como un imánpermanente, según lo ya explicado. Comoel campo magnético del estator es alternodebido al efecto de suministro de C.A. tri-fásica, el campo magnético inducido delrotor será atraído y seguirá la rotación. Elrotor está conectado con el eje del motor,así que el eje rotará y conducirá la cargaacoplada a éste.


Partes de un motor.

Figura i. Cómo se puede conectar a la red trifásica un motor.

Conexión en Estrella

Conexión en triángulo

Carcasa

Rotor

Estator


Más detalles sobre las diferencias entreel motor síncrono y asíncrono

Si giramos un imán en forma de U, conuna velocidad ns, alrededor de una brújula,observaremos que la velocidad n1, queadquiere la aguja será: n1= ns.

Estamos en presencia de un motor sín-crono.

Si hacemos lo mismo sobre una masacircular metálica, la velocidad n2 que estaadquiere es: n2<ns.

Se trata de un motor asíncrono.

Hemos visto que el campo magnéticorotativo induce un campo magnético en elrotor que se opone al primero, resultandoun par que hace que el rotor gire en elmismo sentido del giro del campo magnéti-co rotativo. Para que el campo magnéticopueda producirse el rotor tiene que girar a

una velocidad un poco menor que la delcampo magnético rotativo. Por esto, suvelocidad de giro es siempre inferior a lavelocidad de sincronismo, aumentando esadiferencia a medida que aumenta la cargaresistente del motor.

El funcionamiento de un motor asíncro-no trifásico se entiende muy bien con elsímil de la escalera metálica. El imán, en sudesplazamiento v, provoca una variación deflujo en los segmentos cerrados de la esca-lera, que inducen una fuerza electromotrizf.e.m., e = - (d�/dt) que crea una intensidady esta genera una fuerza F = I LB, que hacea la escalera desplazarse pero nunca a lavelocidad del imán porque si lo hiciera nohabría ni oposición, ni variación de flujo nif.e.m. inducida, ni movimiento.

Hemos captado que la escalera es eldesarrollo de la jaula de ardilla del inducidode un imán.



Figura j. Construcción de un rotor del motor de inducción de CA.

Figura k. Cómo el voltaje se induce en elrotor, dando por resultado un flujo en los

conductores del rotor.

Motor Síncrono Motor Asíncrono

AluminioCierre metálico

Campo magnéticorotativo del estator

Campo rotativo creado en los conductores del rotor

gracias a la intensidad inducida.

Rotor

Rotación

Aguja imantada

Masa circularmetálica

Barras de aluminio

Chapas de hierro

Eje



Sistemas de arranque de los motoresasíncronos trifásicos de rotor en corto-circuito o jaula de ardilla.

Par de arranque

Suponiendo que un motor de induccióncomercial de jaula de ardilla se haga arran-car con el voltaje nominal (arranque a travésde la línea), desarrollará un par de arranqueque hará que aumente su velocidad.

Al aumentar su velocidad a partir delreposo (100 por cien de deslizamiento), dis-minuye el deslizamiento.

Esto hace que la velocidad aumentetodavía más, reduciéndose en forma simul-tánea el deslizamiento y el par que desarro-lla el motor de inducción.

Deslizamiento

El deslizamiento es la diferencia entre lavelocidad de un motor de inducción y lavelocidad de sincronismo.

La velocidad de sincronismo es:

n = 60 f/p

Donde:

- f: Frecuencia de la red a la que estaconectada la máquina (hercios).

- p: Número de pares de polos que tienela máquina.

- n: Velocidad de sincronismo de lamáquina (revoluciones por minuto).

Por ejemplo, si se tiene una máquina decuatro polos (2 pares de polos) conectada auna red de 50 Hz (frecuencia típica enEuropa), la máquina girará a 1500 r.p.m.

El deslizamiento de ese motor a 1460 r.p.m sería 1500 -1460 = 40 r.p.m.

El deslizamiento depende de la carga delmotor.

Las cargas más grandes producen másdeslizamiento y por eso velocidades másbajas.

El par desarrollado en el arranque y elvalor del deslizamiento que produce el par

máximo exceden (en el caso normal) al parresistente. Por lo tanto la velocidad delmotor aumentará, hasta que el valor deldeslizamiento sea tan pequeño que el parque se desarrolla se reduzca a un valorigual al par resistente.

El motor continuará trabajando a estavelocidad y valor de equilibrio del desliza-miento hasta que aumente o disminuya elpar aplicado.

En la figura se muestra la relación entrelos pares de arranque, máximo y nominal aplena carga que desarrolla un motor deinducción, en función de la velocidad deéste y del deslizamiento. Se indica lacorriente y el par desarrollados en el rotordel motor y el valor del deslizamientodesde el instante del arranque (punto a)hasta la condición de funcionamiento enestado estable (en general entre marcha envacío y marcha a plena carga, puntos c y d)cuando los pares desarrollado y aplicadoson iguales.

Cuando se conecta un motor de estascaracterísticas directamente a la red, ésteabsorbe una intensidad muy fuerte de lalínea en el momento del arranque, lo quepuede afectar no sólo a la duración de losaparatos de conexión, sino a las líneas quesuministran energía eléctrica.

Estas fuertes corrientes sobrecargan laslíneas de distribución, pudiendo producir caí-das de tensión y calentamiento en los con-ductores de las mismas. Por esta razón, lascompañías de energía prescriben reglamen-


Curva Característica.


taciones para reducir dichas corrientes dearranque a unos valores que sean aceptables.

El arranque directo está permitido paramotores que posean una potencia inferior a5,5 Kw.

Una forma de reducir la corriente dearranque es reducir la tensión aplicada almotor, con ello también se disminuye el parefectivo de arranque, ya que al disminuir latensión, el flujo del estator también dismi-nuye y con él la f.e.m. inducida en el rotor yla intensidad rotórica. El par de arranquedisminuye con el cuadrado de la tensión.

Existen diferentes métodos para reducirla corriente de arranque disminuyendo latensión:

- arranque estrella-triángulo:

Es uno de los métodos más conocidos.Consiste en conectar primero el motoren estrella para, una vez arrancado, con-mutar a la conexión en triángulo. Paraque esto se pueda llevar a cabo, se debeutilizar un motor que esté preparadopara funcionar a la tensión inferiorconectado en triángulo. Así, por ejem-plo, un motor de 230/400 podrá serarrancado en una red de 230 V.

Si a un motor de las características indi-cadas se le conecta primero en estrella,cada una de las bobinas del mismo que-dará sometida a una tensión, inferior quesi hubiese conectado en triángulo. Conello se consigue que la intensidad en el

arranque quede disminuida casi a la ter-cera parte respecto al arranque directoen conexión en triángulo. El par tambiénqueda reducido a la tercera parte, lo queconviene tenerlo en cuenta si el motorarranca con toda la carga. Por estarazón, conviene que el motor arranqueen vacío o con poca carga.

- arranque con resistencias estatóricas:

Consiste en reducir la tensión que pro-ducen unas resistencias conectadas enserie con el estator. Este sistema tiene elinconveniente de que consigue disminuirla corriente en función lineal de la caídade tensión producida. Sin embargo, elpar queda disminuido con el cuadradode la caída de tensión, por lo que su apli-cación, se ve limitada a motores en losque el momento de arranque resistente,sea bajo.

- arranque por autotransformador:

Consiste en conectar un autotransfor-mador en la alimentación del motor, deesta forma se consigue reducir la tensiónde entrada y con ella la corriente dearranque. El par de arranque quedareducido en este caso en la misma pro-porción que la corriente, es decir, al cua-drado de la tensión reducida.

Este sistema proporciona una buenacaracterística de arranque, aunqueposee el inconveniente de su alto precio.






Corriente de carga nominal de los motores asíncronos


Introducción

El temporizador es un elemento queincorpora, normalmente, un contacto con-mutador temporizado, y algún contactomás, como luego veremos. Lleva tambiénuna escala de tiempo, de fácil manipu -lación.

Seleccionando, en una especie de dial,un valor de tiempo, una vez conectado ytranscurrido ese lapso, se produce la con-mutación y así queda el conjunto hasta quese produzca una desconexión del aparato,al pulsar el paro de la maniobra, o por unaausencia de tensión o porque se ha creadootra situación peligrosa, que obliga a des-conectar y a analizar la maniobra, por ejem-plo el disparo del térmico.

El temporizador es un tipo de relé, con ladiferencia sobre estos, que sus contactosno cambian de posición instantáneamente,sólo una vez transcurrido el tiempo marca-do de antemano.

Modelos

Existen infinidad de modelos:

1. Temporizadores neumáticos

El más simple es el neumático, cuyosímil puede ser una ventosa en la que prac-ticamos un pequeño orificio que obligará adesprenderse de la superficie donde estáadherida, al cabo de un tiempo.

Cuanto mayor sea la sección de ese ori-ficio el tiempo que tardará en desprenderseserá menor.

Pero vamos a analizarlo con más deteni-miento:

El funcionamiento real del temporizadorneumático está basado en la acción de unfuelle que se comprime al ser accionadopor el electroimán.

Temporizadores


TEMPORIZADORES

Trataremos de explicar el funcio-namiento básico de los distintostipos de temporizadores con losque nos vamos a encontrar.Hemos pasado de funcionesmuy simples, desde su puestaen escena, a otras variadísimas ycomplejas que facilitan muchastareas repetitivas.

Como ejemplo indicaremos quehace unos 30 años era difícilencontrar un temporizadorpausa-impulso regulable.

Hoy en día la propuesta demodelos de los fabricantes esinmensa, incluso no todos coin-ciden en el mismo tipo de fabri-cados.

Por este motivo aconsejamos anuestros lectores consultarcatálogos actualizados paralocalizar su necesidad y solici-tarla con acierto.

Temporizador neumático al trabajo.Comienzo de la temporización.

Ajuste de tiempo

Filtro

Membrana

Cámara de aire


Temporizadores

Al tender el fuelle a ocupar su posiciónde reposo la hace lentamente, ya que el aireha de entrar por un pequeño orificio, de diá-metro variable que al modificar su tamañocambia el tiempo de recuperación del fuelley por lo tanto la temporización.

Consta esencialmente de las siguientespartes:

• Un filtro por donde penetra el aire com-primido, un vástago de latón.

• Un fuelle de goma solidario con un torni-llo de regulación para el paso de aire y unresorte antagonista situado en el interiorde este fuelle. El tornillo de regulaciónasegura la regulación progresiva de latemporización; las gamas de temporiza-ción cubren desde 0.1 segundos a 1 hora.

• Una bobina electromagnética paracorriente continua o alterna, según loscasos.

• Un juego de contactos inversores deruptura brusca, solidarios al temporiza-dor neumático por medio del vástago.

El mismo aparato admite los dos tipos detemporización, a la conexión y a la descone-xión, simplemente hay que accionar o cam-biar, según modelos, la palanca oportuna.

El funcionamiento es el siguiente:

Dispuesto el aparato para temporizar ala conexión, el fuelle, que ha estado com-primido, empieza a desplegarse, arrastran-do el vástago, hasta transcurrir el tiempoprefijado que es cuando aquél actúa sobreel resalte del contacto de ruptura brusca,produciéndose la conmutación.

Al disponer el aparato para la tempori-zación a la desconexión se invierte elmovimiento del vástago y hace que ésteactúe al desconectar la bobina de la formaanterior.

Inconvenientes:

• Tiempos cortos.

• Precisión dudosa, lo que limita su uso asituaciones de baja exigencia.

2. Temporizadores electromecánicos

Cuando se hace obligada la exactitud,existen otros modelos como los electro-mecánicos, basados en un motor síncronoy embrague que arrastra un conjunto deengranajes, con la precisión de la relojeríatradicional, consiguiendo su objetivo, paratiempos muy altos.

Los temporizadores electromecánicos arearme automático están equipados de:

• Un embrague normal y durante la tem-porización ese electroembrague está entensión.

• O un embrague inverso, que durante latemporización está fuera de tensión.

Los temporizadores a rearme manualnecesitan una intervención manifiesta, parael inicio de un nuevo ciclo, a fin de reposi-cionar el botón de regulación sobre el valorde temporización.

Inconvenientes:

• Tamaño respetable, para montajes trascuadro de 96 X 96 ó 144X144, y fondocuadro.

• Precio elevado, debido al mecanismo.

3. Temporizadores electrónicos

Finalmente, aparecieron los electróni-cos con salida relé o transistor PNP yNPN.

Ventajas:

• Tiempos variables y de cualquier magni-tud.

• Gran precisión.

• Variedad de maniobras.

• Tamaño reducido.

• Posibilidad de instalación den carrilDIN.

• Precio razonable.

• Gran fiabilidad.



Funciones básicas

Las tres funciones básicas que hancaracterizado los temporizadores desde suinvención son:

• Temporización a la conexión o al trabajo.

• Temporización a la desconexión o alreposo.

• Pausa impulso, trabajo- reposo.

Cómo se representan:

• Temporizador a la conexión: cuandoconectamos la bobina, y la mantenga-mos así, los contactos cambiarán pasadoel tiempo que tengan programado. Unavez desconectada estos vuelven inme-diatamente a su posición de reposo.

• Temporizador a la desconexión: al acti-var la bobina los contactos cambian inme-diatamente y es al desconectarla cuandotemporizan, pasado el tiempo programa-do retornan a la posición de reposo.

• Pausa-impulso. El símil puede ser ungenerador de impulsos donde es posibleregular los dos valores, el de pausa y elde actuación. Termina al desconectar eltemporizador. Tiene un ruido caracterís-tico, un tic-tac, si es que lleva salida decontactos, que se corresponden con elchoque de estos.

Existen dos posibilidades de montaje

• Fondo de armario

Destinado a ser montado en el interiorde un armario y se accede al mismo,abriéndolo.

Para su fijación se suele recurrir a unabase enchufable con lengüetas tipo fas-ton o bien una base del tipo octal oundecal pudiéndose así sustituir deforma rápida, en caso de fallo.

Otra forma habitual de presentarse espara ser fijado sobre carril simétrico DIN.

• Empotrable

Destinado a ser montado empotrado, enel frontal de un panel, con el fin de seraccesible a su manipulación por el ope-rador. Suele fijarse con garras.

La elección de uno o de otro se basa enla necesidad o no de estar cambiando eltiempo con mucha frecuencia.

Las medidas frontales suelen ser 48x48,72x72, 96x96 y hubo modelos de144x144, todo ello en milímetros.

También puede presentarse en formatomodular de 1 o más módulos de 17,5mm de ancho.

Actualmente, como ya hemos indicado,la oferta es muy variada.

Temporizadores


Hemos comentado que puedenllevar más de un contacto, escierto, porque admiten incorpo-rar un contacto conmutado ins-tantáneo y otro, también con-mutado, temporizado.

La función del instantáneosuele ser realimentar la manio-bra y el funcionamiento es elsiguiente:

Al poner en tensión el temporiza-dor, escuchamos el ruido típicode la conmutación de un contac-to, el instantáneo, y al cabo deltiempo marcado en el dial se oyeel otro sonido, el producido porel contacto temporizado.

Simbología. Tipos de temporización.

Esquema 1 Esquema 2


Temporizadores

Tipos de temporización

Vamos a estudiar las distintas posibilida-des con las que podemos encontrarnosbajo las siguientes claves de interpretación:

U: AlimentaciónR: Relé de salida o carga T: Temporización

C (Y1): Mando~: Indefinido~

1. Retardo a la conexión

Ciclo único de temporización que se ini-cia a la conexión.

El relé de salida "R" (o la carga) cambiade estado al final de la temporización.

1 relé

2 relés temporizados o

2 relés, uno de ellos instantáneo

2. Doble temporización ciclo únicoimpulso retardado

El relé de salida "R" (o la carga) cambiade estado al final del tiempo T1, durante eltiempo T2.

3. Temporización combinada cierre-apertura

Después de la conexión, el cierre delcontacto de mando C (Y1) origina el iniciode la temporización T. El relé de salida "R"(o la carga) cambia de estado al final deaquella. Después de la apertura del contac-to C, el relé "R" vuelve a cambiar despuésde una segunda temporización T igual a laprimera, después de la cual el relé vuelve acambiar de estado.

1 relé



4. Totalizador

Después de la conexión totaliza el tiem-po de apertura de un contacto.

El relé de salida "R" (o la carga) cambiade estado al final de la temporización.

1 relé



5. Calibrador

Después de la conexión, un impulso (>50 ms) o un contacto mantenido origina elcambio de estado del relé de salida "R" (ola carga) que vuelve a cambiar al final de latemporización.

Observación: Procedimiento que permi-te alargar o acortar una información (señal,impulso...).

1 relé



6. Temporización al cierre y a la apertura del contacto de mando

Al cierre ya la apertura del contacto demando C (Y1), el relé de salida "R" (o lacarga) cambia de estado durante la tempo-rización.

1 relé



7. Función C: Temporización a la apertu-ra del contacto de mando (aparato alimentado)

Después de la conexión, el cierre delcontacto de mando C (Y1) origina el cambiode estado del relé de salida "R" (o la carga).La temporización se iniciará a la apertura deeste mismo contacto.



El relé "R" vuelve a su posición inicial alfinal de la temporización.

1 relé



8. Intermitente simétrico

Ciclo repetitivo que pone alternativa-mente en reposo y en trabajo el relé de sali-da "R" (o la carga) durante tiempos iguales.

Función D: El ciclo se inicia en la posi-ción reposo del relé "R".

1 relé



9. Función Di: El ciclo se inicia en laposición trabajo del relé "R".

1 relé



10. Doble temporización

Ciclo repetitivo de dos tiempos regulablesindependientemente. A cada temporizacióncorresponde alternativamente un estadodiferente del relé de salida "R" (o la carga).

Observación: El ciclo se inicia en la posi-ción reposo del relé "R".



11. Arranque "Estrella Triángulo"

Es un temporizador por pasos destinadoa gobernar la maniobra de arranque estrellatriángulo.

Con el fin de que no coincida la punta deintensidad de la salida de la conexión estre-lla con la punta de intensidad de la entradade la conexión triángulo, existe la posibili-dad de una temporización regulable quepermite crear una pausa y al final de éstaentra el contacto de triángulo.

A la conexión el contacto "estrella" secierra instantáneamente y se inicia la tem-porización. Al final de la temporización elcontacto "estrella" se abre, Ti.

Tras una pausa de 40 a 100 ms, el con-tacto "triángulo" se cierra y permanece enesta posición hasta que la tensión de ali-mentación se interrumpa.

12. Totalizador con memoria

a por señal de entrada

El temporizador totaliza los tiempos decierre del contacto de mando (c1).

El rearme se efectúa únicamente por lavuelta al origen (c2).

b por señal de alimentación

El temporizador totaliza los tiempos depresencia de la tensión de alimentación(u). El rearme se efectúa únicamente porla vuelta al origen (c2).

13. Temporización al final del impulso del contacto de mando

Tras la conexión, la apertura del contac-to de mando origina el cambio de estadodel relé de salida "R" (o la carga) y el iniciode la temporización.

Al final de la temporización el relé "R"vuelve a su estado Inicial de reposo.

Temporizadores



Temporizadores


Temporizador electromecánico

Temporizadores electrónicos

Detalles

Dimensiones 72 x 72 mm

Índice móvil

Cambio de la escala de tiempo

Escala de tiempo


Introducción

Permite el control de la presión de unfluido, ya sea gas, ejemplo aire, o líquido,agua o aceite.

Forma un todo hermético cuya comuni-cación entre el mismo y el volumen quedeseamos vigilar se hace a través de unatubería con rosca gas, por supuesto, quetermina en ese espacio.

El proceso empieza en una cámara inter-na del presostato donde una membranaplana o pistón detecta las oscilaciones delfluido en cuestión las transmite y acciona uncontacto, normalmente conmutado e ins-tantáneo que cierra la bobina de un contac-tor que activa el motor de un compresor, unabomba de impulsión o una de achique.

La membrana puede llegar a ser deacero inoxidable para el control de fluidoscomo aceite, ya que éste podría atacarla sifuera de goma.

Una premisa esencial es que el presos-tato esté siempre en posición vertical, sien-do conveniente crear en el tubo una estran-gulación o un bucle para evitar golpes depresión en el fuelle.

Como en toda actuación existe una iner-cia, debemos distinguir la presión máxima,que es a la que el mecanismo conmuta yprovoca el paro, la presión mínima que pro-voca la marcha y el diferencial, que es

justo el valor que separa una de otra, y queen los buenos presostatos tiene un valorpequeño y no tanto en los de peor calidad.

Los presostatos se emplean en multitudde aplicaciones de los campos de la indus-tria y comercio:

• Para el control y la regulación de las con-diciones de presión en medios líquidos ogaseosos en tuberías, tanques, calde-ras, etc. en fluidos.

• Usados en procesos industriales, técnicade refrigeración, neumática e hidráulica.

• Para el control de la presión en circuitosde refrigeración y sistemas de lubrica-ción de aceite para una amplia variedadde máquinas.

• Además del control automático y la limi-tación de la presión, los presostatos seusan para iniciar y finalizar procesosvarios de regulación y control, para pro-gramar secuencias de funciones y mos-trar señales.

Presostato


PRESOSTATOS

Esquema

Protección IP66 (aparatos con rearme externo, IP54)

Botón de ajuste de rango(Opcional: tapa protectora

para ajuste con herramienta)

Cubierta depoliamida(Opcional:

cubierta sinventanas)

Fuelle de aceroinoxidable

Conexión de presión

Conmutadorunipolar(SPDT).

Recambiable.Varios tipos de

sistemas decontactos ycontactosdorados

opcionales.


Presostato

Los aparatos de control de presión seusan para conectar o desconectar losmotores en las bombas, compresores,reguladores de la aspiración, válvulas deelectroimán y sistemas de suministro deaire comprimido, en función de la presiónque rija el equipo.

Ajuste

En primer lugar debe ajustarse la presiónsuperior y luego la inferior, sin que varíe laprimera.

Para un ajuste más preciso, es conve-niente utilizar un manómetro.

Los presostatos se identifican con pre-siones altas.

Si tratamos con elementos que contro-lan el vacío, hablaremos de vacuoestatos.

Aplicaciones

La industria del frío es donde mayor usose hace de los presostatos por ello veamosalgunas de sus variadas aplicaciones:

1. Presostato de baja

El presostato de baja es el responsablede parar el compresor antes de que éste lle-gue hacer el vacío en la instalación.

Este presostato está formado por dosescalas:

• La principal o gama que es la escala dearranque.

• El diferencial, que es la que restada a laprincipal nos da la presión de paro.

La presión a la que ha de arrancar elcompresor será la correspondiente a latemperatura que ha de haber en el recinto aenfriar.

De lo contrario si es inferior tendremosfalsas arrancadas y si es superior el com-presor no arrancará hasta que la tempera-tura de la cámara no sea elevada.

La presión de parada será normalmenteentre 0 y 0,1 bar.

Por ejemplo para que un compresorarranque a 1,5 bar y pare a 0,1 bar.

Principal: 1,5bar

Diferencial: 1,4bar

2. Presostato de alta

El presostato de alta es un elemento deseguridad que tiene la función de parar lainstalación cuando la presión de ésta esexcesiva.

La escala principal es de parada y sueleponer "STOP".

El diferencial es de arranque.

Por ejemplo queremos que el compresorpare a 20bar y vuelva arrancar a 15bar.

Principal: 20bar

Diferencial: 5bar

El rearme de la mayoría de estos presos-tatos es manual.

El diferencial en algunos modelos no esregulable y viene fijado a 3bar.

3. Presostato de condensación

Este presostato se emplea para mante-ner una presión de alta constante durantetodo el año, mediante los ventiladores.

En verano, cuando la presión de con-densación es alta, el presostato pone en


-0,2

1,5

8

DIFF

4

0,7

8

20

32

DIFF

5

2


marcha el ventilador/es del condensador.Cuando la presión de alta disminuye, losvuelve a parar.

La escala principal es de arranque ytodos llevan rearme automático.

Por ejemplo queremos que el segundoventilador del condensador arranque a 18bares y pare a 15:

Principal: 18 bar.

Diferencial: 3 bar.

4. Presostato diferencial de aceite

Todos los compresores que van lubrica-dos con bomba de aceite deben llevar pre-sostato diferencial de aceite.

El presostato tiene dos entradas, unaque va conectada a la parte de baja delcompresor y la otra a la salida de la bombade aceite.

La presión con la que trabaja la bombaes la diferencia entre la presión de baja y laque obtenemos a la salida de la bomba, elresultado es de 4 bar.

Si las dos presiones fueran iguales signi-fica que la bomba no funciona y para elcompresor.

El presostato tiene un retardo ya que labomba aparte de aceite también recoge

refrigerante que al comprimirlo se evapora,esto provoca que se igualen las presiones yharía saltar el presostato.

Estos presostatos llevan rearme manual.

5. Válvula solenoide

Ya que hemos hablado de presostatos,un complemento lo constituye la válvulasolenoide:

Se les llama así en contraposición conlas válvulas manuales, las más antiguas, olas motorizadas

Las válvulas solenoides pueden ser dedos tipos, de vástago, que lo incorporan lasválvulas pequeñas y algo antiguas, y demembrana.

Todas tienen sentido de circulación,deben funcionar en posición horizontal conla bobina hacia arriba y su consumo eléctri-co es muy pequeño.

Pueden ser NC o NA, es decir, normal-mente (sin tensión en la bobina) abierta onormalmente (sin tensión en la bobina)cerrada.

En el segundo caso cuando la bobina notiene tensión la válvula está cerradamediante un muelle y la presión de alta sequeda en la parte superior.

Cuando excitamos la bobina hacemossubir el vástago y abre la válvula.

La bobina no hace ningún esfuerzo yaque no tienen que vencer ninguna presión.

Presostato


8

15

32

DIFF

5

0,7

Presión de baja

Bomba de aceite


Presostato


Equipo de prueba para ajustar el presostato.

Funcionamiento de los contactos, ajuste para presión creciente.

Funcionamiento de los contactos, ajuste para presión decreciente.

Funcionamiento de los contactos, ajuste para presión diferencial decreciente.

Presostatos para el control del nivel de líquidos.

Funcionamiento de los contactos, ajuste de zona neutra.

Aire comprimido

Ajuste de escalaDiferencial

Ajuste de escalaDiferencial

Ajuste de escalaDiferencial mecánico

Altura entre el conector del depósito y el presostato.

Longitud min. del tubo horizontal.

Ajuste de rango Presión de entrada

Diferencial mecánico

Presión diferencial (diferencial natural) que corresponde al ajuste de zona neutra más

pequeño.

a: La zona neutra y la presión de entrada pueden variar en este intervalo sin dar lugar

al cierre de los contactos 2-1 o 2-3.

Lámpara indicadora de presión decreciente

y creciente

Manómetro


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