OPERACIONES DE MANDO

Las operaciones de mando que se deben realizar, diseñar, controlar y mantener son de vital importancia en el mundo laboral actual, es por ello que en este apunte y el módulo, son mirados desde un perspectiva de orden didáctico, separando circuitos de control Manual, circuitos de control semi automático y circuitos de control automático.Los circuitos de control deben estar diseñados poniendo especial atención a las operaciones de mando, y estas son Arranque, Frenado, Regulación de velocidad e Inversiones del sentido de giro. Según esto se ha de considerar también las óptimas condiciones de seguridad para el personal que va a operar dichos sistemas de control eléctricos.

MANDO MANUAL

CLASIFICACIÓN DE CIRCUITOS

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

EL CIRCUITO DE CONTROL

Es el conjunto de componentes primarios o básicos que no están conectados directamente a la potencia de la máquina, pero sin embargo tiene absoluto gobierno (mando o regulación) sobre el circuito de fuerza. Los circuitos de control realizan funciones tales como: arranque, aceleración, regulación, inversión, etc. Los elementos utilizados para regular o gobernar las funciones de una máquina se denominan componentes secundarios de control o maniobra. Los circuitos de Control pueden ser clasificados en Sistemas Manuales, Semiautomáticos, y Automáticos.

SISTEMAS DE CONTROL SEMI AUTOMÁTICO

Es una forma de control que se efectúa por medios desde otro lugar en donde la función de la máquina debe ser realizada. En todos los casos el control semi automático proporciona protección contra sobrecarga o cortocircuito.El control semi automático se caracteriza por el hecho de que el operador debe mover un interruptor o presionar un pulsador para que se efectúe cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de la máquina o equipo.

SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO

Es una forma de control que se efectúa automáticamente desde cualquier lugar, no es necesario que sea sobre la máquina o equipo. En todo momento el control automático proporciona protección contra sobrecarga o cortocircuito.El control automático se caracteriza por el hecho de que el operador sólo pulsa un pulsador para que se efectúe cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de la máquina o equipo, sin que sea necesaria la intervención del operador para que se realicen los cambios programados en equipo.

SIMBOLOGIA SEGÚN NORMAS AMERICANAS

PULSADORES:

Es un interruptor que funciona manualmente para establecer o interrumpir uno o más circuitos de control.Estos circuitos pueden hacer funcionar dispositivos de control magnético tales como arrancadores, contactores, relés, etc.

INTERRUPTOR DE CIRCUITO:

El interruptor de circuito es un dispositivo diseñado para abrir y cerrar un circuito por medios no automáticos y de abrir automáticamente el circuito a una sobrecarga predeterminada de corriente, sin daño a sí mismo cuando se usa apropiadamente dentro de sus especificaciones.El interruptor de circuito es un dispositivo de circuito de control magnético de tres polos que proporciona las siguientes funciones:

a) INTERRUPTOR DE DESCONEXIÓN:

Proporciona la manera de aislar los conductores de un circuito de su fuente de energía. Una sola palanca controla los tres polos. Cuando se usa de esta manera, también se puede llamar interruptor de seguridad o aislamiento.

b) PROTECTOR DE CIRCUITO:

Proporciona la manera confiable contra sobrecarga del circuito. La estructura consiste en tres polos simples, cada uno capaz de soportar una cantidad “x” de amperes, y compuesto con un cierre de combinación mecánico interno que controla simultáneamente a todas las unidades, abriendo a cada conductor de línea.

c) INTERRUPTOR DE CONTROL MANUAL:

Sus características especiales de disparo en serie con retraso y alta capacidad de corriente de ruptura lo hacen útil como un interruptor de control de encendido-apagado de motor directo cuando se utiliza dentro de sus especificaciones. También se puede llamar interruptor de circuito de motor.

RELÉ DE SOBRECARGA:

El relé de sobrecarga es un dispositivo de circuito de control, para proteger a un motor contra cargas excesivamente pesadas. En serie con los contactos de los conductores de la línea del motor se conectan elementos térmicos o magnéticos sensibles a la corriente. Cuando se produce algún valor predeterminado de corriente de sobrecarga, el relé se dispara y corta la energía a los controles de arranque, lo que detiene al motor. Se proporciona un botón de restablecimiento manual o automático para establecer el funcionamiento del circuito de control.El relé de sobrecarga es un dispositivo bimetálico de tres elementos que actúa como un interruptor interconstruido cuando se sobrecalienta uno de los tres elementos. Se puede ajustar fácilmente el relé para que se dispare dentro del rango determinado en la placa del relé, haciendo girar el disco calibrado que está en la parte superior de la

unidad. Los elementos bimetálicos tienen una función de retraso incorporada que impide el disparo inconveniente durante el arranque del motor. Después del disparo se requiere un periodo de enfriamiento antes de que se restaure el relé.

RELÉ DE TIEMPO:

El relé de tiempo es un dispositivo de circuito de control que suministra una función de conmutación con el paso del tiempo. Puede haber muchos tipos de relés de tiempo, tales como los operados por motor, hidráulicos, de decaimiento de flujo magnético, de descarga de capacitor y electrónicos. Sin embargo, las características de construcción y comportamiento del relé con retraso neumático lo hacen adecuado para la mayoría de las operaciones de control industrial. Un relé con retraso neumático es un dispositivo de restablecimiento que utiliza el escape de un fluido o aire a través de un orificio ajustable. A los relés de tiempo que provocan un retraso en la activación a la carga se les conoce como relés de retraso.

RELÉ DE CONTROL:

Los relés de control se diseñan para utilizarlos como dispositivos de control en circuitos pilotos, en los circuitos de control de diferentes relés, contactares u otros dispositivos. Debido a sus requerimientos más bajos de corriente y tensión de conmutación, los contactos pueden ser mucho más pequeños y tener menos separación. Su potencia de operación es relativamente baja y se pueden clasificar como relé de trabajo ligero, tipo sensible.

LÁMPARAS INDICADORAS:

Las lámparas indicadoras son dispositivos piloto que generalmente en o cerca de los botones de conmutación, sirven para mostrar una condición de funcionamiento específico del motor tal como directa, reversa, rápida, lento, ascenso, descenso, sobrecarga, etc. Aunque generalmente son rojas o verdes, se pueden utilizar otros colores tales como azul, blanco, etc.

INTERRUPTORES DE LÍMITE:

Están construidos de modo que un brazo, palanca o rodillo saliente del interruptor tropiece o sea empujado por alguna pieza del móvil. El movimiento de este dispositivo se transfiere mediante sistema de palancas o un juego de contactos haciendo que estos se habrá o cierren.

INTERRUPTORES DE FLOTADOR:

La disposición mecánica de un interruptor de flotador consiste, en forma sencilla, en una palanca provista de un eje, con los contactos eléctricos fijados en un extremo y un flotador suspendido en el otro. Cuando el nivel del líquido sube, empuja el flotador hacia arriba, haciendo girar la palanca sobre su eje y produciendo el establecimiento o la interrupción del circuito de mando según cierren o abran sus contactos.

LUCES PILOTO:

Para indicar que un equipo está energizado o bien en funcionamiento, se indica por medio de lámparas de pequeña dimensión llamada luces piloto. Cuando el equipo está trabajando se indican los procesos con varias señalizaciones, se ubica un letrero al lado de la luz piloto para indicar que parte o todo el equipo está trabajando.

APARATOS DE MANDO MANUAL

Los múltiples problemas de controles eléctricos que se trata de solucionar mediante diferentes tipos de mando han hecho crear un gran número de dispositivos especiales. Entre ellos figuran los conmutadores e interruptores de levas que son utilizados en la distribución.Estos aparatos construidos para intensidades de corriente que fluctúan entre los 10 y 200 A, tiene reducidas dimensiones, diversidad de combinaciones y posibilidades de transformaciones o modificaciones. Toda esta gama de cualidades lo hacen el preferido de los sistemas de medida, señalización y mando en la distribución eléctrica.

CARACTERISTICAS MECÁNICAS Y ELECTRICAS

ClasificaciónEstos aparatos accionados por sistemas de Levas se pueden clasificar según su finalidad, su sistema de fijación y según su tipo como:

a) SEGÚN SU FINALIDAD ESTOS SE SOLICITAN COMO

Interruptores simples Interruptores escalonados Conmutadores sin posición 0 Conmutadores con posición 0 Conmutadores para instrumentos de medida Conmutadores de mando

b) SEGÚN SU SISTEMA DE FIJACIÓN ESTOS PUEDEN SER:

Con fijación central Con fijación mediante placa frontal. Con fijación en la parte posterior

c) SEGÚN SU TIPO, ESTOS PUEDEN SER:

De palanca simple De palanca y llave (con bornes de conexión normal o acotados) Para corriente de maniobra que fluctúan entre 10 a los 200 A. Con ángulos de maniobra que fluctúan entre los 30º y 90º

Circuito de Fuerza y el Circuito de Mando de un   motor trifásico

El circuito de fuerza y el circuito de mando de un motor trifásico. Son los encargados de proteger al motor eléctrico de una sobrecarga de energía eléctrica

Composición del Circuito de fuerza

Consta de 3 fusibles que están conectado de forma independiente a cada una de las líneas ( L1; L2; L3) de ahí se conectan a la entrada de los contactos principales (CP) del arrancador magnético y la salida de los mismos a la protección térmica (PT) y de ahí al motor, cuya función es suministrar la energía directamente al motor (M).

Composición de Circuito de mando

Está compuesto de dos botones (star), (stop) donde el star está conectado a la línea 1 (L1) por mediación del fusible y del mismo al stop, de la conexión entre L1 y star y star-stop se conecta el contacto auxiliar(CA) del arrancador magnético, del segundo contacto del stop a uno de los contactos de la bobina (B) del arrancador magnético, del otro contacto de la misma (B) al contacto normalmente cerrado de la protección térmica (PT), y de ahí a la línea 3 (L3), cerrando de esta forma el circuito.

Arrancadores Magnéticos

Los arrancadores magnéticos son aparatos electromagnéticos que se emplean para el mando a distancia de motores asincrónicos trifásicos. Los arrancadores magnéticos tienen 2 circuitos: el principal, o de fuerza y el auxiliar, o de mando.

Principio de funcionamiento de los circuitos de fuerza y de mando

El circuito de fuerza se compone de fusibles, contactos de la línea y elementos calentadores de las protecciones térmicas. Por el circuito de fuerza la energía eléctrica de la corriente trifásica va al devanado del estator gobernado.El circuito de mando del arrancador se compone de un cuadro de dos botones: (arranque) y (stop), que conecta la bobina del interruptor magnético el bloque de contacto y los contactos de la protección térmica, el circuito de mando sirve para gobernar el arrancador propiamente dicho.

Funcionamiento del arrancador

El arrancador funciona del modo siguiente: al apretar el botón arranque (star) la corriente pasa de la primera fase por el botón (star) por el puente, por el botón (stop) la bobina conectada (B) por los contactos de la protección térmica (PT) y viene a la 3ra fase. La bobina atrae el inducido los contactos de la línea principales (CP) se cierran el motor recibe tensión y comienza a girar. Al conectarse los contactos principales (CP) se cierran simultáneamente los bloques de los contactos auxiliares (CA) que sustentan el botón (star) pudiendo soltarlo entonces.

La corriente que alimenta la bobina conectada pasa de la primera fase a través de los bloques contactos auxiliares, el botón stop, etc. El motor separa apretando el botón stop ya que entonces los contactos de la línea se abren. La protección del motor contra sobrecargas se realiza mediante la protección térmica cuyos elementos

calentadores se eligen de acuerdo con la corriente nominal del motor. Al pasar una corriente que supera la nominal por el devanado del motor, los relets térmicos abren sus contactos lo que produce la apertura del circuito que conecta las bobinas, los contactos de la línea se abren y el motor se para automáticamente. Para hacer regresar los contactos de relets térmicos su estado inicial suprima el botón reposición.

Después de conectarse el arrancador bajo la acción de la protección térmica hasta su conexión siguiente han de pasar de 0.5 a 3 min. Este tiempo es suficiente para que se enfríe la lámina bimetálica de la protección térmica y parcialmente el devanado del motor. La bobina del arrancador está calculada para el funcionamiento a una tensión 85-100% de la nominal, la tensión mínima a la cual mantiene con seguridad el arrancador en posición conectada es de 50 al 60% inferior a la nominal. En caso de caída brusca o desaparición completa de la tensión de la red, la bobina del arrancador desconecta automáticamente los contactos principales utilizando de este modo la desconexión del motor. Los fusibles que se instalan independientemente antes del arrancador protegen a la red contra cortocircuitos en el motor.

Para los motores reversibles (que cambian el sentido de rotación) se instalan arrancadores magnéticos reversibles (tipo IIMP)