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Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
Manual Teórico Práctico del
Módulo Autocontenido Específico:
Instalación y Operación de Circuitos de Control de
Máquinas Eléctricas (IOCME)
Profesional Técnico-Bachiller en
Electricidad Industrial
Capacitado por:
e-cbcc
Educación-Capacitación
Basadas en Competencias
Contextualizadas
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
2
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Electricidad Industrial
3
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
PARTICIPANTES
Director General
Secretario de Desarrollo Académico y
de Capacitación
José Efrén Castillo Sarabia
Marco Antonio Norzagaray
Director de Diseño Curricular de la
Formación Ocupacional
Gustavo Flores Fernández
Coordinador de las Áreas:
Automotriz, Electrónica y
Telecomunicaciones e Instalación y
Mantenimiento
Jaime Gustavo Ayala Arellano
Autores
Revisor Técnico
Revisor Pedagógico
Revisor de Contextualización
Consultores FORMO Internacional,
S. C.
José Luis Martínez López
Virginia Morales Cruz
Agustín Valerio
Armando Guillermo Prieto Becerril
Electricidad y Electrónica
Manual Teórico - Práctico del Módulo Autocontenido Específico
para la Carrera de Profesional Técnico Bachiller en Electricidad
Industrial.
D.R. a 2004 CONALEP.
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida
la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del
CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería
4 perseguido por la ley Penal.
intelectual
Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas,
C.P. 52140 Metepec, Estado de México.
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
ÍNDICE
Participantes
I.
Mensaje al alumno
II.
Como utilizar este manual
III.
Propósito del módulo autocontenido específico
IV.
Normas de competencia laboral
V.
Especificaciones de evaluación
VI.
Mapa curricular del módulo autocontenido específico
Capítulo 1
Eléctricas
Reconocimiento de la Función de los Controles en las Máquinas
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
15
1.1.1 Motores eléctricos
16
.
•
Funcionamiento.
16
-
Motores de CD.
16
-
Motores de inducción de CA.
18
-
Motores sincronos.
20
•
Clasificación de los motores eléctricos
21
-
Por el tipo de corriente que los alimenta.
21
-
Por sus parámetros de salida par velocidad.
21
1.1.2 Descripción de los componentes de los motores eléctricos
.
•
Motores de CD
29
•
Motores de inducción de CA
31
•
Motores Síncronos
33
1.2.1 Arranque y paro de un motor.
38
De un motor de CD
•
De un motor de CA
38
-
A tensión plena.
40
-
A tensión reducida
41
•
•
40
De un motor síncrono.
1.2.2 Control del movimiento
6
29
42
46
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
.
• Inversión de giro.
-
46
De un motor de CD.
46
De un motor de CA.
47
• Variación de la velocidad y el par.
De un motor de CD.
48
• Frenado de motores.
51
-
De un motor de CD.
51
-
De un motor de CA
54
-
De un motor de CA.
51
1.2.3 Protección de motores
.
48
55
• Contra sobrecarga.
55
• Contra fase abierta.
56
• Contra sobrevelocidad.
56
• Contra campo abierto
56
•
Contra inversión de corriente.
57
Prácticas y Listas de Cotejo
58
Resumen
75
Capítulo 2 Instalación y Operación de Circuitos de Control Electromagnéticos
78
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
79
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 1
2.1.1 Modelo estructural de los circuitos de control electromagnéticos
.
• Modelo de entradas salidas.
-
Bloque de entrada.
-
Bloque de comunicación hombre máquina.
-
Bloque de tratamiento o control.
-
Bloque de salida.
-
Accionamiento de potencia.
• Tipos de mandos.
-
77
80
80
80
80
80
80
81
81
Analógico.
81
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
-
Digital.
81
Binario (on off).
81
2.1.2 Dispositivos de control.
.
84
• Dispositivos hombre-máquina.
-
Interruptores selectores.
-
Botones pulsadores.
-
Botones sostenidos.
-
Interruptor de pedal
De control.
-
Contactores.
-
De sobrecarga.
-
Temporizados
86
88
88
90
91
96
• Interruptores y sensores de proceso.
-
De limite.
-
De presión.
-
De flujo
-
De nivel.
99
100
-
Sensores de proximidad.
• Dispositivos auxiliares de seguridad y disyuntores.
- Interruptores de seguridad (de cuchillas)
- Fusibles
Interruptores termomagnéticos
Interruptores de seguridad (de cuchillas)
• Indicadores luminosos y audibles.
-
Luz piloto
-
Lámpara indicadora
-
Sirenas
•
Bloques de terminales.
100
101
101
101
103
103
106
106
106
• Fuente de energía para los circuitos de control
electromagnéticos.
- Transformador de control.
2.1.3 El diagrama de escalera..
8
97
98
De temperatura.
-
97
97
-
-
84
85
• Relevadores.
-
84
107
107
108
108
111
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
.
•
Estructura.
111
•
-
Normalización de simbología.
Americana.
114
-
Europea
115
•
Análisis y comprensión
119
2.2.1 Ubicación y montaje de componentes
.
• Envolventes.
-
Para propósito general.
-
A prueba de agua.
-
A prueba de polvo.
2.2.3
122
122
123
-
A prueba de lluvia.
-
A prueba de explosión.
•
Tableros eléctricos
123
•
Tableros de control
125
•
Gavetas
128
•
CCM
128
123
123
131
•
Interpretación de diagramas.
•
Planeación.
131
132
• Ruteo en campo
Operación del sistema.
.
122
122
2.2.2 Cableado
.
115
133
134
• Pruebas de cableado.
134
-
De continuidad.
-
De Tensión.
•
Pruebas de operación.
-
En vacío.
•
Puesta en marcha
134
135
136
137
138
Prácticas y Listas de Cotejo
139
Resumen
153
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2
Capítulo 3 Instalación y Operación de Circuitos de Control con PLC´s
156
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
158
3.1.1 Componentes del controlador lógico programable.
157
159
.
3.1.2 Ciclo y modos de operación del PLC.
.
3.1.3
.
• Configuración de comunicación del PLC con una estación de
trabajo.
• Interfase de Programación.
Diagrama de escalera para PLC’s.
• Simbología.
-
167
167
168
170
170
Estandarizada.
170
-
De Allen Bradley.
-
De Siemens.
•
Análisis y comprensión
172
173
3.2.1 Ubicación y montaje de componentes
174
175
.
•
En gabinetes y armarios
3.2.2 Cableado y conexión.
.
3.2.3
.
176
•
Análisis y comprensión de un diagrama de cableado.
•
Planeación y montaje del cableado y ruteo en campo.
•
Conexión de dispositivos en gabinetes y armarios.
• Conexión con los componentes de un Centro de Control de
Motores (CCM).
Pruebas.
• Pruebas de continuidad.
•
De voltaje.
•
De operación.
-
En vacío.
-
Normal.
176
178
180
183
187
188
190
193
193
193
Prácticas y Listas de Cotejo
10
175
197
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Resumen
210
Respuestas a la autoevaluación de conocimientos
213
Glosario de Términos E-CBCC
219
Glosario de Términos Técnicos
222
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 3
Glosario de Términos E-CBNC
Referencias Documentales
212
217
223
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
I. MENSAJE AL ALUMNO
CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL
simuladores, vivencias y casos reales
MÓDULO
para propiciar un aprendizaje a través
AUTOCONTENIDO
ESPECÍFICO,
“INSTALACIÓN
OPERACIÓN
DE
Y
CIRCUITOS
DE
de experiencias. Durante este proceso
deberás
mostrar
evidencias
que
CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS”!
permitirán evaluar tu aprendizaje y el
Este módulo ha sido diseñado bajo la
requerida.
Modalidad Educativa Basada en Normas
desarrollo de la competencia laboral
de Competencia, con el fin de ofrecerte
una
alternativa
desarrollo
de
contribuyan
a
efectiva
para
habilidades
elevar
tu
el
que
potencial
productivo, a la vez que satisfagan las
demandas actuales del sector laboral.
Esta
modalidad
requiere
tu
prácticas
con
participación e involucramiento activo
en
12
ejercicios
y
El
conocimiento
y
la
experiencia
adquirida se verán reflejados a corto
plazo
en
el
mejoramiento
de
tu
desempeño de trabajo, lo cual te
permitirá llegar tan lejos como quieras
en el ámbito profesional y laboral.
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL
¾
Las instrucciones generales que a
requisitos que debes cumplir para
continuación se te pide que realices,
aprobar el módulo. En él se indican
tienen la intención de conducirte a
las evidencias que debes mostrar
que
durante
vincules
las
competencias
módulo
con tu formación de profesional
considerar que has alcanzado los
Redacta cuales serían tus objetivos
unidad.
específico
para
resultados de aprendizaje de cada
¾
Es fundamental que antes de empezar
ocupacional.
a abordar los contenidos del manual
Analiza el Propósito del módulo
tengas muy claros los conceptos que
autocontenido
a
específico
que
se
indica al principio del manual y
continuación
competencia
se
laboral,
mencionan:
unidad
de
contesta la pregunta ¿Me queda
competencia
claro hacia dónde me dirijo y qué es
específicas),
estudiar el contenido del manual? si
campo de aplicación, evidencias de
no lo tienes claro pídele al docente
desempeño,
evidencias
de
que te lo explique.
conocimiento,
producto,
evidencias
norma
por
de evaluación son parte de los
institución
educativa,
lo que voy a aprender a hacer al
¾
del
autocontenido
personales al estudiar este módulo
¾
estudio
requeridas por el mundo de trabajo
técnico.
¾
el
Revisa el apartado especificaciones
(básica,
genéricas
elementos
de
competencia, criterio de desempeño,
Electricidad y Electrónica
técnica
de
formación
13
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
ocupacional,
módulo
aprendizaje.
Si
norma,
recomendamos
aprendizaje que se te recomiendan.
ocupacional,
Recuerda que en la educación basada
unidad de aprendizaje, y resultado de
desconoces
el
en normas de competencia laborales
que
tuya, ya que eres el que desarrolla y
la responsabilidad del aprendizaje es
significado de los componentes de la
te
consultes el apartado glosario de
orienta
manual.
competencias en particular.
Analiza el apartado «Normas Técnicas
de
competencia
laboral,
Norma
técnica de institución educativa».
¾
conocimientos
¾
En el desarrollo del contenido de
cada capítulo, encontrarás ayudas
visuales como las siguientes, haz lo
Revisa el Mapa curricular del módulo
que ellas te sugieren efectuar. Si no
diseñado
habilidades, y te será difícil realizar
autocontenido
específico.
para
Está
mostrarte
haces no aprendes, no desarrollas
esquemáticamente las unidades y los
los ejercicios de evidencias de
resultados
conocimientos y los de desempeño.
permitirán
de
aprendizaje
llegar
paulatinamente
a
las
que
te
desarrollar
competencias
laborales que requiere la ocupación
para la cual te estás formando.
¾
Realiza la lectura del contenido de
cada capítulo y las actividades de
Imágenes de Referencia
14
y
habilidades hacia el logro de algunas
términos, que encontrarás al final del
¾
sus
Estudio individual
Investigación documental
Consulta con el docente
Redacción de trabajo
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Comparación de
resultados con otros
Repetición del ejercicio
compañeros
Trabajo en equipo
Contextualización
Realización del ejercicio
Resumen
Consideraciones sobre
Observación
seguridad e higiene
Investigación de campo
Portafolios de evidencias
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
Al finalizar el módulo, el alumno instalará y operará circuitos de control de
máquinas eléctricas en los sistemas eléctricos comerciales e industriales, manejando
la herramienta necesaria mediante la normatividad, técnicas y procedimientos
establecidos para la construcción, operación y/o mantenimiento de las instalaciones
eléctricas.
16
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL
•
Acércate con el docente para que te
permita
revisar
su
programa
de
estudio del módulo autocontenido
específico de la carrera que cursas,
Para que analices la relación que
para que consultes el apartado de la
guardan las partes o componentes de
norma requerida.
la NTCL o NIE con el contenido del
programa del módulo autocontenido
específico de la carrera que cursas, te
recomendamos consultarla a través de
las siguientes opciones:
•
Visita la página WEB del CONOCER en
www.conocer.org.mx en caso de que
el programa de estudio del módulo
autocontenido
específico,
esté
diseñado con una NTCL.
Consulta la página de Intranet del
CONALEP http://intranet/ en caso de
que el programa de estudio del módulo
autocontenido específico esté diseñado
con una NIE.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN
Durante el desarrollo de las prácticas
también
se
desempeño.
estará
El
evaluando
docente
mediante
el
la
observación directa y con auxilio de una
lista
de
cotejo
confrontará
el
cumplimiento de los requisitos en la
ejecución de las actividades y el tiempo
real en que se realizó. En éstas quedarán
registradas las evidencias de desempeño.
Las autoevaluaciones de conocimientos
correspondientes a cada capítulo además
de ser un medio para reafirmar los
conocimientos
sobre
los
contenidos
tratados, son también una forma de
evaluar
y
conocimiento.
recopilar
evidencias
de
1El portafolios de evidencias es una compilación de
documentos que le permiten al evaluador, valorar
los conocimientos, las habilidades y las destrezas
con que cuenta el alumno, y a éste le permite
organizar la documentación que integra los
registros y productos de sus competencias previas
Al
término
del
módulo
deberás
y otros materiales que demuestran su dominio en
presentar
un Portafolios
de Evidencias1,
una
función específica
(CONALEP. Metodología
para
el cual estará integrado por las listas de
cotejo correspondientes a las prácticas,
las autoevaluaciones de conocimientos
que se encuentran al final de cada
capítulo del manual y muestras de los
trabajos realizados durante el desarrollo
del módulo, con esto se facilitará la
evaluación
del
determinar
que
aprendizaje
se
competencia laboral.
ha
para
obtenido
Deberás asentar datos básicos, tales
como: nombre del alumno, fecha de
18
Electricidad Industrial
la
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
evaluación, nombre y firma del
evaluador y plan de evaluación.
VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
Instalación y
Módulo
Operación de
Circuitos de Control
de Máquinas
108 Hrs
1. Reconoci-
Unidades de
Aprendizaje
2. Instalación y
3. Instalación y
miento de la
Operación de
Operación de
Función de
Circuitos de
Circuitos de
los Controles
Control
Control con
PLC´s
en las
Máquinas
Electromagné
ticos
Eléctricas
40 Hrs
40 Hrs
Electricidad y Electrónica
28 Hrs
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
15 hrs.
1.1. Distinguir los tipos de máquinas eléctricas
describiendo sus componentes.
Resultados
de
Aprendizaje
1.2. Identificar las funciones comunes de los controles
25hrs.
en la operación de las máquinas eléctricas.
2.1. Identificar los componentes que se utilizan en los
hrs.
circuitos de control electromagnético.
hrs.
2.2. Realizar el montaje de los componentes de un
circuito de control electromagnético de acuerdo a
especificaciones
de instalación.
3.1.diagramas
Identificarylos
componentes que
se utilizan en los
hrs.
circuitos de control con PLC´s.
3.2. Realizar el montaje de los componentes de un
hrs.
circuito de control con PLC’s conforme a diagramas
y especificaciones de instalación.
Completar
horas
1
RECONOCIMIENTO DE LA FUNCIÓN DE LOS CONTROLES EN LAS MÁQUINAS
ELÉCTRICAS
20
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Al finalizar el capítulo, el alumno aplicará los conocimientos básicos de electricidad
identificando la función de los controles eléctricos y sus componentes, para la
correcta operación de las máquinas eléctricas
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Instalación y
Operación de
Circuitos de Control
de Máquinas
108 Hrs
1. Reconoci-
2. Instalación y
3. Instalación y
miento de la
Operación de
Operación de
Función de
Circuitos de
Circuitos de
en las
Electromagné
ticos
los Controles
Máquinas
Control
Control con
PLC´s
Eléctricas
Electricidad y Electrónica
1.1. Distinguir
los tipos de máquinas eléctricas
40 Hrs
40 Hrs
describiendo sus componentes.
28 Hrs
15 hrs.
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
1.2. Identificar las funciones comunes de los controles
Módulo
en la operación de las máquinas eléctricas.
Unidades de
Aprendizaje
Resultados
de
Aprendizaje
22
Electricidad Industrial
25 hrs.
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
SUMARIO
¾
¾
¾
¾
¾
Podemos decir que un motor es un
MOTORES ELÉCTRICOS
DESCRIPCIÓN
DE
LOS
COMPONENTES
DE
LOS
MOTORES ELÉCTRICOS.
ARRANQUE Y PARO DE UN
MOTOR.
CONTROL DEL MOVIMIENTO.
PROTECCIÓN DE MOTORES.
dispositivo electromecánico capaz de
transformar la energía eléctrica en
energía mecánica.
Si alguna vez has tenido contacto con
un generador seguramente tienes una
idea ya algo clara de lo que es un
motor, aún así, explicaremos más a
detalle lo que es un motor de corriente
directa con ayuda e la figura 1.1 que se
muestra a continuación.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.1. Distinguir los tipos de máquinas
eléctricas
describiendo
sus
componentes.
1.1.1. MOTORES ELÉCTRICOS
• Funcionamiento
En
Fig. 1.1 Diagrama que muestra el principio
de funcionamiento de un motor de cd. 1
Motores de cd.
primer
lugar,
debemos
tener
presente la idea de lo que es un motor.
Supongamos que una fuente de voltaje
externa envía corriente a la bobina en
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
el
sentido
indicado.
El
campo
magnético suministrado por un imán
permanente
produce
o
una
por
un
electroimán
fuerza
sobre
los
conductores KG y MN. Como se puede
observar,
las
fuerzas
sobre
que se podría conseguir de un solo
cuadro.
En
algunos
motores
se
emplean
electroimanes para producir el campo
magnético, mientras que en otros se
estos
utilizan imanes permanentes. La forma
cuadro rectangular alrededor del eje
magnéticas y la bobina rotatoria (o ar-
conductores hacen girar a la espira o
AA' en el sentido mostrado.
exacta en que se conectan las bobinas
madura) difiere de un motor a otro.
Si se examinan las fuerzas sobre la
Algunos motores funcionan tanto con
evidente que, a menos que la corriente
alterna, mientras que otros funcionan
girando en el sentido mostrado. Por
recomienda al alumno consultar otros
esta razón, el anillo deslizante, o
textos
conmutador, está partido a fin de que
detallada de estos instrumentos.
la polaridad de las conexiones con la
No obstante, antes de abandonar este
bobina se invierta a medida que la
tema, conviene señalar que la corriente
bobina gira. Esto se muestra también
a través de un motor es controlada por
Existen diversas modificaciones de un
f.e.m.
espira
cuando
ésta
gira,
resulta
se invierta, el cuadro no continuará
en la Figura 1.1.
corriente continua como con corriente
solamente con un tipo de corriente. Se
su
para
fuerza
una
descripción
contraelectromotriz,
inducida
que
más
una
ahora
motor de este tipo. La mayoría de los
describiremos. Si la bobina del motor
motores constan de
espiras
gira en el campo magnético, debe
A', pero a diversos ángulos unos de
motor. Por tanto, cada motor, cuando
varias
devanadas con sus planos a través de A
otros. Por cada espira
fluye corriente
1 Fundamentos de Física.
solamente
durante
una
actuar
está
como
generador,
funcionando,
así
actúa
como
como
pequeña
generador. La f.e.m. que genera se
fracción de un ciclo en el instante en
opone al flujo de corriente a través del
es la óptima para obtener un momento
denomina fuerza contraelectromotriz.
máximo. Tales motores dan lugar a un
De hecho, la resistencia de un motor es
momento mucho más uniforme que el
generalmente bastante pequeña, y la
que su orientación respecto del campo
24
motor, y ésta es la razón por la cual se
principal limitación del paso de la
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
corriente por ella viene determinada
por la fuerza contraelectromotriz. Si el
motor está sobrecargado, marchará
más
despacio
y,
por
consiguiente,
extraerá más corriente de la fuente.
Esta mayor corriente que fluye a través
del
motor
ocasiones
sobrecargado
ser
lo
puede
en
suficientemente
intensa como para que el motor se
queme.
Ilustraremos los conceptos anteriores
con el siguiente ejemplo.
Ejemplo.
Cierto motor tiene una resistencia de
2,0 ohmios, y toma una corriente de
3,0 amp cuando está funcionando
normalmente conectado a 110 V de la
red. ¿Cuál es el valor de la fuerza
De
Motores de inducción de ca.
todas
las
máquinas
eléctricas
contraelectromotriz que desarrolla?
giratorias, la de inducción es la que se
Solución y razonamiento:
deseable como generador, pero mu-
usa más a menudo. Raras veces es
El motor puede ser considerado como
una
batería
resistencia.
representa
en
Puesto
electromotriz,
la
serie
que
fuerza
debe
con
la
una
batería
contra-
oponerse
a
la
chos tipos de motores se usan en una
gran variedad de aplicaciones —desde
motores fraccionarios de dos fases
para control, hasta motores polifásicos
de 45,000 hp para túneles de aire; y un
fuente de potencia. La situación se
número
Combinando las baterías y aplicando la
caseros. Las características que jus-
esquematiza
en
ley de Ohm se obtiene
110 -
la
ε = (3)(2) ε = 104 V
Fig.
1.2.
enorme
de
motores
de
inducción se usa en muchos aparatos
tifican esta popularidad se deben en su
mayoría
a
razones
económicas.
El
motor de inducción es sencillo desde
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
un punto de vista mecánico y, por lo
hay un voltaje de velocidad. Puesto que
y prácticamente no necesita mante-
cerrado, el voltaje inducido produce
características,
comportamiento
con el flujo magnético en el entrehierro
puede ajustarse a un gran número de
y producen un par que ocasiona el giro
por medio de cambios de diseños
voltaje Inducido es de la misma fre-
bastante sencillos.
cuencia que la del suministro, y la
tanto, resulta económico. Es resistente
nimiento;
además
su
de
estas
diferentes condiciones de operación
El campo magnético rotativo induce (de
el devanado del rotor es un circuito
corrientes circulantes que se accionan
del rotor. Si el rotor está parado, el
corriente circulante es bastante grande.
Sin embargo, a la velocidad de trabajo,
ahí su nombre) un campo magnético
la frecuencia del voltaje inducido en el
resultando en un par que hace que el
rotor
rotor gire en el mismo sentido del giro
pequeña.
del campo magnético rotativo. Para
La variedad de motores de inducción
que
disponible
en el rotor que se opone al primero,
el
campo
magnético
pueda
rotor es pequeña y la corriente en el
es
también
puede
relativamente
clasificarse
producirse, el rotor tiene que girar a
damentalmente
una velocidad un poco menor que la
número
esto, su velocidad de giro es siempre
una clasificación ordenada en la tabla
inferior a la velocidad de sincronismo
1-1
aumentando esa diferencia a medida
motores polifásicos.
motor. La diferencia entre la velocidad
monofásicos se usan solamente como
es relativamente pequeña incluso con
operan en estado permanente, con
cargas elevadas. Esta diferencia de
excepción hecha en el momento del
Cuando los devanados del estator son
puedan ocurrir durante la operación.
excitados por una c-a hay un voltaje
Lo
inducido en el devanado del rotor por
normalmente
del campo magnético rotativo. Por
que aumenta la carga resistente del
de sincronismo y la real de la máquina
velocidad se llama "deslizamiento".
acción de transformador, y asimismo
26
de
de
fun-
fases
acuerdo
con
en
circuito
su
el
eléctrico. De acuerdo con esto se da
La
para
motores
mayor
parte
de
monofásicos
los
y
motores
dispositivos a velocidad constante que
arranque y de las perturbaciones que
mismo
puede
es
decirse,
válido,
para
y
los
motores con tres o más fases y rotor
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
de jaula de ardilla. El motor bifásico
(que generalmente tiene un rotor de
jaula de ardilla) se usa por lo común en
aplicaciones de control, y rara vez llega
a
lograr
la
permanente
parado).
condición
(excepto
Los
de
estado
cuando
motores
de
está
rotor
devanado pueden usarse en una gran
variedad de aplicaciones, pero casi
siempre
requieren
bajo
ajustes
condiciones
y
control
que
de
velocidad o de par, puesto que de otra
manera el costo adicional del rotor
devanado
no
puede
justificarse
económicamente.
El motor Asíncrono más conocido es el
de Jaula de Ardilla. Su nombre se debe
Este tipo de motor no proporciona
al parecido del rotor con una jaula,
ningún voltaje al rotor por medio de
donde acostumbran correr los roedores
conexiones
que se mantienen como mascotas.
externas.
Cuando
se
incrementa la potencia del motor suele
ser
necesario
emplear
diferentes
sistemas de arranque para limitar la
punta de corriente que se produce
durante el arranque. Por su simplicidad
de funcionamiento y su robustez es el
tipo de motor eléctrico más empleado.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
en donde, p/2 es el número de pares
de polos magnéticos del diseño de
cada máquina. En esta relación, ωs, es
la velocidad angular del eje y ωe, es la
frecuencia
angular
del
sistema
eléctrico. Entonces, cuando dos o más
máquinas síncronas están conectadas a
la misma línea c-a, se moverán en
sincronismo,
ya
que
todas
están
funcionando a la misma frecuencia y se
llama ωs, la "velocidad síncrona" de una
máquina dada. Desde luego, si una
máquina tiene 2 polos y otra tiene 14,
la
máquina
de
precisamente
a
14
un
polos
séptimo
corre
de
la
velocidad de la máquina de dos polos.
Como otras máquinas eléctricas, las
máquinas síncronas operan ya sea
como motores o como generadores. A
una máquina síncrona polifásica que
opera como generador se le llama
"alternador". Las máquinas eléctricas
-
más grandes del mundo son alterna-
Motores Síncronos
dores
3 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
Las máquinas síncronas se denominan
así
porque
directamente
su
relacionada
frecuencia de la línea:
28
velocidad
con
está
la
síncronos.
Algunas
tienen
potencias específicas de tanto como
1,700 millones de watts (1,700 MW).
Aunque están diseñadas para operar
como
generadores,
máquinas
Electricidad Industrial
pueden
estas
operar
grandes
como
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
motores y algunas veces "hacen de
motor" si se presentan condiciones
anormales en los sistemas. Para las
plantas
de
almacenamiento
bombeo,
se
diseñan
síncronas
con
especificaciones
máquinas
orden de 50 MW para
ambas
operaciones
de
por
motor
del
y
generador. Muchas máquinas síncronas
polifásicas más pequeñas (de 5 a 8,000
hp) se diseñan en primer lugar para
aplicaciones como motores. Ya que la
energía
eléctrica
puede
ser
transportada con la máxima economía
por sistemas de transmisión trifásica,
casi
todos
los
motores
síncronos
mayores de 10 kVA y casi todos los
motores industriales se diseñan para
operación trifásica. Por estas razones
las máquinas trifásicas son la base de
esta explicación.
Ahora te presentamos un ejemplo de
cálculo de velocidad angular en un
motor Síncrono.
De la ecuación: ωs = 2π/ p/2 tenemos
que:
ωs = (2x3.1416)/ (14/2) = 6.2832/7=
0.89
por tanto la velocidad angular de la
revolvedora es:
ωs = 0.89 (rad/s)
A
manera
de
ejercicio,
calcula
la
velocidad de la revolvedora del ejemplo
anterior pero ahora en rev/min.
• Clasificación de los motores
eléctricos.
− Por el tipo de corriente que los
alimenta.
Se construyen motores eléctricos de
muy diversos tipos. Se dividen en tres
grandes grupos según se el tipos de
corriente para el cual es proyectado su
funcionamiento: motores de corriente
Ejemplo.
Se tiene un motor síncrono para mover
una revolvedora en un proceso de
inyección de plástico. Sabiendo que el
motor está construido con 14 polos,
determina la velocidad angular de la
revolvedora.
Solución.
continua, motores de corriente alterna
monofásicos y motores de corriente
alterna polifásicos.
Hay diversos tipos de motores en cada
uno de estos grupos, que difieren entre
sí por sus distintas características de
puesta en marcha y funcionamiento.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Los principales tipos de motores
o Arranque con fase partida
continuación en la siguiente lista:
o Con condensador.
eléctricos son los que damos a
inductivamente.
9 Corriente continua.
o Arranque por repulsión.
o Excitación en derivación.
o Marcha por inducción.
o Excitación en serie.
o Repulsión-inducción.
o Serie.
o Excitación compuesta.
9 Corriente alterna polifásica.
− Por sus parámetros de salida parvelocidad.
o Motores de inducción.
o Jaula de ardilla.
PAR.
o Par normal, intensidad de
El par motor en los motores eléctricos
arranque normal.
es la fuerza giratoria desarrollada por
o Par normal, intensidad de
el
arranque reducida.
También
se
le
pueden
mencionar como la resistencia a la
o Par elevado, intensidad de
fuerza giratoria ofrecida por la carga
arranque reducida.
o Par reducido, intensidad de
arranque reducida.
o Rotor de elevada resistencia.
o Arranque automático.
impulsada.
El par motor se expresa en unidades de
fuerza y distancia para representar el
momento de torsión. Las unidades que
se usan normalmente son las libras –
o De varias velocidades.
pie,
o De rotor bobinado.
onzas-pulgada
o
gramos-cm,
dependiendo de la magnitud del par y
o De colector con escobillas
el sistema para expresar unidades en
desplazables.
que se use. Uno de los métodos
preferidos de expresión es el por
9 Motores síncronos.
ciento del par nominal a plena carga.
o Tipo normal.
El par de los motores eléctricos se
o Para fines especiales.
o Corriente alterna monofásica.
o Repulsión. Inducción.
o Polos con bobinas de sombra.
30
motor.
puede
describir
con
diversas
especificaciones, la mayoría de las
cuales se ilustran en la figura 1.3.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
El par de arranque o estático (par con
el rotor frenado) de un motor,
esfuerzo de giro
es el
ejercido por el
mismo, cuando estando en reposo, se
conecta a la línea. Es el par inicial que
se presentará al arrancar una carga en
reposo.
El par mínimo de arranque es el
mínimo par ejercido por el motor
durante
el
período
de
aceleración
desde el reposo hasta plena carga.
El par límite de un motor es el máximo
par que puede ejercer el motor en
marcha sin que se origine una pérdida
súbita de velocidad y bloqueo del
motor.
El par de lanzamiento de un motor
El par de lanzamiento nominal de un
motor síncrono es el máximo par que
síncrono es el par que desarrollará el
desarrollará
motor para llevar la carga inerte por él
motor de inducción al 95 % de su
sincronismo.
El par critico de un motor síncrono es
accionada
hasta
la
velocidad
de
cuando
trabaja
como
velocidad de sincronismo.
el máximo par sostenido que puede
desarrollar el motor a la velocidad de
sincronismo durante 1 minuto.
El par nominal de un motor es el par
desarrollado por un motor, cuando
girando a la velocidad nominal y bajo
la carga nominal, nos da la potencia
nominal.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
aplicada, y en los motores de corriente
alterna
además
de
la
frecuencia
aplicada, con relación a los valores
nominales correspondientes.
El4 Manual
par demáximo
de un motor es el
máquinas eléctricas y transformadores.
máximo par que puede desarrollar el
motor. En algunos motores este par se
obtiene con
el rotor en reposo, y en otros se
obtiene
para
velocidades
determinadas.
Todos los pares que acabamos de
describir
32
dependen
de
la
tensión
Electricidad Industrial
Tabla 1.2. Par a rotor parado de los motores de
rotor de jaula de ardilla y de una sola velocidad y
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
A manera de repaso selecciona la
respuesta correcta en las siguientes
preguntas. NOTA: procura no consultar
la respuesta correcta en el manual.
1. Máximo par que desarrollará un
motor de inducción cuando trabaja al
95 % de su velocidad de sincronismo.
a) Par límite
b) Par crítico
c) Par de lanzamiento nominal
5 Manual de máquinas eléctricas y transformadores.
2. Máximo par que puede ejercer el
motor en marcha sin que se origine
una pérdida súbita de velocidad.
a) Par límite
b) Par crítico
c) Par de lanzamiento
3. Es el par inicial que se presentará al
arrancar una carga en reposo.
a) Par límite
b) Par de arranque o estático
c) Par de lanzamiento
1. El par a rotor parado de los tipos A y
B, de 60 y 50 ciclos por segundo de
una
sola
velocidad,
para
motores
polifásicos de jaula de ardilla, con la
tensión y la frecuencia nominales, debe
tener un valor de acuerdo con los
siguientes valores expresados en tanto
por ciento sobre e! par de plena carga
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
y que representa el límite superior del
margen
de
aplicación
de
estos
motores. Para aplicaciones para las que
se necesite un par mayor, véase los
valores correspondientes a los motores
tipo C y D.
Algunas características de par a rotor
parado para motores de inducción
polifásicos se muestran en la Tabla 1.2
2. El par a rotor parado de tipo C, de
60 y 50 ciclos por segundo, de una
sola
velocidad,
para
motores
polifásicos de jaula de ardilla, a la
tensión y frecuencia nominales, debe
estar de acuerdo con los siguientes
valores expresados en tanto por ciento
del par de plena carga y que representa
el
límite
superior
del
margen
de
aplicación de estos motores. En la tabla
1.3 se muestran características de par
a rotor parado para motores de tipo C.
3.
El par a rotor parado para los
motores de tipo D, de 60 y 50 ciclos
por segundo para rnotores polifásicos
de caja de ardilla, de velocidad tínica,
de cuatro, seis y ocho polos, a la
tensión y frecuencia nominal, debe ser
el 275 %
del par de plena carga, lo
representa
margen
el
de
límite
superior
aplicación
de
del
estos
motores.
4.
El par a rotor parado de un motor
de tipo F, de 60 y 50 ciclos por
segundo de cuatro y seis polos
velocidad
única,
siendo
el
de
motor
polifásico y de jaula de ardilla, para
cargas nominales iguales o mayores de
30 HP, con el voltaje y la frecuencia
nominales, debe ser el 125 % del par
de plena carga, lo que representa el
límite
superior
del
margen
aplicación de estos motores.
de
El par límite de los motores tipo B y C,
de 60 y 50 ciclos por segundo, de una
sola velocidad, polifásicos y con rotor
de jaula de ardilla, a la tensión y la
frecuencia
nominales debe estar de
6 Manual de máquinas eléctricas y transformadores.
acuerdo con los siguientes valores,
expresados en tanto por ciento del
valor del par de plena carga, y que
representa
34Tabla 1.3. Par a rotor parado tipo C. 6 Electricidad Industrial
el
límite
superior
del
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
margen
de
aplicación
de
estos
motores. Algunas características de par
para motores tipo B y C se muestran en
Los pares límites variarán entre el 200
y el 250 % del valor del par de plena
carga.
El motor de tipo A (par normal,
intensidad de arranque normal) es el
El motor de jaula de ardilla de tipo B
(par normal, intensidad de arranque
limitada) está proyectado de tal manera
inducción de jaula de ardilla. Es una
y reactancia en la puesta en marcha
máquina de velocidad constante que
pero que una vez en funcionamiento,
posee un deslizamiento del 2 al 5 % a
tiene
cionamiento
Esto le permite producir un par de
la tabla 1.4.
tipo normal antiguo de motor de
plena carga. No está adaptado al funvelocidad.
con
regulación
de
que el rotor tiene una gran resistencia
una
resistencia
y
aproximadamente normales.
reactancia
arranque igual al de los motores
de
tipo A, para la misma tensión pero
Las intensidades de arranque con el
con una intensidad
rotor parado y con la tensión nominal,
mucho menor.
varían entre el 500 y el 1000 % de la
Las características de funcionamiento
intensidad
carga,
son muy semejantes, aunque no tan
correspondiendo los menores valores a
buenas, a las de los motores tipo A: el
polos.
par límite son un poco menores y la
Las intensidades de arranque a plena
regulación de velocidad un poco más
tensión de motores de 5 HP o menores,
amplia. La intensidad de arranque con
los
valores de la mayoría de las
30 HP o de menor potencia estará
conectándolos directamente a la red.
por la mayoría de compañías eléctricas
Los motores mayores de 5 HP tendrán
por lo que pueden ponerse en marcha
tensión superiores a las limitaciones
Los
establecidas por las compañías y en la
tendrán una corriente de arranque
mayoría de los casos tendrán que
fuera de las limitaciones impuestas por
de
plena
los motores con mayor número de
estarán dentro de las limitaciones de
compañías eléctricas y pueden arrancar
unas intensidades de arranque a plena
arrancar con una tensión reducida.
de
arranque
rendimiento, el factor de potencia y el
la tensión nominal para un motor de
dentro cíe las limitaciones impuestas
conectándolos directamente a la red.
motores
de
mayor
potencia
las compañías eléctricas, por lo que
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
frecuentemente
tensión reducida.
deben
arrancarse
a
El motor de tipo C (par elevado,
pequeña intensidad de arranque) se
construye
devanados
generalmente
de
con
jaula
de
dos
ardilla,
colocados uno encima del otro, dentro
de las ranuras del
rotor.
Durante el
período de arranque la mayor parte de
la corriente pasa por el devanado
superior
que
tiene
una
mayor
resistencia. Esto permite al motor producir un par de arranque superior, para
un mismo valor de la intensidad de
arranque, al producido por un motor
del
tipo
alcanzado
corriente
B.
Cuando
su
del
el
motor
ha
velocidad
normal
la
inducido
pasa
normalmente por ambos devanados y
las características de funcionamiento
son similares a las de los motores de
tipo B.
36
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Ejercicio.
7 Manual de máquinas eléctricas y transformadores.
Determina, usando la tabla 1.4, la
velocidad de sincronismo para motores
de 5 y 10 HP, usando un frecuencia de
50 Hz.
NOTA: Determina la respuesta sin ver
la solución.
Sol. Para 5 hp: vel.sin=3600 a 3000 y
para 10hpse tienen las mismas
características.
La corriente de arranque cuando se
aplica la tensión nominal para los
motores de 30 HP o menores, no
excederá las limitaciones de la mayoría
de las compañías eléctricas por lo que
pueden
ponerse
en
marcha
mayor
capacidad
conectándolos directamente a la red.
Los
motores
de
tendrán una intensidad de arranque
superior a la permitida por lo que
deberán ponerse en marcha con la
tensión reducida.
VELOCIDAD.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
La velocidad es una medida de la
cien muy pequeño desde vacío hasta
Para motores eléctricos, la velocidad
2.
la flecha respecto al tiempo. La unidad
gradualmente entre amplios límites,
que
pero que una vez regulado para una
proporción o rapidez del movimiento.
designa el número de revoluciones de
se
usa
normalmente
son
las
la
motores
revoluciones por minuto (r/min). La
velocidad
a
que
los
plena carga.
MOTOR DE VELOCIDAD REGULABLE
aquel
cuya
velocidad
puede
es
variar
velocidad, ésta permanece constante e
independiente de la carga.
eléctricos proporcionan el par formada
La velocidad base de estos motores es
la base del uso del motor y por esta
la mínima velocidad de régimen que se
términos que definen las velocidades y
tensión de régimen y en condiciones
motores, ya sea por definición o según
3.
su uso.
que puede trabajar a cualquiera de
razón
se
han
establecido
diversos
son comunes para todos los tipos de
obtiene con la carga de régimen, con la
de temperatura normales.
MOTOR DE VARIAS VELOCIDADES
es aquel
varias velocidades determinadas, pero
Todo
motor
eléctrico
posee
una
que
una vez regulado para una
característica de velocidad inherente
velocidad, ésta permanece constante e
por
independiente de la carga.
medio
de
la
cual
puede
ser
clasificado. La siguiente clasificación
Difiere
del
atendiendo a las características de
regulable,
en
velocidad
solamente
a
National
es
la
adoptada
Electrical
Association (NEMA).
1.
aquel
por
que
puede
varias
velocidad
trabajar
velocidades
determinadas, sin un ajuste gradual
es
intermedias de aquellas a las que
el
4.
velocidad
prácticamente
de
Manufacturéis
MOTOR DE VELOCIDAD CONSTANTE
cuya
la
motor
permanece
constante
desde
que le permita trabajar a velocidades
puede trabajar.
MOTOR DE VELOCIDAD VARIABLE
es
régimen de vacío hasta el de plena
aquel cuya velocidad varía al variar la
pues
aumentar ésta la velocidad disminuye y
carga. Los motores de este tipo tienen
una
velocidad
constante
e
carga, de manera que generalmente al
independiente de la carga; en todo
viceversa.
caso la velocidad varía en un tanto por
5.
REGULABLE
38
Electricidad Industrial
MOTOR
DE
VELOCIDAD
es
aquel
cuya
VARIABLE
velocidad
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
puede
ser
márgenes,
regulada
entre
amplios
pero que una vez regulado
para una velocidad dada, ésta varía con
la carga.
La tabla 1.5 muestra cuáles son los
términos de velocidad que se asocian
normalmente con los tipos básicos de
motores.
En esta tabla un sí indica que el
término está bien definido por lo más y
por el uso general, y aparece además
en la literatura publicada para el tipo
particular primotor de que se trate. Un
no indica que el término o no es
aplicable a este tipo de motor o no se
asocia de manera general con este tipo
particular de motor.
Tabla 1.5. Términos de velocidades del motor. 8
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
definan los tipos de motores según
sus parámetros de funcionamiento.
b) Reúnanse en parejas y junten la
información recabada.
c) Realicen
en
láminas
esquemas,
diagramas o cualquier otro recurso
que les permita analizar todas y
cada una de las características para
los tipos de motores expuestos.
d) Puntualiza de manera oral y ante
grupo los criterios utilizados y que
definen el tipo de máquina eléctrica
analizada.
e) Presenten su trabajo al grupo para
ser retroalimentado.
Realización del ejercicio
8 Manual de máquinas eléctricas y transformadores.
Competencia analítica
™ Distinguir las características de
funcionamiento de los diferentes
tipos de máquinas eléctricas
a) Con base en la lluvia de ideas
1.1.2.
realizada en grupo toma notas
destacando
aquellas
que
consideres más relevantes y que
40
DESCRIPCIÓN
DE
LOS
COMPONENTES DE LOS
MOTORES ELÉCTRICOS.
• Motores de CD.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
La máquina c-d es parecida a una
máquina síncrona vuelta al revés, con
las ranuras desde un extremo del
apilamiento del núcleo.
un inversor-rectificador mecánico ínter
construido, que se conecta entre las
bobinas
de
la
terminales
armadura
c-d.
y
las
Este
inversor-
los
elementos
rectificador se llama conmutador. La
figura
1.4
básicos.
El
muestra
devanado
de
la
armadura
se
compone de bobinas encajadas en
ranuras en el rotor. Al rotor de una
máquina c-d se le llama generalmente
la armadura. La armadura tiene un
núcleo cilíndrico de acero, que consiste
de
un
apilamiento
de
láminas
ranuradas. Las ranuras de las láminas
se alinean para formar estrías axiales
en la superficie cilíndrica exterior del
núcleo, en las cuales se sitúan los
lados de las bobinas del devanado de
la armadura.
En algunas máquinas pequeñas, las
ranuras son alabeadas (helicoidales). El
alabeo hace que el devanado sea un
poco más difícil, pero produce un
funcionamiento más suave y una ligera
reducción de las pérdidas. El hierro
laminado que está entre las ranuras
forma los "dientes" del núcleo. Las
bobinas de la armadura se mantienen
en su lugar por medio de "cuñas" de
madera o de fibra, que se insertan en
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
• Motores de inducción de CA.
9 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
La máquina de inducción tiene por lo
común un devanado en su estator que
se excita desde una fuente externa de
c-a.
42
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Por lo general, su rotor consiste en una
estructura
laminada
con
ranuras
oblicuas en las que se ha fundido un
material conductor, lo que produce un
rotor
sólido,
cilíndrico,
en
circuito
corto comúnmente llamado rotor jaula
de ardilla, como se muestra en la figura
1.5.
Fig. 1.5. Vista de las partes por separado de un motor de inducción polifásico
de jaula de ardilla. Las principales partes electromagnéticas son:
1) conjunto del núcleo y bobinas del estator, 2) conjunto del núcleo del rotor
y bobinas en el cual no se requieren conexiones conductivas físicas
Electricidad y Electrónica
10
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
La figura
1.6 muestra una armadura
10 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
completa para una máquina de baja
velocidad, de 8000 hp, en la que las
bobinas de la armadura se mantienen
Fig. 1.7. Vista d
en las ranuras por medio de bandas de
ardilla, trifásico
fibra de vidrio.
d W
Para fines especiales, el rotor de un
motor de inducción puede alojar un
devanado, y cuando se construye de
esta
manera,
el
devanado
queda
aislado de las ranuras y conectado a
anillos rozantes como se muestra en la
figura
1.7.
Las
terminales
del
devanado del rotor se pueden conectar
a circuitos externos, según sea
necesario
particular.
Fig. 1.6. Armadura de un motor de cd de 8000 hp,
700V, 40-100 rev/min para un laminador de acero.
44
Electricidad Industrial
para
cada
aplicación
en
ti
h
El
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
La figura 1.8 es una fotografía de una
pequeña máquina (5 kVA) síncrona
trifásica de seis polos, 220 V, 13.1 A,
60 Hz, a la que se ha quitado su rotor
de polos salientes. Cuando la máquina
funciona como generador, el devanado
del estator es la fuente de voltaje y de
potencia eléctrica y es también el
devanado de entrada cuando trabaja
como motor. Entonces, es la armadura
de la máquina. Las bobinas en los
polos salientes del rotor se conectan
en serie para formar los devanados de
campo.
Fig. 1.8. Máquina síncrona de 5 KVA
mostrando el estator
• Motores Síncronos
El
11, 12 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
núcleo
láminas
del
13
estator
anulares,
consiste
de
ranuradas,
superpuestas (véase la figura 1.9).
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Cuando estas láminas se apilan y
mayoría de los devanados trifásicos
un núcleo cilíndrico con ranuras axiales
colocan dos lados de bobinas en cada
corren a lo largo del cilindro y permiten
lados en el fondo de una ranura, su
la
otro lado se encontrará en la parte
atornillan juntas, dan como resultado
en la superficie interna. Estas ranuras
inserción
de
las
devanado de la armadura.
bobinas
del
son de "doble capa", es decir, se
ranura. Si una bobina tiene uno de sus
superior de otra ranura, o sea en
aquella
posición
más
cercana
al
entrehierro. Ya que hay dos lados de
bobinas en cada ranura y cada bobina
tiene dos lados, el número de bobinas
en un devanado de doble capa es igual
al número de ranuras.
Una bobina puede tener una o más
espiras. Al número de espiras en cada
bobina se le da el símbolo Nc. El
número de conductores en cada lado
de una bobina es obviamente igual a
Nc
por
lo
tanto,
el
número
de
13,14 Máquinas eléctricas
I. ranura
L.
conductores
en y transformadores.
cada
proporcionados por cada bobina es
Fig. 1.9. Núcleo de un estator parcialmente
devanado. 14
2Nc. El torcimiento peculiar en cada
extremo
de
las
bobinas
es
para
permitir que haya un espacio mecánico
entre las bobinas adyacentes.
Se dice que una bobina de devanado de
estator trifásico tiene dos “extremos” y
dos “lados”. Los lados de las bobinas
se insertan en las ranuras del núcleo
del estator y sus extremos aparecen en
los respectivos extremos del núcleo,
como
46
muestra
la
figura
1.10.
La
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
independientes.
Nótese
que
las
bobinas que componen el devanado se
colocan en las ranuras para formar
grupos igualmente espaciados.
Las
bobinas
del
devanado
de
la
armadura en el estator se conectan
para formar tres "devanados de fase"
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
polo.
El
campo
magnético
que
producen los polos del rotor se une
con el campo giratorio del estator, de
modo que los campos del eje y del
estator giran en sincronismo.
Los rotores de las máquinas síncronas
El número
de grupos en cada devanado
15 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
son de dos tipos: de polos salientes y
cilindricos. Sin embargo, los polos
de tase es igual al número de polos del
salientes
rotor. Cuando la corriente fluye en el
mecánicamente y producen demasiada
con una polaridad dependiente del
esto
magnetomotriz (FMM) proporcional al
por turbinas de gas o de vapor. Para
amperaje. Los grupos de un devanado
estas grandes máquinas, el rotor debe
de fase se conectan de modo de que
ser un cilindro sólido de acero forjado
cuando un grupo presente un polo
para proveer la resistencia
devanado, cada grupo produce un polo
sentido de la corriente y una fuerza
son
demasiado
débiles
resistencia aerodinámica y ruido, por
no
se
usan
en
los
grandes
alternadores de alta velocidad movidos
magnético norte al entrehierro, los
grupos adyacentes en ambos lados
produzcan polos sur. Entonces, para el
necesaria. En la superficie del cilindro
sentido de la corriente en un instante
se cortan ranuras paralelas al eje
dado,
(véase la figura 1.11) para alojar los
la
polaridad
magnética
es
alternativamente N, S, N, S, etcétera,
devanados de campo.
Los rotores de las máquinas síncronas
La mayoría de los rotores sólo tiene
giratorios, construidos de modo que
Unas pocas tienen polos (1800 rev/min
tengan tantos polos cuantos son los
a 60 Hz). Las figuras 1.12 (a), (b) y (c)
estator.
dos tipos de rotor insertados.
Los polos del rotor se magnetizan por
En estas figuras ambos rotores tienen
cuatro polos.
como se ve desde el entrehierro.
son
simplemente
producidos
por
el
electroimanes
devanado
del
corrientes directas que fluyen en las
dos polos (3600 rev/min a 60 Hz).
muestran dibujos de un estator con los
bobinas de campo que rodean cada
48
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Preguntas de repaso.
1.
¿Qué
es
lo
que
conoce
armadura de la máquina?
como
Resp. El devanado
del estator.
2. ¿Cómo se conectan las bobinas en
los polos salientes del motor?
Resp. En serie
3. ¿Cómo se embobinan los devanados
del estator?
Resp. Los lados de las bobinas se
insertan en las ranuras del núcleo del estator y sus
extremos aparecen en los respectivos extremos del núcleo.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
16 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
50
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
PARA CONTEXTUALIZAR
CON:
17 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
máquinas pequeñas tienen resistencias
unitarias más altas en su armadura. Su
Realización del ejercicio.
baja
inercia
del
rotor
les
permite
acelerar con rapidez y constituir su
contravoltaje en poco tiempo. Por estas
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.1 “Identificación
de motores según las características
eléctricas en manuales de fabricantes”
ubicada en la pág.
razones,
las
máquinas
de
hasta
alrededor de 3 hp por lo general
arrancan con seguridad conectándolas
directamente a la línea. Las máquinas
más grandes requieren que se inserte
un resistor en serie con la armadura
cuando se conecta primero la máquina
a la línea, para limitar la corriente de
arranque aproximadamente a dos o
tres veces la corriente específica. (El
RESULTADO DE APRENDIZAJE
campo en derivación debe recibir el
1.2. Identificar las funciones comunes
de los controles en la operación de las
máquinas eléctricas.
voltaje completo de la línea durante el
1.2.1.
ARRANQUE Y PARO DE UN
MOTOR.
motores
resistencia
c-d
de
tienen
una
armadura
de
aproximadamente 0.05 por unidad. Si
se intenta que arranque un motor
conectándolo simplemente a la línea de
voltaje específico, la corriente en la
armadura será perjudicial; es decir, 20
veces
52
la
corriente
reduzca el voltaje del campo en derivación).
Al
acelerar
el
motor,
el
contravoltaje, Eg, se desarrolla y causa
una reducción en la corriente de la
El
resistor
de
arranque
puede entonces reducirse por pasos
sólo
la
resistor de arranque se conecta sin que
armadura.
• De un motor de CD.
Los
proceso de arranque, de modo que el
nominal.
Las
conforme aumenta Eg. Cuando Eg haya
alcanzado
un
valor
suficientemente
alto, el resistor de arranque se elimina
por completo y entonces queda el
motor conectado directamente a la
línea.
La
figura
1.13
"simplificado"
Electricidad Industrial
de
es
un
un
diagrama
arrancador
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
automático para un motor c-d. El
incluirse este contacto. Entonces, el
que los símbolos de los componentes
velocidad constante".
diagrama "simplificado" es aquel en el
se localizan por conveniencia al dibujar
arrancador se denomina arrancador "de
el circuito. Este contrasta con el diagrama "de instalación", en el cual se
muestran
las
posiciones
físicas
relativas de los componentes, con sus
terminales numeradas y el detalle de
los alambres de interconexión.
El circuito particular que se ilustra
emplea el voltaje terminal del circuito
de la armadura para determinar cuándo
cerrar los contactos que eliminan los
resistores de arranque, R1 y R2. Por
esta razón se le denomina arrancador
de "contra-fem". Otros arrancadores
emplean simplemente relés de retraso
temporal para determinar la secuencia
de eventos, en cambio otros usan relés
sensibles a la corriente.
En el circuito hay un contacto para
eliminar el reóstato de campo durante
Fig. 1.13. Diagrama "simplificado" de
arrancador automático para un motor c-d.
el arranque. En el mismo instante en
que se elimina la sección final del
resistor de arranque, se reinserta el
reóstato de campo y la máquina toma
la velocidad para la cual se graduó el
Tener voltaje completo en el campo en
un contacto para eliminar el reóstato
bueno por varías razones:
de campo se denominan “arrancadores
1.
reóstato. Los arrancadores que tienen
de velocidad variable “. Si no hay un
reóstato
de
campo,
no
necesita
derivación
durante
arranque
Un flujo alto produce un par
máximo de arranque.
Electricidad y Electrónica
el
es
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
2.
Un flujo alto evita exceso de
3.
Un desarrollo rápido de Eg limita
velocidad.
la corriente de arranque.
El
sistema
cuando
se
funciona
oprime
como
el
sigue:
botón
de
"arranque", se excita la bobina del
contactor
todos
principal,
los
M.
contactos
Esto
cierra
contacto
grande
motor no está girando y Eg es cero. El
arrancador se diseña suponiendo que
normalmente
el
conecta
secciones en el resistor de arranque es
abiertos, señalados con M.
Un
En el instante en que M cierra, el
los
circuitos de la armadura y del campo
voltaje
de
línea
es
el
voltaje
específico de la máquina, VB . Con dos
posible
limitar
la
corriente
inicial
en derivación a la línea. Un contacto
alrededor de 2.5 veces la corriente
pequeño de control elimina el botón
específica. Para limitar la corriente al
"de arranque", de modo que puede
doble del valor nominal se requieren
soltársele sin interrumpir el proceso de
tres
secciones.
Entonces,
para
la
figura uno debe conformarse con
arranque.
dejar que la corriente inicial alcance
2.5 del valor específico.
• De un motor de CA.
− A tensión plena.
El requisito de este tipo de arranque es
simplemente la conexión directa del
motor a la línea de alimentación (fig.
1.14).
Esto
se
puede
conseguir
sencillamente utilizando un interruptor
de cuchillas, pero este método sólo
permite
la
protección
mediante fusibles.
del
motor
Para pequeños motores de potencia
54
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
fraccionaria
en
intensidad,
un
circuitos
simple
de
baja
interruptor
puede ser satisfactorio, utilizándose
frecuentemente. En muchos aparatos
no se emplea más que el cordón y la
clavija como medios seccionadores,
junto con un pequeño interruptor para
poner en marcha y parar el motor. A
causa de que el motor no queda
Con motores de hasta 7.5 CV y tensión
no mayor de 600 voltios se puede
desconectado de la línea en el caso de
emplear
control
línea, La mayoría de estos arrancadores
que falte en ella la energía, este tipo de
de
arranque
puede
ser
utilizado, por su economía, en el caso
el
arrancador
también reúnen las condiciones de
protección
que
subtensiones.
peligran
sí
se
ponen
de
conexión del motor directamente a la
de ventiladores y otros dispositivos
no
manual
contra
la
sobrecarga
y
nuevamente en marcha al restaurarse
El arrancador que más se emplea para
la energía.
motores de hasta 800 CV y 600 volts o
menos es el que dispone cíe un
contactor
electromagnético
para
realizar la conexión directa del motor a
línea. Este arrancador, combinado con
dispositivos piloto, puede proporcionar
una absoluta protección del motor y un
funcionamiento
completamente
automático.
La inmensa mayoría de motores se
construyen actualmente de modo que
soporten la sobreintensidad que se
produce cuando se emplea el arranque
a tensión nominal. Sin embargo no
19 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
todas las líneas de plantas industriales
ni todos los equipos de las compañías
distribuidoras
Fig. 1.14. Arranque a tensión plena.
19
Electricidad y Electrónica
de
energía
eléctrica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
pueden
soportar
dichas
sobre
intensidades. Cuando un motor de
de la instalación así como la capacidad
del
sistema
de
conductores
la
sección
que sea suficiente para impedir el
bien recurrir al arranque a tensión
funcionamiento perfecto del equipo de
reducida.
control. Si la caída de tensión es
los
Si
gran potencia arranca a plena tensión,
puede originar una caída de tensión
de
distribución,
es
inadecuada, debe ser aumentada o
considerable, puede ser causa de la
disminución
de
intensidad
en
el
alumbrado de otras plantas conectadas
a la misma red.
En
la
mayoría
de
instalaciones
industriales la compañía penaliza, en
forma de tarifas más altas, las sobre
intensidades
excesivas
en
la
línea
mediante el uso de un medidor de
máximo
consumo.
Este
medidor
registra la máxima potencia media
suministrada durante un período dado
de tiempo, generalmente 15 minutos.
Este factor debe ser siempre tenido en
cuenta cuando se decide la adopción
del método de arranque para motores
− A tensión reducida.
Siempre que el arranque de un motor a
tensión nominal pueda causar serios
descensos de la tensión en las Líneas
de la compañía distribuidora o en los
cables
de
la
instalación.,
imperativo
el
arranque
energía
registrada
por
tensión
otras razones para el uso de este tipo
de control, debiéndose tenar en cuenta
todas ellas al seleccionar el tipo de
arranque del motor.
estos
contadores durante el arranque de los
motores de gran potencia mediante
arranque a tensión plena puede muy
bien exceder del costo de los equipos
de arranque a tensión reducida.
Cuando se considere la adopción del
arranque a plena tensión, siempre es
necesario inspeccionar los conductores
56
casi
reducida (figura 1.15). Existan también
de gran potencia. El coste adicional de
la
a
es
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
empleen para reducir la tensión, deben
estar proyectados adecuadamente al
motor en particular que ha de ser
puesto en marcha. No entra dentro del
plan de este manual estudiar el diseño
de
los
arrancadores
de
tensión
reducida, sino señalar la necesidad de
hacer
una
selección
apropiada
de
acuerdo con las especificaciones del
Cuando se pone en marcha un motor
fabricante del motor.
produce
o
empleado en el arranque a tensión
como piñones, aletas de ventilador,
el par de arranque del motor se reduce
mediante conexión directa a la red, se
un
esfuerzo
excesivo
choque en las distintas piezas, tales
poleas y acoplamientos. Cuando la
carga es pesada y por lo tanto requiere
Cualquiera
,que
sea
el
método
reducida., hay que tener presente que
también. Si un motor no es capaz de
producir el par de arranque suficiente
gran esfuerzo su aceleración, puede
para iniciar el giro del motor en el
ser necesario el arranque a tensión
arranque directo o a tensión nominal,
reducida.
la aplicación del arranque a tensión reducida agravará la situación a causa de
que el par de arranque se reduce. El
20 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
Las transmisiones de correa con cargas
par de arranque de un motor de
pesadas
a
inducción es función del cuadrado de
aplique el par lenta y uniformemente
aproximadamente del cuadrado de la
El arranque a tensión reducida se
arranque se reduce en el 50 %, la
obtiene
re-
intensidad de arranque del motor se
reactancias a fin de reducir la tensión
pero el par se reducirá al 25 % de su
son
propensas
deslizamiento excesivo a no ser que se
hasta alcanzar la plena velocidad.
mediante
sistencias,
el
uso
de
autotransformadores
o
la
intensidad
del
rotor,
o
intensidad de línea. Si la tensión de
reducirá también al 50 % de la normal,
de la línea hasta el valor deseado
valor normal. Algunos de los métodos
durante
de obtención, del arranque a tensión
el
arranque,
indepen-
dientemente de los medios que se
reducida
Electricidad y Electrónica
pueden
producir
una
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
aceleración nula o muy pequeña en las
condiciones de arranque. Esto requiere
que la velocidad nominal se alcance
Generalmente el sistema de arranque
nominal, La intensidad de arranque en
adición
las condiciones de tensión reducida
frecuencia
arranque a tensión nominal.
el rotor alcance aproximadamente el
después
de
aplicada
la
tensión
será inferior a la correspondiente al
El motor sincrónico arranca como uno
jaula
y
con
una
un relé sensible a la
de deslizamiento o de
de
conexión del inductor para que cuando
95 % de la velocidad sincrónica, los
− De un motor síncrono.
de
es del tipo de tensión reducida con la
resistencia
conectada al arrollamiento inductor
para disipar la corriente generada en
estos arrollamiento durante el arranque
(Figura 1.16).
devanados
inductores
21 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
alimentados
automáticamente
sean
con
corriente continua. El relé de frecuencia
de
deslizamiento
debe
también
eliminar la excitación del campo y
conectar la resistencia de campo si el
motor pierde el sincronismo ya que si
no
se
suprime
arrollamiento
sometido
a
la
del
una
excitación,
estator
el
quedará
sobreintensidad
peligrosa. El motor sincrónico debe
estar provisto de relé de secuencia
incompleta para protegerlo durante su
puesta en marcha en el caso de no
completarse la secuencia de arranque.
También debe estar provisto de medios
para ajustar la excitación de campo. La
anterior descripción del arranque como
motor
de
jaula
puede
parecer
excesivamente simplificada, por ser de
carácter general y aplicable a todos los
Fig 1 16 Control de un motor síncrono
21
motores
aplicación
sincrónicos.
Para
una
específica
de
un,
determinado tipo de estos motores., se
58
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
deberá consultar la documentación del
otros dispositivos piloto accionados
sincrónicos
para
El método más general de parada es
de estas ideas generales del arranque
la línea interrumpiendo el circuito de
aquí expuestas, requiriendo equipo o
la bobina del contactor, si se trata de
fabricante.
Muchos
están
motores
proyectados
aplicaciones específicas y varían algo
circuitos adicionales.
manualmente.
simplemente desconectar el motor de
un
arrancador
disparando
los
electromagnético,
contactos
de
o
un
Paro de un motor.- Hay varios factores
que deben ser tenidos en cuenta en la
arrancador manual, con un botón de
máquinas todo lo que se necesita es
muy rápida y exactamente pero que no
motor y dejar que éste siga girando
método que más se emplea es el
por inercia hasta que se pare. Sin
llamado de frenado por contracorriente
embargo,
o contramarcha.
parada
de
un
motor.
En
algunas
que se interrumpa o abra el circuito del
no
todas
las
máquinas
parada.
Con motores que deben ser parados
necesitan
una
utilizando
el
Esto
un grúa o montacargas no sólo se debe
pulsador juntamente con un contactor
parar rápidamente, si no que también
consigue
carga,
permiten que el motor quede sometido
únicamente a su inercia. Por ejemplo,
se
soportar
un
interruptor de frenado automático o un
inversor.
debe mantener cargas pesadas. Otras
Con cualquiera de estas unidades, el
máquinas,
las
arrancador del motor se desconecta y
de
luego es activado momentáneamente
pero no necesitan mantener una carga.
momentánea frena al motor por medio
tales
esmeriladoras
o
como
rectificadoras
roscas, deben parar muy bruscamente
El método de parada puede ser manual
o automático.
La
parada
automática
de
dispositivos
parada
sentido
contrarío.
La
inversión
de la contracorriente y produce una
parada brusca. Este tipo de parada no
se
consigue
mediante el uso de interruptores fin de
carrera,
en
flotador,
piloto
manual
es
u
otros
sirve para grúas ni montacargas a
causa de que el motor parado, por sí
solo, no puede mantener la carga.
automáticos.
La
Cuando se trata de equipos tales corno
controlada
por
grúas y montacargas hay que tener en
botones pulsadores, interruptores, u
cuenta que la carga tiene tendencia a
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
hacer girar al motor en el sentido de
descenso de la carga. Esto es lo que se
llama carga de transporte adicional.
Cuando se emplean motores de c.a.
suelen ser del tipo de rotor devanado y
la parada va precedida de una dis-
minución progresiva de la velocidad
con el fin de anular en lo posible el
Algunas veces la parada de los motores
efecto de arrastre del motor por la
sincrónicos se efectúa utilizando el
carga. Tan pronto corno el motor
frenado
automáticamente un freno mecánico
conectando resistencias en bornes del
conectado
se
convierte al motor en un generador de
emplean motores de c.a., el efecto de
c.a. La resistencia presenta una pesada
arrastre del motor por la carga es
carga al generador, haciendo que éste
disminuido con un frenado dinámico y
se pare rápidamente, Hay que tener la
a continuación, una vez alcanzada una
precaución de utilizar una resistencia
velocidad -pequeña, se hace actuar el
capaz de disipar la potencia generada
queda desconectado de la línea, actúa
(Fig. 1.17 ) que retiene al eje del motor
a
la
carga.
Cuando
freno mecánico.
dinámico.
Esto
se
realiza
desconectando el motor de la línea y
motor,
lo
que
momentáneamente
mientras se está parando el motor.
También hay que tener en cuenta que
este tipo de parada no se puede
utilizar
para
parados
frecuentes
a
causa de que hay que dar tiempo a las
unidades de resistencia para que se
enfríen entre operaciones sucesivas.
Ejercicio.
Subraya la respuesta correcta en los
siguientes reactivos.
1. Tipo de arranque en donde el motor
se conecta directamente a la línea de
alimentación.
Fig. 1.17. Frenado mecánico.
60
22
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
a) Tensión plena
b) Tensión reducida
Realización del ejercicio
c) Arranque sincrónico
2.
Cuando
directamente
un
motor
desde
la
se
arranca
línea
de
Competencia analítica
alimentación, la corriente de arranque
es:
™ Distinguir las características de
a) 5 veces la nominal
funcionamiento de los diferentes
b) 3 veces la nominal
tipos de controles eléctricos.
c) 20 veces la nominal
3. Los métodos de paro de un motor
pueden ser de dos formas:
a) Realiza un resumen en tu cuaderno
tomando en cuenta las ideas más
destacadas de los controladores de
a) Manual y automático
motores según de la lluvia de ideas
b) Brusco y lento
en la sesión.
c) Lento y con carga
4. En motores que necesitan un paro
brusco son soportar cargas se usa el
método de frenado:
b) Complementa tu información en
equipos.
c) Seleccionen
un
tipo
de
control
eléctrico y realicen un esquema en
a) Por contracorriente
hojas de rotafolio, señalando, las
b) Mecánico
características físicas y eléctricas
c) Por sincronismo
de este.
d) Presenten su trabajo al grupo para
ser retroalimentado.
22 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
Realización del ejercicio
Competencia analítica
™ Distinguir las características de
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
funcionamiento de los diferentes
tipos de controles eléctricos.
a) Reúnanse
en
personas
y
equipos
de
tres
analicen
las
características de funcionamiento
de los diferentes tipos de controles
Competencia
información
™ Consultar información técnica
sobre controles eléctricos.
a) Reúnanse
consulten
eléctricos según la lluvia de ideas
de
realizada por el PSP.
de
las
tipos
eléctricos
según
arranque-paro
de
de
ante
análisis
Instalación y automatización de
Catálogo
grupo
el
y ca utilizando sus láminas.
d) Puntualiza de manera oral y ante
de
control
de
máquinas eléctricas.
retroalimentados.
Investigación documental
Control
b) Con al información recopilada,
realiza un trabajo por escrito al
PSP.
c) Elabora conclusiones respecto
de
tu
investigación
y
preséntalas ante el grupo.
d) Retroalimenta tus conclusiones
y las de tus compañeros.
e) Realicen una sesión de preguntasrespuestas ente el grupo para ser
de
eléctricas” de I. L. Kosow.
grupo los criterios utilizados y que
tipo
2000
Siemens, “Control de máquinas
arranque y paro para motores de cd
el
controles
revistas, libros,catálogos, etc.
motores
funcionamiento de un control de
definen
diferentes
acerca
Te sugerimos los siguientes:
el
el
información
y
controles
realizado en el inciso (a).
c) Expongan
parejas
consultar páginas de internet,
características
básicas de funcionamiento de los
diferentes
los
en
eléctricos para motores, puedes
b) Elaboren en hojas de rotafolio un
listado
de
Consideraciones sobre seguridad e
higiene.
Competencia para la vida.
™ Aplicar las normas de seguridad e
higiene durante el desarrollo de la
práctica.
62
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
a)
Realiza
normas
b)
un
resumen
de
de
seguridad
las
que
existan en el laboratorio.
el desarrollo de la práctica.
No
introducir
alimentos
ni
bebidas al laboratorio.
d)
Fomenta
normas
el
respeto
vigentes
laboratorio
a
en
con
las
el
tus
compañeros de equipo.
CONTROL DEL
MOVIMIENTO.
• Inversión de giro.
Utiliza el equipo de seguridad
anotado en tu resumen durante
c)
1.2.2.
− De un motor de CD.
Inversión
Se puede obtener la inversión del
sentido de rotación de un motor de
corriente
continua
a
través
de
la
inversión de la corriente del inducido o
a través de la corriente de campo. La
inversión de la corriente del rotor o de
la corriente de campo puede obtenerse
a través del conmutador mecánico de
Realización del ejercicio.
polaridad (contactor), o a través de un
conmutador
estático
de
polaridad
(conversor doble de corriente).
Se puede hacer la inversión de la
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.2 “Arranque
retrasado de un motor de inducción
trifásico” ubicada en la pág.
corriente del rotor de 10 a 20 veces
más rápidamente que la inversión de la
corriente de campo.
Por
otra
parte,
la
inversión
con
conmutador estático puede ser de 10 a
20 veces más rápida que la inversión
del conmutador mecánico.
Además,
también
los
desgastes
limitan
el
mecánicos
empleo
de
contactores. La figura 1.18 muestra,
esquemáticamente, el principio de este
método de frenado.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
a la sucesión de fases necesaria para
tal efecto.
Un
arrancador
electromagnético
inversor
comprende
dos
contactores electromagnéticos en una
misma unidad. Las fases de la red
están conectadas a estos contactores
(Fig.
1.19) de forma que al actuar el
contactor 1, L1 se comunica con T1 y
L3 con T3 mientras que si actúa el
contactor 2, L1 se comunica con T3 y
L3 con T1 produciéndose la
inversión de dos fases, ya que L3
quedará comunicada con T2 en ambos
casos.
Fig. 1.18. Inversión: a) por la corriente de inducido, b) por el campo eléctrico.
− De un motor de CA.
La inversión de giro en un motor de
corriente alterna se logra conectando el
motor a la línea en una sucesión
determinada de fases para que el
motor gire en uno u otro sentido. Las
condiciones anteriores se logran con
un arrancador inversor. El requisito
esencial de un arrancador inversor para
motores trifásicos es que sea capaz de
conectar el motor a la línea de acuerdo
64
Electricidad Industrial
23
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Estas
unidades
generalmente
de
están
un
provistas
enclavamiento
mecánico consistente en una palanca o
brazo que impide el cierre de un
contactor cuando el otro está activado.
Muchas de estas unidades incorporan
también un enclavamiento eléctrico
que realiza la misma función.
El control remoto o a distancia de un
arrancador inversor electromagnético
sólo requiere que el botón pulsador
excite
la
bobina
del
contactor
correspondiente al sentido de giro
deseado del motor. El pulsador de
parada debe estar conectado de modo
que
desexcite
cualquiera
de
los
contactores que esté actuando en ese
instante. El conexionado del circuito se
dispone de forma que para pasar del
sentido de avance (o giro directo) al
retroceso (o giro inverso) sea necesario
accionar
previamente
el pulsador
de
23 Máquinas
eléctricas y transformadores.
I. L.
paro.
Esto
permite
que
sea
des-
conectado de la línea el motor antes de
ser invertida su marcha, evitando el
frenado del motor por contracorriente.
• Variación de la velocidad y el par.
En muchas aplicaciones prácticas, hay
necesidad
de
un
primomotor
a
velocidad constante, en el cual la
velocidad pueda ajustarse a diferentes
valores
(si
sólo
se
necesita
una
velocidad, la mejor solución puede ser
un motor síncrono con un tren de
engranes).
Se
pueden
conseguir
sistemas adecuados usando un motor
de inducción o un motor de c-c.
Muchas aplicaciones requieren sólo un
sistema de ciclo abierto, puesto que
(por ejemplo) un motor de c-c en
derivación típico tiene una regulación
inherente de velocidad de 5% a 6%, y
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
ésta se puede mejorar usando circuitos
campo no es particularmente deseable
regulación de velocidad más pequeña
dinámicas
retroalimentación (de circuito cerrado);
El tipo de control de armadura, con
esta
circuito de campo independiente, es el
de
corrección
se
auxiliares.
necesita
sección
sistemas
un
Para
una
sistema
considera
de
sólo
control
de
tales
de
debido
a
blemas.
que
más
que
a
sus
menudo
comúnmente
características
causan
se
pro-
usa
en
retroalimentación.
primotores en aplicaciones de control
Los tipos de motores convenientes
de velocidad. Es aplicable a un amplio
para las aplicaciones de control de
rango de problemas, desde carga de
servo-motores bifásicos; los motores
cargas que requieren centenares de hp.
excitación independiente y los motores
efectivo desde el punto de vista de
de
a
pérdidas internas; su comportamiento
corriente de armadura constante. El
es más lineal que el de los otros
circuito básico para cada una de estas
sistemas, y por tanto, más calculable o
máquinas se muestra en la figura 1.20.
predecible
velocidad de ciclo cerrado son los
de c-c, de armadura controlada con
c-c,
de
campo
controlado
Es
probablemente
El control de velocidad de campo
a corriente de armadura
constante, se usa en aplicaciones en
donde se requieren altas velocidades.
para
de
campo
se
usa casi
velocidades
usaría
para
velocidades arriba de las nominales.
(Muchas de estas aplicaciones son de
circuito abierto.) El tipo de control de
66
sus
características
con corriente de armadura constante
menores que la nominal; el circuito de
control
y
El motor de d-c de control de campo y
junto con el control de la armadura, el
usaría
más
los otros sistemas.
en dispositivos de velocidad ajustable
se
sistema
24 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
El control de campo se usa a menudo
que
el
dinámicas son tan buenas como las de
− De un motor de CD.
ajustable,
motores fraccionarios hasta aquellas
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
un amplificador con almacenamiento
de energía no despreciable.
el
mismo
circuito
que
el
motor
bifásico, pero en algunos casos la
corriente
de
campo
requerida
es
grande y se suministra por medio de
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
El diagrama esquemático se da en la
figura 251.21
con
el diagrama
de
Máquinas(a),
eléctricas
y transformadores.
I. L.
bloque en la figura 1.21 (b).
La función de transferencia del motor
se puede idealizar a fin de despreciar
la fricción mecánica.
Fig. 1.21.Control de velocidad de un motor de C-C con control de campo
a) Diagrama esquemático
b) Diagrama de bloque. 26
68
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
(alta resistencia en el rotor) puesto que
un motor de inducción convencional no
cambia
su
apreciable
velocidad
cuando
se
de
manera
altera
la
magnitud del voltaje en uno de los
campos. Con el motor de tipo servo, la
regulación y el ajuste de la velocidad
pueden ser muy satisfactorios en un
amplio rango de velocidades. (Si se desean velocidades tanto positivas como
negativas, el dispositivo de amplificación debe ser capaz de invertir su
fase). Las aplicaciones del control de
velocidad
del
generalmente
está
pequeños
instrumental
porque
internas
el
en
La
filosofía
velocidad
del
las
motor
básica
con
bifásico
restringido
dispositivos
apreciables.
− De26 un
motor de CA.
Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
motor
del
a
tipo
pérdidas
pueden
control
ciclo
ser
de
de
retroalimentación es simplemente que
El ajuste y la regulación de la velocidad
la cantidad que va a controlarse (en
aplicado a través del dispositivo de
valor medido se compara con el de
se
obtiene
controlando
el
voltaje
amplificación (el que puede ser otra
este caso la velocidad), se mide y el
una.
cantidad
de
referencia
que
máquina giratoria). Así el motor cuya
expresa el valor deseado. Cualquier
velocidad va a ser controlada debe
diferencia entre los valores medidos y
ajuste de la velocidad por medio del
amplifica y se usa para cambiar la
voltaje
razón,
velocidad en la dirección apropiada
cuando se usa un motor de inducción
para reducir el error. Esto se ilustra en
tener características que permitan el
aplicado.
Por
esta
bifásico normalmente es el tipo servo
deseados es
un error, el
que se
la figura 1.22 (a) para un control de
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
velocidad de un motor bifásico. Si se
corriente de campo y, por lo tanto, el
campo de control del motor y si se
ver Fig. 1.23.
desprecia la constante de tiempo del
supone que la carga es puramente de
inercia,
entonces
el
diagrama
flujo se mantienen durante el frenado
de
bloque del sistema se muestra en la
figura 1.22 (b). La inserción del par de
la
carga
se
logra
escribiendo
la
ecuación diferencial para el equilibrio
dinámico en la flecha del motor. El par
motor debe ser siempre igual al par
resistente.
• Frenado de motores.
− De un motor de CD.
Se puede frenar un motor de corriente
continua de tres maneras:
a)
Frenado dinámico.- implica la
transformación de la energía cinética
del rotor y de la carga en calor,
generado en una resistencia eléctrica
conectada en paralelo con el circuito
del inducido del motor. No se puede
controlar el frenado dinámico, siendo
usado normalmente para paradas de
emergencia. En algunas aplicaciones
más sencillas se puede usar para
reducir la velocidad del motor más
pequeño. La corriente del inducido
disminuye
con
velocidad,
durante
70
la
disminución
de
el
La
frenado.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
27 Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
29 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
Fig. 1.23 Características del
frenado dinámico. 28
b) Frenado regenerativo - significa que
la energía cinética del rotor y de la
carga se realimentan en la red de
corriente
conversor
alterna
de
como inversor.
a
través
corriente,
de
un
trabajando
El frenado regenerativo es controlable y
suele emplearse cuando se necesita el
frenado controlado. Para el frenado
regenerativo se necesita un conversor
de corriente con la posibilidad de
72
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
trabajar en operación de conversión
contracorriente, los pulsadores de ade-
muestra una simplificación de este
contactos dobles, un contacto normal-
inversa
(inversor).
La
figura
1.24
método de frenado.
lanto
frenado
continuo.
deben
poseer
Fig. 1.25. Características del frenado
significa un frenado hasta la parada del
un
retroceso
mente abierto y otro cerrado.
c) Frenado mecánico - en general
motor,
y
En
algunas aplicaciones, como tornos de
minas, etc., el frenado mecánico se
emplea
también
durante
el
funcionamiento. La figura 1.25 es un
ejemplo este método.
− De un motor de CA
El
frenado
del
motor
por
contracorriente consiste en la inversión
repentina
de
rotación
desconexión de la línea.
Si
se
desea
el
sin
frenado
previa
por
Los 30contactos
normalmente cerrados
Manual de máquinas eléctricas. Thalerestán conectados de modo que al
accionar cualquiera de los pulsadores
de marcha, es accionado previamente
el circuito de paro. Este tipo de frenado
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
debe ser utilizado con precaución ya
que no todas las máquinas pueden
soportar sin averiarse el gran esfuerzo
a que son sometidas por la inversión
repentina
Igualmente
de
marcha
puede
del
sufrir
motor.
daños
el
motor, así como también representar
un peligro para el personal que trabaja
con la máquina. Dicho trenado por
contracorriente
se
emplea
extensamente en la industria, en el
accionamiento
rectificadoras
máquinas,
proyectadas
y
de
otras
estando
para
prensas,
muchas
éstas
ya
soportar
los
esfuerzos violentos resultantes de este
tipo de frenado.
Investigación documental
Competencia para la vida.
™ Desarrollar
el
hábito
documentarse
decisiones
para
o
de
tomar
resolver
contingencias.
a) De manera individual realiza una
consulta de accesorios y equipos
de control eléctricos en catálogos
de
diferentes
fabricantes
como
Siemens, ABB, Allen Bradley, etc.
b) Con
al
información
obtenida,
realiza un cuadro sinóptico de las
características fundamentales de al
menos
tres
accesorios
y
tres
equipos de control eléctrico.
c) Investiga las posibles aplicaciones
de los dispositivos del inciso (b) y
cómo pueden éstos resolver casos
de control de motores.
d) Realiza conclusiones de tu trabajo.
e) Retroalimenta tus conclusiones y
las de tus compañeros.
74
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
conductores del motor, por lo menos
en los motores trifásicos como se ve en
Realización del ejercicio.
la
figura
1.26.
Estos
elementos
térmicos, al calentarse debido a la
intensidad, actúan sobre contactos que
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.3 “Frenado con
CD de un motor trifásico (freno
dinámico)” ubicada en la pág.
abren
el
circuito
de
la
bobina
excitadora de un contactor todos los
dos
electromagnético.
utilizan
en
Cuando
arrancadores
se
o
controladores manuales, los elementos
térmicos
disparan
un
dispositivo
mecánico que abre los contactos del
interruptor de línea.
Este
tipo
de
dispositivos
contra
sobrecargas es sensible al porcentaje
1.2.3.
PROTECCIÓN DE MOTORES.
La sobrecarga de un motor puede ser
de origen mecánico o eléctrico; por
consiguiente, la protección contra la
sobrecarga debe satisfacer a ambas. La
corriente que absorbe de la línea un
es
proporcional
sobrecarga tardará algún tiempo en
disparar
• Contra sobrecarga.
motor
de sobrecarga; por tanto, una pequeña
a
la
carga
aplicada al motor, así pues, si esta
corriente se emplea para activar el
dispositivo de protección contra la
sobrecarga
en
grande
el
abrirá
circuito.
una
casi
Sin
proporciona protección en caso de
cortocircuito. Es muy posible que en
condiciones de cortocircuito el relé se
mantenga atraído durante suficiente
tiempo para que el motor y el equipo
su gran un daño considerable.
La protección contra las sobrecargas
obtiene
mientras
embargo el relé contra sobrecargas no
estarán protegidos.
se
relé
instantáneamente
sobrecarga la máquina y el motor
generalmente
el
los
controladores conectando elementos
térmicos y metálicos en serie con dos
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
motores de gran potencia se dispone
un relé de tensión para cada fase, y sus
contactos se conectan en serie con la
bobina de retención del contactor del
arrancador, El fallo de una fase hará
que
se
desconecte
el
inmediatamente.
arrancador
El uso de tres unidades de relé de
sobrecarga
en
el
arrancador
proporciona una protección contra el
fallo
de
fase
generalmente
que
se
adecuada
considera
para
la
mayoría de las instalaciones de hasta
100 CV.
• Contra fase abierta.
Cuando
en
un
motor
trifásico
se
interrumpe la corriente en una fase, se
• Contra sobre-velocidad.
dice que éste queda en funcionamiento
En ciertos motores es posible que se
unidades
contra
pueden dañar una máquina impulsada,
sobrecarga dispararán el arrancador y
materiales en el proceso industrial, o el
embargo,
velocidad
monofásico.
Ordinariamente
de
protección
las
desconectarán de la línea al motor. Sin
puede
suceder
que
la
desarrollen velocidades excesivas que
motor. La protección contra sobrepuede
comprender
la
intensidad debida a la carga que en ese
selección y uso adecuado del equipo de
momento tenga que soportar el motor
control en aplicaciones tales como
protecciones
de productos de acero, plantas de
no sea la suficiente partí actuar las
de
sobrecarga.
Esto
ocurra generalmente con el 65 % de
plantas de papel e impresión, fábricas
proceso industria textil.
carga en la mayoría de motores de
jaula. En motores pequeños el riesgo
se considera generalmente demasiado
pequeño para que esté justificado el
31 Manual
de máquinas
eléctricas. Thalercoste
de
la protección
adicional. Para
76
• Contra campo abierto
Los motores de excitación mixta y
derivación de cd puede ser protegidos
contra la pérdida de excitación de
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
campo mediante relés de pérdidas y
protección
cd pueden acelerarse peligrosamente
equipo para cargar baterías.
campo. Algunos tipos de motores de
con la pérdida de excitación de campo.
contra
inversión
de
corriente es muy importante en el
Otros motores pueden no acelerarse
debido a la fricción o a una carga
pesada.
Existen
relevadores
de
pérdida
de
campo para proteger los motores de
c−c en derivación, o de embobinado
compuesto,
contra
pérdidas
de
excitación del campo. Hay diferentes
arreglos con el equipo de arranque
para motores de c−c y sincrónicos de
c−a. Algunos motores de c−c de
ciertos
tamaños
pueden
girar
peligrosamente, con pérdida de la
excitación del campo, mientras otros
no pueden hacerlo debido a la fricción
y al tamaño pequeño.
• Contra inversión de corriente
La inversión accidental de la dirección
de la corriente en los controladores
complejos y sensibles para corriente
continua,
Riesgos
puede
similares
ser
muy
pueden
grave.
ser
muy
frecuentes en los controles de equipo
de c−c, que existen con las fallas de
Ejercicio.
Sin consultar en el manual, define los
siguientes conceptos y anótalos en las
líneas de abajo.
1.
2.
3.
4.
5.
Inversión de giro.
Freno dinámico
Protección de motores
Sobre-carga
Sobre-velocidad
fase e inversión de fase en los sistemas
trifásicos de corriente alterna, pero
dentro de los propios controladores. La
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO
Unidad de
1
aprendizaje:
Práctica número:
1
Nombre de la
Identificación de motores según las
práctica:
características eléctricas en manuales
Propósito de la
Al finalizar la práctica el alumno identificará las diferencias entre diferentes
de fabricantes.
práctica:
tipos de motores eléctricos según su estructura y características eléctricas
Escenario:
Laboratorio.
Duración:
4 hrs.
en manuales de fabricantes.
Materiales
78
Maquinaria y equipo
Electricidad Industrial
Herramientas
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
• Manuales de motores de
• Motor de cd
•
Desarmador plano
distintos fabricantes
• Motor síncrono
•
Desarmador de cruz
distintos fabricantes
• Motor trifásico de jaula de
• Diagramas de motores de
• Motor de inducción
ardilla
•
•
•
•
•
Electricidad y Electrónica
Pinzas de electricista
Pinzas de presión
Pinzas de punta
Llaves allen
Extractor
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Procedimiento
­Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
9
práctica.
EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
9
correcta ejecución.
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
9
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1.
Identificar los motores y circuitos eléctricos a utilizar
2.
Tener listos los manuales y diagramas de diversos motores
80
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Procedimiento
Desarrollo de la práctica:
1. Identifica los motores, manuales y herramientas a emplear.
2. Identifica las características eléctricas tales como, corriente nominal, voltaje nominal, par,
velocidad de los diferentes motores proporcionados por el PSP y consultando estas en
manuales de fabricantes.
3. Identifica la estructura externa de un motor:
1. De corriente directa
2. De Inducción
3. De jaula de ardilla
4. Identifica la estructura interna de un motor:
1. De corriente directa
2. De Inducción
3. De jaula de ardilla
Haciendo todo lo necesario para desarmar por completo los motores.
5. Elabora esquemas de todos y cada uno de los estatores de los motores desarmados.
6. Enlista, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre cada estator y según el
tipo de motor.
7. Elabora esquemas de todos y cada uno de los rotores de los motores desarmados.
8. Enlista, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre cada rotor y según el
tipo de motor.
9. Enlista los componentes que son comunes sin importar el tipo de motor.
10. Explica a qué se debe el nombre de todos y cada uno de los motores empleados.
11. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
12. Anota las conclusiones que considere más relevantes.
13. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
14. Elabora algunos comentarios sobre la estructura de motores eléctricos.
15. Arma los motores con ayuda del PSP.
16. Guarda las herramientas y motores utilizados.
17. Guarda los manuales de fabricante utilizados
18. Limpia tu área de trabajo
13. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electricidad y Electrónica
incluyendo los
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Lista de cotejo de la práctica
número 1:
Identificación de motores según las características eléctricas
en manuales de fabricantes
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
Instrucciones:
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Identificó los motores, manuales y herramientas a emplear
2. Identificó las características eléctricas tales como, corriente nominal,
voltaje nominal, par, velocidad de los diferentes motores proporcionados
por el PSP y consultando estas en manuales de fabricantes
3. Identificó la estructura externa de un motor: De corriente directa, De
Inducción, De jaula de ardilla.
4. Identificó la estructura interna de un motor: De corriente directa, De
Inducción, De jaula de ardilla, haciendo todo lo necesario para desarmar
por completo los motores.
5. Elaboró esquemas de todos y cada uno de los estatores de los motores
desarmados.
6. Enlistó, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre
cada estator y según el tipo de motor
7. Elaboró esquemas de todos y cada uno de los rotores de los motores
desarmados
82
Electricidad Industrial
Si
No
No
Aplica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
8. Enlistó, de acuerdo a los esquemas realizados, las diferencias entre
cada rotor y según el tipo de motor
9. Enlistó los componentes que son comunes sin importar el tipo de
motor.
10. Explicó a qué se debe el nombre de todos y cada uno de los motores
empleados
11. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de
manera particular
12. Anotó las conclusiones que consideró más relevantes
13. Presentó sus conclusiones y las discutió en grupo
14. Elaboró algunos comentarios sobre la estructura de motores eléctricos
15. Armó los motores con ayuda del PSP
16. Guardó las herramientas y motores utilizados.
17. Guardó los manuales de fabricante utilizados
18. Limpió tu área de trabajo
19. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y
las conclusiones.
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas.
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo.
Observaciones:
PSA:
Hora de
Hora de
inicio:
término:
Electricidad y Electrónica
Evaluación:
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Unidad de
1
aprendizaje:
Práctica número:
2
Nombre de la
Arranque retrasado de un motor de
práctica:
inducción trifásico.
Propósito de la
Al finalizar la práctica el alumno manejará arrancadores magnéticos
práctica:
84
trifásicos temporizados.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Escenario:
Laboratorio.
Duración:
4 hrs.
Materiales
•
•
•
Maquinaria y equipo
Botón pulsador rojo
•
Contactor
•
Botón pulsador negro
Multímetro digital en CA,
rango de 10A.
Fuente de CA 3∅
electromagnético
•
•
•
•
•
•
•
Interruptor de
•
•
•
Transformador de control
Lámpara piloto roja
Lámpara piloto verde
Zumbador
Contacto NO (TDC)
Contacto NA (TDO)
Motor de inducción jaula
de ardilla ¼ HP
•
•
•
desconexión 3∅
•
Herramientas
Generador de CD
Electricidad y Electrónica
Pinzas de punta
Pinzas de corte
Pinzas pelacable
Desarmador plano
Desarmador de cruz
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
Precaución. ¡En este experimento de laboratorio se utilizan altos voltajes! ¡No haya conexiones con la
fuente de energía encendida! ¡ Asegúrese de colectar la terminal de tierra de la fuente de energía con
todos y cada uno de los componentes!
86
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Desarrollo de la práctica:
1. Indica si el circuito de la figura 1 es un circuito arrancador magnético a través de la línea.
2. Indica cuál bobina de operación recibirá la energía cuando se oprime el botón de arranque.
3. Señala en qué momento se cerrarán los contactos M.
4. Indica si sonará el zumbador cuando se cierren los contactos M.
5. Indica si la lámpara piloto de color rojo se encenderá cuando arranque el motor.
6. Arma el circuito de la figura 1 poniendo atención en las terminales del motor de jaula de ardilla.
7. Ajusta el temporizador en 10 segundos.
8. Cierra el interruptor de desconexión y enciende la fuente.
9. Oprime el botón de arranque y observa el funcionamiento del motor.
10. Oprime el botón de parada.
11. Repite los puntos 8 y 9 al menos tres veces.
12. Anota tus observaciones e indica si el circuito se comporta como habías analizado.
13. Apaga la fuente y abre el interruptor de desconexión.
Tiempo de Aceleración del motor.
14. Desconecta el zumbador del circuito
15. Inserta un amperímetro ajustado en el rango de 2.5A en serie con una de las terminales de
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
entrada al relevador de sobrecarga.
16. Ajusta el retraso de tiempo a 0.
17. Cierra el interruptor de desconexión y enciende la fuente
18. Utiliza un reloj para observar el tiempo de aceleración, oprime el botón de arranque mientras
observas el medidor de corriente.
19. Anota el tiempo de aceleración del motor
20. Oprime el botón de parada y del tiempo de desaceleración
21. Repite los pasos 18 a 20 y llena la siguiente tabla.
Prueba
t(aceleración)
t(desaceleración)
(s)
(s)
1
2
3
22. Apaga la fuente y abre el interruptor de desconexión
23. Limpia el área de trabajo.
24. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes
generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las
observaciones y las conclusiones.
88
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Lista de cotejo de la práctica
Arranque retrasado de un motor de inducción
número 2:
trifásico
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
Instrucciones:
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Indicó si el circuito de la figura 1 es un circuito arrancador
magnético a través de la línea.
2. Indicó cuál bobina de operación recibirá la energía cuando se
oprime el botón de arranque.
3. Señaló en qué momento se cerrarán los contactos M.
4. Indicó si sonará el zumbador cuando se cierren los contactos M.
5. indicó si la lámpara piloto de color rojo se encenderá cuando
arranque el motor.
6. Armó el circuito de la figura 1 poniendo atención en las terminales
del motor de jaula de ardilla.
7. Ajustó el temporizador en 10 segundos.
8. Cerró el interruptor de desconexión y encendió la fuente.
9. Oprimió el botón de arranque y observa el funcionamiento del
motor.
10. Oprimió el botón de parada.
Electricidad y Electrónica
Si
No
No
Aplica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
11. Repitió los puntos 8 y 9 al menos tres veces.
12. Anotó sus observaciones e indicó si el circuito se comporta como
había analizado.
13. Apagó la fuente y abrió el interruptor de desconexión.
14. Desconectó el zumbador del circuito
15. Insertó un amperímetro ajustado en el rango de 2.5A en serie con
una de las terminales de entrada al relevador de sobrecarga.
16. Ajustó el retraso de tiempo a 0.
17. Cerró el interruptor de desconexión y encendió la fuente
18. Utilizó un reloj para observar el tiempo de aceleración, oprimió el
botón de arranque mientras observaba el medidor de corriente.
19. Anotó el tiempo de aceleración del motor
20. Oprimió el botón de parada y anotó del tiempo de desaceleración
21. Repitió los pasos 18 a 20 y llenó la tabla. correspondiente
22. Apagó la fuente y abrió el interruptor de desconexión
23. Limpió el área de trabajo.
24. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos
efectuados, empleando los reportes generados a lo largo de la
práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las
observaciones y las conclusiones.
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas.
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo.
Observaciones:
PSA:
90
Hora de
Hora de
inicio:
término:
Electricidad Industrial
Evaluación:
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Unidad de
1
aprendizaje:
Práctica número:
3
Nombre de la
Frenado con CD de un motor trifásico
práctica:
(freno dinámico).
Propósito de la
Al finalizar la práctica el alumno observará el comportamiento de un motor
práctica:
trifásico debido a la acción de frenado utilizando diversas resistencias
limitado horas de CD.
Electricidad y Electrónica
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Escenario:
Laboratorio.
Duración:
6 hrs.
Materiales
Maquinaria y equipo
Herramientas
•
•
•
•
2 botón rojo
Botón negro
•
•
Vólmetro digital
Fuente de CA 208V, 3∅.
2 contactor
•
•
•
•
Relevador de retraso
Relevador de sobrecarga
Ruptor de circuitos
Resistencia de alambre de
10 Ohms
•
Resistencia de alambre de
100 Ohms
•
Lámpara piloto roja
•
Transformador de control
•
Volante de inercia
•
•
•
Contactores NA
Contactores NO
Motor de inducción jaula
de ardilla ¼ HP
•
Banda de sincronización
Procedimiento
92
•
•
electromagnético
•
•
Electricidad Industrial
Pinzas de punta
Pinzas de corte
Pinzas pelacable
Desarmador plano
Desarmador de cruz
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
Precaución. ¡En este experimento de laboratorio se utilizan altos voltajes! ¡No haya conexiones con la
fuente de energía encendida! ¡ Asegúrese de colectar la terminal de tierra de la fuente de energía con
todos y cada uno de los componentes!
Electricidad y Electrónica
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Desarrollo de la práctica:
En la figura 1 el generador o excitado de cd y el voltaje de inercia sirven como carga de alta
inercia para el motor de jaula de ardilla. La resistencia limitadora de corriente directa desde 33.
3 ohms (tres resistencias de 100Ohms en paralelo).
1. Explica el propósito de los dos contactos M normalmente cerrados en el circuito de cd.
2. Explica el propósito de los dos contactos DB normalmente abiertos en el circuito de cd.
3. Explica el propósito del contacto DB normalmente cerrado en el circuito de control
4. Indica el propósito del contacto M normalmente abierto en el circuito de control.
5. Explica la función del contacto DB normalmente abierto en el circuito de control
6. Indica la función del contacto TDO normalmente cerrado en el circuito de control
7. Arma el circuito de la figura uno (observa que la excitación de cd proviene de la fuente de
energía de 120Vcd).
8. Acopla el generador de cd excitado al motor de jaula de ardilla con la banda de sincronización.
9. Monta el volante de inercia en la flecha del motor de jaula de ardilla.
94
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
10. Conecta las terminales del motor de jaula de ardilla
11. Ajusta el retraso para 10 segundos
12. Cierra interruptor y encienda la fuente
13. Oprime el botón de arranque (el motor debe arrancar y adquirir velocidad como lo indica el
boleto conectado a través del generador de cd..
14. Oprime el botón de parada
15. Repite los puntos 8 y 9 al menos tres veces
16. Mide y anota el tiempo que necesita el motor para pararse sin frenado dinámico.
17. Oprime el botón de arranque y permite que el motor adquiera su velocidad total
18. Oprime el botón de frenado y describe lo que sucede
19. Repite los puntos 17 y 18 al menos tres veces
20. Mide el tiempo que requiere el motor para pararse con frenado dinámico.
21. Compara los tiempos de parada con y sin frenado dinámico de cd
22. Apaga la fuente y abre el interruptor
23. Quita del circuito las tres resistencias de 100 Ohms
24. Cambia el valor de la resistencia de frenado a 30 Ohms (tres resistencias de 10 Ohms en serie)
25. Cierra interruptor y enciende la fuente
26. Arranca el motor y espera a que alcance velocidad
27. Oprime el botón de frenado y mide el tiempo que necesita para pararse cuando usa una
resistencia de frenado de 30 Ohms
28. Apaga la fuente y abre el interruptor
29. Cambia el valor de resistencia de frenado a 20 Ohms (dos resistencias de 10 ohms en serie)
30. Cierra el interruptor y enciende la fuente
31. Arranca el motor y espera a que alcance velocidad
32. Oprime el botón de frenado y mide el tiempo que necesita para pararse cuando utiliza una
resistencia de frenado de 20 Ohms.
33. Apaga la fuente y abre el interruptor
34. Indica si el tiempo de frenado depende de la magnitud de la corriente directa
35. Indica si es importante considerar la especificación de disipación de potencia de las resistencias
de frenado
36. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
37. Limpia el área de trabajo.
38. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes
generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las
observaciones y las conclusiones
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Lista de cotejo de la práctica
Frenado con CD de un motor trifásico (freno dinámico).
número 3:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Explicó el propósito de los dos contactos M normalmente cerrados en
el circuito de cd.
2. Explicó el propósito de los dos contactos DB normalmente abiertos en
el circuito de cd.
3. Explicó el propósito del contacto DB normalmente cerrado en el
circuito de control
4. Indicó el propósito del contacto M normalmente abierto en el circuito
de control.
5. Explicó la función del contacto DB normalmente abierto en el circuito
de control
6. Indicó la función del contacto TDO normalmente cerrado en el circuito
de control
7. Armó el circuito de la figura uno (observó que la excitación de CD
proviene de la fuente de energía de 120Vcd).
8. Acopló el generador de cd excitado al motor de jaula de ardilla con la
banda de sincronización.
96
Electricidad Industrial
Si
No
No
Aplica
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9. Montó el volante de inercia en la flecha del motor de jaula de ardilla.
10. Conectó las terminales del motor de jaula de ardilla
11. Ajustó el retraso para 10 segundos
12. Cerró interruptor y encienda la fuente
13. Oprimió el botón de arranque (el motor debe arrancar y adquirir
velocidad como lo indica el boleto conectado a través del generador de
cd..
14. Oprimió el botón de parada
15. Repitió los puntos 8 y 9 al menos tres veces
16. Midió y anotó el tiempo que necesita el motor para pararse sin frenado
dinámico.
17. Oprimió el botón de arranque y permitió que el motor adquiriera su
velocidad total
18. Oprimió el botón de frenado y describió lo que sucedió
19. Repitió los puntos 17 y 18 al menos tres veces
20. Midió el tiempo que requiere el motor para pararse con frenado
dinámico.
21. Comparó los tiempos de parada con y sin frenado dinámico de cd
22. Apagó la fuente y abrió el interruptor
23. Quitó del circuito las tres resistencias de 100 Ohms
24. Cambió el valor de la resistencia de frenado a 30 Ohms (tres
resistencias de 10 Ohms en serie)
25. Cerró el interruptor y encendió la fuente
26. Arrancó el motor y esperó a que alcanzara velocidad
27. Oprimió el botón de frenado y midió el tiempo que necesita para
pararse cuando usa una resistencia de frenado de 30 Ohms
28. Apagó la fuente y abre el interruptor
29. Cambió el valor de resistencia de frenado a 20 Ohms (dos resistencias
de 10 ohms en serie)
30. Cerró el interruptor y encendió la fuente
31. Arrancó el motor y esperó a que alcanzara velocidad
32. Oprimió el botón de frenado y midió el tiempo que necesita para
pararse cuando utiliza una resistencia de frenado de 20 Ohms.
33. Apagó la fuente y abrió el interruptor
34. Indicó si el tiempo de frenado depende de la magnitud de la corriente
directa
35. Indicó si es importante considerar la especificación de disipación de
potencia de las resistencias de frenado
36. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
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37. Limpió el área de trabajo.
38. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,
empleando los reportes generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las
conclusiones
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas.
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo.
Observaciones:
PSA:
Hora de
Hora de
inicio:
Evaluación:
término:
RESUMEN
En este Capítulo 1 hemos sentado las
tiempo, es decir, directa. Estos motores
bases teóricas sobre el funcionamiento
pueden ser en derivación, excitación
según el tipo de corriente que los
Los de corriente alterna (corriente que
directa, corriente alterna polifásica o
clasificar en polifásicos, monofásicos,
síncronos.
etc. Siendo el más representativo de
El primer tipo de motores, se alimenta
este tipo de motores el llamado “jaula
de los motores eléctricos que a saber y
alimenta pueden ser: de corriente
por corriente que no varía con el
98
compuesta, etc.
varía con el tiempo) se pueden
de ardilla”.
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Por último, los motores denominados
PARO y ARRANQUE tanto de un motor
con corriente alterna y cuya
tipos. El control de motores se hace
según la frecuencia del voltaje de
requiere una elevada corriente en el
alimentación en cada uno de ellos.
arranque y esta corriente a veces no
motores según la fuerza que
una caída de voltaje considerable en
desarrollan en la flecha denominada o
los demás dispositivos presentes en los
conocida como par del motor.
sistemas de producción, y en
hace de los motores es debido a su
dañar la carga haciéndose necesario un
motor de velocidad regulable y el
controlado de alguna forma.
motor de velocidad constante.
Los dos tipos de arranque para
Una vez que hemos estudiado el tipo
motores de ca ampliamente usados
de motores y clasificado según sus
son: arranque a tensión plena y
parámetros nos hemos centrado en la
arranque a tensión reducida. Cuando la
estructura y composición de cada uno
carga es pesada y por lo tanto requiere
principales tales como, el rotor,
ser necesario el arranque a tensión
estator, devanados, polos, etc. Tanto
reducida.
los de corriente directa como los
Hay varios factores que deben ser
directa, etc.
motor. En algunas máquinas todo lo
determinan el tipo de motor de que se
abra el circuito del motor y dejar que
está hablando pueden ser manipulados
éste siga girando por inercia hasta que
configuraciones denominados de
máquinas permiten que el motor quede
síncronos debido a que se alimentan
característica es que giran o rotan
Puede hacerse otra clasificación de los
La última y gran clasificación que se
velocidad dentro de los que destacan el
de ellos destacando las partes
síncronos, jaula de ardilla, de corriente
Ahora, todos los parámetros que
mediante distintos dispositivos y
control.
Los controles que hemos estudiado en
primer lugar son los denominados de
de cd como uno de ca en sus distintos
necesarios porque la mayoría de ellos
puede ser suministrada o bien genera
ocasiones, el par que se produce puede
arranque lento el cual, debe ser
gran esfuerzo su aceleración, puede
tenidos en cuenta en la parada de un
que se necesita es que se interrumpa o
se pare. Sin embargo, no todas las
sometido únicamente a su inercia.
Cuando se emplean motores de c.a., el
efecto de arrastre del motor por la
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carga es disminuido con un frenado
alimentación logrando así la variación
alcanzada una velocidad -pequeña, se
Respecto al frenado de motores hemos
Otro de los parámetros que pueden
regenerativo significa que la energía
manipularse y que hemos visto a través
cinética del rotor y de la carga se
cambio de rotación de un motor tanto
alterna a través de un conversor de
en cd como en ca. Se puede obtener la
corriente, trabajando como inversor;,
inversión del sentido de rotación de un
frenado dinámico que implica la
la inversión de la corriente del inducido
del rotor y de la carga en calor,
La inversión de giro en un motor de
conectada en paralelo con el circuito
corriente alterna se logra conectando el
del inducido del motor. y el frenado
motor a la línea en una sucesión
mecánico en general significa un
determinada de fases para que el
frenado hasta la parada del motor, un
motor gire en uno u otro sentido.
frenado continuo.
EL control de velocidad de un motor es
Para frenar un motor de ca hemos
que pueden aprovecharse par distinta
contracorriente consiste en la inversión
dinámico y a continuación, una vez
hace actuar el freno mecánico.
del manual, es la inversión de giro o
motor de corriente continua a través de
o a través de la corriente de campo.
otro de los parámetros manipulables
requerida.
estudiado tres tipos, a saber: frenado
realimentan en la red de corriente
transformación de la energía cinética
generado en una resistencia eléctrica
estudiado el frenado por
aplicaciones. El control de campo se
repentina de rotación sin previa
usa a menudo en dispositivos de
desconexión de la línea.
de la armadura, el que se usaría para
estudiado los diferentes dispositivo de
circuito de control de campo se usaría
las protecciones contra sobrecarga,
para velocidades arriba de las
fase abierta, sobre-velocidad, contra
directa).
En el siguiente capítulo, trataremos
Por ejemplo para variar la velocidad de
sobre las formas de conexión de los
un motor síncrono será suficiente
diferentes tipos de dispositivos de
velocidad ajustable junto con el control
velocidades menores que la nominal; el
nominales (en motores de corriente
variar la frecuencia del voltaje de
100
Para concluir este capítulo hemos
protección para motores destacando
campo abierto e inversión de corriente.
control electromagnéticos comenzando
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por la estructura de los mismos y que
algunos de ellos con ejemplos de
bloques posteriormente, se describirá
Otro tema importante que
física de diversos controladores
es la descripción de los diagramas de
electromagnéticos como relevadores,
escalera y su interpretación, cableado
existentes en el mercado. Se hace
tableros de control así como, una serie
mención también, de diferentes
de pruebas necesarias para la puesta
elementos auxiliares como luces de
en marcha de sistemas de control que
interruptores de pedal y se ilustran
motores en la industria.
te presentaremos en diagrama de
mediante diagramas, la estructura
contactores, etc. Y los diferentes tipos
señalización, botones pulsadores,
catálogos SIEMENS y otros fabricantes.
abordaremos en el siguiente capítulo,
de un centro de control de motores y
impliquen la conexión de varios
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 1
1. ¿Qué es un motor eléctrico?
2. ¿Cómo se produce el campo magnético en los motores comerciales?
3. Menciona tres características del motor de inducción.
4. Describe el funcionamiento de un motor de inducción
5. El motor asíncrono más utilizado es el conocido como:
6. Los motores síncronos deben su nombre a que:
7. Según el tipo de corriente los motores se clasifican en:
8. El par se define como:
9. Menciona las clasificaciones de los motores según su velocidad.
10.
Al rotor de una máquina de cd se le conoce como:
12.
La velocidad de una máquina síncrona tiene que ver, aparte de la frecuencia
13.
¿En qué consiste el arranque a tensión plena de un motor?
14.
¿Qué desventaja principal presenta el arranque a tensión plena?
15.
¿En qué consiste el arranque a tensión reducida de un motor?
17.
¿Cómo se logra la inversión de giro de un motor de ca?
11.
Las partes básicas y que son comunes a los motores de cd como de ca son:
de la linea, con:
16.
Describe el procedimiento más común para parar un motor.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
18.
19.
102
¿Cómo se varía la velocidad de un motor síncrono?
Menciona los tipos de protección de motores más comunes.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE CIRCUITOS DE CONTROL
ELECTROMAGNÉTICOS
2
Al finalizar el capítulo, el alumno instalará y operará circuitos de control
electromagnéticos dentro de los sistemas electromecánicos con base en las
especificaciones del proyecto para asegurar una operación fiable y segura del
equipo.
Instalación y
Operación de
Circuitos de Control
de Máquinas
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD
1. Reconoci-
Módulo
108 Hrs
DE APRENDIZAJE
2. Instalación y
3. Instalación y
miento de la
Operación de
Operación de
Función de
Circuitos de
Circuitos de
los Controles
Control
Control con
hrs.
2.1.
los componentes
que se utilizanPLC´s
en los
enIdentificar
las
Electromagné
ticos
circuitos de control electromagnético.
Máquinas
2.2.
Realizar el montaje de los componentes de un
Eléctricas
Electrónica
circuito Electricidad
de controly electromagnético
de acuerdo a
40 Hrs
40 Hrs
18 Hrs
diagramas y especificaciones de instalación.
hrs.
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Unidades de
Aprendizaje
SUMARIO
¾
¾
¾
¾
¾
¾
MODELO ESTRUCTURAL DE LOS
CIRCUITOS
DE
CONTROL
ELECTROMAGNÉTICOS.
DISPOSITIVOS DE CONTROL.
EL DIAGRAMA DE ESCALERA.
UBICACIÓN Y MONTAJE DE
COMPONENTES.
CABLEADO.
OPERACIÓN DEL SISTEMA.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
2.1. Identificar los componentes que
se utilizan en los circuitos de control
electromagnético.
104
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
el operador del sistema. Por ejemplo
mencionaremos las estaciones de
botones,
interruptores
selectores,
botones
permanentes,
botones
intermitentes, etc.
2.1.1.
MODELO ESTRUCTURAL
DE LOS CIRCUITOS DE
CONTROL
ELECTROMAGNÉTICOS
• Modelo de entradas salidas.
Un circuito de control electromagnético
puede representarse de diferentes
maneras. Las representaciones mas
comunes
incluyen
diagramas
de
escalera y diagramas de alambrado.
Una de las representaciones que
pueden usarse es el denominado
Diagrama de Bloques, en donde cada
etapa está simplificada, ya que, se
representa únicamente mediante un
rectángulo que indica la función
principal de dicha etapa. Un circuito de
control electromagnético puede ser
representado según se muestra en la
figura 2.1.
A continuación describiremos en
detalle todos y cada uno de los bloques
que componen el diagrama de bloques
anterior.
− Bloque de entrada.
Este bloque se compone de todas
aquellas variables de control que
entran al sistema, en esta etapa se
incluyen también las líneas de
alimentación del circuito, es decir,
supongamos que se tiene un motor
trifásico, entonces, las líneas de
alimentación trifásicas forman parte
del bloque de entrada.
− Bloque de tratamiento o control.
Esta etapa esta compuesta por todos
aquellos circuitos auxiliares de mando
o control y que no necesariamente se
encargan del accionamiento directo de
los motores de potencia, por ejemplo,
se encuentran aquellos contactos
normalmente cerrados o normalmente
abiertos, contactos de sobrecarga,
protecciones de sobrevelocidad, y en
general todos aquellos dispositivos que
se encargan de proteger el circuito.
− Bloque de salida.
Generalmente, todos lo contactores o
relevadores
de
potencia
son
accionados a través de un relevador o
bobina que cierra los contactos de
manera momentánea, a estas variables
que controlan el accionamiento de las
bobinas y a las bobinas o contactores
mismos se les denomina el bloque de
salida.
− Bloque de comunicación hombre
máquina.
En esta etapa se encuentran todos
aquellos componentes que sirven de
interfase entre el circuito de control y
Electricidad y Electrónica
Fig. 2.1. Diagrama de bloques que ilust
funcionamiento de de un circuito de co
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
La figura 2.2 muestra los bloques en
un sistema de control para un
arrancador de motor.
− Accionamiento de potencia.
Esta es la parte actuadora del sistema
de control es decir, se compone de
todos
aquellos
contactores
y
relevadores de potencia que se
encargan de cerrar de manera directa
la línea o líneas de alimentación con el
motor o carga del sistema. Estos
relevadores,
contactores
o
interruptores de potencia tienen la
capacidad de operar en intensidades
nominales de corriente de hasta 6000
A.
En la figura 2.3 mostramos un
interruptor de potencia con una
corriente nominal de 800A.
• Tipos de mandos.
Según el tipo de señales que
intervienen en un proceso de control
éstos pueden dividirse en diferentes
grupos, a saber: analógico, digital y
binario. Estos tipos de mando se
explican a continuación.
− Analógico.
Este tipo de mandos, trabajan con
señales de tipo continuo, con un
margen de variación determinado.
Dichas señales
106
suelen representar magnitudes físicas
del proceso, mediante una tensión o
corriente proporcionales a su valor.
Estos tipos de mando se componen de
elementos eléctricos o electrónicos del
tipo analógico tales como, relevadores,
contactores, etc.
− Digital.
Los sistemas de control digital se
caracterizan por que las variables que
intervienen no son continuas en el
tiempo es decir, existe un número
determinado y definido de valores que
pueden adoptar las variables.
Este tipo de controladores o mandos
utilizan
generalmente
dispositivos
digitales MSI, VLSI, etc. Tales como
contadores, multiplexores, registros de
corrimiento, etc.
− Binario (on off)
Este es un tipo de controlador digital
ya que no utiliza señales continuas en
el tiempo ya que las variables se
definen sólo con dos valores es decir,
estos controladores trabajan con
señales todo o nada llamadas también
señales binarias.
Estos niveles o estados se suelen
representar por variables lógicas o bits
cuyo valor puede ser sólo 0 ó 1,
empleando la notación binaria de la
lógica de Boole.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Estos controles operan sólo con
variables de un solo bit y se denominan
a veces lógicos.
1 Control de Motores Eléctricos Enriquez
Electricidad y Electrónica
Fig. 2.3. Interruptor de potencia SACE-METRON para int
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Ejercicio.
Enlista a continuación las partes que
componen un circuito de control
electromagnético.
Realización del ejercicio
2 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
Competencia analítica
™ Analizar
y
sintetizar
el
funcionamiento de los controles
electromagnéticos.
a) Con
base
en
diagramas
de
controles electromagnéticos (al
menos
tres),
analiza
el
funcionamiento de cada uno de
108
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
ellos en forma general.
seleccionaste
b) Una vez que has determinado el
funcionamiento general, realiza
un resumen describiendo todas
para
los
controladores.
c) Con los datos de las pruebas
llena
y cada una de las partes que los
la
señalando
conforman, señala dentro del
siguiente
con
una
tabla
cruz
cumple o no con el estándar.
si
resumen, el por qué de cada una
de las piezas componentes y lo
que sucedería si se omite alguna
de ellas dentro del controlador.
c) Elabora
conclusiones
el
respecto.
Controlador
1
d) Comenta tus conclusiones ante
el
grupo
para
que
retroalimente tu información.
Controlador
2
™ Evaluar
el
cumplimiento
controles.
los
manuales
SI
NO
Tipo de
prueba
Cumple
SI
NO
de
estándares de los fabricantes de
a) Consulta
prueba
Cumple
se
Realización del ejercicio
Competencia de calidad.
Tipo de
Controlador
Tipo de
Cumple
3
prueba
SI
NO
del
fabricante para diferentes tipos
de controladores (al menos tres)
localizando en ellos las normas
o estándares que deben cumplir.
b) Realiza al menos tres pruebas
(puedes incluir una visual) que
2.1.2.
cumplen
• Dispositivos hombre-máquina.
te ayuden a determinar si se
los
estándares
que
Electricidad y Electrónica
DISPOSITIVOS
CONTROL.
DE
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
− Interruptores selectores.
Es
un
dispositivo
que
puede
suministrar varias disposiciones de
contacto mediante la rotación de un
solo interruptor.
Algunos ejemplos comerciales se
muestran en la figura 2.4. El
interruptor (a) muestra un selector
Siemens de dos posiciones mientras
que el interruptor (b) es un selector de
tres posiciones, a su vez, este tipo de
selectores
son
de
contacto
permanente.
o Números de maniobras
10 5 3 2.5 1 Millones
de
maniobras
o Vida útil mecánica:
aprox. 10 millones de maniobras
o Temperatura
ambiente
máx.
admisible:
de -20°C hasta +55°C
o Sección de conexión (conductor)
AWG No. 14
3 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo
(b)
(a)
Fig. 2.4. Interruptores selectores; a) dos posiciones; b) tres posiciones.
3
Los datos técnicos se muestran a
continuación:
o Tensión nominal de aislamiento
Ui:
corriente
alterna
corriente
continua
500 V
600V
o Corriente
permanente
lth2
10 A
o Vida útil de los contactos
110
Los pulsadores se emplean para la
maniobra
de
contactores
y
com-
binaciones de ellos, para abrir o cerrar
o Corriente de desconexión con
c.a.:
− Botones pulsadores.
circuitos
auxiliares,
para
la
señalización, para el mando de relés,
etc.
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
En
la
figura
2.5
se
muestra
esquemáticamente la estructura de un
pulsador; consta esencialmente de dos
elementos principales:
1.
2.
Botón pulsador
Cámara de contactos
de mando, montaje, ambiente, etc.,
que
se
presentan
para
cada
case
particular.
Intentaremos una clasificación de los
diversos tipos de pulsadores, teniendo
en cuenta los siguientes criterios:
a)
por las condiciones mecánicas de
b)
por las condiciones eléctricas de
mando
mando
;
c) por las condiciones de montaje
d) por las condiciones ambientales
Fig. 2.5. Constitución de un pulsador.
1. Botón pulsador o cabeza de pulsador; 2.
Cámara de contactos; 3. Contacto de
Al accionar el botón pulsador, éste
de Motores de
Eléctricos.
Wildi- de
actúa sobre4 Control
el vástago
la cámara
de
contactos,
que
es
mecánicamente
solidario con contactos de apertura (3)
o de cierre (4) situados en el interior de
(a)
dicha cámara, realizándose de esta
forma
las
operaciones
de
mando
previstas. Los pulsadores pueden ser:
a)
de contactos mantenidos o
permanentes
b) de contactos por impulsos
Las
disposiciones
pulsadores,
constructivas
existentes
en
las
(b)
Fig. 2.6. Diferentes tipos de pulsadores permanen
− Botones sostenidos.
5 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo
En
los
pulsadores
de
contactos
sostenidos o permanentes al dejar de
accionar sobre el botón pulsador, el
contacto correspondiente permanece
de
ins-
talaciones industriales, son numerosas
y adaptadas a las diversas condiciones
en el estado a que ha sido llevado por
la acción de dicho botón; es decir,
actúa como un interruptor y la orden
de mando es permanente.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Los
pulsadores
de
contactos
en máquinas y plantas industriales, en
ños interruptores; los pulsadores de
utilizar las manos. Se utilizan para
órganos
parada, así como en procesos de
permanentes son, en realidad, peque-
contactos por impulsos constituyen los
de
mando
denominados pulsadores.
propiamente
Los botones pulsadores de contacto
aquellos casos donde no es posible
efectuar operaciones de arranque y
producción.
permanente no necesariamente tiene
Dependiendo
que
ambientales y de las tareas mecánicas,
ser
un
botón
que
se
pueda
las
se
pueden ser también del tipo manija tal
robustos
(a) y (b).
ingeniería industrial, por ejemplo en
y como se muestran en las figuras 2.6
diversas
condiciones
accionar mediante una presión. Los
pulsadores de contacto permanente
utilizan
de
versiones
de
interruptores de pedal. Las series de
utilizando
interruptores
generalmente
se
vienen
en
la
prensas, punzonadoras y dobladoras,
así como en máquinas de deformación
de
chapa.
Existen diferentes fabricantes dentro
de los cuales mencionaremos la serie
KF de Siemens que es una serie de
interruptores de plástico; incluyen su
uso en aparatos de laboratorio, en los
aparatos electro-médicos, y en las
máquinas textiles.
Todos los interruptores de pedal, están
también disponibles en versiones de
pedales múltiples. La serie 232 viene
montada con una protección contra
accionamientos
intencionados.
La serie de interruptores de pedal KF
− Interruptor de pedal.
Los interruptores de pedal se montan
112
no
está disponible con una gama de
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
contactos "reed" , microrruptores, o
dispositivo
•
sensores Hall.
En las figuras 2.7, 2.8 y 2.9 se
muestran diferentes interruptores de
pedal para uno, dos y cinco pedales
respectivamente.
conmutador
frecuencia
protecciones
•
Las
características
generales
de
de
cualquier relé son:
-El aislamiento entre los terminales de
entrada y de salida.
-Adaptación sencilla a la fuente de
• Relevadores.
El relé es un dispositivo mecánico
capaz de comandar cargas pesadas a
control.
-Posibilidad de soportar sobrecargas,
partir de una pequeña tensión aplicada
tanto en el circuito de entrada como
contenida en su interior genera un
Las dos posiciones de trabajo en los
interruptor mecánico. Ese interruptor
caracterizan por:
a su bobina. Básicamente la bobina
campo
magnético
que
acciona
el
es el encargado de manejar la potencia
en el de salida.
bornes
de
salida
de
un
relé
se
- En estado abierto, alta impedancia.
en sí, quedando al circuito electrónico
- En estado cerrado, baja impedancia.
así aislar mecánicamente la sección de
Para los relés de estado sólido se
la labor de "mover" la bobina. Permite
potencia de la de control. Pero para
accionar
la
bobina
la
corriente
y
pueden añadir:
-Gran número de conmutaciones y
tensión presente en un puerto paralelo
larga vida útil.
En general, se puede distinguir un relé
cero,
no es suficiente.
los siguientes bloques:
•
-Conexión en el paso de tensión por
desconexión
intensidad por cero.
-Ausencia
Circuito de entrada, control o
de
en
ruido
el
paso
de
mecánico
de
conmutación.
excitación
•
Circuito de acoplamiento
•
Circuito
de
salida,
carga
o
Fig. 2.7. Interruptor de un solo pedal
maniobra, constituido por:
circuito excitador
•
•
•
•
•
Electricidad y Electrónica
•
•
1 pedal
Con o sin cubierta protectora
Máx. 4 contactos por pedal
Caja metálica
Nivel de estabilidad elevado
Amplia apertura del protector
Pedal a baja altura.
6
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-Escasa
potencia
de
mando,
6, 7, 8 Control, instalación
y Automatización.
compatible
con TTL
y MOS.SIEMENS. Catálogo
− De control.
-Insensibilidad a las sacudidas y a los
Los relevadores magnéticos se utilizan
-Cerrado a las influencias exteriores
circuitos de control para interrupción,
golpes.
por un recubrimiento plástico.
como dispositivos auxiliares en los
lo
mismo
en
arrancadores
las
bobinas
grandes
que
de
los
para
controlar motores pequeños u otras
cargas
eléctricos,
tales
luces
como
piloto,
calefactores
o
señales
audibles. No proporcionan protección
114
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
contra sobrecarga a los motores y,
bajo voltaje se usan muy ampliamente
control de dos alambres (cualquier
alumbrado
con
alumbrado.
ordinariamente, se usan en sistemas de
dispositivo eléctrico que hace contacto
dos
alambres).
cualquier
normalmente
Sin
contacto
embargo,
para
interrumpir
del
circuitos
tipo
de
residencial
y
comercial, y arreglos individuales de
disponible,
abierto,
se
puede
conectar para servir como circuito de
retención
en
alambres,
dispositivos
un
sistema
siempre
piloto
que
de
de
se
tres
usen
contacto
momentáneo, tales como estaciones de
botones.
Los relevadores de control se pueden
obtener
en
una
diversidad
de
a
b
construcciones, retiro sencillo o doble,
con varias combinaciones de circuitos
de contactos normalmente abiertos y
normalmente cerrados esa variedad
permite la selección de un relevador
para casi cualquier aplicación.
Los contactos de la carga del relevador,
se usan con más frecuencia para abrir y
cerrar circuitos de control que para
accionar
circuitos
de
energía.
Fig. 2.10. a) relevador de control de c-a, de un
polo doble tiro, con el diagrama de sus
contactos; b) y relevador con cuatro contactos
”normalmente
abiertos”
y
cuatro
“normalmente cerrados”. Para cambiar de la
posición abierta la cerrada, se cambian las
conexiones de los alambres a los polos
Las
aplicaciones típicas de control, incluye
el gobierno de un arrancador para
motor y las bobina del contactos, la
interrupción
de
relevadores.
Son
solenoide
y
dispositivos
otros
más
pequeños, pero vitales, de interrupción
Los relevadores de control, como los
para muchos complejos sistemas de
arrancadores,
control. Los sistemas de relevador de
son
de
aspecto
y
construcción totalmente diferentes, de
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
acuerdo con sus fabricantes, pero,
línea energía hasta la localización del
en los sistemas de alambrado para
ventajas
sus propósitos sean semejantes. En las
emplean dispositivos piloto, tales como
figuras 2.10 (a) y (b) se muestran dos
estaciones de botones, interruptores
corriente alterna.
limite
básicamente,
pueden
intercambiarse
control, siempre que las capacidades y
tipos de relevador de control para
control remoto. Esta es una de las
principales
del
control
electromagnéticos sobre el manual. Se
de flotador, de presión, de
o
termostatos,
a
fin
de
proporcionar el control necesario para
los contacto es de operación. El control
automático, con el empleo de algunos
de estos dispositivos piloto, es una
9 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
− Contactores.
Los
contactores
interruptores
magnéticos
accionados
son
mediante
electromagnetismo, que proporcionan
un medio seguro y conveniente para
conectar
que
interrumpir
circuitos
derivados. La diferencia principal entre
un contactor y un arrancador para
motor, es que el primero no contiene
relevador
desde
contactores
se
sobrecarga.
emplean
Los
para
interrumpir, con dispositivos piloto de
control, cargas tales como alumbrado,
calefacción y para controlar motores de
c-a,
cuando
la
protección
contra
sobrecarga se instala separadamente.
Los tamaños más grandes se usan
ampliamente para circuitos de control
remoto de corriente relativamente alta,
cuyo costo prohíbe la instalación de
116
ventaja notable de los controladores
magnéticos
Partes del contactor.
Carcaza: soporte fabricado en material
no conductor (plástico o baquelita)
sobre
el
cual
se
fijan
componentes del contactor.
Circuito
todos
electromagnético:
los
esta
compuesto por unos dispositivos cuya
finalidad es transformar la electricidad
en magnetismo, generando un campo
magnético lo más intenso posible.
Propiamente constituiría el electroimán
de un contactor.
Esta compuesto de bobina, núcleo y
armadura.
Bobina:
es
un
arrollamiento
de
alambre, con un gran número de es-
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
piras, que al aplicársele tensión crea un
La tensión que se aplica a la bobina, se
lugar
electromagnético,
de elementos (pulsadores, contactos
muelles de la armadura, atrayéndolo
auxiliares de mando, etc.) de acuerdo o
hacia el núcleo Se construye con cobre
las
campo magnético. El flujo generado da
a
un
superior
al
par
par
resistente
de
los
electrolítico, arrollándolo sobre una
realiza a través de una gran variedad
auxiliares,
contactos
necesidades
de
elementos
o complejidad
circuito.
del
formaleta.
La intensidad absorbida por la bobina,
Núcleo:
al ser energizada, es relativamente
metálica, generalmente en forma de E,
elevada, debido a que no existe en el
circuito nada más que la resistencia del
conductor,
mínima
por
al
ser
la
tener
El
núcleo
es
una
parte
y que va fija en la carcaza.
reactancia
Su función es concentrar y aumentar el
circuito
flujo magnético que genera la bobina
el
electromagnético mucho entrehierro.
(colocada
Una vez cerrado el circuito magnético
núcleo),
(cuando el núcleo atrae la armadura)
eficiencia la armadura.
en
la
para
parte
atraer
central
con
del
mayor
aumenta la impedancia de la bobina, lo
que reduce la corriente inicial a uno
intensidad nominal baja.
Se construye con una serie de láminas
muy
delgadas
(chapas),
fe-
rromagnéticas y aisladas entre sí (pero
La tensión de alimentación puede ser la
que
misma
fuertemente unido), generalmente de
del
circuito
de
fuerza
o
inferiores a ésta, reducidas por un
forman
un
solo
bloque
hierro silicoso, con la finalidad de
transformador, o suministradas por
reducir
motivo, al elegirse un contactor, debe
eléctricas que circulan por el núcleo al
tomarse muy en cuenta la tensión (y
estor sometidas a una variación del
la
de energía por efecto joule).
otra fuente de alimentación. Por este
frecuencia) con que debe energizarse
bobina.
Estos
datos
vienen
parásitas
al
o
máximo
de
los
Foucault
corrientes
(corrieres
flujo magnético, originando pérdidas
claramente registrados en ella.
En los contactores cuyo circuito de
mando
Electricidad y Electrónica
va
a
ser
alimentado
por
P T-Bachiller
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corriente alterna (no así cuando se
a diferencia de este es una porté móvil,
núcleo
elemento
circuito magnético, cuando se energice
cortocircuito,
debe estar separado del núcleo. Se
alimenta con corriente continua), el
adicional
debe
tener
denominado
sombra,
espiras
un
espiras
en
de
cuya finalidad principal es cerrar el
la bobina, porque en estado de reposo
espiras de Frager o anillos de defasaje.
aprovecha
Cuando circula corriente alterna por la
sobre el una serie de contactos (parte
bobina, cada vez que el flujo es cero, la
móvil del contacto) que se cerrarán o
armadura se separa del núcleo dos
abrirán siempre que la armadura se
veces por segundo, porque el flujo
magnético producido por la bobina es
de
esta
propiedad
de
movimiento que tiene para colocar
ponga en movimiento.
también dos veces cero. En realidad
La armadura debe estar cubierta por un
como el
material aislante, para evitar que los
(1/120
tiempo
de
es
muy
segundo
pequeño
cuando
la
frecuencia es 60 Hz), es imposible que
diferentes contactos que se coloquen
queden eléctricamente unidos.
la armadura se separe completamente
del núcleo, pero es suficiente para que
Contactos: elementos que tienen por
se origine un zumbido y vibración, que
objeto cerrar o abrir una serie de
contactor.
este
Un contacto está compuesto por dos
inconveniente se colocan en las dos
partes fijas (ubicadas en la carcaza) y
columnas
una
de
ser
continuo
estropearán
Para
evitar
laterales
del
núcleo
el
las
espiras de sombra (construidas en
cobre), para suministrar al circuito
circuitos.
parte
armadura).
móvil
(sujeta
Ordinariamente
no
bronce fosforado, que es un buen
produce,
secuencia
constante,
un
similar
creando
flujo
al
en
con-
magnético
que
puede
conductor,
mismo
tiene
tiempo
hechos
la
magnético un flujo cuando la bobina
lo
están
en
consistencia
cierta
de
y
al
elasticidad.
Normalmente en el punto en que se
produciría la corriente continua.
establece el contacto (extremos de la
Armadura: elemento similar al núcleo,
en cuanto a su construcción, pero que
118
parte fija y móvil que deben unirse) se
produce un arco eléctrico al abrirse el
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circuito bajo carga, por lo que es
a) Principales: son los contactos que
necesario que dichos puntos tengan
tienen por finalidad realizar el cierre o
una mayor consistencia y dureza. Para
apertura del circuito principal, a través
puntos en materiales aleados a base de
circuito de utilización (carga). Deben
plata-cadmio,
estar
lograr
esto
se
construyen
dichos
plata-níquel,
paladio, etc.
plata-
del cual se transporta la corriente al
debidamente
permitir
el
paso
calibrados,
de
para
intensidades
requeridas por la carga sin peligro de
Estas partes deben tener una gran
deteriorarse.
resistencia al desgaste por erosión que
Por la función que deben realizar estos
resistencia mecánica, poca resistencia
Se tienen contactores con contactos
oxidable (el óxido se constituye en
desde unos cuantos amperios, hasta
material aislante) y no ser susceptible a
corrientes
pegarse o soldarse.
elevadas.
produce
el
arco,
tener
buena
eléctrica en el punto de contacto, no
contactos serán únicamente abiertos.
capacitados para transportar corrientes
con
intensidades
muy
Sobre todo en estos últimos, en el
Todas estas exigencias hacen que los
momento en que un contactor bajo
contactos (especialmente en el punto
carga se desenergiza y los contactos se
del
inmediatamente, sino que la corriente
de contacto) sean la parte más delicada
contactor,
y
por
consiguiente
separan,
el
circuito
se
sigue
de
tiempo a través del aire ionizado (aire
que
los
circuitos
establecen funcionen normalmente.
que
Una de las precauciones que más debe
cuidarse
es
mantenimiento
la
de
hacerles
periódico,
así
un
como
protegerlos del polvo, grasa, humedad,
que
al
durante
calentarse
se
un
abre
deben cuidarse con especial esmero,
manera
pasando
no
ha
breve
vuelto
conductor). Debido a este fenómeno se
produce
una
transforma
generará
en
una
chispa,
un
que
arco
si
se
eléctrico
temperatura
muy
elevada, de 5000º a 8000º C, muy por
etc.
encima de la temperatura de fusión del
En el contactor encontramos dos tipos
material con el cual están hechos los
de contactos: principales y auxiliares.
contactores,
Electricidad y Electrónica
debilitándolos,
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
desgastándolos
por
erosión
y
emplea
un
Por lo tanto en circuitos que absorben
formado
crea
reducir el arco y apagarlo en el tiempo
aumentado
más breve posible. Esto puede lograrse
núcleo de láminas, el cual por
transferencia
alejar el conductor, que en este
finalmente dañándolos completamente.
corrientes
altas
es
magnético: el campo eléctrico
imprescindible
magnético
mediante diferentes sistemas: soplado,
y
fraccionamiento
procedimiento
un
circular,
a
través
campo
que
es
de
un
repulsión magnética tiende a
del
arco, etc.
caso
La zona, donde se produce el arco,
desplazándolo y alargándolo. En
apagachispas, debe construirse con
efecto que con el soplado por
conocida comúnmente como cámara
corro
poliéster
con
un
o Baño de aceite: se debe tener
más empleados
con
eléctrico,
aire a presión.
para
presente que, si el arco no se
apagar el arco son:
o Soplo
arco
gran
porcentaje de fibra de vidrio.
Los sistemas
el
esta forma se consigue el mismo
materiales muy resistentes al calor,
tales
es
extingue, es porque el aire es
aire
a
presión
:
conductor (está ionizado) por
consiste en aplicar un chorro de
acción
mismo instante de la apertura
ese calentamiento se elimina
de
este inconveniente.
aire seco sobre el arco en el
los
contactos.
procedimiento
inconveniente
de
tiene
que
en
la
calor.
Colocando
aceite dieléctrico que absorba
Este
el
del
o Cámaras
desionizadoras:
al
mayoría de los casos no se
igual que en el método anterior
está convenientemente seco.
procurando que éste no alcance
o Soplo magnético: es una técnica
temperaturas que permitan este
se evita la ionización del aire
dispone de aire a presión, o no
muy
usada
que
consiste
fenómeno.
en
alargar el arco para aumentar su
resistencia eléctrica, impidiendo
o Transferencia y fraccionamiento
de esta manera el paso de la
del arco: se trata de que el arco
corriente. Para conseguirlo se
120
Electricidad Industrial
inicial pase rápidamente de unas
P T-Bachiller
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puntas
ubicadas
en
los
En circuitos con cierta complejidad se
los
tienen únicamente contactos auxiliares,
extremos del contacto móvil, a
unos
guías
de
arco
de
contactos fijos para producirse
el fraccionamiento del mismo en
las aletas de las cámaras de
corte (Cámara apagachispas), de
usan frecuentemente contactores que
denominados
por
esta
rozón
contactores auxiliares.
Funcionamiento del contactor:
manera que, divide el arco en
Cuando la bobina es recorrida por la
muchos arcos más pequeños, su
corriente eléctrica, genera un campo
extinción
magnético intenso que hace que el
sea
sencilla.
mas
fácil
y
núcleo atraiga a la armadura (parte
móvil), de manera que al realizarse
este
movimiento,
se
cierran
b) Auxiliares: son aquellos contactos
contemporáneamente
que tienen por finalidad el gobierno
contactos abiertos (tanto principales
del contactor (específicamente de la
como
bobina) y de su señalización.
contactos cerrados.
Pueden ser abiertos o cerrados, y como
Para volver los contactos a su estado
únicamente
bobina.
están
hechos
para
a
dar
pequeñas
paso
corrientes
de
auxiliares)
reposo
todos
y
basta
se
abren
desenergizar
los
los
la
(alimentación de la bobina y elementos
de
señalización),
suelen
ser
normalmente más pequeños que los
Ventajas en el uso de contactores:
1.
contactos principales.
Posibilidad de maniobra en
circuitos sometidos a corrientes
El número de contactos auxiliares por
muy altas, mediante corrientes
contactor
débiles. Se puede gobernar un
varía
de
acuerdo
a
las
contactor
para
200
maniobras, desde uno normalmente
ejemplo,
con
bobinas
abierto,
consumen
necesidades
hasta
de
las
varios
diferentes
abiertos
y
cerrados.
sólo
0.35 A 220 V.
Electricidad y Electrónica
A,
alrededor
por
que
de
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2.
3.
Tensión y frecuencia reales
Ahorro de tiempo al realizar
maniobras prolongadas.
Posibilidad de controlar un
motor
desde
varios
puntos
de alimentación de la bobina.
5.
(estaciones).
4.
Si es para el circuito de
potencia o únicamente para el
circuito
Seguridad del persona:, dado
que se realizan las maniobras
6.
desde lugares alejados del motor
de
mando,
o
para
ambos.
Tensión de aislamiento del
contactor.
.
5.
6.
Automatización del arranque
de motores.
Automatización y control en
numerosas
aplicaciones,
con
Daños en los contactores:
1.
El
contactor
realimentado
(auto
sostenido).
Puede
de manso (llenado automático de
conductores interrumpidos en el
tanques de aguo, control de
circuito o bien por conexiones
temperatura
mal hechas en el contactor o en
los
hornos,
originado
conductores
aislados,
mal apretados, etc.)
Elección de los contactores:
2.
o Calentamiento excesivo
presente los siguientes factores:
o Desgaste prematuro
3.
o Presión débil de los resortes
Tensión y potencia nominales
o Contactos corridos o soldados
Clase de arranque del motor.
3.
de la carga.
Número
aproximado
de
•
accionamientos (conexiones por
122
Daño
en
la
bobina
por
cortocircuito.
Condiciones de trabajo: ligera,
normal,
Fallas en la bobina por:
sobretensión, sobreintensidad o
hora).
4.
tornillos
Fallas en el contactor por:
Al elegir un contactor deben tenerse
2.
por
los pulsadores (contactos con
etc...).
1.
queda
ayuda de los aparatos auxiliares
en
estar
no
duro,
extrema,
etc.
•
Desconexión en los bornes por
vibración excesiva del circuito
electromagnético
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
•
Calentamiento
excesivo
(normalmente no debe pasar de
4.
80º C).
Fallas
en
el
circuito
electromagnético:
•
Falla mecánica de alguna de las
partes que lo constituyen.
•
Escasa fuerza magnética para
atraer la armadura.
•
Deficiencia en la desconexión
(los resortes estén flojos).
•
Circuito magnético ruidoso y
− De sobrecarga.
vibración excesiva
La
Los dos contactores que se muestran
en la figura 2.11 se accionan mediante
corriente
alterna.
Nótense
las
divisiones de servicio pesado para
ahogar el arco. Éstas contienen bobinas
de cobre grueso, llamadas bobinas de
extinción, que se montan sobre los
contactos, en serie con la carga, para
una mejor supresión del arco.
protección
de
sobrecarga
de
motores eléctricos es necesaria para
impedir que los motores se quemen y
para garantizar la máxima duración de
funcionamiento del motor.
La sobrecarga del motor puede ser
causada por un aumento de la carga en
la maquinaria de activación, un voltaje
de entrada bajo o una fase abierta en
un sistema polifásico.
Cuando se produce la sobrecarga del
motor, excesiva corriente, lo cual causa
el recalentamiento. Para impedir que
los motores se recalienten se utilizan
relés de sobrecarga. Estos limitan la
cantidad
de
corriente
predeterminado.
elementos
Estos
térmicos
a
o
un
relés
valor
tienen
magnéticos
conectados en las líneas del motor
para limitar la excesiva corriente, el
relé
Electricidad y Electrónica
desenergiza
al
arrancador
y
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
adecuadamente un motor, debe captar
detiene el
lo más exactamente posible el calor
producido al interior del motor. Una
unidad de sobrecarga térmica consiste
en
un
elemento
calentador,
una
caldereta de soldadura y una rueda de
trinquete.
Cuando pasa demasiada corriente a
través
del
elemento
calefactor,
la
aleación de la caldereta de soldadura
se funde. Luego la rueda de trinquete
puede funcionar libremente, lo que
abre
el
circuito
de
control
del
arrancador para detener el motor.
− Temporizados.
Son aparatos que cierran o abren
determinados
contactos
(contactos
temporizados) al cabo de un tiempo,
debidamente establecido, de haberse
abierto
o
cerrado
su
circuito
de
alimentación.
motor. Los códigos eléctricos locales
Es muy importante no confundir los
sobrecarga.
contactos
térmica que captan el calor total en sus
temporizador, y que actuarán
localizaciones. Éstas son afectadas por
pronto se energice este.
aumento de temperatura causado por
temporizadores:
10 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
determinan la dimensión de la relé de
Existen los relevadores de sobrecarga
la temperatura que las rodea y por el
contactos
temporizados
con
auxiliares
de
sobrecarga,
124
la
misma.
para
Un
relé
de
proteger
NO
TEMPORIZADOS que puede tener un
Existen
dos
grupos
la corriente del motor que fluye a
través
los
1. Al trabajo: si sus contactos
temporizados actúan después de
Electricidad Industrial
tan
de
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
cierto tiempo de haber sido
se obtiene por el movimiento de una
energizado.
2. Al
reposo:
sus
membrana, en fundón de una entrada
contactos
temporizados actuaran solamente
regulable de aire, por acción de una
bobina.
después de cierto tiempo de que el
temporizador
haya
desenergizado.
sido
• Interruptores y sensores de proceso.
Los temporizadores según la técnica
de
construcción
pueden ser:
y
funcionamiento,
− De limite.
Son aparatos destinados a controlar la
posición de una parte en una máquina
1. Temporizadores con mecanismo de
o la misma máquina.
por un mecanismo de relojería, a base
En cuanto a los contactos, tienen uno
relojería: cuando el retardo se consigue
de engranajes, que actúan accionados
por un pequeño motor; con embrague
electromagnético, de manera que al
cabo de cierto tiempo de funcio-
cerrado y uno abierto y se comportan
exactamente como los de un pulsador
de conexión-desconexión (b).
namiento del motor, entra en acción el
Su aplicación va dirigida a la parada o
cierre del circuito de mando.
to de las máquinas, por lo que se
embrague y se produce la apertura o
inversión del sentido de desplazamienconvierten en dispositivos de los que
2. Temporizadores electrónicos:
depende la seguridad de la máquina, el
sistemas basados en circuitos
electrónicos y que presentan una gama
muy extensa en cuanto a valores y
material y el mismo personal.
Al actuar una fuerza mecánica por lo
precisión de tiempo. Su uso se ha ido
regular un elemento de la misma
extendiendo rápidamente,
especialmente en aquellos dispositivos
máquina, actúa sobre la parte saliente
fundamental.
desplazando los contactos por lo que
en los cuales la precisión es
3.
Temporizadores
del
se
neumáticos:
el
interruptor
abren
circuitos.
retardo de sus contactos temporizados
Electricidad y Electrónica
o
de
cierran
posición,
determinados
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
De
acuerdo
con
de
comúnmente para gobernar circuitos
ejercerá sobre él, se eligen los de
herramientas, sistemas de lubricación
accionamiento
el
tipo
mecánico
que
se
pistón, bola, roldana, resorte, etc.
de equipos de soldadura, máquinas
de alta presión, bombas y compresores
impulsados por motor.
Entre los interruptores de posición
A
interruptores accionados por boya.
variedad de gamas de presión. Un
podemos
citar
también
los
causa
aplicaciones,
de
la
existe
diversidad
una
de
amplia
dispositivo accionado por medio de un
Una modalidad de estos elementos
diagrama, se diseña para aplicaciones
microrruptores. Se denominan así por
pequeños
emplean
tan altas como 2000 libras por pulgada
auxiliares
de
mando
son
los
ser de pequeñas dimensiones y se
como
conmutadores
de
que requieren una respuesta sensible a
cambios
de
presión
en
gamas de presión bajas. Para presiones
corriente del circuito de mando para
cuadrada,
fuerzas de accionamiento mínimas o
accionado por fuelles metálicos sin
pequeños desplazamientos.
costura
Los interruptores de posición o finales
interruptores accionados por un pistón
de carrera se caracterizan por:
hidráulico, para presiones hasta de
•
La
apertura
y
cierre
de
obtener
15,000 libras por pulgada cuadrada.
entre las presiones de conexión y
brusco),
aun
Una
duración
para
mecánica
y
Un fácil ajuste y conexión
Los reguladores de presión del tipo del
la amplia variedad de requerimientos
que se encuentran en el control de
neumática
controles
campo. Los interruptores que se usan
pero también se utilizan de dos polos.
industrial están diseñados para cubrir
máquinas
desconexión) se pueden cambiar en el
más frecuentemente, son de un polo,
Los interruptores de presión del tipo
126
pueden
control
(corte
− De presión.
Estos
se
un
La amplitud y la diferencial (diferencia
eléctrica máximas
•
y
emplea
contactos debe ser muy rápida
movimientos lentos.
•
sus
se
se
o
hidráulicas.
emplean
más
medidor
proporcionan
el
control
exacto de los valores de presión o
vacío en los sistemas en que se
instalan.
Cuando
se
usan
como
dispositivos piloto para control con
arrancadores magnéticos , gobiernan la
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
operación de motores para bombas o
La finalidad de un interruptor de flujo
interruptores de presión.
través de una tubería, o conducto y
un medidor del tipo de Bourdon y
o cierre de un juego de contactos. Un
relevador de control. A unos delicados
tipo de interruptor de caudal (fig. 2.13)
relevador, haciendo que se abran o
uno de sus extremos y una paleta o
cierren, según sea el caso. Por tanto,
aspa en el otro.
compresores, en forma semejante a los
Los reguladores de presión constan de
contactos del medidor energizan el
los contactos de relevador se emplean
para controlar una arrancador para
motor
grande,
impidiendo
es detectar el flujo líquido, aire o gas a
transformarlo en la acción de apertura
utiliza una palanca con contactos en
11 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
la
quemadura posible de los contactos
del medidor.
En la figura 2.12 se
interruptor
de
muestra un
presión
del
tipo
industrial.
Fig. 2.13. Interruptor de caudal, tipo paleta.
12
El extremo de la paleta se introduce en
el tubo de modo que el flujo de líquido
o
gas
actuando
sobre
ésta
haga
bascular la palanca y abra o cierre los
contactas del accionador por el otro
extremo.
Otro tipo de interruptor de caudal
Fig. 2.12. Interruptor de presión del
tipo industrial, con la tapa separada.
Nót
l
− De flujo
ill d
ió
utiliza
la
diferencia
de
presión
producida al pasar el líquido a través
del orificio de un plato o diafragma
instalado en el tubo. Desde cada lado
del orificio parte un tubo hasta el
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
interruptor
de
presión.
La
correspondiente diferencia de presión
actúa sobre el interruptor de presión
en un sentido o en otro, abriendo o
cerrando
sus
depende
de
contactos,
su
lo
que
disposición.
Este
interruptores de flujo o caudal está
ilustrado en la figura 2.14.
Lo mismo que ocurre con otros tipos
de dispositivos detectores empleados
en el control existen gran variedad de
dispositivos mecánicos para accionar
los
contactos.
Es
recomendable
consultar catálogos de fabricantes y
estudiar los diagramas e ilustraciones
que
contienen
para
ampliar
los
conocimientos acerca del diseño y
12 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
aplicación
de
los
interruptores
caudal.
de
Este tipo de interruptores, como su
nombre lo indica, detectan un nivel de
agua y son diseñados y empleados
para
el
control
automático
de
arrancadores magnéticos de motores
para bombas de ca y cc, o para el
control automático directo de cargas
ligeras
de
motor.
Este
tipo
de
interruptores se conocen también con
el nombre de Interruptores de flotador.
La operación de un interruptor de
flotador se controla por el movimiento,
hacia arriba o hacia abajo, del flotador
que se coloca en el tanque de agua. El
flotador abre o cierra mecánicamente
los contactos eléctricos mediante una
varilla o cadena con un contrapeso. Los
interruptores no se pueden sumergir
en el agua, pero se utilizan para las
operaciones de un tanque, de una
bomba de sumidero, o para llenar un
depósito.
Pueden
conectarse
eléctricamente al motor de una bomba
para mantener automáticamente lleno
o vacío un tanque.
Un ejemplo de interruptor de presión
se pude observar en la figura 2.15.
Fig. 2.14. Interruptor de caudal,
tipo diferencia presión. 13
− De nivel.
128
− De temperatura.
Termostatos
Son aparatos que abren o cierran
circuitos en función de la temperatura
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
que los rodea (no deben confundirse
fluido
Según el principio de funcionamiento
La variación de presión actúa por
tubo capilar.
sobre un interruptor eléctrico
con los Relés térmicos).
alojado
en
un
tubo
delgado, al variar la temperatura.
pueden ser de láminas bimetálicas y de
medio
de
un
tubo
ondulado
que conecta, al subir o bajar la
temperatura.
Para cada gama de temperatura se
utilizan diferentes tubos, como son el
tubo capilar o en bulbo especial.
− Sensores de proximidad.
Detectores de proximidad.
Son
dispositivos
empleados
para
electrónicos
el
control
de
Fig. 2.15. a) interruptor de flotador accionado
presencia, ausencia, fin de recorrido,
b) interruptor de flotador accionado con una
contacto directo con las piezas.
con una varilla;
etc.,
sin
necesidad
de
entrar
en
Se emplean cuando los velocidades de
ataque y funcionamiento son elevadas,
el entorno exterior de los piezas es
severo, existe presencia de polvos,
o De láminas bimetálicas: se basan
en la acción de la temperatura
sobre una placa, compuesta por
dos
metales
de
diferente
coeficiente de dilatación, que se
curva al elevarse la temperatura,
hasta llegar a abrir o cerrar los
contactos del circuito de mando.
13, 14 Manual de máquinas eléctricas. Thaler-
o De tubo capilar: aprovecha la;
aceite
de corte, agentes químicos,
humedad, vibración, choque, etc., o
cuando las piezas son pequeñas o
frágiles.
Estas características hacen que su uso
sea
muy
ensamblaje,
máquinas
etc.
variaciones de presión de un
Electricidad y Electrónica
útil
en
máquinas
máquinas
de
herramientas,
transportadoras,
prensas,
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Detectores de proximidad inductivos:
mismo dispositivo. El retorno del haz
basan en la variación de un campo
montado frente al detector.
se usan para objetos metálicos. Se
electromagnético
al
acercarse
un
de luz se obtiene mediante un reflector
Detectores fotoeléctricos de
objeto metálico.
proximidad: en este caso también
Detectores de proximidad capacitivos:
el emisor y receptor están
se emplean para objetos de cualquier
incorporados en uno misma caja. El
naturaleza.
haz de luz, en este caso, es
Su
principio
de
funcionamiento radica en la variación
parcialmente reflejado hacía el
objeto cualquiera.
se encuentre en su proximidad.
de un campo eléctrico al acercarse un
Detectores fotoeléctricos.
Son
dispositivos
compuestos
electrónicos
esencialmente
de
un
emisor de luz asociado a un receptor
fotosensible. Pata detectar un objeto,
es suficiente que este interrumpa o
haga
variar
la
intensidad
del
haz
luminoso.
Detectores
fotoeléctricos
de
barrera: son dispositivos en los cuales
el emisor y detector están separados.
Se usan particularmente para alcances
largos, o en la detección de objetos
cuyo poder reflexivo no permiten la
utilización del sistema reflex.
Detectores
130
van
fotoeléctricos
incorporados
• Dispositivos auxiliares de seguridad y
disyuntores.
− Fusibles
Quizá el dispositivo mas simple de
protección
del
motor
contra
sobreintensidades es el fusible. Los
fusibles están divididos en dos grandes
grupos: fusibles de baja tensión (600 V
o menos) y fusibles de alta tensión
(mas de 600 V ) .
El tipo de cartucho o contacto de
casquillo, es útil para las tensiones
nominales entre 250 y 600 V en los de
tipo fijo y recambiable. El tipo fijo
contiene polvo aislante ( talco o un
tipo
reflex: en este sistema el emisor y el
receptor
receptor por cualquier objeto que
en
un
adecuado
aislante
orgánico)
redondeando el elemento fusible. En
caso de cortocircuito, el polvo tiene
como misión:
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
(1) enfriar el metal vaporizado, (2)
circuito. Estos fusibles contienen dos
condensado, y (3) extinguir el arco que
elemento
conductor.
veces la corriente normal) y (2) una
La presencia de este polvo es la que
disposición
ruptura en el caso de cortocircuitos
veces
bruscos.
proporciona
El tipo tapón fusible, el cual funciona a
retardo de tiempo inverso.
disponible en el comercio para bajas
que,
Estos fusibles poseen una base roscada
unos 3 minutos( a 5 veces la corriente
y están proyectados para ser utilizados
nominal), hasta aproximadamente 10
en arrancadores reducidos o en cajas
segundos ( a unas 20 veces la corriente
de interruptores de seguridad a 125 V,
nominal), ya que el efecto térmico varia
en motores de pequeña corriente. Por
con el cuadrado de corriente. Por tanto
regla general, los fusibles protegen
un
contra las sobrecargas.
empleado para procurar la protección
Se han efectuado ensayos para mejorar
contra
las características del fusible en las
desconectar el circuito durante los
que, con valores nominales inferiores,
corriente en el arranque o en el
sobrecargas y de cortocircuitos.
elemento fusible estándar de acción
absorber
el
vapor
metálico
pueda mantenerse en el vapor metálico
confiere al fusible su alto poder de
la tensión nominal de 125 V, estando
corrientes nominales de hasta 30 A.
contra los cortocircuitos mas bien que
aplicaciones a los motores de forma
permitan
protecciones
contra
Un tipo de fusible llamado fusible
temporizado, que existe en los tipos de
cuchillas,
cartucho
y
tapón,
elementos en serie ( o paralelo ): (1) un
fusible
estándar
para
la
protección de cortocircuitos ( 25 a 50
contra
sobrecarga,
corriente
nominal
o
interruptor térmico de hasta cinco
la
una
que
característica
de
La cualidad de tiempo inverso significa
por
ejemplo
el
circuito
será
conectado por este ultimo elemento en
fusible
relativamente
de
valor
pequeño
sobrecargas
y
nominal
puede
sin
llegar
ser
a
periodos de elevación transitoria de la
frenado. En el caso de cortocircuito, el
instantánea
interrumpe
inmediatamente el circuito para evitar
desperfectos.
proporciona un gran retardo en el caso
Otro tipo aparte de fusible que ha sido
de
fabricado, intenta mejorar la capacidad
sobrecargas
momentáneas
o
sostenidas antes de desconectar el
de limitación de corriente de estos
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
dispositivos antes de que la corriente
razones
un valor de régimen permanente.
para funcionar desde el 110 al 250 por
poseen cierta capacidad de limitación
máximas de ruptura de hasta 10 veces
de la corriente ya que interrumpen el
la corriente nominal. La figura 1−1d
que
fusible
de cortocircuito alcance su máximo o
Los
fusibles
de
cartucho
comunes
circuito casi instantáneamente antes de
el
cortocircuito
tenga
la
anteriormente
citadas.
Los
relés de máxima están proyectados
ciento de sobrecarga con corrientes
muestra el conjunto combinado de
y
relé
de
máxima
que
oportunidad de existir y fundir o unir
comprende los sistemas de protección
los contactos de los disyuntores o relés
de
El fusible de potencia limitador de la
máxima
de máxima.
corriente contiene elementos fusibles
de aleación de plata rodeados por
cuarzo en polvo.
Por
encima
de
600V
se
emplean
fusibles especiales de alta tensión que
incluyen varios órganos para extinguir
el
arco
que
se
podría
mantener,
particularmente a alta tensión, cuando
el elemento fusible se vaporiza a causa
de la corriente excesiva.
Los tipos de fusibles de alta tensión
mas comunes son:
(1) el fusible de desionizacion con
ácido bórico liquido, (2) el fusible de
expulsión, y (3) el fusible de material
sólido.
Aunque los propios fusibles presentan,
naturalmente,
la
protección
de
cortocircuitos o de corriente máxima
ruptura,
su
protección
contra
sobrecargas esta algo limitada por las
132
sobrecargas
tiempo
de
y
cortocircuito.
operación
varia
del
relé
inversamente
El
de
con
corriente de sobrecarga.
la
− Interruptores termomagnéticos
Relés termomagnéticos
Al igual que los relés térmicos, son
aparatos
destinados
a
proteger
motores contra posibles sobrecargas.
Está formado por un núcleo horizontal
sobre el cual se han bobinado dos
arrollamientos
de
alambre:
un
primario, por el que circula la Corriente
de control, y un secundario
extremos
está
unido
un
cuyos
bimetal.
Cuando la corriente de control pasa
por el bobinado primario, crea un
campo magnético que, por una parte
tiende a atraer una lámina flexible
hacia el núcleo, y por otra induce en el
bobinado
secundario
(actuando
como
una
un
corriente
pequeño
transformador) que la recorre y caliente
el bimetal.
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
conjunto del equipo de mando, para
Disparo diferido del térmico.
Si
la
corriente
sobrepaso
el
operaciones de mantenimiento o para
valor
modificaciones en dicho equipo. No
deforma, dejando libre, después de
están construidos para su maniobra en
cierto tiempo, un tope (unido a la
vacío, es decir, sin que haya carga en la
unión tope-lámina se flexiona y una
En la mayor parte de los casos los
palanca
seccionadores están provistos de un
ajustado, el bimetal se calienta y se
lámina y que bloquea el bimetal). La
actúa
sobre
el
eje
de
están dotados de poder de ruptura y
instalación.
transmisión, provocando la apertura de
contacto
una caja. El rearme se puede realizar
contactos principales, y que provoca la
suficientemente.
detrás del-seccionador, si éstos están
un contacto colocado en el interior de
solamente cuando el bimetal se enfríe
auxiliar
cuya
apertura
se
produce antes de la separación de los
apertura de los contactores situados
cerrados en e! momento en que se
Disparo instantáneo del térmico.
inicia la maniobra del seccionador.
Si la corriente adquiere rápidamente un
Por otra parte, los seccionadores deben
valor elevado (superior a 10 In), antes
resultar capaces de soportar el paso de
que el bimetal se deforme lo necesario
las
magnética sobre la lámina es mas
normal del equipo, particularmente a
fuerte que el resorte que lo mantiene
las puntas de corriente.
contra el tope, de manera que se pega
El mando de los seccionadores de baja
actuará sobre el eje de trasmisión
empuñaduras, palancas, etc. Según se
para
liberar
el
tope,
la
atracción
al núcleo, y por consiguiente la palanca
provocando la apertura del contacto
intensidades
corresponden
tensión,
caso de disparo diferido.
− Interruptores de seguridad (de
cuchillas)
seccionadores
conocidos
o
como
disyuntores
realiza
corriente
y
permiten, sobre todo, aislar de la red el
Electricidad y Electrónica
que
funcionamiento
por
ilustra en la figura 2.16.
que se encuentra en la caja, como en
También
se
al
de
medio
de
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
cerrando de esta forma el circuito.
Pueden
ser
unipolares,
bipolares,
tripolares, etc., la forma constructiva
de las piezas que constituyen los
contactos es muy variada y su tamaño
depende de la intensidad de corriente
que admite el interruptor.
Como puede apreciarse en la figura, en
que
se
representa
un
interruptor
tripolar, las tres cuchillas de contacto
están unidas entre sí por medio de un
Los interruptores de palanca (Fig.2.17),
15, 16 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
travesaño de material aislante, el cual
se sujeta la empuñadura; de esta
se emplean para corrientes nominales
forma, puede manejarse sin peligro el
comprendidas entre 20 y 2 000 A y son
interruptor.
de uso general.
construidas de latón o de cobre y
encajan,
Las
cuchillas
simultáneamente
están
en
los
resortes de contacto; para intensidades
superiores a 400 A, los interruptores
acostumbran a construirse con doble
cuchilla por polo. Los contactos están
montados a suficiente distancia entre
sí
para
que,
en
circunstancias
normales, no se produzca ningún arco
entre ellos; para grandes intensidades
15,16 Fuente: Máquinas eléctricas y transformadores. I. L.
Fig. 2.17. Interruptor tripolar
(3 cuchillas) de palanca. 16
nominales,
disponen
los
con
apagachispas
polos.
interruptores
tantas
se
cámaras
independientes
como
Estos interruptores están construidos
Muchas veces, los interruptores de
en forma de una cuchilla que penetra
palanca se montan sobre una base
entre
134
dos
resortes
de
contacto,
aislante (Fig.2.18); en otras ocasiones
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
(Fig.2.19), con espigas de fijación, para
montaje
directo
sobre
cuadros
eléctricos.
Cuando estos interruptores se montan
Pero
si su maniobra debe realizarse por
17, 18 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
personal no especializado, como es el
caso en instalaciones de viviendas,
en centrales o en locales destinados
talleres, etc., todas las piezas bajo
especialmente
instalaciones
tensión han de estar protegidas contra
realiza por personal especializado, el
cubren los interruptores con cajas
montaje se realiza tal como se ha
protectoras de material aislante, como
indicado hasta ahora.
se muestra gráficamente en la figura
a
eléctricas, en que su maniobra se
contactos accidentales, para lo cual se
2.20.
Los
interruptores
construyen
ruptura
de
palanca
se
de ruptura lenta y de
rápida.
El
interruptor
representado en la figura 2.21 es de
ruptura lenta; puede apreciarse que
para desconectar el interruptor, es
preciso que transcurra cierto tiempo
desde que se inicia la maniobra hasta
que
se
abre
completamente
interruptor.
Fig. 2.18. Interruptor de palanca, montado
sobre base aislante. 17
Fig. 2.19. Interruptor de palanca con espigas de
fijación para montaje directo sobre cuadros. 18
Electricidad y Electrónica
el
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Por el contrario, el interruptor de la
figura 2.22 es de ruptura rápida; en
esta ocasión, se monta un muelle o
resorte entre la palanca y la cuchilla de
contacto;
al
empuñadura,
accionar
el
muelle
sobre
se
la
va
distendiendo hasta que la cuchilla se
separa bruscamente del contacto fijo.
Fig. 2.22. Funcionamiento de un interruptor de
ruptura rápida. 21
Fig. 2.20. Interruptor con caja protectora
de material aislante. 19
19, 20, 21 Control de Motores Eléctricos. Wildi- de
• Indicadores luminosos y audibles.
− Luz piloto
Es
un
elemento
de
señalización
luminosa alimentado a plena o baja
tensión, cuyo color y estado (apagadaencendida)
indican
el
estado
de
funcionamiento del motor, es decir una
lámpara piloto tiene la función de
indicar
Fig. 2.21. Funcionamiento de un interruptor
de ruptura lenta. 20
136
Electricidad Industrial
cuando
el
motor
está
en
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
operación, de esta forma, si el motor
Por mencionar algunos ejemplos las
lámpara
estará
resistentes a los efectos del clima, es
estará apagada cuando el motor se
lugares donde la humedad del aire sea
encuentra afuera de funcionamiento.
superior
citar:
El lente está protegido contra polvo y
arranca puesta en funcionamiento la
con
los
piloto
encendida de lo contrario, la lámpara
Entre estos dispositivos se pueden
a)
lámpara de incandescencia,
b)
Lámpara con atmósfera de gas
lámparas
indicadoras
3SL1
son
decir, pueden emplearse incluso en
al
80%
y
tengan
lugar
condensaciones frecuentes.
chorros de agua (clase de protección
alimentada a plena tensión.
IP65).
(neón, argón, xenón, etc.) alimentada a
lámpara indicadora de Siemens para
c)
roscadas.
plena tensión.
lámpara de
incandescencia
En la figura 2.23 se muestra una
tensiones de hasta 400V con bases
montada en serie con una resistencia.
− Sirenas
d) lámpara de incandescencia o de gas
alimentada
por
transformador.
medio
de
un
Un
pequeño
transformador permite la utilización de
lámparas resistentes a los choques y
vibraciones, aumentadas a la tensión
de 6 V. El cambio de lámpara es fácil y
se efectúa con toda seguridad por el
hecho
de
la
baja
tensión
de
alimentación.
Este tipo de dispositivos pertenece a
los llamados indicadores audibles su
funcionamiento
presenta
varias
posibilidades ya sea desde un simple
zumbido con muy pocos decibeles de
intensidad
hasta
intensidades
de
decenas de decibeles.
Su
función,
para
intensidades
pequeñas, es la de “avisar” cuando
algún interruptor o botón pulsador ha
sido accionado. En ocasiones se utiliza
− Lámpara indicadora
Las
lámparas
indicadoras
están
compuestas por la base roscada con la
pieza de sujeción y lente completo. En
su aspecto exterior y dimensiones, las
lámparas indicadoras son parecidas a
los pulsadores de control.
un sonido de sirena de decenas de
decibeles
para
avisar
cuando
un
sistema presenta una falla crítica o
bien
un
malfuncionamiento
que
implique la atención inmediata de la
misma.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
arrancadores
terminales
o
tienen
conectores
distintos
que
son
necesarios para la correcta instalación
de los controladores en sistemas de
control desde los más sencillos hasta
los más complejos.
En la figura 2.24, se muestran los
distintos bloques de terminales para
un arrancador. En el se distinguen
Fig. 2.23. Lámpara indicadora de hasta
400V,y3SL1
de Siemens.
todos
cada
uno de 22los conectores
necesarios para la instalación de los
mismos.
• Bloques de terminales.
La función primaria del controlador
electromagnético de un motor eléctrico
es arrancar y parar motores, proteger
al motor, la carga y al operador; el
cambio del sentido de rotación y el
cambio en la velocidad del motor son
funciones secundarias.
También el controlador de un motor
puede
equipo
controlar
la
auxiliar
o
adicionales.
operación
de
del
motores
22 Control, instalación y Automatización. SIEMENS. Catálogo 2000
Un arrancador y en general de un
dispositivo de control electromagnético
se
pueden
principales
arrancador
sobrecarga.
dividir
que
clasificaciones
y
en
son:
el
Para
se
dos
partes
estas
dos
contactor del
relevador
de
definen
distintos
bloques de terminales es decir, los
138
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
• Fuente de energía para los circuitos
de control electromagnéticos.
Algunos
controladores
electromagnéticos
pueden
ser
alimentados de manera directa de las
líneas de alimentación del sistema de
control en general y a los mismos
voltajes nominales a que trabajan los
motores,
es
decir,
los
elementos
auxiliares de control y mando van
Algunos
otros
alimentadoras del circuito tanto para la
cuentan
con
de control y mando, las partes que se
línea y ser alimentados a través de este
bobinas o solenoides siendo estos, los
aisladores para el circuito de control.
conectados directamente a las líneas
parte de potencia como para la parte
encargan
que
se
del
accionamiento
conectan
a
las
líneas
son
de
alimentación como se ve en la figura
2.25.
circuitos
de
control
transformadores
de
alimentación para reducir el voltaje de
fungiendo a su vez, como elementos
− Transformador de control
Este
transformador
encuentra
entre
de
el
control
circuito
se
que
contiene la bobina del relevador de
control y el circuito que contiene los
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
contactos del relevador de control, su
función es la de aislar ambos circuitos,
además de proporcionar los voltajes
adecuados de funcionamiento para las
bobinas del circuito de control. En la
figura
2.26
se
muestra
un
transformador de control.
24, 25 Fundamentos d
23 Control de Motores Eléctricos. Enriquez
Fig. 2.25. Circuito de control electromagnético (solenoide)
conectado a la línea de alimentación del sistema de control
140
Electricidad Industrial
24
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
5. Define lo que es un diagrama
de
escalera.
Preguntas de repaso.
1. Menciona al menos tres dispositivos
hombre-máquina.
6. Señala dos tipos de tableros de
control
2.
¿En
qué
casos
se
utiliza
el
interruptor de pedal?
7. Explica la prueba de continuidad en
un sistema de control de motores.
3.
Explica
la
diferencia
entre
un
contactor y un relevador.
4. ¿Para que sirve un interruptor?
Investigación de campo
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Competencia de información
™ Recopilar catálogos y manuales de
los fabricantes de dispositivos de
control eléctricos y electrónicos y
evaluar
la
información
utilizarla
en
para
actividades
relacionadas con las instalaciones
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.4 “Operación de
relevadores y contactores
electromagnéticos” ubicada en la pág.
Resumen.
eléctricas.
a) Elabora una lista de cotejo o
verificación para diferentes tipos
de
controles
electrónicos
eléctricos
usados
industria
donde
parámetros
de
desempeño
en
operación
grupos
la
señales
de
dispositivos.
b) Realiza,
en
y
y
estos
de
cinco
personas, una visita a plantas
industriales en donde se utilicen
controladores
eléctricos
y
electrónicos.
c) Llena la lista de cotejo que
preparaste señalando los puntos
que cumplen los controladores
en los sistemas revisados.
d) Elabora conclusiones respecto de
tu visita y coméntalas en grupo
Competencia de calidad.
™ Desarrollar la ortografía y
gramática en la elaboración de
reportes relativos a los parámetros
eléctricos.
a) Realiza el reporte de la práctica
con limpieza, claridad y buena
ortografía.
b) Incluye un cuadro sinóptico dentro
de tu resumen que explique las
ideas principales de la práctica.
Entrega tu resumen en hojas tamaño
carta y en procesador de textos
incluyendo imágenes y diagramas
perfectamente explicados y acotados,
con pulcritud y claridad
para ser retroalimentadas.
Realización del ejercicio.
142
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
con línea más gruesa); (2) cómo fluye
la corriente a través de las distintas
partes
del
estaciones
de
circuito,
botones,
como
son:
contactos,
bobinas, etcétera, que se muestran en
los diagramas, por lo general con
líneas más delgadas.
Realización del ejercicio.
Un diagrama de línea (diagrama de
escalera) es un diagrama que muestra
la lógica de un circuito de control en su
forma más simple. Un diagrama de
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.4 “Operación de
relevadores y contactores
electromagnéticos” ubicada en la pág.
línea no muestra la localización de
cada componente y su relación con
otras componentes en el circuito. Los
diagramas
EL DIAGRAMA DE
ESCALERA.
es mediante el uso de los llamados
diagramas de línea o de escalera. Los
una
serie
de
símbolos interconectados por medio de
líneas, para
Indicar el flujo de corriente a través de
los distintos dispositivos.
El
diagrama
de
línea
usan
para
básico
de
control
es
aquel
que
muestra
una
estación de botones controlando una
lenguaje de control electromagnético,
de
diagrama
línea,
La forma básica de comunicación en el
consisten
se
expresado en la forma de diagrama de
• Estructura.
cuales
línea
diseñar, modificar o expandir circuitos.
Un
2.1.3.
de
lámpara.
El
circuito
se
considera
manual, debido a que una persona
debe iniciar la acción para que opere el
circuito.
En
la
figura
2.27,
se
muestra el
diagrama de línea con los símbolos y el
diagrama físico de cada componente,
para ilustrar el aspecto real de éstas y
de su representación.
muestra
básicamente dos cosas: (1) la fuente de
alimentación (que se muestra a veces
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
A.
Switch
de
botón
de
contacto
momentáneo. Cuando se oprime el
botón, abre los contactos superiores y
cierra los contactos inferiores.
B.
Los contactos auxiliares operan
cuando el switch asociado lo hace. En
este caso cuando
la bobina es
energizada, los contactos normalmente
abiertos (NA) abren y los contactos
normalmente cerrados (NC) cierran.
de Control de
Motores relevador
Eléctricos en la Industria.
C.26 Fundamentos
Contactos
del
de Enriquez
sobrecarga (uno o mas dependiendo de
la construcción del arrancador).
D. Punto de referencia identificado en
el arrancador y que corresponde a los
números mostrados en el switch de
botón (diagrama de alambrado).
E. Punto de unión, cuando no hay nodo
quiere decir que no hay conexión.
F. La línea de alimentación se simboliza
por líneas gruesas.
Obsérvese en el diagrama de línea, que
las líneas gruesas y obscuras L1 y l_2
representan la alimentación (de fuerza)
al circuito; el voltaje de alimentación se
debe
indicar
en
alguna
parte
del
circuito y puede ser: 220, 440 ó 2 300
V en corriente alterna. Cuando se
alimenta
con
voltaje
de
corriente
directa, debe indicar la polaridad con
signo (- ó +) y los voltajes pueden ser:
50, 100, 200 ó 250 V.
Los diagramas de escalera son los que
comúnmente se usan para los circuitos
144
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
de control no electrónico, se conocen
(desconectador)
diagramas elementales.
(dentro) y Off (fuera). El segundo, B, es
también como diagramas de línea o
El término diagrama de escalera se usa
sencillo
que
actúa
sobre un relevador de salida CR5 en On
un diagrama de función simple con
porque de alguna manera parecen una
líneas paralelas para el control y líneas
escalera, se inicia en la parte superior
paralelas para la salida, cada uno de
de
la
escalera
y
generalmente
se
los
switches
(desconectadores),
o
trabaja en la dirección hacia abajo. Se
ambos, accionan la salida y encienden
usan
una lámpara piloto.
dos
tipos
de
diagramas
de
escalera en los sistemas de control: El
diagrama de escalera de control y el
diagrama de escalera de potencia.
Asignación de números de referencia.Cada
alambre
o conductor
en un
circuito de control está asignado a un
punto de referencia sobre un diagrama
de línea, para mantener la trayectoria
de
los
diferentes
conductores
que
conectan a las componentes en el
circuito. Cada punto de referencia está
asignado a un número de referencia.
Los
números
de
referencia
están
normalmente asignados de la parte
superior 3 la izquierda a la parte
inferior a la derecha.
Fig. 2.28. Diagrama de escalera básico. A) switch
desconectador; B) diagrama de función simple con líneas
En la figura 2.28, se muestran dos
diagramas
primero
de
(A)
escalera
es
para
básicos,
un
el
switch
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Cuando
se
asignan
números
de
referencia a los conductores, cualquier
Ejercicio.
Para el siguiente diagrama de escalera,
asigna
números
de
referencia
siguiendo el procedimiento descrito
con anterioridad.
conductor que está siempre conectado
a un punto está asignado al mismo
número. Los conductores que están
asignados a un número varían de 2 al
número
requerido
por
el
circuito.
Cualquier conductor que esté prealambrado
cuando
se
compra
una
componente, normalmente no tiene
asignado un número de referencia,
cuando éstos se asignan, se pueden
Por ejemplo, un diagrama de línea
usar
Los
tiene cinco puntos de referencia. Los
sistemas de numeración exactos varían
puntos de referencia están asignados
de fabricante a fabricante, o bien, de
como los números 1, 2, 3, 4 y L2. El
diferentes
asignaciones.
acuerdo al ingeniero o diseñador.
primer
punto
de
referencia
está
designado como 1 ó L1. Cualquier
conductor conectado a este punto está
28 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez
todas
las veces relacionado con 1. Los
cinco puntos de referencia sobre el
circuito
pueden
estar
dados
en
cualquiera de los siguientes grupos
mostrados en la figura 2.29.
Fig. 2.29. Asignación de números de referencia en un diagrama de escalera.
28
146
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
En la Figura 2.30, se muestra un
diagrama de escalera de fuerza cuya
operación es en una sola dirección.
Cuando el contactor de la bobina de
potencia es energizado, los contactos
de fuerza cierran y se aplica la fuerza o
potencia al motor o a la carga; por lo
general, las líneas de fuerza en un
diagrama de escalera se dibujan con
líneas gruesas, a diferencia de las de
control que son delgadas.
En proyectos eléctricos, las normas
indican desde la manera como se
deben
hacer
las
representaciones
graficas, hasta especificar las formas
de montaje y prueba a que deben
• Normalización de simbología.
someterse
los
equipos.
Cada
país
Todos los elementos eléctricos que
posee
conforman los diagramas de línea o
desarrolladas
simbología estandarizada que ha sido
por los especialistas. Aunque a través
establecida por diferentes organismos
de la historia se han hecho esfuerzos
reguladores
para estandarizar todas y cada una de
escalera,
se
representan
tales
como
con
una
NEMA/DIN
(Europa) o bien ASA (América). En
sus
propias
de
normas,
acuerdo
a
las
necesidades y experiencias acumuladas
las normas siendo las más utilizadas
algunos lugares se prefiere el uso de la
en
otros
A continuación trataremos cada una de
simbología europea mientras que en
se
prefiere
el
uso
de
la
simbología americana por eso es de
suma importancia manejar los dos
tipos de simbología para diagramas y
circuitos ya que de alguna
forma
tendremos que estar listos para leer
planos de los dos tipos.
todo
el
mundo
las
(NEMA) y la Europea (DIN).
Americana
ellas por separado.
− Americana.
El
American
Engineering
Standards
Committee (AESC) se organizó en 1919
como resultado de la acción de cinco
organizaciones
Electricidad y Electrónica
encabezadas
por
el
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
AIEE. A esta organización se le ha
Entre
“cámara nacional de compensaciones
citar:
ha convertido ahora en el American
•
National Standards Institute. En sus
Institute (ANSI)
cuerpo con 12 divisiones. Pocas de
Association (NEMA)
éstas llegaron a ser activas. La división
•
de ingeniería eléctrica, llegó a ser
Electronics Engineeres Inc. (IEEE)
descrito
atinadamente
como
una
para la normalización industrial” y se
primeros tiempos se organizó este
realmente la más fuerte, hasta el punto
de tener sus propias leyes particulares.
En 1926, bajo los auspicios de esta
organización, conocida entonces como
la
American
Standards
Association
(ASA), se normalizaron las abreviaturas
y símbolos de ingeniería. El AIEE, en
cooperación con el ASA, patrocinó en
las
normas
eléctricas
AMERICANAS más utilizadas se pueden
• National Electrical Code (NEC)
•
American
National
The
National
Electrical
Institute
of
Standards
Manufacturers
Electrical
and
− Europea.
En
1904
se
celebró
un
congreso
eléctrico internacional en St. Louis, que
sentó un precedente para posteriores
congresos internacionales relacionados
con las unidades y normas eléctricas. El
congreso
recomendó
de
manera
1928 la elaboración de un glosario de
unánime el establecimiento de dos
eléctrica. Este trabajo se coordinó con
por representantes del gobierno y era
términos
usados
en
ingeniería
la IEC.
comités. El Comité 1 estaba formado
responsable de la conversación legal
Es interesante observar, que en la
de las unidades y estándares. Este
básica fue la primera en el orden de
convertirse
seguida vino la normalización técnica,
(GPMU). El Comité 2, del cual se eligió
industria eléctrica, la normalización
desarrollo y data de antes de 1890. En
comité ha evolucionado ahora para
presidente
La normalización de la manufactura
relacionadas
vino solamente como resultado de la
Primera Guerra Mundial y no entró en
responsable
Internacional
a
Lord
de
con
Kelvin,
las
los
era
normas
productos
comerciales usados en la industria
eléctrica y se convirtió después en la
efecto, sino hasta 1920.
148
la
Conference on Weights and Measures
con la formación del Comité de Normas
del AIEE en 1898.
en
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Internacional Electrotechnical Comisión
• Union Technique d'Electricité (UTE)
Dentro de las normas europeas, las
Comisión (IEC)
•
diferentes símbolos de elementos de
(IEC).
más conocidas en nuestro país son:
DIN, normas Alemanas generales,
•
International
Electrotechnical
Mostramos a continuación (Tabla 1.6)
dentro de las cuales las normas VDE se
mando
(Verband Deutscher Elektrotechnoker)
las normas Americana y Europea.
dedican
a
los
equipos
eléctricos
y
control
para
control
de
motores y diagramas de escalera según
• British Standard (BS)
TABLA 1.6 . Algunos símbolos de control eléctrico en Normas ANSI y NEMA.
Electricidad y Electrónica
30
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
150
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
30
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
− Análisis y comprensión
Una vez que hemos identificado cada
una de las partes y la simbología que
conforman en diagrama de escalera, es
conveniente que nos familiaricemos
con la interpretación y análisis de este
tipo de diagramas.
Si bien, no existe una regla para
analizar
comenzar
diagramas,
el
es
análisis
conveniente
por
la
parte
superior de la escalera y de izquierda a
derecha interpretando las funciones de
cada
elemento
y
observando
las
interconexiones que se tienen entre
líneas superiores e inferiores. Para
ilustrar lo anterior mostraremos el
siguiente
ejemplo
de
análisis
y
comprensión.
9 Una
línea
de
entrada
puede
alimentar más de una salida, si lo
hace, las salidas se conectan en
paralelo.
9 Los switches, contactos u otros
elementos pueden ser contactos
múltiples
en
conexión
serie,
paralelo o serie-paralelo.
9 Las líneas están numeradas en
forma consecutiva hacia abajo en
el lado izquierdo.
9 Cada modo de conexión da un
número de identificación único.
9 Las salidas se pueden identificar
por su función sobre la derecha,
indicando con notas.
9 Un
sistema
de
identificación
cruzada se puede incluir a la
EJEMPLO.
derecha. Los contactos asociados
2.31 se tienen dos líneas funcionales
salida
En el diagrama de escalera de la figura
con las líneas de la bobina o
prácticas
localización de la línea. En la
diagramas de escalera de control se
derecha de la línea 1 indica que
activas,
comunes
algunas
para
de
el
las
formato
de
los
Figura
se
identifican
1.56
número
por
3
a
la
la
ilustran en ella.
un contacto normalmente abierto
Algunas de las prácticas mencionadas
sobre la línea 1) está localizado
del
son las siguientes:
9 Todas
las
bobinas,
lámparas
piloto y salidas, se tienen a la
derecha
152
relevador
CR7
(la
bobina
sobre la línea 3. Para un contacto
normalmente cerrado, el número
puede tener un asterisco (*), o
bien, una barra sobre el mismo.
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Fig. 2.31. Diagrama de escalera que ejemplifica el análisis.
Electricidad y Electrónica
31
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
9 Los contactos de los relevadores
están
identificados
número
de
relevador
más
secuencial
ejemplo,
la
por
bobina
un
ha
por
incluido
el
contacto CRM; en caso de que
otros contactos del relevador CR7
se usaran, se numerarían como
CR7.2 y así sucesivamente.
Análisis de funcionamiento:
Secuencia directa.9 Todos
los
switches
(desconectadores) están abiertos
para
iniciar,
ambas
bobinas
están fuera (OFF).
únicamente.
secuencia alternativa, sin embargo, los
dos tipos de análisis conducen al
funcionamiento correcto del sistema.
EJERCICIO.
Para
el
circuito
mostrado
a
continuación, y, sabiendo que es un
control de motor por pasos emplea el
procedimiento
de
análisis
y
comprensión visto en el presente
manual y anota tu análisis en las líneas
a continuación de la figura.
cierra,
habilitando la línea 3 (CR8 queda
fuera OFF)
9 Cerrando SW3 se energiza CR8 y
la lámpara piloto PL1.
9 Abriendo SW1 y SW2 queda todo
fuera (OFF).
Secuencia alternativa.-
9 Inicialmente se actúa sobre SW3 y
no produce energización.
9 Abriendo SW3 cuando todo está
154
podrían
PL1,
nominado secuencia directa y el otro
7-1
31 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos
en la Industria. Enriquez
(ON),
y
hacer dos tipos de análisis uno de
CR7 esta energizada.
dentro
CR8
Como ha de deducirse, se pueden
9 Se cierran SW1 , SW2 o ambos;
9 Sobre la línea 3, CR
(OFF)
del
número
consecutivo,
se
el
fuera
quedar
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
RESULTADO DE APRENDIZAJE
2.2. Realizar el montaje de los
componentes de un circuito de control
electromagnético
de
acuerdo
a
diagramas y especificaciones de
instalación.
2.2.1.
UBICACIÓN Y MONTAJE DE
COMPONENTES.
• Envolventes.
Cuando hablamos de componentes del
tipo
envolvente
nos
referimos
a
aquellos componentes que de alguna
manera cuentan con una protección
física o carcasa que los protege de la
intemperie y los efectos de la misma.
Por ejemplo, los motores eléctricos los
hay de varios de envolvente o carcasa,
desde
los
descubiertos
que
están
(para
parcialmente
efectos
de
ventilación por aire) hasta los que
están cubiertos en su totalidad y que
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
son ventilados mediante un sistema
de: agua, polvo, aceite, humedad y
Las clasificaciones posibles para los
Una caja de protección de aplicación
envolvente o carcasa se detallan a
evitar el contacto accidental con el
continuación.
aparato protegido. Es adecuado para
específico y muy particular.
componentes de acuerdo al tipo de
componentes
incluye
elementos
de
sujeción para los componentes que
integran un sistema de control de
motores, dichos elementos de sujeción
pueden asegurar todas y cada una de
las piezas del sistema por ejemplo,
conectores, cables, contactos e incluso
motores que reduzcan al mínimo las
vibraciones del sistema.
Aparte de los elementos de sujeción
mencionaremos los gabinetes, bases
para contactores, rieles de instalación,
bases para botoneras, etc., muchas de
las bases y gabinetes ofrecen a los
de
control
aislamiento
eléctrico al momento de llevar a cabo
instalación
dispositivos
de
componentes
integradores
sistema de control.
Así
mismo
loa
gabinetes
en
y
un
ofrecen
protección mecánica y eléctrica para el
operador y el arrancador. Asimismo,
los gabinetes están diseñados para
proporcionar protección en situaciones
156
generales
interiores
cuando no esté expuesto a condiciones
Como su nombre lo indica, este tipo de
la
general tiene como fin primordial el
aplicaciones
− Para propósito general.
sistemas
lugares peligrosos.
de servicio especiales.
Una caja de protección tipo 1 sirve para
la protección contra el polvo y ligeras
salpicaduras indirectas.
Cuando deba montarse una caja de
protección no ventilada en equipos que
consten en parte de dispositivos que
necesiten
ventilación
(tubos
electrónicos, resistencias, etc.) estos
dispositivos deben estar montados en
una parte de la caja que esté ventilada,
siempre que sean capaces de trabajar
satisfactoriamente y sin peligro cuando
estén montados de esta manera.
− A prueba de agua.
Una caja de protección contra el agua
está proyectada para superar la prueba
de la manguera que se describe en la
siguiente nota.
Una caja de protección del tipo 4 es
adecuada
intemperie
para
en
cervecerías, etc.
NOTA.
su
aplicación
muelles,
a
la
lecherías,
Las cajas de protección deben ser
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
probadas mediante un chorro de agua.
Debe utilizarse una manguera de 25
mm. de tobera y que suministre por lo
menos 300 litros por minuto. El agua
debe dirigirse a la caja de protección
desde una distancia no inferior a los 3
metros
durante
un
período
de
5
minutos. Durante este período puede
mojarse la caja en cualquier dirección.
Bajo
estas
condiciones
no
debe
producirse ninguna filtración de agua
al interior de la caja.
Una caja de protección contra el polvo
va provista de empaquetaduras o sus
equivalentes que impiden la entrada de
polvo. Satisface a las características de
resistente al polvo.
se
protección
necesite
no
equipo-que
una
caja
de
para
un
parte
de
ventilada
conste
evitar el polvo.
− A prueba de lluvia.
Una caja de protección resistente a la
intemperie
tiene
como
finalidad
proporcionar la protección adecuada
contra
inclemencias
atmosféricas
determinadas. Es adecuada para su
utilización en instalaciones exteriores.
Una caja de protección del tipo 3 es
adecuada
para
su
aplicación
a
la
intemperie en muelles, compuertas y
− A prueba de polvo.
Cuando
otros lugares donde sea conveniente
en
trabajo construcción
subterráneos
y
y también
túneles.
en
Satisface
también a las características de a
prueba de salpicaduras, a prueba de
intemperie, a prueba de escarcha, a
prueba de humedad y a prueba de
lluvias.
− A prueba de explosión.
dispositivos que deban ser ventilados
Una caja de protección del tipo 10
dichos
requisitos
(tubos electrónicos, resistencias, etc.)
dispositivos
deben
ser
montados en una parte vigilada de la
caja, siempre que sean capaces de
trabajar
peligro
satisfactoriamente
alguno
cuando
y
estén
sin
así
montados. Para cajas de protección
que se adapten a las situaciones clase
está proyectada para cumplir los
explosión
Boureau
de
resistencia
especificados
of
Mines
que
a
por
la
el
pudde
presentarse de tiempo en tiempo,
es decuado para ser utilizado en las
minas de carbón.
Todos
y
cada
uno
de
los
II del National Electrical Code.
componentes dentro de este tipo de
en fundiciones, molinos de cemento y
instalados en palntas industriales
La caja de protección tipo 5 se utiliza
protección
Electricidad y Electrónica
pueden
incluso
ser
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
donde se manejen elementos o
construido con materiales adecuados
ya que, debido a la protección de
Los
riesgo de chispas hacia ek exterior
y fácil acceso y dispuestos de forma tal
o hacia donde se estén manejando
que no sean perjudicados por el pasaje
proporciona
Frente a todo tablero deberá dejarse un
sustancias propensas a la explosión
tales dispositivos no se corre en
las sustancias ya que, el gabinete
protección
hacia
tablero todo agrupamiento dentro de
adecuada
relés,
medida o cualquier otro
implemento
eléctrico
comando
maniobra,
protección
o
de
de
aparatos
de
destinado
controles
instalaciones.
a
y
Estos
tableros en general se ajustaran a lo
establecido en la Norma IEC 439 que
regula el equipamiento de bajo voltaje
construido en fábricas.
En el origen de toda instalación y lo
mas
cerca
posible
del
punto
de
alimentación a la misma, se colocará
un tablero de distribución en el que se
dispondrá un interruptor general de
corte
omnipolar,
dispositivos
de
así
como
protección
los
contra
cortocircuitos y sobrecarga de cada
uno de los circuitos que partan de
dicho
158
tablero.
El
tableros
deberán
resultar ubicados en lugares de rápido
de personas o cosas.
viviendas y oficinas se podrá admitir
Queda definido dentro del concepto de
interruptores,
y
medido desde la parte mas saliente (en
• Tableros eléctricos.
envolvente
módulos
espacio libre de por lo menos un metro
adentro como hacia afuera.
una
no inflamables.
tablero
hasta 0,80 m). La misma distancia
deberá dejarse frente a todos los
planos que den acceso al tablero.
La distancia entre Tableros que se
encuentren
enfrentados,
contada
también desde la parte más saliente,
no podrá ser inferior a 1,50 m.
Deberá
tableros
evitarse
en
zonas
afectados
por:
vibraciones
que
servicio
del
substancias
la
ubicación
o
ambientes
humedad,
puedan
tablero,
de
polvo,
afectar
existencia
combustibles,
el
de
vapores,
temperatura ambiente superior a 50ºC,
aguas
limpias
o
servidas
u
otros
elementos como los que resultan de
tintorerías,
matanza,
curtiembres,
cocimientos,
playas
de
lavaderos,
garages, cámaras frigoríficas, locales
con emanaciones de vapores o gases
corrosivos e industrias similares. Si no
estará
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
fuera posible, se deberá plantear la
solución adecuada en el proyecto.
La altura máxima de los implementos,
de maniobra de los distintos tipos de
tableros, será de 2 m. medidos desde
el suelo, y la altura mínima de 0,25 m.
Este plano se complementará con una
implementos
hará
Todos
los
fusibles,
de
aparatos
maniobra
de
o
que
planilla en la que ordenadamente, se
una
relación
de
tableros,
consten los tableros, deberán resultar
ubicación de cargas, líneas, ramales y
instalados de forma ordenada y que
derivaciones.
observación u operación.
tableros
asegure
una
fácil
sustitución,
Junto a cada tablero y en un lugar bien
visible,
deberá
colocarse
un
plano
32 www.siemens.com.mx/A&D/EN/t_nav221.html
Las envolventes y estructuras de los
serán
dimensionadas
para
soportar las solicitudes eléctricas y
mecánicas a las que estarán sometidas
esquemático de la instalación, en la
Cuando
que
cargas,
conductoras deberá existir continuidad
tableros, secciones de ramales y líneas
eléctrica entre las partes móviles y
principales, etc.
fijas, estando todas puestas a tierra
consten
ubicación
de
se
trate
de
envolventes
correctamente.
A continuación se muestran distintos
tipos de tableros eléctricos en las
figuras 2.31 y 2.32 para distintas
aplicaciones.
Electricidad y Electrónica
Fig. 2.31. Tableros de control tipo consola.
32
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
técnica de un tablero de control debe
contener:
a) Descripción General, la cual define el
objetivo
fundamental
tablero,
condiciones
de
uso
del
ambientales
y
geográficas del lugar de instalación.
b)
Instrumentación
Requerida,
incluyendo
tipo,
cantidad,
modelo,
características
marca,
físicas,
mecánicas, eléctricas y de localización,
normas de referencia, y partes de
repuesto para cada instrumento; así
como la documentación esperada de la
• Tableros de control.
La elaboración de la especificación
técnica de un tablero de control es una
tarea indispensable para comunicar al
fabricante
las
características
constructivas y operativas básicas que
se esperan obtener en el producto
final. Además, es el documento que
más fielmente resume el desarrollo de
la ingeniería básica del tablero.
Aunque
para
algunos
grupos
de
trabajo parezca redundante presentar
la
misma
especificación
información
técnica
que
en
una
en
un
diagrama esquemático, lo cierto es que
existen muchos detalles propios de
cada tipo de documento, lo cual hace
variar su uso por el punto de vista bajo
el cual cada uno fue creado.
Las siguientes líneas muestran los
ingeniería
ubicación,
detalle.
Además
leyendas,
tamaños,
materiales, y medio de iluminación de
las ventanas de anunciadores.
c)
Tablero
de
control,
indicando
materiales, procedimientos de unión,
pintura, acabados, compartimientos de
acceso y ventilación, estructuras de
soporte y anclaje, preparaciones para
el alambrado y ubicación del equipo de
interfaz;
así
como
las
normas
aplicables y la documentación esperada
del fabricante. En el caso de los
mímicos se deberá incluir en forma
adicional
a
lo
anterior:
curvatura,
33 www.siemens.com.mx/A&D/EN/t_nav221.html
dimensiones
ubicación
de
generales,
lista
instrumentos,
y
y
la
representación gráfica del proceso que
deberá contener el frente del tablero.
puntos mínimos que la especificación
160
de
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
d) Métodos de Inspección y Prueba,
5.
Los
"breakers"
se
probarán
mencionando las pruebas en fábrica y
manualmente antes de instalarse.
en
6. Verificar la escala de cada medidor,
campo
más
importantes,
los
procedimientos de inspección visual, y
así como su buen estado, aún después
los criterios de aceptación y rechazo.
de su
e)
manejo e instalación.
Apéndices,
en
donde
deberán
incluirse los diagramas esquemáticos,
las hojas de datos de instrumentos, y
las leyendas de las ventanas de los
Checar las siguientes zonas justo antes
de alambrar.
1. Soldaduras
anunciadores.
2. Pintura
Como parte de las recomendaciones se
general
inspección visual al tablero justo antes
información
del
compañía diseñadora del tablero serán
encuentra
la
montaje
3. Goznes, puertas y articulaciones en
realización
de
de
una
instrumentos
y
4. Las especificaciones técnicas y la
proporcionada
por
la
alambrado de los mismos, y como
empleadas
producto terminado.
pruebas e inspección.
Inspección previa al montaje de los
instrumentos
Inspección
terminado:
contacto en todos los conmutadores y
así
botones pulsadores de acuerdo a los
referidos a las hojas del fabricante y/o
digitales).
2.
de movimiento sin adherencias de los
anunciadores.
conmutadores momentáneos y botones
3. La ubicación de los instrumentos y
3. Cada dispositivo debe cumplir las
4. Verificar la cantidad de instrumentos
características de la lista de materiales.
instalados
4. Las luces se probarán sometiéndose
materiales
1.
Checar
diagramas
la
de
operación
alambrado
de
cada
(entradas
2. Checar la acción regresiva y libertad
pulsadores.
al voltaje de operación.
como
guía
visual
durante
del
las
producto
1. Checar los detalles de construcción,
como
dimensiones
del
tablero
diagramas esquemáticos.
Verificar
placas
nominativas
y
gravados en general, incluyendo los
demás dispositivos de control.
contra
incluidas
especificación técnica.
Electricidad y Electrónica
las
listas
de
en
la
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Los
primeros
tableros
simplemente
estado de la planta durante cualquier
modo de operación de la misma. La
alojaban instrumentos y los mantenían
información mostrada es claramente
protegidas,
punto del área principal de un cuarto
convenientemente localizados en áreas
pero
satisfacían
las
difícilmente
necesidades
de
los
que
se
operadores y sí generaban dificultades
en
su
mantenimiento,
así
visible desde prácticamente cualquier
de control.
decidió hacer que el frente de los
tableros funcionara como interfaz con
el operador, y la parte posterior como
interfaz de mantenimiento.
Más tarde se descubrió que no todos
los
instrumentos
tenían
la
misma
frecuencia de atención del operador,
por
lo
que
los
registradores
y
contadores se colocaron en tableros
verticales en la parte trasera del cuarto
de
control,
y
los
controladores
y
botoneras se pusieron en consolas,
donde un operador sentado podría
comandar
más
eficientemente
el
proceso.
Así
como
éstas,
cientas
de
modificaciones se han llevado a cabo a
través del tiempo hasta llegar a los
nuevos
tableros
con
grandes
despliegues, los cuales se localizan
detrás de una consola de control
principal provista con estaciones de
trabajo.
Este
tipo
de
tableros
proporciona información general del
162
Electricidad Industrial
Fig. 2.33. Características principales de los tab
34
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Los tableros de grandes despliegues
(figura 2.33) están configurados a base
de: una sección mímica compuesta,
otra para el despliegue gráfico de
variables, un circuito cerrado industrial
de
TV,
y
un
cuadro
de
alarmas,
separado por sistemas, especial para
variables críticas. La base del tablero
esta compuesta por monitores planos
basados en microprocesadores.
La
sección
mímica
contiene
información del ciclo de generación
como:
sistemas
alimentación,
de
agua
condensado,
circulación,
vapor
agua
de
de
principal,
turbogenerador, balance de planta, y
de
los sistemas de
trasmisión de
potencia. La parte superior del mímico
está
dedicada
anunciadores
al
donde
cuadro
se
de
pueden
observar los niveles de alarma que
afectan la disponibilidad y seguridad
de la planta.
34 www.tecnocienciaelectrónica.com
• Gavetas.
Una gaveta es un cajón corredizo que
generalmente está referido a un centro
de control de motores CCM, es decir,
es una estructura metálica de tamaño
considerable en donde se ubican varias
gavetas de tipo corredizo y dentro de
cada gaveta se encuentra una serie de
dispositivos para controlar un motor
electrico, es decir, en ellas pueden
estar colocados drivers, unidades de
disco,
memorias,
switches
elementos
u
otros
electrónicos
intercambiables, recargables o para su
reparación,
así
como
arrancadores
electromagnéticos, contactores, etc.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Esta gaveta, en términos coloquiales,
puede considerarse como una “charola”
o “bandeja” desplazable.
La bandeja es receptora de todos los
elementos de maniobra y protección, y
está constituida por una estructura de
chapa rígida e indeformable, que se
apoya sobre una base guiada por un
perfil y posee un dispositivo que ubica
a
la
misma
posiciones:
en
tres
diferentes
Insertada: los circuitos de potencia y
auxiliares están conectados como se ve
en la Fig. 2.34, donde se muestra un
corte de perfil del gabinete principal y
donde las flechas indican el sentido en
el que son desplazadas las gavetas
(hacia fuera) del gabinete principal.
Podemos imaginar estas gavetas como
si fuesen cajones de escritorio donde
se almacenan archivos o documentos
de
interés.
Las gavetas deben ser extraibles para
facilitar el mantenimiento.
• CCM
El Centro de Control de Motores, más
conocido por la sigla CCM, se utiliza
para el comando y
protección de
motores asincrónicos trifásicos hasta
potencias
medianas
y
circuitos
de
consumos varios. Puede realizarse con
equipamientos
bandejas
montados
extraíbles
o
fijas.
sobre
Estos
pueden ser: interruptores en aire o en
caja moldeada, seccionadores, fusibles,
contactores, relés, arranques suaves,
variadores
de
velocidad,
etc.
El Centro de Control de Motores de
baja tensión tipo WMD está formado
por un conjunto de secciones verticales
independientes, cada una de las cuales
está,
a
su
vez,
constituida
por
34 www.tecnocienciaelectrónica.com
elementos prearmados. Estas columnas
– unidas entre sí por medio de bulones
164
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
– están subdivididas en un número
1 Elaborar una lista de los motores que
para
motor:
variables de compartimientos aptos
contener
extraíbles,
gavetas
de
estandarizadas.
fijas
o
dimensiones
Los
embarrados,
estarán en el CCM indicado para cada
- potencia en Hp o kW.
- voltaje de operación.
unidades funcionales y bornes para
- corriente nominal a plena carga.
en espacios separados entre sí.
- si tiene movimiento reversible
conexión de cables externos, se alojan
Es esencialmente un tablero que se usa
en primer término para montar las
componentes del alimentador de los
motores y de sus circuitos derivados.
- forma de arranque
- lámparas de control e indicadoras
La ventilación natural se efectúa por
medio
de
rejillas,
situadas
de control de motores depende del
espacio que tome cada una de sus
componentes, de manera que si el
diseñador sabe que componentes se
incluirán, se puede diseñar el centro de
control de motores.
compartimiento de cables exteriores.
Algunos ejemplos de centro de control
de motores se muestran en las figuras
2.35 y
2.36, siendo el primero de
tamaño reducido para aplicaciones de
baja tensión y el segundo de uso
industrial
para
aplicaciones
tensión.
El centro de control de motores ofrece
las siguientes ventajas:
Permite
que
control
se
peligrosos.
•
los
alejen
aparatos
de
de
lugares
Permite centralizar al equipo en
el lugar mas apropiado.
•
Facilita el mantenimiento y el
costo de la instalación es menor.
Para diseñar el centro de control de
motores
se
debe
tomar
el
compartimiento superior e inferior y el
El número de secciones en un centro
•
en
en
consideración la siguiente información:
Fig. 2.35. CCM para aplicaciones de
baja tensión. 36
Electricidad y Electrónica
alta
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
2. Define lo que es una gaveta.
3. Define lo que es un centro de
control de motores CCM.
Fig. 2.36. CCM para aplicaciones de alta
tensión
37
Preguntas36,de repaso.
37
1. Define lo que es un tablero de
control.
166
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Realización del ejercicio
Competencia lógica
™ Establecer los criterios de selección
de la herramienta para el montaje
de los controles.
a) Organícense
cinco
en
equipos
personas
y
piden
de
un
diagrama de control eléctrico al
2.2.2.
PSP.
b) Armen
el
diagrama
en
y cada uno de los dispositivos,
materiales
y
herramientas
necesarios para implementar el
circuito de control con base en
especificaciones de fabricantes y
manuales.
c) Establezcan
selección
materiales
los
para
criterios
de
selección
de
y
herramientas
necesarios para implementar el
circuito de control.
d) En hojas de rotafolio, elaboren
un cuadro sinóptico que resuma
todos y cada uno de los criterios
empleados.
e) Expongan sus láminas ante el
grupo y unifiquen criterios.
• Interpretación de diagramas.
el
laboratorio seleccionando todos
CABLEADO.
Para realizar la lectura e interpretación
de diagramas se deben tener en cuenta
los siguientes aspectos:
•
Se debe ser analista, detallista,
trabajar con mucha ética, con precisión
y sin errores.
•
Un plano bien ejecutado tiene
una serie de números y letras que
significan:
•
Los números del lado izquierdo:
Significan las proyecciones o ramales
del circuito de control.
•
Los números del lado derecho:
Significan
las
proyecciones
donde
están ubicados los contactos NC - NO
que pertenecen a dicha bobina y se
colocan frontal a la bobina que se
estudia.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Nota: Si el número tiene una raya sobre
Un estudio cuidadoso de los diagramas
N.C
complicados tienen varios de estos
él, el contacto será
(Normalmente
cerrado);
número no tiene raya será
Si
el
N.O (Normalmente abierto).
no
saber
que
los
circuitos
más
hilos o líneas estiradas y que cada uno
de ellos es un pequeño circuito en sí
Se debe comenzar la lectura del plano,
mismo.
Para
leer
un
esquema
en
línea,
ubicándose en todos los ramales y
comenzaremos
líneas a donde llega el voltaje y la
izquierda de la línea superior y la
explicación comenzará en el ramal o
seguiremos hacia la derecha. Si un
Para ilustrar lo anterior mostraremos el
pasará por él; si está cerrado, la
EJEMPLO.
bobina u otro dispositivo en el circuito,
dispositivo que se energice.
siguiente ejemplo.
Sea el circuito de la figura 2.37.
en
la
parte
de
la
contacto está abierto, la corriente no
corriente pasará, A fin de excitar la
será necesario que cada contacto e
Supongamos que tenemos una parte
interruptor
del circuito de control que comienza en
constituir un camino completo. En
la línea 1 y continúan a través de cada
otras palabras, si hay un contacto
contacto, interruptor y bobina hasta
abierto, la bobina estará inactiva; si no
contactos,
bobinas
los contactos y los interruptores están
están libres de sus montajes y él hilo
representados en su posición normal, o
está desconectado en el extremo, se
sea desactivados.
que se llega a la línea 2. Si todos los
interruptores
y
puede tomar cada extremo del hilo y
estén
cerrados
lo hay, será excitada. Recordemos que
estirarlo. Entonces tendríamos un hilo
recto, interrumpido en algunos sitios
en por los contactos, interruptores y
bobinas. Esto es lo que se representa
en un esquema en línea. Cada línea
desde L1 hasta L2 representa un hilo y
sus componentes asociados tal como
aparecería si se le estirase de la
Fig. 2.37 . Diagrama para ejemplificar la
interpretación. 38
manera antes dicha.
168
para
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Los
símbolos
utilizados en los
38 Experimentos con equipo eléctrico. Wildi- de
diagramas esquemáticos deben tener
algún medio de indicar lo que activan y
los componentes que se encontraran
en ellos. Como los tenemos colocados
en su posición eléctrica en lugar, de su
posición física o geométrica en el
circuito, los diversos contactos de un
relé
pueden
estar
separados
o
repartidos entre un extremo y otro del
esquema. A fin de identificar la bobina
del relé y sus diversos contactos,
Cuando no haya norma de uso para el
ponemos una o varias letras en el
significado de estas letras, la mayoría
círculo que representa la bobina (fig.
de diagramas tienen una clave paulista
2.38).
evitar lo que significan las letras, y
Cada uno de los contactos que son
generalmente
accionados o activados por esta bobina
nombre del dispositivo. Por ejemplo,
escritas
para indicar la bobina de un relé de
tendrá la letra o letras de la bobina
al
lado
del
símbolo
del
éstas
se
toman
del
las letras RC se emplean generalmente
contacto. Algunas veces, cuando hay
control.
varios contactos activados por una
frecuentemente
para indicar el número de contacto.,
utilizan para indicar un interruptor del
izquierda a derecha en el relé.
hay que representar en un diagramas
bobina, se añade un número a la letra
que
generalrnente
se
cuenta
de
Las
interruptor
letras
de
IF
para
flotador.
se
utiliza
indicar
Las
IL
un
se
límite. Muy frecuentemente, cuando
de
control
varias
bobinas
de
un
arrancador de motor, como ocurre en
un
circuito
para
funcionamiento
secuencial de varios motores, la bobina
del arrancador se puede indicar por las
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
letras M1, M2, M3, etc., hasta el número
total de motores.
• Planeación.
Los circuitos de control se diseñan o
proyectan
muy
pocas
veces
como
unidad completa. En lugar de esto se
van desarrollando por etapas sucesivas
cada una de las cuales provee la
función
de
control
que
se
desea
realizar con ella. Es lo que se hace
cuando se escribe una carta, en la que
se procede, párrafo por párrafo hasta
expresar la idea en el papel. El mismo
procedimiento se debe seguir para
desarrollar un circuito de control. Lo
primero será concebir la idea del
conjunto de todas las funciones de
control de modo que se efectúe cada
función en su dependencia correcta
con las otras funciones que debe
realizar el circuito.
Para empezar una correcta planeación,
diseño o proyecto debemos considerar
que hay dos tipos básicos de circuitos
de control: los tres hilos y los de dos
hilos. Estas designaciones derivan del
39 Experimentos con equipo eléctrico. Wildi- de
hecho de que a la bobina del contacto,
llegan tres hilos en el primer caso y
dos en el segundo (figura 2.39).
El circuito de control con tres hilos
requiere que dispositivo piloto primario
sea del tipo de contacto momentáneo,
tal como los pulsadores de contacto
momentáneo.
Los
dispositivos
de
contacto permanente con mantenido
tales como los interruptores del límite
y los interruptores de flotación se
pueden utilizar en varias partes del
circuito
para
complementar
a
los
dispositivos del mando primario, de
arranque y parada. Éste tipo de control
se
caracteriza
por
el
uso
de
un
contacto auxiliar en el contacto para
mantener cerrado el circuito de la
bobina durante el tiempo en que el
motor
está
en
marcha
funcionamiento normal.
170
Electricidad Industrial
buen
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Todos
los
circuitos
de
control,
añadirlos sucesivamente al circuito de
control en el mismo orden que el que
su
tiene su secuencia de funcionamiento.
ampliaciones de los dos tipos básicos y
contacto o cada pulsador hay que
nuestra
de
comprobar que el funcionamiento del
estos circuitos básicos para el control
que no sea impedido el funcionamiento
deseado de un motor o de varios
de algún componente de control ya
motores
existente.
independientemente
de
complejidad, son simples variaciones y
40 Experimentos con equipo eléctrico. Wildi- de
intención
será
la
transformar y ampliar cada uno de
mediante
la
adición
de
pulsadores o de contactos activados
por uno o más dispositivos de control.
Para esto es recomendable utilizar el
esquema explicativo o en línea para
desarrollar
todos
los
circuitos
de
control a causa de que éste tipo de
esquema se presta con más facilidad al
estudio y preparación de los circuitos
de control.
El
método
más
sencillo
para
el
desarrollo de un circuito de control es
comenzar por la bobina del contactor y
Después de añadir en el circuito cada
circuito sea el correcto, comprobando
• Ruteo en campo
Por “ruteo” debemos entender el
seguimiento de conexiones y cableado
de las mismas a través de un sistema
de control y no sólo en panel de
conexiones si no que, nos referimos al
seguimiento del tendido de cables en
una instalación industrial.
En primer lugar debemos seleccionar
un punto de partida para comenzar el
seguimiento de la instalación que,
generalmente, se comienza en el panel
de distribución o de control principal.
los dispositivos contra las sobrecargas.
A quién prefiere comenzar desde el
primario para el arranque y parada del
controlados desde la unidad remota y a
consiste y generalmente en pulsadores
alambrado hasta llegar al panel de
Se
añade
el
dispositivo
o
piloto
motor, que en un circuito de tres hilos
arranque
y
parada
utilizados
conjuntamente con el contacto auxiliar
del contactor.
Cuando haya una secuencia definida
para
la
actuación
de
diversos
componentes de control, habrá que
motor o motores que están siendo
partir de ahí comenzar a “seguir” el
distribución.
En
cualquiera
de
los
dos
casos
debemos seguir las recomendaciones
siguientes:
1. Identificar el código de colores
empleado en el cableado (de
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
2.
3.
4.
5.
6.
preferencia deberá usarse código
OSHA).
Manejar las simbología de planos
y diagramas (NEMA/DIN ó ASA)
Utilizar la ropa y equipo de
seguridad necesario
Si no se tiene el código de
colores
adecuado
deberá
identificarse cada terminal del
cable “ruteado” con alguna clave
que ayude a identificar de
manera rápida y clara de que
cable se trata y a dónde va.
Si la identificación del cable
resulta
demasiado
compleja,
desenergizar (si es posible) y
utilizar un zumbador para ir
siguiendo el cable.
Señalar los cambios y anotar
observaciones en una copia del
plano original, es decir, si
existen diferencias entre el plano
original y el cableado deberán
indicarse éstas en la copia del
plano o bien en un apartado
especial.
Pueden
seguirse
muchas
otras
recomendaciones pero en todos los
casos nos ajustaremos a todas y cada
una de las políticas que rijan en la
empresa al momento de
levantamiento
empleando los
de
la
hacer el
información
formatos necesarios
que implique cada caso.
a) Reúnanse en parejas y, con base
en
distintos
diagramas
control
determinen
electromagnético,
el
conexiones
de
tipo
de
necesarias
para
implementar dichos diagramas.
b) Determinen los requerimientos
eléctricos
del
sistema
como:
voltajes y corrientes de carga,
calibre de conductores, tipo de
fusibles, etc.
c) Con base en los datos del inciso
(b) determina, con ayuda de
manuales,
los
tipos
arrancadores,
protecciones,
de
relevadores,
sensores
y
los
elementos que sean necesarios
para
implementar
los
diagramas.
d) En hojas de rotafolio, realiza los
diagramas
todos
y
de
conexiones
cada
componentes
uno
de
del
de
los
sistema
implementado, indicando el tipo
de
Realización del ejercicio
arrancador,
protección,
conductores, etc.
relevador,
calibre
de
e) Muestra tus hojas al grupo y
Competencia analítica.
™ Interpretar
planos,
elaboren
diagramas
e
conjunto.
información técnica sobre controles
electromagnéticos.
172
Electricidad Industrial
conclusiones
en
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
coméntenlas de manera grupal.
Realización del ejercicio.
Realización del ejercicio
Competencia emprendedora.
™ Obtener el carácter para supervisar
las
diferentes
construcción
etapas
de
los
de
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.5 “Lectura e
interpretación de diagramas de línea
(escalera) y cableado” ubicada en la
pág.
sistemas
eléctricos.
a)
Reúnanse en parejas y elaboren
un cuadro sinóptico donde se
muestren
las
siguieron
etapas
durante
implementación
de
que
las
los
distintos diagramas de control
anteriores.
b) Indiquen todas y cada uno de
los criterios empleados en la
selección
formas
de
de
componentes,
conexión
y
elaboración de diagramas de
conexiones y la manera de
cómo
verificaron
el
cumplimiento de cada uno de
c)
ellos.
Realicen conclusiones de las
actividades
realizadas
y
2.2.3.
OPERACIÓN DEL SISTEMA.
Para garantizar el funcionamiento
óptimo de un sistema cableado de
control electromagnético se realizan
diferentes pruebas sin embargo,
podemos clasificar las en dos grupos
principalmente: pruebas de cableado y
pruebas de operación.
• Pruebas de cableado.
− De continuidad.
Una de las pruebas que se deben hacer
para determinar la condición de los
cables o conductores, o bien, si los
contactos están abiertos o cerrados en
los switches o desconectadores que
forman parte de un circuito es una
prueba de continuidad. Esta prueba
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
involucra el uso de un óhmetro o una
lámpara de prueba.
Previo a la prueba, el medidor se
coloca en cero.
Los dedos se deben mantener retirados
de las puntas de prueba, ya que el
cuerpo
humano
introduce
cierta
cantidad de resistencia.
Asegúrese que se ha retirado la energía
del circuito por medir.
La resistencia medida por el óhmetro
debe ser casi cero, en caso de que el
contacto o el fusible esté en buenas
condiciones.
Si el instrumento de medición índica
infinito,
significa
que
el
Fig. 2.40 . Conexión apropiada de multíme
probar continuidad. 41
alambre,
conductor o el fusible está abierto y,
entonces, debe ser reemplazado.
Algunos probadores de continuidad
pretenden tiene la opción de indicar el
estado de un dispositivo de manera
audible,
es
conductor
se
decir,
si
un
encuentra
en
cable
o
estado
óptimo el instrumento de verificación
produce un sonido indicando así el
buen estado del dispositivo.
En la figura 2.40 se muestra un modo
de conexión de un multímetro con el
objeto de probar la continuidad; el
primer
caso
muestra
un
medidor
analógico y en el segundo se muestra
un medidor digital.
174
− De Tensión.
La
mayoría
de
los
circuitos
y
dispositivos se pueden probar con un
vóltmetro mientras estén conectados a
otros componentes. En la mayoría de
los casos, este es uno de los tipos de
prueba
preferidos.
Lo
más
recomendable en esta prueba es que se
debe estar atento con el voltaje que
está alrededor del mismo, ya que si se
tiene contacto con las terminales de
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
prueba, se puede tener un shock
severo.
espera medir". AIgunas veces quizás no
En la figura 2.41, se muestran los
se tenga idea de qué magnitud se va a
diagramas de tres métodos de probar
medir, por lo que se debe poner en su
ajuste o rango más alto. El vóltmetro
voltaje,
en cualquier caso, "cuando
41 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez
deba
hacer
asegúrese
pruebas
que
el
de
voltaje,
vóltmetro
esté
debe
tener
escalas
para
corriente
alterna (CA) y corriente directa (CD), en
ajustado para el rango de voltaje que
el caso de que no se tenga idea de qué
es mayor que el voltaje que se
se va a medir, colóquelo en el rango
más alto de CD.
Para el caso (a) de la figura 2.41
tenemos que el voltaje es trifásico y
por lo tanto se debe probar el voltaje
entre las fases A-B, B-C y A-C.
¡NO
OLVIDE
TENER
ABIERTO
EL
DESCONECTADOR AL MOTOR DURANTE
LA PRUEBA!
Con esta prueba (caso (b) de la figura)
se puede tener la localización exacta
de un conductor o a través de un grupo
de contactos abiertos. En esta prueba
una terminal de vóltmetro se coloca
como punto de referencia y con la otra
se hace la exploración.
Electricidad y Electrónica
Fig. 2.41. Pruebas con el vólmetro. (a) Prue
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
óptima el proceso. Algunas de las
pruebas más comunes para motores
son las siguientes.
Para
determinar
si
un
grupo
de
contactos están abiertos o cerrados, al
colocar las terminales del vólmetro
directamente a través del grupo de
contactos, éste debe mostrar que el
voltaje está presente.
“Si los contactos están abiertos hay
indicación de voltaje”
“Si el vólmetro indica 0, los contactos
están cerrados”
La figura 2.42 muestra cómo debemos
conectar un vólmetro para comprobar
el estado de los contactos.
Si deseamos comprobar una línea de
alimentación con un vólmetro este
último deberá conectarse como se
muestra en la figura 2.43.
42, 43 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez
• Pruebas de operación.
Antes de poner a funcionar un sistema
de manera permanente en un proceso
de producción deben realizarse un
gran número de pruebas o ensayos en
los motores que están instalados en el
sistema y verificar todos y cada uno de
los parámetros de importancia o que
sean de interés para realizar de manera
176
Fig. 2.42. Conexión de un vólmetro para
verificar el estado de unos contactos. 43
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Si de motores se trata el ensayo o
44 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez
prueba en vació debe hacerse con
Fig. 2.43. Comprobación de una línea de
alimentación utilizando un vólmetro. 44
tensión
y
velocidad
nominales,
normalmente ejecutado en los dos
sentidos de rotación del motor, se
notan los valores de la corriente del
− En vacío.
La prueba en vacío se refiere a hacer
funcionar el sistema sin ningún tipo de
carga, es decir, será suficiente con
poner en marcha el sistema y los
motores y verificar todos y cada uno de
los
circuitos
de
mando
y
accionamientos de potencia. OJO, es
recomendable que se tenga un sistema
o circuito de desconexión maestro que
pueda accionarse de manera inmediata
y con el objeto de desenergizar el
circuito de manera general en caso de
que algo salga mal.
inducido, tensión y corriente de campo.
Como ejemplo citaremos un ensayo en
vació
para
un
alternador
y
los
parámetros que deben tomarse en
cuenta para tal efecto.
En primer lugar por característica de
vacío
se
entiende,
la
curva
que
representa la f.e.m. en función de la
corriente de excitación, girando el
alternador a velocidad constante. Para
realizar la prueba deberá armarse el
circuito de la figura 2.44.
Fig. 2.44. Conexiones para el ensayo de vacío de un
generador
auto-excitado
45
Electricidad
y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Esta prueba se realiza conectando
todas y cada una de las cargas que va a
controlar el sistema ya sea que mueva
máquinas del tipo mecánicas o bien a
veces los motores se acoplan a
generadores, ya sea de voltaje ca o
bien de voltaje en cd.
Los datos y medidas necesarios son los
siguientes:
1. Tomar nota de los datos de la placa
de características de la máquina
2. Medir la resistencia cómica del
bobinado inductor
3. Calcular la intensidad máxima Iex,
que absorberá el circuito inductor
4. Elegir el reóstato adecuado a la
intensidad de excitación
5. Elegir
el
puente
rectificador
adecuado a la intensidad máxima de
excitación
6. Colocar
los
instrumentos
de
verificación y medida adecuados al
tamaño dela máquina
7. dar
la
velocidad
nominal,
procurando
el
cebado
del
alternador, una vez alcanzado,
conseguir en sus bornes, valores de
tensión suficientes para construirla
curva de vacío.
8. Tomar nota de los valores obtenidos
y elaborar una tabla.
• Puesta en marcha
178
Resumen
Competencia para la vida.
™ Fortalecer la autoestima durante el
aprendizaje de la instalación de
controles.
a) Realiza
un
resumen
en
tu
cuaderno o libreta de apuntes
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
de todas y cada una de las
actividades
proyectar,
implementar
realizadas
y
al
seleccionar,
verificar
los
elementos de un control de
motores.
b) Destaca la importancia de cada
una de las actividades anotadas
en tu resumen.
c) Comenta con tus compañeros
de grupo tus anotaciones y las
de los demás llegando a un
consenso en sus comentarios.
d) Aplaudan todos y cada uno de
los
resúmenes
de
tus
compañeros al momento de ser
comentados por todo el grupo.
Realización del ejercicio.
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.5 “Lectura e
interpretación de diagramas de línea
(escalera) y cableado” ubicada en la
pág.
PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Unidad de
2
aprendizaje:
Práctica número:
4
Nombre de la
Operación de relevadores y
práctica:
contactores electromagnéticos
Propósito de la
Al finalizar la práctica, el alumno operará dispositivos relevadores y
práctica:
contactores electromagnéticos de acuerdo a sus características en manuales
Escenario:
Laboratorio.
Duración:
4 hrs.
de fabricantes.
Materiales
180
Maquinaria y equipo
Electricidad Industrial
Herramienta
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
• Botón rojo
• Botón negro
•
Multímetro digital.
• Zumbador de prueba
• 2 contactor
electromagnético
•
•
Desarmador de cruz
•
Pinzas de electricista
•
• Relevador de retraso de
•
tiempo
•
• Resistencia de alambre 10
•
ohms
• Resistencia de alambre
100 ohms
• Resistencia de alambre
1000 ohms
• Capacitor electrolítico
1000uF
• Diodo de silicio
• Contactores NA
• Contactores NO
• Manuales de contactores y
relevadores
Procedimiento
Electricidad y Electrónica
Desarmador plano
Pinzas de presión
Pinzas de punta
Llaves allen
Extractor
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Tener listos los manuales de fabricantes relevadores y contactores
Precaución. ¡En este experimento de laboratorio se utilizan altos voltajes! ¡No haya conexiones con la
fuente de energía encendida! ¡ Asegúrese de colectar la terminal de tierra de la fuente de energía con
todos y cada uno de los componentes!
182
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Desarrollo de la práctica:
1. Arma el circuito de la figura 1.
2. Enciende la fuente y gradualmente aumenta el voltaje hasta que el contactor “A” opere
3. Repite la operación al menos tres veces y anota el voltaje y la corriente justo antes del operación
del contactor.
4. Gradualmente disminuye el voltaje hasta que el contactor se desactive
5. Repite la operación al menos tres veces anotando el voltaje y corriente justo antes de que el
contactor se desactive
6. Por el voltaje en 0 y apaga la fuente de energía
7. Cambia el rango del vólmetro a 250 Vac
8. enciende la fuente de energía y ajústala a un voltaje de 120 Vac o bien al valor nominal del
voltaje de operación de la bobina
9. mide ahora la corriente de la bobina
10. Coloca el voltaje a 0 y apaga la fuente
11. Cambia el rango del medidor de corriente a 10Aca
12. Sostén la armadura para impedir que cierre
13. Enciende la fuente de energía en 120Vac
14. Rápidamente mide la corriente de pico de la bobina
15. Coloca el voltaje en cero y apaga la fuente
16. Cambia el contactor “A” por el contactor “B” y realiza las mediciones anteriores anotando tus
resultados en la siguiente tabla.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
17. Anota las especificaciones de corriente y voltaje de los contactos
18. Anota la carga que puede controlar cada par de contactos
19. Anota el valor de carga total que puede controlar el contacto con los cuatro pares de contactos
20. Arma el circuito de la figura dos poniendo especial cuidado en las polaridades correctas del
diodo y el capacitor.
21. Enciende la fuente de energía y ajústala exactamente a 100 volts de cd.
22. Oprime el botón de presión y toma nota del voltaje que indica el vólmetro conectado a través de
C1.
23. Oprime el botón de descarga hasta que el vólmetro indique 0 volts
24. Repite los puntos 22 y 23 cuatro veces más y llena la siguiente tabla utilizando la ecuación t =
(1000/RC/Es)Ec donde:
t = tiempo en ms
RC = (200)(1000uF) = 0.2
Es = 100Vcd
Ec = voltaje del capacitor
25. Baja el voltaje a 0 y apaga la fuente.
26. Calcula el tiempo promedio de operación del botón de presión.
27. Armar el circuito de la figura 3
184
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
28. Enciende la fuente y ajústala la exactamente a 100 volts de cd
29. Oprime botón de presión y toma nota del voltaje indicado por el vólmetro a través de C1
30. Oprime el botón de descarga hasta que el vólmetro conectado a través de C1 indique cero volts.
31. Repite los puntos 29 y 30 4 veces más anotando los resultados en la siguiente tabla.
32. Coloca el voltaje en 0 y apaga la fuente
33. Calcula el tiempo promedio de operación.
34. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
35. Limpia el área de trabajo.
36. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes
generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las
observaciones y las conclusiones
37. Elaborar un informe individual del análisis de los manuales,
realizados, las observaciones y las conclusiones
Electricidad y Electrónica
incluyendo los procedimientos
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Lista de cotejo de la práctica
Operación de relevadores y contactores electromagnéticos
número 4:
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
Instrucciones:
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Armó el circuito de la figura 1.
2. Encendió la fuente y gradualmente aumentó el voltaje hasta que el
contactor “A” operó
3. Repitió la operación al menos tres veces y anotó el voltaje y la
corriente justo antes de la operación del contactor.
4. Disminuyó gradualmente el voltaje hasta que el contactor se desactivó
5. Repitió la operación al menos tres veces anotando el voltaje y corriente
justo antes de que el contactor se desactivara
6. Puso el voltaje en 0 y apagó la fuente de energía
7. Cambió el rango del vólmetro a 250 Vac
8. Encendió la fuente de energía y la ajustó a un voltaje de 120 Vac o bien
al valor nominal del voltaje de operación de la bobina
9. Midió la corriente de la bobina
186
Electricidad Industrial
Si
No
No
Aplica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
10. Colocó el voltaje a 0 y apagó la fuente
11. Cambió el rango del medidor de corriente a 10Aca
12. Sostuvo la armadura para impedir que cerrara
13. Encendió de la fuente de energía en 120Vac
14. Midió la corriente de pico de la bobina de manera rápida
15. Colocó el voltaje en cero y apagó la fuente
16. Cambió el contactor “A” por el contactor “B” y realizó las mediciones
anteriores anotando sus resultados en la tabla correspondiente.
17. Anotó las especificaciones de corriente y voltaje de los contactos
18. Anotó la carga que puede controlar cada par de contactos
19. Anotó el valor de carga total que puede controlar el contacto con los
cuatro pares de contactos
20. Armó el circuito de la figura dos poniendo especial cuidado en las
polaridades correctas del diodo y el capacitor
21. Encendió la fuente de energía y ajustar la exactamente a 100 volts de
cd.
22. Oprimió el botón de presión y tomó nota del voltaje que indicó el
vólmetro conectado a través de C1.
23. Oprimió el botón de descarga hasta que el vólmetro indicó 0 volts
24. Repitió los puntos 22 y 23 cuatro veces más y llenó la tabla
correspondiente.
25. Bajó el voltaje a 0 y apagó la fuente.
26. Calculó el tiempo promedio de operación del botón de presión.
27. Armó el circuito de la figura 3
28. Encendió la fuente y ajustó exactamente a 100 volts de cd
29. Oprimió botón de presión y tomó nota del voltaje indicado por el
vólmetro a través de C1
30. Oprimió el botón de descarga hasta que el vólmetro conectado a través
de C1 indicó cero volts.
31. Repitió los puntos 29 y 30, 4 veces más anotando los resultados en la
tabla correspondiente
32. Colocó el voltaje en 0 y apagó la fuente
33. Calculó el tiempo promedio de operación.
34. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
35. Limpió el área de trabajo.
36. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,
empleando los reportes generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las
conclusiones
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas.
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo.
Observaciones:
PSA:
Hora de
Hora de
inicio:
término:
Unidad de
2
aprendizaje:
Práctica número:
5
Nombre de la
Lectura e interpretación de
práctica:
diagramas de línea (escalera) y
188
cableado.
Electricidad Industrial
Evaluación:
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Propósito de la
Al finalizar la práctica el alumno interpretará distintos diagramas para el
práctica:
control de motores mediante el uso de simbología en diagramas de línea o
Escenario:
Laboratorio.
Duración:
4 hrs.
escalera y diagramas de cableado.
Materiales
•
Maquinaria y equipo
Manual de simbología
americana
•
Manual de simbología
europea
•
•
•
•
•
Diagramas de escalera
Diagramas de alambrado
Lápices
Goma
Hojas blancas
Procedimiento
Electricidad y Electrónica
Herramientas
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Tener listos los manuales de simbología americana y europea
190
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Desarrollo de la práctica:
1. Para el diagrama de línea de la figura 1 identifica, usando los manuales de simbología americana y
europea, todos y cada uno de los elementos que intervienen.
2. Indica la función que desempeñan todos y cada uno de los elementos que identificarse en el punto
uno.
3. Describe la relación que existe entre los números que aparecen en el diagrama de escalera con los
números que aparecen en el diagrama de alambrado de la estación de botones.
4. El diagrama de la figura 2 se conoce como diagrama o control de dos alambres o bien de dos
hilos.
5. A partir de del diagrama de la figura 2 realiza el diagrama de línea o escalera utilizando la
simbología correspondiente
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
6. El diagrama de la figura se conoce como diagrama o control de tres alambres o bien de dos
hilos..
7. A partir de del diagrama de la figura 3 realiza el diagrama de línea o escalera utilizando la
simbología correspondiente .
8. Enumera las diferencias entre cada uno de los diagramas de las figuras 2 y 3.
9. Explica el funcionamiento de ambos circuitos (figuras 2 y 3).
PROBLEMA REAL.
10. Se tiene un tanque de agua que es controlado de forma manual a través de una estación de
botones de arranque. Uno de los botones arranca la bomba de llenado y otro botón se encarga
de parar la bomba. El diagrama de escalera se muestra en la figura 4.
11. La figura 5, muestra el mismo sistema de llenado pero ahora en forma automática.
192
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
12. Elabora el nuevo diagrama de escalera guiándote en la figura 5.
13. Señala los nuevos elementos que han sido incorporados .
14. Describe la función de los elementos incorporados
15. Describe el funcionamiento general del circuito automatizado.
16. Elabora conclusiones de los diagramas estudiados en la práctica
17. Comenta grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y
completar los reportes correspondientes.
18. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
19. Limpia el área de trabajo.
20. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes
generados a lo largo de la práctica,
observaciones y las conclusiones.
incluyendo los procedimientos realizados, las
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Lectura e interpretación de diagramas de línea (escalera) y
Lista de cotejo de la práctica
cableado.
número 5:
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
Instrucciones:
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Identificó, para el diagrama de línea de la figura 1, usando los
manuales de simbología americana y europea, todos y cada uno de los
elementos que intervienen.
2. Indicó la función que desempeñan todos y cada uno de los elementos
que identificó en el punto uno.
3. Describió la relación que existe entre los números que aparecen en el
diagrama de escalera con los números que aparecen en el diagrama de
alambrado de la estación de botones.
4. Realizó el diagrama de línea a partir del diagrama de la figura 2
utilizando la simbología correspondiente
5. Realizó el diagrama de línea a partir del diagrama de la figura 3
utilizando la simbología correspondiente .
194
Electricidad Industrial
Si
No
No
Aplica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
6. Enumeró las diferencias entre cada uno de los diagramas de las figuras
2 y 3.
7. Explicó el funcionamiento de ambos circuitos (figuras 2 y 3).
8. Elaboró el nuevo diagrama de escalera guiándose en la figura 5.
9. Señaló los nuevos elementos que fueron incorporados .
10. Describió la función de los elementos incorporados
11. Describió el funcionamiento general del circuito automatizado.
12. Elaboró conclusiones de los diagramas estudiados en la práctica
13. Comentó grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener
consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes.
14. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
15. Limpió el área de trabajo.
16. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,
empleando los reportes generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las
conclusiones.
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo..
Observaciones:
PSA:
Hora de
Hora de
inicio:
término:
Electricidad y Electrónica
Evaluación:
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
RESUMEN
En este capítulo dos, se han sentado
tratamiento o control, bloque de salida
las bases teóricas y principios de
y el bloque de potencia.
funcionamiento de los elementos de
En
“circuitos de control electromagnético”.
variables eléctricas que intervienen en
Comenzamos
el circuito de control tales como:
control
de
motores
denominados:
con
una
el
cual
análisis
estructural de un circuito de control
electromagnético
ha
sido
el
primer
bloque
(entrada)
se
definen todas y cada una de las
voltajes, corrientes cargas, etc. Y que
van
a
incidir
la
dispositivos
de
selección
mejor su funcionamiento.
control; el bloque de comunicación
electromagnético son, a saber: bloque
interface entre el circuito de control y
hombre-máquina,
aquellos dispositivos
de entrada, bloque de comunicación
196
bloque
de
los
en
dividido en bloques para comprender
Los bloques de un sistema de control
de
directamente
hombre-máquina está definido por la
el operador del control es decir, todos
Electricidad Industrial
que están en
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
contacto directo con el operario como
comandar cargas pesadas a partir de
el bloque de tratamiento o control
bobina
del sistema con el fin de controlar una
circuito de
variable específica del motor como
accionamiento, etc.
salida tiene que ver con los terminales
puede ser elementos de control pero
de
no
pueden ser, botoneras, switches, etc.;
define como son tratadas las variables
velocidad, rotación, etc.; el bloque de
conexión
entre
accionadores
lo
como
elementos
contactores
y
relevadores y la carga final del sistema;
una pequeña tensión aplicada a su
algunos
elementos
de
un
relevador son: circuito de entrada,
protección, circuito de
A su vez los relevadores magnéticos
proporcionan
sobrecarga
protección
a
los
contra
motores
y,
ordinariamente, se usan en sistemas de
por último, el bloque de potencia se
control de dos alambres.
que se encargan de conectar la carga
relevadores,
con las líneas de alimentación.
llamados contactores. Los contactores
Parte fundamental es el estudio de los
magnéticos
elementos
accionados
refiere a todos aquellos dispositivos
de
interface
hombre-
De suma importancia, al igual que los
son
los
son
elementos
interruptores
mediante
máquina ya que de alguna manera, a
electromagnetismo, que proporcionan
través
los
un medio seguro y conveniente para
es automático. Entre estos dispositivos
derivados cuya característica principal
estudiamos los botones selectores de
es
una
sobrecarga.
de
ellos
se
logra
accionamientos de un control que no
o
más
posiciones,
botones
pulsadores que accionan los elementos
conectar
que
que
interrumpir
no
tiene
circuitos
relevador
de
Para proteger a los motores contra la
auxiliares de mando como contactos
sobrecarga, se utilizan precisamente
logran
de
auxiliares,
un
botones
sostenidos
contacto
que
permanente,
relevadores de nominados “relevadores
sobrecarga”.
Otros elementos de suma importancia
elementos
que han sido considerados en esta
conectados en las líneas del motor
unidad dos son los relevadores que
para limitar la excesiva corriente.
predeterminado.
Electricidad y Electrónica
Estos
térmicos
o
a
un
la
cantidad
son dispositivos mecánicos capaz de
corriente
limitan
interruptores de pedal para los lugares
donde es imposible utilizar las manos.
de
Estos
relés
valor
tienen
magnéticos
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Ahora bien, no siempre es necesario le
protección también son importantes ya
motores
un
del sistema mismo, dentro de estos
de
señalización ya sea de forma visual o
accionamiento
inmediato,
requieren
algunos
de
accionamiento temporizado lo cual se
logra
utilizando
otro
tipo
que, forman parte de la monitorización
mencionamos a los dispositivos de
relevadores denominados “relevadores
audible como lámparas o sirenas.
cierran
bloques de contactos o conexión de los
temporizados”, éstos son aparatos que
o
abren
determinados
Es de suma importancia conocer los
contactos (contactos temporizados) al
elementos
cabo de un tiempo.
arrancadores por lo cual se ha incluido
vez de sensores e interruptores que
en detalle de ello.
semiautomática o incluso, con fines de
pueden conectarse de manera directa a
protección.
la línea de alimentación del sistema en
Dentro de los interruptores estudiados
general por lo que se hace necesario
en
una fuente de alimentación para ellos.
Los sistemas de control requieren a su
determinen la operación de manera
esta
unidad
interruptores
aparatos
de
dos,
límite
destinados
a
tenemos:
que
son
controlar
la
posición de una parte en una máquina
de
control
como
en esta unidad un apartado que habla
Algunos
elementos
de
control
no
Una de las maneras más comunes de
lograrlo
se
logra
mediante
un
transformador de control el cual ha
o la misma máquina; de presión que se
sido descrito en la unidad.
utilizan
y
Una vez que hemos estudiado los
neumáticos; de flujo o caudal; de nivel;
controladores, se ha hecho un estudio
hemos estudiado son: de proximidad.
de manera particular, de los diagramas
parte importante dentro de un sistema
las
de control, estos dispositivos auxiliares
identificadores,
termomagnéticos,
tipo de simbología estandarizada, ya
de
en
procesos
temperatura:
los
hidráulicos
sensores
que
Los dispositivos de seguridad forman
pueden
ser:
fusibles,
interruptores
cuchillas,
siendo
de los diferentes diagramas de control,
de línea o escalera, se han estudiado
formas
sea
dispositivos
incluido
protección,
algunos
dispositivos auxiliares que no son de
198
asignación
conexión
de
de
componentes y los más importante, el
todos los anteriormente mencionados
de
de
americana
o
ejemplos
europea.
de
Hemos
análisis
y
comprensión de diagramas como una
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
ayuda para, posteriormente, realizar la
En la segunda parte de la unidad, se
circuitos de control.
implementación
planeación y la implementación de
Dimos
una
breve
descripción
de
han
descrito
los
criterios
del
para
cableado
la
de
sistemas de control en un entorno
distintos tipos de componentes de un
industrial ya que, si bien el CCM,
sistema de control según los distintos
centraliza el control, es necesario hacer
no todos los componentes pueden ser
que son controlados hacia el CCM.
utilizados en un ambiente de humedad,
Dentro de estos criterios de planeación
por
definido
de el cableado se han descrito una
humedad, etc. Se da un breve resumen
que pueden ser extrapoladas a un
para implementación de control de
de continuidad, de tensión, pruebas de
motores
operación
tipos de ambientes industriales ya que,
ejemplo;
componentes
así
para
se
han
lluvia,
polvo,
de los tipos de tableros que existen
dentro
de
los
que
llegar todos y cada uno de los motores
serie de pruebas en su forma básica y
cableado en campo. Tales pruebas son:
en
vacío
y
por
último
mencionamos a los tableros de control,
pruebas de puesta en marcha del
los
sistema
tableros
eléctricos,
etc.,
los
para
verificar
el
correcto
componentes que han sido también
funcionamiento de los sistemas de
vistos y que sirven como soporte a
control en campo.
gavetas y que incluyen relevadores,
cerrado el contenido de la unidad dos.
arrancadores, etc.
En la unidad Tres siguiente, se dan los
Parte importante en el estudio de
principios de operación de uno de los
está el denominado Centro de Control
de control denominado Programming
necesidad de tener centralizado el
industria
control de distintos motores en un
fomentado por la ventaja que presenta
muchos elementos de control son las
elementos integradores de sistemas
de Motores (CCM), que surge por la
entorno industrial.
Con esta parte de pruebas hemos
más importantes sistemas electrónicos
Logic Controller (PLC), cuyo uso en la
es
actualmente
respecto a los sistemas cableados.
Electricidad y Electrónica
muy
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 2
1. Menciona los bloques de un circuito de control electromagnético.
2. Describe el bloque conocido como Bloque Hombre-máquina.
3. En qué consiste el tipo de mando binario (on-off).
4. Describe la función de un interruptor selector.
5. Explica la diferencia entre un botón pulsador y un botón sostenido.
6. Cuando no se puede accionar un interruptor de forma manual, ¿Qué tipo de
interruptor se usa?
7. ¿Qué son los contactores?
8. ¿Cómo funciona un relé de sobrecarga?
9. Describe los dos modos de funcionamiento de un relé temporizado.
200
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
10.
La principal aplicación de un interruptor de presión es en:
11.
¿Cómo funciona un interruptor de flujo o caudal?
12.
¿Qué es un sensor de proximidad?
14.
Indica la función de una lámpara piloto.
15.
Menciona los bloques de terminales de un dispositivo de control
16.
Describe brevemente el diagrama de escalera.
17.
Menciona las dos normas de simbología más importante para diagramas
13.
Menciona los dos grandes grupos en que se dividen los fusibles.
electromagnético.
de escalera.
18.
Describe brevemente dos de los tipos de envolventes para componentes
eléctricos.
19.
Describe lo que es un Centro de Control de Motores CCM.
20.
Describe como debe planearse un cableado de sistemas eléctricos.
21.
¿Qué se entiende por Ruteo en Campo?
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
3
INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE CIRCUITOS DE CONTROL CON PLC´S
Al finalizar el capítulo, el alumno instalará y operará circuitos de control con PLC’s
dentro de los sistemas electromecánicos con base en las especificaciones del
proyecto para asegurar una operación fiable y segura del equipo.
202
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Instalación y
Módulo
Operación de
Circuitos de Control
de Máquinas
108 Hrs
1. Reconoci-
2. Instalación y
3. Instalación y
Función de
Circuitos de
Circuitos de
los Controles
Control
en las
Electromagné
ticos
Control con
PLC´s
miento de la
Unidades de
Aprendizaje
Máquinas
Operación de
Operación de
Eléctricas
40 Hrs
Resultados
de
Aprendizaje
40 Hrs
28 Hrs
3.1. Identificar los componentes que se utilizan en los
circuitos de control con PLC´s..
3.2. Realizar el montaje de los componentes de un
circuito de control con PLC’s conforme a diagramas
y especificaciones
instalación.
Electricidad yde
Electrónica
hrs.
hrs.
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
RESULTADO DE APRENDIZAJE
3.1 Identificar los componentes que se
utilizan en los circuitos de control con
PLC´s.
3.1.1.
COMPONENTES DEL
CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMABLE
Un Controlador Lógico Programable
(PLC) es un equipo electrónico de control con un cableado interno (hardware)
independiente del proceso a controlar,
que
se
adapta
mediante
un
a
dicho
programa
proceso
específico
(software) que contiene la secuencia de
operaciones a realizar. Esta secuencia
de operaciones se define sobre señales
de entrada y salida al proceso, cableadas directamente en los bornes de conexión del autómata.
SUMARIO
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Las señales de entrada pueden pro-
COMPONENTES
DEL
CONTROLADOR
LÓGICO
PROGRAMABLE
CICLO Y MODOS DE OPERACIÓN
DEL PLC.
DIAGRAMA DE ESCALERA PARA
PLC’S.
UBICACIÓN Y MONTAJE DE
COMPONENTES.
CABLEADO Y CONEXIÓN.
PRUEBAS.
204
ceder de elementos digitales, como fi-
nales de carrera y detectores de proximidad, o analógicos, como sensores
de temperatura y dispositivos de salida
en tensión o corriente continuas.
Las señales de salida son órdenes digitales
todo
o
nada
o
señales
analógicas en tensión o corriente, que
se envían a los elementos indicadores y
actuadores
del
proceso,
como
lámparas, contactores, válvulas, etc.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
El autómata gobierna las señales de
ques constitutivos del autómata, y sus
previamente almacenado en una me-
Un autómata programable se compone
señales de entrada.
bloques (figura 3.1):
salida según el programa de control
moria, a partir del estado de las
características más relevantes.
esencialmente
de
los
siguientes
Este programa se introduce en el autómata a través de la unidad de pro-
gramación, que permite además funciones adicionales como depuración de
programas,
simulación,
monitorización, control del autómata,
etc.
Una característica diferenciadora del
PLC frente a otros sistemas de control
programables
está
en
la
estandarización de su hardware, que
Fig. 3.1. diagrama de bloques de un autómata pr
permite la configuración de sistemas
de control «a medida», según las
necesidades estimadas de potencia de
cálculo y número y tipo de señales de
entrada y salida.
El autómata se configura alrededor de
Unidad central de proceso o de control,
una unidad central o de control, que,
CPU.
las interfaces de entrada y salida y a las
• Memoria de programa.
como
• Fuente de alimentación.
unida por medio de buses internos a
memorias, define lo que se conoce
mata.
Según
arquitectura interna
las
soluciones
del autó-
constructivas
• Memorias internas.
• Interfaces de entrada y salida.
La unidad de control consulta el estado
de las entradas y recoge de la memoria
adoptadas, esta arquitectura puede to-
de
mar distintas configuraciones, que se-
instrucciones a ejecutar, elaborando a
rán objeto de estudio en un capítulo
partir de ella las señales de salida u ór-
posterior. En éste, se definen los blo-
programa
la
secuencia
de
denes que se enviarán al proceso. Du-
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
rante la ejecución del programa, las
leídos sobre las señales de entrada o
una tras otra.
La memoria de programa contiene la
responsable de actualizar continua-
realizarse sobre las señales de entrada
mente los temporizadores y contadores
para obtener las señales de salida, así
La memoria del autómata contiene
del autómata. Por ello, si hay que in-
instrucciones son procesadas en serie,
La unidad de control es también la
internos que hayan sido programados.
enviados a las señales de salida.
secuencia de operaciones que deben
como los parámetros de configuración
todos los datos e instrucciones que ne-
troducir
cesita para ejecutar la tarea de control.
sistema de control basta generalmente
almacenar datos intermedios de cálculo
moria.
directamente sobre las salidas, así
tablecen la comunicación del autómata
La memoria interna es la encargada de
y variables internas que no aparecen
alguna
variación
sobre
el
con modificar el contenido de esta meLas interfaces de entrada y salida es-
como un reflejo o imagen de los últi-
con la planta. Para ello, se conectan,
mos estados
por una parte, con las señales de proceso a través de los bornes previstos y,
por otra, con el bus interno del autómata. La interfaz se encarga de adaptar
las señales que se manejan en el proceso a las utilizadas internamente por
la máquina.
La fuente de alimentación proporciona,
a partir de una tensión exterior, las
tensiones necesarias para el buen funcionamiento de los distintos circuitos
electrónicos del sistema. En ocasiones,
el autómata
puede
disponer
1 Autómatas
programables.
Balcells- de una
batería conectada a esta fuente de alimentación, lo que asegura el mantenimiento del programa y algunos datos
en las memorias en caso de interrupción de la tensión exterior.
206
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Se conoce como bus interno al con-
junto de líneas y conexiones que permiten la unión eléctrica entre la unidad
de
control,
las
memorias
y
las
interfaces de entrada y salida. Un bus
Esta estructura exige que en todo
se compone de un conjunto de hilos o
momento sólo pueda haber un peri-
datos
el
contrario se mezclarían los datos en-
contenido de celdas de memoria o las
viados por varios de ellos o se recibi-
instrucciones de la unidad de control).
rían en un periférico datos que no le
nexiones y dado que la unidad de con-
Los tres buses característicos de un
hilos, sólo puede comunicarse con sus
tos, por el que tienen lugar las trans-
periféricos de una forma secuencial,
ferencias de datos del sistema, bus de
uno tras otro, el conjunto de hilos del
direcciones,
bus es común y compartido por todos
direccionan la memoria y el resto de
ellos.
los
pistas
utilizadas
u
órdenes
para
(por
intercambiar
ejemplo,
Para minimizar el número de cotrol, que organiza el tráfico por estos
férico ocupando el bus, ya que de lo
corresponden.
sistema digital (figura 3.2), bus de da-
a
periféricos,
través
y
del
bus
cual
de
se
control,
constituido por todas las conexiones
destinadas a gobernar los intercambios
de información, se reunifican en el
autómata en uno sólo, que recibe el
nombre de bus interno. El número de
líneas de este bus depende de cada
fabricante. Se considera también como
bus del autómata cualquier conexión
entre
bloques
o
módulos
que
no
necesite de procesadores específicos
de comunicaciones en sus extremos,
como,
por
ejemplo,
el
cable
de
conexión entre el autómata y una
unidad externa de expansión de E/S.
Fig. 3.2. Estructura de conexión mediante buses.
2
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
las operaciones especificadas en las
mismas.
El funcionamiento es, salvo escasas
excepciones, de tipo interpretado, con
decodificación
de
las
instrucciones
cada vez que son ejecutadas. Esta
decodificación
mediante
estándar
puede
un
con
memoria,
realizarse
sistema
de
lógica
microprocesador
o
microprogramada
puede
por
más
estar
hardware
(cableada) en el propio procesador,
según diseño propio del fabricante
utilizando tecnologías «custom» o personalizadas. La primera solución, más
UNIDAD CENTRAL
DE PROCESO, CPU
2 Autómatas programables. Balcells-
barata, es la más frecuente en autó-
La CPU («Central Processing Unit»),
matas de gama baja, mientras que la
construida alrededor de un sistema
segunda,
mícro-procesador, es la encargada de
diseño y desarrollo, es
ordenar
de
donde el incremento de precio queda
de
compensado por los bajos tiempos de
ejecutar el programa de usuario y de
las
información
transferencias
en
el
sistema
con
mayores
costes
de
propia de
autómatas de gamas medias y altas,
entradas/salidas.
ejecución
tablecer comunicación con periféricos
(décimas de microsegundo frente a
decenas
de
gramación, monitores LED/LCD o TRC,
cualquier
caso,
esta
otros
interna
de
instrucciones
Adicionalmente, puede también esexternos, como son la unidad de proautómatas
etcétera.
u
ordenadores,
de
instrucciones,
mucho
menores que en la solución estándar
micro-segundos).
En
decodificación
es
transparente al usuario, que no puede
Para ejecutar el programa, la CPU
modificarla en ninguna forma. Al ser
adquiere sucesivamente las instruccio-
además específica de cada fabricante,
nes una a una desde memoria, y realiza
que elige el lenguaje de programación
208
que soportará su autómata (instruccio-
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
nes, contactos o símbolos gráficos) y la
La figura 3.3 muestra los bloques
trucciones, la decodificación no sólo li-
reconocen los siguientes:
gramación, sino que es la responsable
cargada de realizar las operaciones
de que no todas las CPU pueden eje-
aritméticas y lógicas (combinaciones Y,
hayan sido escritos en el mismo len-
Acumulador, que almacena el resultado
forma en que se interpretan sus ins-
mita los lenguajes disponibles de pro-
cutar los mismos programas, aunque
guaje, impidiendo, en definitiva, el intercambio de programas entre autómatas diferentes.
fundamentales de una CPU, donde se
—
ALU, «Aritmetic Logic Unit», en-
O, sumas, comparaciones, etc.).
de la última operación realizada por
la ALU.
En algunos casos, la decodificación se
realiza con la ayuda de una memoria
exterior (intérprete), de la que pueden
existir distintas versiones dentro de
una
misma
ofreciendo
familia
una
de
amplia
autómatas,
gama
de
posibilidades como:
• Modificación del lenguaje de programación.
• Tratamiento de señales analógicas.
• Manipulación de textos.
• Algoritmos de control en lazo cerra-
Fig. 3.3. Diagrama bloques de la unidad central de p
do, etc.
Esta solución aumenta la flexibilidad
del sistema, pero incrementa también
los tiempos de ejecución (los quintuplica, aproximadamente), al tener que
decodificar las instrucciones según las
indicaciones de una memoria exterior
conectada al bus.
Flags, o indicadores de resultado de
operación
(mayor
que,
positivo,
negativo, resultado cero, etc.). El
estado de estos fiags puede ser
consultado por el programa.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Contador
—
de
programa,
PC
instrucciones
de
(«Program Counter»), encargado de la
lectura
de
las
usuario y, por tanto,
de ejecución.
ser
de la secuencia
Esta secuencia puede
modificada
con
instrucciones de salto.
el
juego
de
Decodificador de instrucciones y
secuenciador, cableado y/o progra-
complejas
instrucciones leídas en la memoria y se
acumulador los registros de pila, que
—
mado,
donde
se
decodifican
las
o escritas en lenguajes de
programación más potentes.
Algunos autómatas incluyen junto al
generan las señales de control.
permiten almacenar resultados parcia-
donde
almacena la secuencia de
instrucciones particulares de paréntesis
puesta en marcha, las rutinas de test y
o bloques) antes de operar con ellos y
de error en la ejecución, etc.
asignar el resultado a una salida.
— Programa ROM monitor del sistema,
—
se
Opcionalmente, un cartucho
les del programa (obtenidos mediante
de
La combinación de la CPU con la
memoria ROM externa, que contendría
memoria interna, imagen de entradas/
una
intérprete
salidas, y de programa de usuario, es
ejecutar
unidad de proceso o tarjeta central
ampliación
del
incorporado, a fin de que la CPU
pudiera
decodificar
instrucciones
y
conocida también con el nombre de
aunque algunos fabricantes denominan
por extensión al conjunto simplemente
CPU.
Dada la diversidad de funciones que
debe realizar la CPU, aparece, en autómatas de gamas medias y altas, una
subdivisión y reparto de tareas en la
misma, a fin de optimizar su funcionamiento.
Esta subdivisión puede realizarse de
dos formas:
— arquitectura de coprocesador,
3 Autómatas programables. Balcells-
210
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
—
estructura de control distribuido
mediante
el
empleo
de
módulos
inteligentes.
Para la primera solución se disponen
varios microprocesadores que ejecutan
el programa de forma concurrente, tra-
bajando en paralelo y mejorando significativamente las prestaciones del
sistema en cuanto a rapidez y potencia
de cálculo.
En el control distribuido con módulos
inteligentes
procesadores
se
especializados
conectan
en
tareas
al
bus
específicos
como
la
medida y regulación de temperatura,
control
de
posición,
conexión
con
otros procesadores dentro de una red
local, etc., lo que permite traspasar
ciertas funciones, normalmente críticas
en
el
tiempo,
a
estos
periféricos
inteligentes (denominados así porque
incluyen sus propios procesadores y
memorias), descargando al procesador
central de unos procesos a los que no
podría
rapidez.
atender
con
la
necesaria
Ambas soluciones, estructuras de coprocesadores y conexión de módulos
inteligentes, pueden coexistir en algunos modelos de autómata, proporcionando una superior potencia de cálculo, capacidad y rapidez en la ejecución.
MEMORIA DEL AUTÓMATA
La memoria de trabajo es el almacén
donde el autómata guarda todo cuanto
necesita para ejecutar la tarea de control:
• Datos del proceso
—
Señales de planta, entradas y sa-
lidas.
— Variables internas, de bit y de palabra.
— Datos alfanuméricos y constantes.
• Datos del control
—
Instrucciones de usuario (progra-
ma).
—
Configuración
del
autómata
(modo de funcionamiento, número de
entradas/salidas conectadas, etc.).
Memorias internas
En un autómata programable, memoria
interna es aquella que almacena el
estado de las variables que maneja el
autómata: entradas,
dores,
relés
salidas, conta-
internos,
señales
de
estado, etc.
La memoria interna, de longitud invariable para cada modelo de autómata,
fija
sus
características
funcionales en cuanto a capacidad de
direccionamiento E/S, y número y tipo
de variables internas manipuladas.
Por esta razón, la clasificación de la
memoria interna no se realiza atendiendo a sus características de lectura
y escritura, sino por el tipo de variables
que almacena y el número de bits que
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
ocupa la variable. Así, la memoria in-
La longitud de este mapa de memoria
en las siguientes áreas:
—
terna del autómata queda clasificada
Posiciones de 1 bit (bits internos)
— Memoria imagen de entradas/salidas.
— Relés internos.
— Relés especiales/auxiliares.
Posiciones de 8, 16 o más bits (registros internos)
— Temporizadores.
— Contadores.
— Otros registros de uso general.
La memoria de programa, normalmente externa y enchufable a la CPU,
almacena el programa escrito por el
usuario para su aplicación. Adicionalpuede
contener
datos
alfanuméricos y textos variables, y
también
información
parametrizada
sobre el sistema, por ejemplo nombre
o identificador del programa escrito,
indicaciones sobre la configuración de
E/S o sobre la red de autómatas, si
existe, etc.
El conjunto de direcciones correspondientes a todas las posiciones de
memoria que puede direccionar la CPU,
es decir, de toda la memoria de
trabajo, se denomina en el autómata
mapa de memoria.
212
La capacidad de direccionamiento
de la CPU, que determina el número de
direcciones
asignadas
a
los
dispositivos internos.
— El número de entradas/salidas conectadas, que determina la longitud de
la memoria imagen E/S,
— La longitud de la memoria de
usuario utilizada.
INTERFACES DE ENTRADA Y SALIDA
Las interfaces de entrada y salida establecen la comunicación entre la unidad central y el proceso, filtrando,
Memoria de programa
mente
depende de tres factores:
adaptando y codificando de forma
comprensible para dicha unidad las se-
ñales procedentes de los elementos de
entrada,
y
amplificando
decodificando
las
señales
y
generadas
durante la ejecución del programa
antes de enviarlas a los elementos de
salida.
Dada la enorme cantidad de variantes
que pueden presentarse en las señales
de proceso, es evidente que deberá
existir también un gran número de
tipos de interfaces, tanto de entradas
como de salidas.
Estas interfaces pueden clasificarse de
diferentes formas, según se muestra a
continuación.
• Por el tipo de señales:
— Digitales de 1 bit.
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
— Digitales de varios bits.
— Colector abierto para 24 o 48 Vcc.
• Por la tensión de alimentación:
En la gama de autómatas modulares,
24/110 Vcc).
rack que permite la ampliación con
—
distintas
— Analógicas.
— De corriente continua (estáticas de
De corriente continua a colector
abierto (PNP o NPN).
• Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.
construidos generalmente sobre un
tarjetas
de
Jnterfaz,
las
posibilidades son mayores, llegando
• De corriente alterna (60/110/220
hasta la conexión directa de diversos
VCA).
— Salidas por relé (libres de tensión).
tipos de transductores y periféricos.
—
La fuente de alimentación proporciona
• Por el aislamiento:
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
acopladores).
las
— Con acoplamiento directo.
funcionamiento de los distintos circui-
unidad central:
— Comunicación serie.
Un autómata programable está for-
Con separación galvánica (opto-
• Por la forma de comunicación con la
tensiones
necesarias
para
el
tos del sistema.
mado por bloques que requieren ni-
— Comunicación paralelo.
veles de tensión y de potencia diferen-
• Por la ubicación:
tes y que, además, están sometidos a
— Locales.
condiciones ambientales de ruido elec-
— Remotos.
tromagnético también distintas.
tipo de interfaces disponibles suele ser
mentación
cuentes, clasificadas por entradas y sa-
independizar las siguientes partes del
lidas, las siguientes:
circuito:
En la gama de pequeños autómatas, el
más limitado, siendo las más fre-
Entradas:
— Corriente continua a 24 o 48 Vcc.
Por todo ello es frecuente que la alifuentes
—
se
obtenga
separadas,
de
varias
procurando
Unidad central e interfaces E/S
(alimentación autómata).
— Corriente alterna a 110 o 220 VCA.
— Alimentación de entradas.
— Analógicas de 0-10 Vcc o 4-20 mA.
— Alimentación de salidas (cargas) de
Salidas;
— Por relé.
—
Estáticas por triac a 220 VCA má-
ximo.
tipo electromagnético.
Esta
división,
salvo
en
pequeños
compactos, suele mantenerse en todos
los autómatas, que necesitan al menos
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
de dos fuentes de alimentación inde-
c) TTL
—
Alimentación del autómata (CPU,
2. En un PLC las señales de salida son
—
Alimentación de los emisores de
a) Analógicas y Digitales
pendientes:
memorias e interfaces).
señal y de los actuadores de salida.
La alimentación a la CPU puede ser de
del tipo:
b) Sólo discretas
c) Fuente
continua a 24 Vcc, tensión muy frecuente en cuadros de distribución, o en
3.
alterna a 110/220 VCA. En cualquier
instrucciones
terfaces conectadas a través del bus
a) Memoria del programa
La alimentación a los circuitos E/S
c) Memoria interna
caso, la propia CPU alimenta las ininterno.
Contiene
todos
que
los
datos
necesita
e
para
ejecutar la tarea de control en un PLC.
b) Memoria del autómata
puede realizarse, según tipos, en alterna a 48/110/220 VCA, o en continua a
4. Las salidas de corriente alterna en
12/24/48 Vcc.
un PLC pueden ser de:
a) 60,110 y 220 V
b) 10, 20 y 24 V
c) 117, 440 y 1100 V
5. Proporciona las tensiones necesarias
para el funcionamiento de los distintos
circuitos del sistema PLC.
a) CPU
b) Memoria interna
EJERCICIO.
c) Fuente de alimentación
Subraya la respuesta correcta en los
siguientes reactivos.
1. Controlador Lógico Programable
a) CPU
b) PLC
214
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
™ Desarrollar diferentes técnicas de
investigación bibliográfica en
Investigación Documental
relación a fabricantes de PLC.
a) En equipos de tres personas
desarrollen diferentes técnicas de
Competencia tecnológica
™ Investigar los avances recientes en
relación
a
los
dispositivos
control electrónicos
a)
de
y
manuales
de
distintos fabricantes de PLC´s
y
verifica
los
avances
tecnológicos que existen en
ese campo, tanto para PLC y
b)
accesorios de éstos.
En hojas de rotafolio realiza un
diagrama
de
b) Apliquen las técnicas anteriores
investigando en diferentes
medios de información por
Consulta de manera individual,
catálogos
investigación bibliográfica.
tiempo
que
ejemplo: bibliotecas, internet,
revistas y catálogos de
fabricantes.
c) Entreguen un resumen en hojas
tamaño carta y en procesador de
textos incluyendo imágenes y
diagramas perfectamente
explicados y acotados, con
pulcritud y claridad
muestre la evolución de la
industria de
automatización
(PLC´S).
c)
Muestra tu diagrama a tus
compañeros
de
grupo
y
comenten sus trabajos.
d)
Realicen
ayuden
conclusiones
al
aprendizaje
grupo.
que
en
3.1.2.
CICLO Y MODOS DE
OPERACIÓN DEL PLC.
• Configuración de comunicación del
PLC con una estación de trabajo.
La puesta a punto, el mantenimiento y
la explotación de una aplicación con
autómata programable necesitan de un
diálogo
hombre-máquina,
tanto
durante la fase de concepción y edición
Resumen.
del programa como durante la fase de
operación del sistema.
Competencia de calidad.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
En la primera fase, el programador
introduce el programa en la memoria
del autómata y verifica y ajusta su
funcionamiento,
observación
mediante
de
las
la
variables
(monitorización) y la modificación del
estado en variables lógicas, o el valor
en variables alfanuméricas (forzado).
En la segunda fase, de explotación,
sigue siendo conveniente —en ocasiones imprescindible— para el operador
el acceso a los valores de planta, que
son leídos a través de variables de au-
La relación descrita entre el autómata y
tómata. Generalmente, no será nece-
el
sario la monitorización o forzado de
consigue mediante dispositivos espe-
todas las variables del programa, sino
cíficos dedicados, o utilizando un en-
sólo de aquellas significativas para la
torno software que corre sobre una
comprensión y control del proceso.
máquina de uso general, por ejemplo,
programador
un
PC.
o
Estos
el
usuario
se
dispositivos,
denominados en general Unidades de
Programación y Servicio, responden a
la necesidad de comunicación entre el
usuario
y
el
autómata
para
la
programación del mismo, y entre el
usuario y la planta para la observación
y el control.
La comunicación a establecer, tanto
para programación como para el control, lo será siempre sobre el autómata,
que
dispone
para
ello
de
los
conectores de conexión adecuados, en
la CPU para la programación, o en la
216
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
CPU
o
procesadores
auxiliares
de
• Interfase de Programación
comunicaciones para la explotación y
el servicio (figura 3.4).
El
terminal
de
programación
se
distingue por su teclado tipo QWERTY
pantalla de gran tamaño, que permite
la visualización de bloques completos
de
programa,
con
identificación
simbólica de las variables y menús de
ayuda “on-line”.
En
la
programación
programas
conexión
se
“off-line”
confeccionan
4 Autómatas programables. Balcells-
entre
el
aparato
y
los
sin
el
autómata, y una vez finalizados se
transfiere
a
módulos
de
memoria
independientes enchufables después al
autómata, o se mantiene en la memoria
del aparato de programación para su
transferencia directa a la memoria del
autómata.
En
programación
“On-line”
los
programas se confeccionan, prueban y
corrigen
sobre el mismo autómata,
unido directamente a la unidad de
Como se ve en la figura 3.4, el acceso
al autómata no está limitado en el
espacio:
con
las
ways»)
adecuadas
pasarelas
(por
(«gateejemplo,
programación.
El terminal SIMATIC S5 PG685 de
SIEMENS (figura 3.5) es un ejemplo de
estos equipos.
modems para una red telefónica) es
posible actuar sobre el autómata desde
un punto remoto, apoyándose en una
red con soporte físico eléctrico, óptico
o inalámbrico.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
controladoras de dispositivos, etc.) ha
llevado a los fabricantes de terminales
a modificar éstos, construyéndolos al-
rededor de arquitecturas PC, aprovechando incluso los sistemas operativos
generales DOS/UNIX.
Verdaderos ordenadores compatibles,
los
terminales
resultantes
se
dis-
tinguen de los PC por la presencia de
teclas de función específica, que permiten el acceso a funciones dedicadas
Incorporando todos los elementos de
sin necesidad de pasar por menús en
microprocesador, con pantalla, teclado,
el terminal en modo programación,
lector de disco e interfaces, el teclado
transferencia, monitorización, etc.
puede
pantalla,
Un ejemplo de estos terminales es el
protegiendo así a ésta y a las teclas
Telemecanique TSX 507, ordenador
durante el transporte. Con conexión
portátil industrial compatible IBM PC-
directa a autómata, a un monitor de
AT con sistema operativo DOS-OS/2.
hardware
mencionados,
cerrarse
sobre
la
sistema
vídeo y a una impresora, el terminal
5, 6 Autómatas programables. Balcells-
puede
funcionar
«off/on
planta
o
de
taller
line»,
en
árbol. Así, una simple pulsación pone
La terminal Telemecanique TSX 507 se
muestra en la figura 3.6.
programación,
ofreciendo en ambos casos la facilidad
de manejo que le proporciona su dedicación exclusiva a la programación/
monitorización de programas y variables sobre autómatas de su misma
marca.
El elevado coste de estos equipos, por
Fig. 3.6. Terminal Telemecanique TSX 507.
lo singular de su aplicación, unido a la
caída de precios del hardware de los PC
compatibles de uso general (placas
base,
218
expansiones
de
memoria,
Realización del ejercicio
Electricidad Industrial
6
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Competencia analítica
™ Distinguir las características de
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.5 “Identificación
de Autómatas Programables (PLC´s)”
ubicada en la pág.
funcionamiento de los diferentes
controles electrónicos .
a) Con base en la lluvia de ideas
realizada en grupo toma notas
destacando
aquellas
que
consideres más relevantes y que
definan
las
características
del
funcionamiento de los controles
electrónicos.
b) Reúnanse en parejas y junten la
información recabada.
c) Realicen
en
láminas
esquemas,
3.1.3
DIAGRAMA DE ESCALERA
PARA PLC’S.
• Simbología.
− Estandarizada.
El lenguaje de contactos expresa las
relaciones entre señales binarias como
una sucesión de contactos en serie y
en paralelo, según las equivalencias
que se muestran en la tabla 3.1.
Adoptado por muchos fabricantes de
autómatas (norteamericanos y japone-
diagramas o cualquier otro recurso
ses,
cada una de las características para
contactos («Ladder Diagram») puede
que les permita analizar todas y
los tipos de controles expuestos.
d) Puntualiza de manera oral y ante
grupo los criterios utilizados para
analizar
las
características
de
principalmente)
como
lenguaje
base de programación, el diagrama de
ser introducido directamente en la uni-
dad de programación mediante un
editor
de
Normalmente
símbolos
este
editor
gráficos.
incluye
funcionamiento de los controles
restricciones en cuanto al número de
e) Presenten su trabajo al grupo para
cada línea, la ubicación de los mismos,
electrónicos.
ser retroalimentado.
Realización del ejercicio.
contactos o bobinas a representar en
la forma de las conexiones, etc.
Siendo los contactos de relés componentes de dos estados, asignados a
los valores lógicos:
0: contacto abierto
1: contacto cerrado
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
las equivalencias de la tabla 3.1 per-
como
una
posible
herramienta
de
visualización de programas ya escritos
miten definir sobre ellos un álgebra de
en lista de instrucciones, sino como
de contactos.
eléctricos de relés (circuitos de mando)
Esto significa que cualquier función
de uso común en la automatización
mediatamente a diagrama de contactos
programables.
y viceversa, transcripciones de utilidad
Por esta razón, los diagramas de con-
cuando se trata de visualizar gráfica-
tactos incluyen desde sus orígenes
booleano.
como elementos propios en aquellos
Boole, denominada usualmente álgebra
lógica puede ser transcrita directa e in-
mente un programa escrito en lenguaje
trascripción directa de los esquemas
previa a la aparición de los sistemas
bloques funcionales que ya aparecían
esquemas, los temporizadores y los
contadores.
Utilizando estos bloques, sobre los
cuales pueden definirse la base de
tiempos y el tiempo final en el caso de
temporizadores y el módulo de contaje
y condiciones de paro y reset en el
caso de contadores, el lenguaje de
contactos
directamente
permite
cualquier
programar
esquema
eléctrico de relés.
Sin embargo, y al igual que ocurría en
los lenguajes booleanos, también en
Tabla 3.1. Simbología estandarizada según
éste
NEMA/DIN19239
se
con sus
equivalencias lógicas y de relés. 7
7 Autómatas programables. Balcells-
Sin embargo, el diagrama de contactos,
de origen norteamericano, no nació
220
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
del lenguaje, quedando las restantes
limitadas al empleo de partes más o
menos significativas de él.
La tabla
muestra la simbología de
manera
estandarizada
según
NEMA/DIN19239. Si bien es cierto
estos símbolos son de uso general,
algunos
fabricantes
adoptan
su
simbología de manera particular. Más
adelante
desarrollan
bloques
funcionales
complejos que permiten la manipula-
estudiaremos
simbología
empleada
fabricantes
como:
Siemens.
por
alguna
algunos
Allen-Bradley
y
ción de datos y las operaciones con variables digitales de varios bits.
La presencia de estos bloques, de
ejecución dependiente de una o más
condiciones binarias, multiplica la po-
− De Allen Bradley.
Estas instrucciones, cuando se usan en
programas de escalera, representan los
tencia de programación sin dejar de
circuitos de lógica cableada, usados
tación gráfica del programa. Así, pue-
equipo.
mantener las ventajas de la represenden programarse situaciones de auto-
para el control de una máquina o
Las instrucciones básicas se dividen en
matización compleja que involucren
tres
transferencias, comparaciones, señales
1. XIC (examine si cerrado)
Por supuesto, y al igual que ocurre con
si un bit esta activado.
variables
digitales,
registros,
analógicas, etc.
grupos:
bit,
temporizador
y
contador.
Esta instrucción es utilizada para saber
las extensiones al lenguaje booleano,
no todos los autómatas, aun del mismo
fabricante, pueden manejar todas las
posibilidades
de
programación
con
contactos: sólo las gamas más altas
acceden a la totalidad de extensiones
2. XIO (examine si abierto)
Esta instrucción es muy similar a la
anterior, solo que esta determina si un
bit esta
desactivado.
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
temporizador haya estado activado por
un
3. OTE (active la salida)
Utilizar una instrucción OTE en un
programa
de
escalera
intervalo
de
tiempo
preseleccionado.
para
activar/desactivar un bit
cuando las condiciones de renglón son
evaluadas
como
respectivamente.
4.
OTL
y
OTU
verdaderas/falsas
7. TOF (temporizador a la desconexión)
(enclavamiento
y
desenclavamiento de salida)
Estas instrucciones por lo general son
usadas direccionando el mismo bit. La
Este
temporizador
que
este
tiene
el
mismo
funcionamiento que el TON, solamente
temporiza
cuando
condiciones del renglón son falsas.
las
instrucción OTL activa un bit cuando
las
condiciones
del
renglón
son
verdaderas y este bit permanece activo
aunque las condiciones del renglón se
vuelvan falsas.
La instrucción OTU se encarga de
desactivar el bit.
8. RTO (temporizador retentivo)
Este es un temporizador a la conexión,
pero
cuando
las
condiciones
del
renglón pasan de verdaderas a falsas,
se retiene el valor del acumulador y,
cuando las condiciones del renglón
5. OSR (un frente ascendente)
La instrucción OSR es una instrucción
de entrada retentiva que ocasiona un
vuelven a verdaderas, este continua
temporizando.
evento durante una sola vez.
6. TON ( temporizador a la conexión)
Esta
instrucción
es
utilizada
para
activar o desactivar una salida después
de que el
222
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
9. CTU (Contador progresivo)
- Bobinas.
las transiciones de renglón de falso a
- Contadores.
El CTU es una instrucción que cuenta
verdadero.
Las transiciones de renglón pueden ser
provocadas por eventos ocurridos en el
programa.
- Temporizadores (Timers).
En
la
tabla
símbolos
3.2
se
comunes
muestran
utilizados
los
por
Siemens para diagramas de escalera.
10. CTD (contador regresivo)
Esta instrucción es muy similar al CTU,
solamente que esta disminuye el valor
del
acumulador cada vez que hay una
transición de falso a verdadero.
Tabla 3.2. Simbología utilizada por Siemens
en diagramas de escalera. 8
Un ejemplo de diagrama de escalera se
muestra en la figura 3.7.
Contactos
− De Siemens.
Los elementos importantes en un
programa para PLC al igual que un
alambrado lógico con elementos
eléctricos como relevadores son:
- Contactos normalmente abiertos y
normalmente cerrados.
normalmente
abiertos
y
normalmente cerrados
Un contacto es un elemento eléctrico el
cual su principal y única función es
abrir y cerrar un circuito eléctrico ya
sea para impedir el paso de la corriente
o permitir el paso de la misma.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Un
contacto
es
un
elemento
de
letra Q. (las salidas mas comunes
se representan por medio de la letra I.
solenoides, cilindros eléctricos entre
entrada. Así lo lee el PLC. Las entradas
8
Cuando un contacto se activa y éste se
cierra (contacto normalmente abierto)
representan
a
motores
eléctricos,
otras salidas)
contacto se activa y este se abre
daremos un ejemplo para construir y
lógico
de
1.
Cuando
un
(contacto normalmente cerrado) este
pasa de un estado lógico 1 a un estado
lógico 0.
apartado
comprensión
de
Y
En
estado
el
Análisis
este pasa de un estado lógico 0 a un
(sección
siguiente)
analizar diagramas de escalera con
sólo contactos y bobinas.
• Análisis y comprensión
Ejemplo A: armar un programa en
Bobinas
escalera el cual me encienda un motor
Las bobinas no son mas que un
arrollamiento de alambres los cuales al
aplicarles un voltaje estas crearan un
eléctrico a través de un contacto y que
éste se apague cuando presionemos
otro contacto.
fuerte campo magnético. Por lo tanto
las
bobinas
que
electroimanes
de
actúan
en
los
programas de PLC representan los
eléctricos.
Las
bobinas
se
los
relevadores
consideran
como
elementos internos del PLC pero estas
también representan salidas.
Cuando se representan internamente
actúan como electroimanes donde su
principal letra característica son: la M y
la V.
Cuando representan una salida estos
se representan especialmente con la
224
Fig. 3.7. Diagrama de escalera para el
ejemplo A. 9
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
los controles electrónicos
a) Con
una
M0.0 es una bobina interna del PLC. La
y
así
PSP,
sean
El
motor
se
detendrá
de
que este cortará9 la retroalimentación
del
aplicaciones
tipo
las
utilizar
aplicaciones
ya
industrial,
características
un
PLC
sencillas
en
para
un
entorno industrial.
d) Indica ventajas y desventajas de
utilizar un PLC de uso industrial
en
únicamente
cuando se presione el contacto I0.2 ya
electrónicos
c) Indica las ventajas y desventajas
este se encuentra en uno cuando lo
retroalimenta el contacto.
tres
analizadas previamente.
contactos de entrada son de pulso y
cero. Por lo tanto para evitar eso se
algunas
cuenta
El contacto auxiliar M0.0 sirve como
tengamos presionado y al soltarlo cae a
menos
habitacional, etc. Tomando en
encienda el motor eléctrico.
se hace por que por lo común los
al
sugiere , con la supervisión del
se
una retroalimentación al circuito. Esto
de
características
b) Con la información obtenida,
causa de ello provocara que el contacto
cierre
las
(PLC´s).
hará que se active la bobina M0.0 y a
se
y
información
controladores
se representa con la bobina Q0.0
M0.0
de
de
eléctricas
salida en este caso un motor eléctrico
auxiliar
catálogos
técnica, analiza todas y cada
son elementos de entrada y la bobina
usted presione el elemento I0.0 este
en
manuales
Como se observa el contacto I0.0 e I0.2
Explicación del ejemplo A: cuando
base
aplicaciones
menos
exigentes.
e) Un hojas de rotafolio anota las
ventajas y desventajas del los
que existe en el circuito.
incisos (c) y (d).
f) Comenta tus resultados con tus
compañeros de grupo.
Realización del ejercicio
g) Elaboren
respecto
Competencia Lógica
conclusiones
y
que
ayuden
aprendizaje en conjunto.
™ Establecer criterios de aplicación de
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Electricidad y Electrónica
al
al
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
3.2 Realizar el montaje de los
componentes de un circuito de control
con PLC’s conforme a diagramas y
especificaciones de instalación.
3.2.1
UBICACIÓN Y MONTAJE DE
COMPONENTES.
• En gabinetes y armarios
Los grandes autómatas modulares de
elevada
potencia
de
proceso
incorporan CPU en las que el reparto
de tareas entre operaciones de bit y de
palabra
se
completa
subdividiendo
el
aún
más,
procesador
de
palabras en otros varios especializados
en diferentes funciones:
—
ejecución de operaciones aritmé-
ticas,
— comunicación con las unidades de
entrada/salida,
— proceso de temporizadores y contadores, etc.
Ejemplo de autómatas con arquitectura
modular son el S5-115U de Siemens
(figura
3.8)
y
TSX
107-40
Télémecanique (figura 3.9).
226
de
El primero, un modelo intermedio de la
gama
SIMATIC
S5,
utiliza
un
microordenador estándar 8031 y dos
coprocesadores
«custom» específicos,
10 Autómatas programables. Balcellspara la elaboración rápida de bits y
palabras.
El segundo, el más completo de la
gama TSX 7, utiliza un procesador
booleano y de lógica de control inte-
grado en un componente específico
«gate array» de Télémecanique, un
microprocesador Intel 80386/25 MHz
para los tratamientos de palabras y
gestión
del
sistema,
y
un
microprocesador Intel 80C52 para la
gestión de las comunicaciones.
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Veamos
un
típico
automatismos.
Un
circuito
de
arrancador
Estrella/Triángulo con temporizador.
La figura 3.10
muestra como es la
técnica cableada. Por una parte (a)
tenemos el circuito de fuerza, que
alimenta el motor, y por otra (b) el
circuito auxiliar o de mando,
que
realiza la maniobra de arranque de
dicho motor.
En primer lugar se identifica el tipo de
simbología empleada, ya sea europea o
bien americana y debemos observar las
anotaciones que se encuentran en el
diagrama por ejemplo, en el diagrama
de mando notamos que se especifica el
tipo de pulsadores, relevadores,
contactores y los temporizadores, esto
con el objeto de indicar las
abreviaturas que han de ser
empleadas en el diagrama de cableado
mostrado.
La figura 3.11 muestra como se realiza
el
mismo
montaje
de
forma
3.2.2.
Y CONEXIÓN.
11 AutómatasCABLEADO
programables. Balcells-
programada. El circuito de fuerza es
• Análisis y comprensión de un
diagrama de cableado.
técnica cableada. Sin embargo, el de
Cuando se conecta una entrada a un
controlador programable un lado se
conecta a una entrada asignada de la
terminal y el otro a una terminal
común.
exactamente
mando
será
el
mismo
sustituido
que
en
por
la
un
autómata programable, al cual se unen
eléctricamente los pulsadores y las
bobinas
de
los
contactores.
La
maniobra de arranque la realizara el
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
programa
que
previamente
transferido al autómata.
se
ha
Fig. 3.10. Cableado tradicional de un arranque estrella/triángulo de un motor con temporizador.
12
228
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
perturbaciones y elementos o circuitos
de pequeña señal, sensibles a dichas
perturbaciones,
está
basado
en
el
cumplimiento de ciertas reglas de di-
seño e instalación que permitan hacer
compatibles los niveles de señal de
unos con los de perturbación de otros.
El estudio de la problemática general
de generación, propagación, influencia
sobre otros circuitos y medidas de
protección contra las perturbaciones
electromagnéticas se agrupa bajo el
título
genérico
de
compatibilidad
electromagnética,
abreviadamente
EMC.
Cuando
el
efecto
perturbaciones
llegue
funcionamiento
de
de
a
un
tales
alterar
el
determinado
dispositivo o circuito, diremos que se
produce
interferencia
elec-
tromagnética, abreviadamente EMI.
A
continuación
mencionaremos
algunos aspectos a considerarse para
12, 13 www.tecnocienciaelectrónica.com
• Planeación y montaje del cableado y
ruteo en campo.
Muchas
consideraciones
deben
tomarse en cuenta al considerar la
instalación
del
cableado
para
un
autómata en entornos industriales El
buen funcionamiento de un sistema de
control eléctrico, donde se combinan
dispositivos de potencia que producen
la correcta elección del cableado en un
autómata programable para entorno
industrial.
Acoplamiento
entre
cables.-
El
mecanismo de acoplamiento capacitivo
e inductivo entre conductores suele ser
la
principal
vía
de
captación
de
interferencias en la mayor parte de
equipos industriales. Para obtener un
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
orden de magnitud de las perturbacio-
todo sistema de cableado son los si-
considerar un convertidor para regu-
a) Agrupación por clases. El conjunto
tensiones de 300 V con tiempos de
control debería agruparse por clases.
conmutación del orden de 10 ns (muy
Concretamente, en instalaciones de
potencia). Si se coloca un cable de
encontrar son:
nes generadas por este concepto, basta
lación de un motor que conmute
normales
en
los
transistores
de
señal, con un recorrido paralelo al del
chopper de
1 m, con lo que la
capacidad parásita entre ambos es de
guientes:
de cables que salen del armario de
autómatas las clases que podemos
al) Cables de red y salidas de potencia.
a2) Cables de E/S a baja tensión (24 V
c.c.)
unos 50 a 75 pF.
a3) Cables de E/S analógicas y con-
algunos valores típicos de capacidad
a4) Cables de comunicaciones.
En la tabla 3.3 siguiente se muestran
de acoplamiento.
tadores rápidos.
CABLEADO EXTERNO.- El cableado de
b)
posibles
perturbaciones
deberán distribuirse por canalizaciones
proviene
del
mayor peligro de interferencias y/o
cableado
destructivas
exterior.
pero
el
agravante
para
de
canalizaciones.
Los cables de cada una de las clases
La
independientes.
el
tencia debería ser metálica (tubo o
problemática es la misma en ambos
casos,
Separación
En
concreto,
la
canalización para los cables de po-
cableado exterior es que suele tener
bandeja
longitudes mucho más considerables y,
ción). La canalización para cables de
por tanto, la posibilidad de acoplamuchísimo mayor.
A continuación se da una lista de
reglas concretas, pero conviene tener
una idea clara del porqué de las mis-
mas, puesto que entender los motivos
nos permitirá decidir en casos que no
explícitamente
contemplados.
Los criterios básicos que debe seguir
230
agujeros
señal puede ser metálica o
miento y captación de radiaciones es
estén
con
Electricidad Industrial
de
ventila-
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
no, pero por lo menos, los cables de
señales
analógicas
comunicaciones
apantallados.
y
los
deberán
de
ser
La figura 3.12 muestra un ejemplo con
los distintos grupos de señales.
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
podemos establecer una distribución
estandarizada
según se
muestra
a
continuación.
14 Autómatas programables. Balcells-
En el bastidor o rack central tenemos
situada a la izquierda la fuente de
alimentación (F.A). En la parte superior
de esta tarjeta tenemos una especie de
trampilla que nos permite acceder a la
batería de la fuente de alimentación.
Esta batería es del tipo recargable y
tiene una duración determinada por lo
que en caso
Fig. 3.12. Distintos grupos de señales y si correspondiente cableado.
15
• Conexión de dispositivos en
gabinetes y armarios.
Los PLC´s pueden ser adquiridos en
diferentes tipos de presentaciones, una
configuración
muy
común
es
la
denominada Rack o gabinete y algunas
veces llamada armario (por el tipo de
gabinete).
La distribución y conexión de los
componentes en un rack o armario
puede ser muy variada dependiendo
del
232
fabricante
pero
en
general
de fallo (indicado por el led BATT LOW)
es necesario su sustitución. La misión
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
fundamental de esta batería está en
inserta la memoria EPROM. Este tipo de
programa, la hora y la fecha, datos que
mantiene la información aunque no
memoria RAM es una memoria que
normalmente debe estar extraída, está
tiene la particularidad de perder todo
grabado el programa que va a ejecutar
la alimentación).
programa en el PLC si, por cualquier
que la CPU conserve datos como son el
almacena en una memoria RAM (La
lo que tiene almacenado cuando pierde
Debajo del LED de la batería tenemos
un conmutador de RESET que nos sirve
memoria tiene la particularidad de que
esté alimentada. En esta tarjeta, que
el PLC; nos va a servir para recargar el
motivo, éste se borrase de la memoria
RAM.
para reinicializar el equipo cuando, por
La
Tanto la operación de cambio de
extremada rapidez, en ella podemos
batería como el reseteo del equipo se
leer y escribir cuantas veces queramos;
deben hacer cuando el autómata no
su única pega es que pierde todo su
está
contenido
ejemplo, hemos cambiado la batería.
atendiendo
fundamentales
a
de
operaciones
la
instalación
memoria
RAM
es
un
tipo
de
memoria que se caracteriza por su
si
le
quitamos
la
alimentación. El microprocesador del
(arranque, parada, grupo en marcha).
PLC utiliza esta memoria para escribir
Debajo
órdenes
15 Autómatas programables. Balcells-
del
conmutador
de
reset
tenemos tres leds que nos indican,
cuando están
encendidos, que las
distintas tensiones de alimentación son
correctas.
Debajo
de
los datos (estado de las entradas,
de
salida,
resultados
intermedios,…) y recurre a ella para
leer el programa. No se utiliza otro tipo
de memoria (la EPROM, por ejemplo)
porque, aunque tienen la ventaja de no
los
tres
leds
está
el
interruptor de encendido, el selector de
voltaje y las bornas de conexión de la
alimentación de la fuente.
perder los datos cuando no tienen
alimentación, son memorias mas lentas
y
que
requieren
complicados
para
procesos
su
mas
borrado
y
regrabación: otra de las ventajas de la
Al lado de la F.A. está situada la CPU,
en la parte superior de esta tarjeta
memoria RAM es que no necesitamos
borrar
tenemos una ranura en la que se
Electricidad y Electrónica
los
datos
que
contiene,
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
escribimos directamente los nuevos
datos sobre los que ya tiene grabados.
Inmediatamente debajo tenemos un
conmutador con las indicaciones RNST. Si el conmutador está hacia la
posición
RN,
el
PLC
ejecuta
el
programa que tiene grabado (como se
dice vulgarmente: “El programa está
En la parte inferior izquierda de la CPU
existe un conector cuya finalidad es
enganchar
en
él
una
maleta
de
programación o un PC con los que
variar el programa, introducir un nuevo
programa, visualizar el funcionamiento
del programa, etc.
A la derecha de la CPU está instalada la
corriendo”). Si el conmutador se pone
tarjeta de comunicaciones (CP), esta
programa se detiene en la instrucción
autómata, a través de una red SINEC L-
hacia
la
posición
ST
(STOP),
el
que esté ejecutando en ese momento
el autómata.
Debajo del conmutador RN-ST, la CPU
dispone de dos leds que nos indican,
cuando
están
encendidos,
si
el
autómata está corriendo el programa
tarjeta
sirve
para
comunicar
el
2, con:
-
Los
instalación
-
otros
autómatas
(PLC1
y
de
la
PLC3)
El ordenador que sirve para la
comunicación con el operador (SCADA)
-
El sistema de telemando (telem)
(RN) o si bien el programa se ha
para que en el despacho reciban las
detenido (ST).
distintas señales y desde el despacho
Debajo
de
los
dos
leds
de
funcionamiento, existen otros tres leds
con las indicaciones: QV, ZV y BA. Estos
tres leds nos indican si la CPU ha
detectado algún error interno
conmutador con las indicaciones NRque
debemos
siempre hacia la posición NR
234
elementos
de
la
instalación.
Estas
tarjetas, como indica su nombre, sólo
trabajan
con
señales
digitales,
las
señales digitales sólo admiten dos
estados:
Por debajo de los leds existe un
RE-OR,
se transmitan las órdenes hacia los
mantener
- [0] (o ausencia de tensión, contacto
abierto,...)
- [1] (presencia de tensión, contacto
cerrado,...).
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Para acceder a las bornas de la tarjeta
galvánicamente de campo a través de
la carátula con las distintas señales.
están situadas en la parte posterior de
abrimos la tapa en la que está situada
En la parte derecha del bastidor central
unos Bornes relé (BS). Estos bornes
los armarios.
está situada la tarjeta de expansión, la
A las tarjetas de salidas digitales les
conectar mas tarjetas de entradas o
analógicas (EA). Una señal analógica es
salidas a través de un nuevo bastidor
aquella que es variable en el tiempo (el
de ampliación (situado, en este caso,
ejemplo más típico que se suele poner
central).
misión de esta tarjeta es permitir
en
la
parte
superior
Este
nuevo
del
bastidor
de
una
una
tarjeta
de
entradas
es el caso de una corriente alterna). En
bastidor
se
el caso de nuestros autómatas a través
tarjeta
de
sirven, solamente, para la información
comunicará con el bastidor central a
través
sigue
nueva
de esta tarjeta se introducen datos que
del operador (potencia activa del/los
expansión.
En el bastidor de ampliación, a la
izquierda de la tarjeta de expansión,
grupo(s), potencia reactiva, nivel de la
cámara de carga,...)
tenemos instaladas tres nuevas tarjetas
A
siguen tres tarjetas de salidas digitales
digitales (ED), estas tarjetas tienen una
aspecto
muy
estado de la entrada (si la entrada está
estas tarjetas van a servir, por un lado,
está el led está apagado). Con el fin de
para que el autómata transmita las
proveer un aislamiento galvánico del
instalación (válvulas, motores, etc.) y,
tarjetas de entradas digitales no se
lámparas de funcionamiento y/o avería
de campo; los elementos de campo se
situadas en el armario PSM.
conectan
de entradas digitales a las que le
(SD). Como vemos en el dibujo el
de
estas
tarjetas
es
parecido a las de entradas digitales,
órdenes a los distintos órganos de la
por otro, para que se enciendan las
Las tarjetas de salidas digitales, como
las de entradas digitales, están aisladas
continuación
instaladas
6
de
tarjetas
la
CPU
de
están
entradas
serie de lámparas que nos indican el
activada el led está encendido, si no lo
PLC con campo (la instalación), las
conectan directamente a los elementos
a
unas
bornas
relé
(BE)
situadas en la parte posterior de los
armarios, de los contactos libres de
potencial de estas bornas relé se
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
toman las señales que entran en las
Dichas especificaciones cubren tanto el
específicos
las
alambrado de un PLC encargado de
de campo llegan directamente a las
Algunas clases y tipos de alambrado se
tarjetas de entradas digitales.
enuncian a continuación.
Un ejemplo de rack´s para PLC de
Clases y tipos de alambrado
tarjetas.
Sólo
en
(que
algunos
veremos
casos
en
colecciones de esquemas) las señales
SIEMENS se muestran a continuación en
la figura 3.13.
alambrado de los motores como el
automatizar dicho centro de control.
Clase I - Unidades Independientes
Un centro de control de motores Clase
16
I debe consistir de agrupamientos de
unidades
combinadas,
unidades
de
alimentación en derivación, o para
otras
unidades
y
los
dispositivos
eléctricos se deben arreglar en un
ambiente adecuado.
Clase II - Unidades Interconectadas
Los centros de control de motores
Clase II deben ser idénticos a los Clase
I,
Fig. 3.13. Montaje en Rack para el
PLC de SIEMENS Simatic 35 PS. 16
excepto
con
la
adición
de
los
ínterbloqueos eléctricos y el alambrado
entre unidades proporcionado por el
fabricante,
como
se
describe
especificamente en los diagramas de
control suministrados por el usuario.
• Conexión con los componentes de un
Centro de Control de Motores (CCM)
Un
CCM
debe
cumplir
con
especificaciones para su alambrado.
236
Alambrado
tipo
A
En el alambrado tipo A, el alambrado
realizado en campo por el usuario se
conecta directamente a las terminales
de los dispositivos internos de la
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
unidad. El alambrado tipo A se debe
parte
control de motores Clase I.
unidades combinadas para control de
proporcionar solamente en centros de
Alambrado
tipo
B
El alambrado tipo B de control y carga
(campo) del usuario para unidades
combinadas de control de motores
tamaño 3 y más pequeñas, se debe
designar como tipo B-D o B-T, de
acuerdo con lo siguiente:
i) Para el tipo B-D, el usuario se
conecta directamente a las terminales
de carga del dispositivo, Ias cuales se
localizan inmediatamente adyacentes y
fácilmente
accesibles
al
ducto
de
alambrado vertical:
conecta a un bloque de terminales de
o
adyacente
a
la
unidad.
Con el alambrado de carga tipo B para
unidades de combinadas de control de
motores mayores al tamaño 3, y para
unidades alimentadas en derivación, el
usuario se conecta directamente a las
tipo
C
Con el alambrado tipo C el alambrado
de control del usuario (campo) se
conecta
a
bloques
inferior
de
las
motores o los ensambles de control.
Las unidades combinadas de CCM y los
ensambles
de
control
se
deben
alambrar en fábrica a sus tablillas
terminales maestras.
Con el alambrado tipo C, el alambrado
de carga para unidades combinadas de
CCM tamaño 3 y más pequeñas, se
conecta a tablillas terminales maestras
montadas
en
la
parte
superior
o
inferior de las secciones verticales. El
alambrado de carga para las unidades
de
control
de
en
motores
fábrica
debe
a
a
tablillas
terminales maestras.
Con el alambrado tipo C, el alambrado
de carga para unidades combinadas de
CCM mayores al tamaño 3 y para
unidades
de
alimentación
en
derivación, el usuario se conecta a las
terminales del dispositivo.
Algunos ejemplos de alambrado de
terminales del dispositivo.
Alambrado
o
secciones verticales que contienen las
alambrarse
ii) Para el tipo B-T, el usuario se
carga,
superior
de
tablillas
terminales maestras montadas en la
componentes se dan a continuación en
las figuras 3.14, 3.15, 3.16, 3.17 y
3.18.
Cabe
mencionar
que
estos
ejemplos son en base a los CCM
fabricados por NEOTEC, sin embargo,
ni
importa
Electricidad y Electrónica
el
fabricante
deben
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
cumplirse
anteriores.
las
especificaciones
17,
18
Fig. 3.14. Ejemplo del cableado
típico, para todos los tableros
fabricados
Ingeniería
por
17
Neotec®
Fig. 3.16. Detalle de la aplicación
del cableado tipo C para un
conjunto
de
arrancadores
auxiliares, en donde todos los
componentes son cableados a
tablillas terminales
Fig. 3.17. Detalle de forma y
figura de cableado que Neotec
238
Ingeniería aplica en todos sus
Electricidad Industrial
Fig. 3.15. Identificación de las
tableros
líneas de conexión entre los
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
cables de señal y potencia con vistas a
evitar las interferencias electromagnéticas. La figura 3.19 da una idea esquemática de la situación de los distintos elementos dentro de un armario
de control que contenga un autómata
de gama alta con distintos elementos
auxiliares y muestra la distribución interna de cableado, separando claramente los distintos tipos de señales y
cables de potencia.
DISTRIBUCIÓN Y CABLEADO DEL PLC EN
EL ARMARIO DE CONTROL.- Debe
escogerse
la
ubicación
más
conveniente del armario de control y en
función de ella su tipo y grado de
Fig. 3.19. Situación de un autómata modular
y sus distintos bloques en un armario de
protección. Asimismo, debe elegirse la
ubicación del autómata dentro de dicho armario, tanto a efectos de ventilación como a efectos de separación de
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
En muchos casos,20,sobre todo con au21
19,
tómatas de gama baja, éstos deben si-
tuarse en el interior de armarios conjuntamente con equipos de electrónica
de potencia. En tal caso, el equipo de
electrónica de potencia debe elegirse
con caja metálica y conectar ésta a tie-
rra.
Los
cables
provienen
de
de
potencia
que
convertidores
de
frecuencia o equipos de tiristores, es
recomendable aislarlos en el interior de
una
canalización
metálica
blindada
Conviene
remarcar además
algunas
para evitar que perturben las señales
reglas respecto al armario de control:
del
a)
autómata,
sobre
todo
si
hay
El armario debe ir conectado a la
señales analógicas. El diagrama de la
tierra de la instalación a través de un
figura 3.20 muestra un ejemplo de
conductor de cobre desnudo.
disposición
de
los
distintos
componentes dentro del armario de
control y su cableado interno para
estos casos.
b) Asegurar que las puertas y distintas
partes del armario tienen una buena
conexión a tierra y que ésta no resulta
impedida por contacto entre partes
pintadas, bisagras, tapas atornilladas,
juntas de goma, etc. Concretamente las
puertas deben unirse a tierra a través
de trenzas conductoras (prácticamente
una por bisagra).
c)
Si en el armario existen tomas de
corriente o fluorescentes para alumbrado, deben separarse con rejillas
EJERCICIO.
240
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Se desea conectar un dispositivo de
control desde un PLC hasta un módulo
de
actuadores
distancia.
Si
capacidad
situado
la
del
a
10m
capacitancia
cable
no
b) De
y
instalación del cableado de un
debe
PLC con un sistema controlador
sobrepasar los 750pF, determina el
Sol.
De la tabla se tiene que un par trenzado tiene como
máximo una capacidad de acoplamiento de 75pF
por metro, entonces si es un cable de 10m la
capacidad total será: 10x75 = 750, como este valor
no sobrepasa el límite entonces el cable utilizado
debe ser el par trenzado de 0.02mm².
diagramas
realiza con ayuda del PSP la
o
la tabla 3.3.
a
manuales de operación de PLC,
de
tipo de cable a utilizar auxiliándote de
acuerdo
de motores.
c) Lleva a cabo el procedimiento o
procedimientos descritos por el
PSP para llevar a cabo tal efecto.
d) Selecciona,
manuales,
con
las
base
en
características
eléctricas del cableado a utilizar
al implementar el sistema de
control con PLC.
e) Realiza
un
resumen
procedimientos
y
de
los
criterios
utilizados al implementar un
control de motores con PLC,
señalando
las
ventajas
y
desventajas de utilizar dichos
procedimientos.
f) Realiza una propuesta de mejora
22, 23 Autómatas programables. Balcells-
Realización del ejercicio
para
los
procedimientos
utilizados.
g) Elabora
Competencia lógica.
™ Realizar
las
conexiones
conclusiones
de
compañeros de grupo.
los
congruentemente el procedimiento.
cinco personas
en
lo
realizado y comenta con tus
controles eléctricos, describiendo
a) Organícense
de
equipos
de
3.2.3
Electricidad y Electrónica
PRUEBAS.
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
pruebas,
el
cuidado
y
mantenimiento del equipo eléctrico se
debe llevar a cabo sólo por personal o
electricistas, bien entrenados, ya que
Las
pueden estar presentes altos voltajes y
corrientes que podrían causar lesiones
o daño al equipo; por lo que se
Se
deben
precauciones
mediciones de corriente.
Otras consideraciones que se deben
tomar en cuenta son la seguridad
propia (del técnico) y la seguridad del
equipo con que se está trabajando,
esto significa que algunas pruebas no
se
recomienda lo siguiente:
-
protección por fusibles para todas las
tomar
posibles
todas
que
no
podrán
desarrollar
cuando
la
las
máquina está en operación debido a
se
los riesgos de seguridad, pero hay
puedan anticipar en la prueba del
otras donde es necesario realizarlas
equipo.
con equipo energizado y, entonces, se
ha desenergizado el área de trabajo,
condiciones
- Siempre se debe estar seguro que se
que se han colocado candados y/o
tarjetas en cualquier situación en la
requiere de un ayudante para observar
vital
importancia observar las medidas de
seguridad todo el tiempo, para esto, no
inseguras.
Es
de
que se pueda estar en contacto con el
olvide
circuito o el equipo.
colocación de tarjetas y candados, usar
- Asegurarse de que el circuito no se
el equipo y ropa apropiada y, por
excepto el responsable del trabajo.
de tas herramientas e instrumentos
- Usar equipo de prueba bien diseñado
apropiados.
y mantenido, para probar, reparar y
Existen
-
se han seleccionado las siguientes: de
pueda energizar por cualquier persona
mantener sistemas y equipo eléctrico.
Usar
apropiado,
el
equipo
como
de
son
seguridad
lentes
de
seguridad,
guantes
aplicar
las
técnicas
de
supuesto, hacer una correcta selección
numerosas
pruebas
que
pueden realizarse a los sistemas pero
continuidad, de voltaje y de operación
las que serán descritas a continuación.
aislantes,
dieléctricos, etcétera.
casco,
zapatos
Se requiere de una inspección de todas
- Asegurarse que los multímetros para
las partes de un sistema antes de que
trabajar en los circuitos de fuerza
se energice, esta inspección se lleva a
contengan la protección adecuada en
cabo para asegurarse que cada módulo
todas
242
las
entradas,
incluyendo
la
está en su localidad correcta, montado
Electricidad Industrial
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
en
forma
segura,
debidamente
alambrado y programado en forma
La
interferencia
inducida
puede
producir energizaciones falsas de los
apropiada.
dispositivos
Asegúrese de que el controlador y todo
equipo, para esto se recomienda ver
el
las instrucciones del fabricante.
equipo
la
salida,
las
cuales
pueden causar daño al personal o al
(hardware)
asociado
se
encuentre montado en forma segura y
en
de
posición
apropiada.
Las
La
figura
3.21
procedimiento
da
para
una
idea
del
verificar
el
conexiones perdidas causan vibración,
funcionamiento de un sistema
las cuales pueden producir pérdida de
contro, con PLC.
circuitos abiertos e inclusive arcos
describirán a continuación han sido
de las ranuras en cada módulo.
que en esta parte sólo se hace una
contacto (en enchufes) en las tablillas,
eléctricos. Se debe verificar la posición
Algunas
de
las
pruebas
que
de
se
tratadas en unidades anteriores, por lo
revisión de algunas de ellas y cuándo
La separación de líneas de distinto
tipo, reduce la posibilidad de introducir
interferencia
electromagnética
sobre
deben ser usadas.
• De continuidad.
las líneas, ya que la interferencia
Una de las pruebas que se deben hacer
señales falsas y causar errores de
fusibles y conductores, o bien, si los
electromagnética
puede
producir
programación.
para determinar la condición de los
contactos están abiertos o cerrados en
Asegurarse de que el controlador esté
los switches o desconectadores que
tierra apropiada
una prueba de continuidad.
conectado a tierra.
de seguridad
Una conexión a
es
una precaución
importante en
una
instalación eléctrica, esta conexión a
tierra
apropiada
es
especialmente
importante en una aplicación de un
controlador programabíe, ya que una
conexión deficiente puede conducir a
que la interferencia sea inducida en el
han sido removidos de un circuito es
Verifique todas las conexiones del
alambrado
desde
principal
hasta
entrada
del
el
los
desconectador
dispositivos
controlador,
de
los
dispositivos de salida, los cables de
comunicación y de expansión y los
puentes-unión. Un puente-unión es
interior del controlador.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
alambrado,
estos
procedimientos
incluyen las separación física de las
líneas principales de alimentación de
las líneas de entrada, de las líneas de
entrada de las líneas de salida, de las
líneas
de
comunicación
corriente
fuerza
y
alterna
de
de
las
(C.A.)
las
líneas
de
las
de
de
de
corriente directa.
24 Fundamentos de
Fig. 3.21 esquema que muestra el orden de inspección de un sistema.
una unidad de voltaje dual usada para
ajustar la capacidad de potencia del
controlador y debe estar siempre en su
posición correcta.
Verifique para asegurar que todas las
conexiones de los alambres están fijas
y
que
se
procedimientos
244
han
seguido
apropiados
los
de
Electricidad Industrial
24
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
La continuidad puede verificarse en
cualquier elemento sospechoso siendo
éstos fusibles, cables, contactos, etc. Y
cada elemento debe ser considerado
diferente, es decir, el procedimiento
para revisar continuidad no siempre es
el mismo en todos los casos aunque si
semejante. En las figuras 3.22 y 3.23
damos
algunos
ejemplos
de
verificación de continuidad para un
fusible
siendo
verificado
de
dos
maneras distintas y por instrumentos
de verificación distintos entre sí.
• De voltaje.
Asegurarse
entrada
a
es
que
el
correcto,
voltaje
de
de
acuerdo
las especificaciones y alambrado del
controlador programable, un voltaje
excesivo puede dañar al controlador
y
un
producir
voltaje
inadecuado
puede
mal funcionamiento, por
ejemplo, se puede producir un daño
muy severo cuando se aplican 230 V a
un controlador que opera a 115 V, esto
Fig. 3.22. Verificación de continuidad en un
fusible
usando un Óhmetro.
puede
ocurrir
25
25, 26 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
programables
se
resuelven
por
la
sustitución de las tablillas y módulos
del PLC.
La
mayoría
de
los
fabricantes
proporcionan una lista de las partes
recomendadas que se deben tener
como repuestos en el almacén, esta
lista normalmente incluye un módulo
sencillo de reemplazo para cada unidad
central
de
alimentación
de
procesamiento
fuerza
y
y
partes
equivalentes al 10% del número total
de módulos de entrada/salida usadas
en el sistema; por lo general, los
módulos de salida tienen más fallas
que los módulos de entrada, debido a
que están conectados a cargas con
altas corrientes.
La medición de voltajes debe hacerse
en las partes principales del PLC y
donde sabemos que la falta de uno de
los
voltajes
puede
determinar
el
funcionamiento correcto del sistema.
Las señales e información son enviadas
a un controlador programable usando
dispositivos de entrada, tales como:
Estaciones
de
botones,
switch
cuando los puentes no están colocados
(interruptores)
Se debe contar con suficientes partes
los dispositivos de entrada se conectan
de
tener
al módulo de entrada del controlador
disponibles, ya que muchos de los
programable, pero el controlador no
en su posición correcta.
repuesto,
se
deben
problemas en los controladores lógicos
246
límite,
interruptores
(switch) de nivel y switch de presión,
recibe la información apropiada si los
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dispositivos de entrada o el módulo de
no
correctamente.
entrada
A
están
continuación
operando
damos
algunas
indicador debe estar iluminado cuando
el vóltmetro indica la presencia del
voltaje de alimentación.
La figura 3.24, indica la conexión de un
recomendaciones para verificar voltajes
multímetro para medir voltajes en el
en el módulo de entrada del PLC.
módulo de entrada de un PLC.
entrada del módulo para asegurar que
dispositivos de entrada en el monitor
Medir el voltaje de alimentación en la
si hay energización a los dispositivos
de entrada. En caso de que no exista
energía,
se
debe
alimentación principal.
verificar
la
Monitorear
de
la
los
símbolos
terminal
de
programable,
los
los
símbolos deben estar intensamente
iluminados cuando el vóltmetro indica
la
presencia
de
un
voltaje
de
alimentación. Cuando el dispositivo de
Medir el voltaje desde el switch de
control no entrega el voltaje apropiado,
control. Para esto, conectar el medidor
se debe reemplazar el dispositivo de
al mismo tornillo terminal al cual el
control, en caso de que el dispositivo
dispositivo de entrada está conectado.
de control entregue el voltaje correcto,
Cuando el switch de control está
cerrado el vóltmetro debe tener como
lectura
el
voltaje
de
alimentación,
entonces
leído por el vóltmetro debería ser
voltaje
de
alimentación
cuando los dispositivos de control son
de estado sólido, no se puede porque
se tiene una caída de voltaje entre 0.5
y 6 V.
Cuando el
switch
de
control
está
abierto, el vóltmetro debe leer cero
(OV) o un voltaje muy pequeño.
Se debe monitorear el indicador de
estado del
módulo de entrada,
reemplazar
indicador de estado no se ilumine.
tipo contactos mecánicos. El voltaje
al
debe
el
módulo de salida, siempre que el
siendo los dispositivos de control del
cercano
se
este
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27 Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria. Enriquez
248
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probar un sistema, ya que pudieran
haber
problemas
intermitentes
y
cualquier cambio no esperado en el
conocimiento de la máquina podría
provocar lesiones.
− En vacío.
La prueba en vacío significa que el
controlador programable está en modo
de prueba del programa en donde, los
dispositivos de potencia (motores) no
están energizados en el sistema con al
intención de no dañarlos.
En esta parte puede verificarse algún
error de programación en el PLC y
• De operación.
El sistema completo se puede probar
después de que todos los dispositivos
de salida, dispositivos de entrada y
cambiar
los
parámetros
que
estén
provocando algún malfuncionamiento
en la operación del sistema en general.
programas se hayan probado, siempre
La mayoría de los consoladores lógicos
listo para operar cuando se pruebe el
de
se debe tener un botón de emergencia
sistema,
el
botón
de
paro
de
programables (PLC) incluyen un modo
prueba,
además
del
nodo
de
prueba,
el
programa y corre (Mode Programa and
emergencia, llamado también botón
Run),
maestro y retira la energía de los
realmente esté en la posición DENTRO
instalaciones
OPERACIÓN DEL SISTEMA SE SIMULA
maestro,
desenergiza
el
relevador
dispositivos de salida. En todas las
de
controladores
en
el
modo
de
procesador ejecuta el programa sin que
(ON), un dispositivo de salida, LA
programables para parar se requiere
SIN ENERGIZAR LAS CARGAS.
relevador maestro de paro.
puede tener cambios no esperados,
un botón de emergencia, que opera un
Todo el personal se debe mantener
retirado del controlador y del equipo
cuando se aplica la alimentación para
El programa se debe probar porque
debido
a
superiores
temperaturas
a
las
elevadas
nominales,
a
las
interferencias electromagnéticas, a los
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voltajes transitorios, o bien, a alguna
-
Localización
maniobra no autorizada.
módulos
Se debe verificar el programa para
entrada.
cambios en cualquier momento en que
parezca
que
el
sistema
no
-
esté
operando en forma apropiada y que los
Localización
-
Se debe asegurar también que se tenga
procedimiento:
que el programa en el controlador se
pueda recargar usando el programa de
respaldo si hay un problema.
− Normal
El procedimiento de arranque se debe
usar siempre que un sistema se haya
instalado y se hagan cambios en el
software y hardware, se debe usar en
cualquier momento que se aplique la
localización
controlador
de
fallas.
lógico
Para
un
programable
aplicado en el control de procesos
industriales,
un
arranque
puesta
o
procedimiento
consiste de lo siguiente:
en
de
operación
Inspección del sistema.
-
Incapacitar el movimiento que
producen
los
dispositivos
salida.
-
250
Verificación del programa.
de
probar
NORMAL,
1.
de
fallas
en los
dispositivos
de
el
se
sistema en su modo
aplica
el
siguiente
Energice el primer dispositivo de
salida y deje los otros dispositivos de
salida desenergizados.
2.
Coloque el controlador en el modo
operación.
3.
Cicle el circuito de control hasta
que el primer dispositivo de salida esté
activado.
4.
Coloque el controlador en el
MODO PROGRAMA O PRUEBA, cuando
el primer dispositivo de salida opere en
forma apropiada.
5.
-
en los
Prueba del sistema.
Para
un programa de respaldo, de manera
fallas
módulos y dispositivos de salida.
dispositivos de entrada y salida den la
impresión que están operando.
y
de
Energice el segundo dispositivo de
salida con el controlador en el MODO
PROGRAMA O PRUEBA, localice la falla
en el dispositivo de salida cuando no
opere.
Verifique el programa para
errores de programación cuando el
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dispositivo
apropiada.
6.
no
opere
en
forma
control de motores” ubicada en la
pág.
Coloque el controlador en el
MODO OPERACIÓN (RUN).
7.
Cicle el circuito de control hasta
que el segundo dispositivo de salida
esté activo.
8.
Coloque el controlador en el
MODO PROGRAMA O PRUEBA, cuando
el segundo dispositivo opere en forma
apropiada.
9.
Energice el siguiente dispositivo
de salida con el controlador en el
MODO PROGRAMA o PRUEBA y pruebe
el siguiente dispositivo de salida y los
otros dispositivos de salida, usando el
mismo método en forma similar al
primer y segundo dispositivo.
La
figura
3.25
muestra
el
procedimiento para la prueba NORMAL
del sistema con PLC.
Realización del ejercicio.
Para finalizar el tema, realiza en
equipo la práctica No.7 “Pruebas de
voltaje en los módulos de entrada y
salida de un PLC en sistemas de
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252
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO
Unidad de
3
aprendizaje:
Práctica número:
6
Nombre de la
Identificación de Autómatas
práctica:
Programables (PLC´s)
Propósito de la
Al finalizar la práctica, el alumno identificará las características técnicas de
práctica:
Autómatas Programables de acuerdo a los Manuales de Especificaciones de
Escenario:
Laboratorio.
Duración:
4hrs.
distintos fabricantes para su aplicación en control de motores.
Materiales
Maquinaria y equipo
Electricidad y Electrónica
Herramientas
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• Catálogos de distintos
fabricantes de PLC’s.
• Mesa de trabajo
•
Pinzas de punta
•
•
Pinzas de corte
• Hojas de datos técnicos
•
de PLC’s, de diferentes
•
fabricantes
• Sistema de control de
motores propuesto por el
PSP
Procedimiento
254
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Desarmador plano
Desarmador de cruz
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­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Tener listos los manuales de PLC.
2. Tener listos los circuitos y diagramas a emplear.
Desarrollo de la práctica:
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1. De acuerdo al sistema propuesto por el PSP determina los mínimos requerimientos que
necesitaría un Autómata Programable (PLC) para dicho sistema.
2. Describe las características necesarias para el control de un proceso específico.
3. Identifica las características listadas a continuación de un PLC para el control del sistema
propuesto utilizando manuales de fabricantes.
i.
ii.
iii.
iv.
v.
vi.
Fuente de alimentación
Interfaces de entrada/salida (tipos)
Número de entradas digitales
Número de salidas digitales
Número de entradas analógicas
Número de salidas analógicas
vii.
Lenguaje de programación que maneja
viii.
Tipo de comunicaciones locales que soporta
ix.
Tipo de Buses de campo que maneja
4. Determina los PLC´s que cumplen los requerimientos utilizando los manuales del fabricante.
5. Elabora una tabla donde se muestren las marca y el modelo de los PLC´s que seleccionaste.
6. Propón el PLC que en base a las características técnicas mejor se adapte a la solución del
ejercicio
7. Justifica la decisión tomada.
8. Elabora un esquema del PLC seleccionado indicando todos y cada uno de los parámetros
necesarios con los que cumple el PLC.
9. Elabora conclusiones por equipos de los resultados obtenidos.
10. Comentar grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y
completar los reportes correspondientes.
11. Elaborar un informe individual del análisis de los manuales, incluyendo los procedimientos
realizados, las observaciones y las conclusiones.
12. Limpia tu área de trabajo.
256
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Pruebas de continuidad y voltaje en un circuito de control
Lista de cotejo de la práctica
número 6:
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
Instrucciones:
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Determinó los requerimientos mínimos necesarios para el sistema
propuesto por el PSP.
2. Describió las características necesarias para el control de un sistema
de motores..
3. Fuente de alimentación
4. Interfaces de entrada/salida (tipos)
5. Número de entradas digitales.
6. Número de salidas digitales
7. Número de entradas analógicas.
8. Número de salidas analógicas.
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Si
No
No
Aplica
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9. Lenguaje de programación que maneja
10. Tipo de comunicaciones locales que soporta
11. Tipo de Buses de campo que maneja
12. Determinó los PLC´s que cumplen los requerimientos utilizando los
manuales del fabricante
13. Elaboró una tabla donde se mostraron las marcas y el modelos de los
PLC´s que seleccionó
14. Propuso el PLC que en base a las características técnicas que mejor se
adapte a la solución del sistema propuesto.
15. Justificó la decisión tomada
16. Elaboró un esquema del PLC seleccionado indicando todos y cada uno
de los parámetros necesarios y con los que cumple el PLC.
17. Elaboró conclusiones por equipos de los resultados obtenidos
18. Comentó grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener
consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes.
19. Limpió el área de trabajo.
20. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,
empleando los reportes generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las
conclusiones.
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas.
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo.
Observaciones:
PSA:
258
Hora de
Hora de
inicio:
término:
Electricidad Industrial
Evaluación:
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Unidad de
3
aprendizaje:
Práctica número:
7
Nombre de la
Pruebas de voltaje en los módulos de
práctica:
entrada y salida de un PLC en
sistemas de control de motores.
Propósito de la
Al finalizar la práctica, el alumno aplicará procedimientos de prueba en
práctica:
sistemas de control con PLC, verificando los parámetros del sistema en
Escenario:
Laboratorio.
Duración:
4hrs.
manuales y especificaciones del fabricante.
Materiales
Maquinaria y equipo
Electricidad y Electrónica
Herramientas
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•
Manual de simbología de
•
escalera SIEMENS
•
Manual de simbología de
escalera ALLEN-BRADLEY
•
•
PLC SIEMENS O ALLEN-
•
Pinzas de punta
BRADELY
•
Pinzas de corte
Multímetro digital
•
Diagrama de control de
motores sugerido por el
PSP.
•
•
Diagramas de escalera
Diagramas de alambrado
Procedimiento
260
•
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Desarmador plano
Desarmador de cruz
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­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Tener listos los manuales del PLC a emplear.
2. Tener listos los manuales de simbología
3. Tener listos los circuitos y diagramas a emplear
Precaución. ¡En este experimento de laboratorio se utilizan altos voltajes! ¡No haya conexiones con la
fuente de energía encendida! ¡ Asegúrese de colectar la terminal de tierra de la fuente de energía con
todos y cada uno de los componentes!
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Desarrollo de la práctica:
PRUEBA DE VOLTAJE EN
MÓDULOS Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA.
1. Identifica el módulo de entrada del PLC seleccionado.
2. Mide el voltaje de alimentación en el módulo de entrada como se indica en la figura 1.
262
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3. Consulta el manual del fabricante para determinar el voltaje que debes medir con el multímetro.
4. Si no hay energía, verifica la alimentación principal.
5. Coloca ahora el multímetro desde el switch de control como se indica en la figura 2.
6. Verifica que, cuando el switch está cerrado, el vólmetro indique el voltaje de alimentación.
7. Verifica que, cuando el switch está abierto se tiene un voltaje de 0 VCD.
8. Monitorea el indicador de estado del módulo de entrada que deberá estar encendido cuando hay
presencia de voltaje de alimentación.
9. Verifica en la terminal (computadora) que los símbolos correspondientes se encuentren
iluminados.
10. Reemplaza el dispositivo de control en caso de que este no entregue el voltaje el voltaje
correcto.
11. Por último, reemplaza el módulo de salida siempre y cuando, el indicador de estado no se
ilumine.
PRUEBA DE VOLTAJE EN
MÓDULOS Y DISPOSITIVOS DE SALIDA.
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12. Identifica el módulo de salida del PLC seleccionado.
13. Coloca el multímetro en las terminales del módulo de salida como se indica en la figura 3.
14. Mide el voltaje a la salida para verificar que el dispositivo de salida está alimentado.
15. Verifica en el manual del fabricante el voltaje medido.
16. Verifica la alimentación principal del controlador en caso de que no exista voltaje a la salida del
módulo.
17. Coloca el multímetro como se indica en la figura 4.
18. Mide el voltaje entregado por el módulo de salida al dispositivo solenoide
19. Verifica el voltaje anterior usando los manuales del fabricante.
264
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
20. Verifica que el indicador de estado está encendido cuando existe voltaje de alimentación.
21. Verifica que el símbolo correspondiente está iluminado en la terminal del PLC (computadora)
cuando hay voltaje de salida.
22. Reemplaza el módulo de salida en caso de que no exista el voltaje medido.
23. Comenta grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis y
completar los reportes correspondientes.
24. Guarda los instrumentos y materiales utilizados en la práctica.
25. Limpia el área de trabajo.
26. Elabora un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes
generados a lo largo de la práctica,
observaciones y las conclusiones.
incluyendo los procedimientos realizados, las
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Lista de cotejo de la práctica
Pruebas de continuidad y voltaje en un circuito de control
número 7:
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño
Desarrollo
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a
desarrollar.
4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
1. Identificó el módulo de entrada del PLC seleccionado
2. Midió el voltaje de alimentación en el módulo de entrada como se
indicó en la figura 1
3. Consultó el manual del fabricante para determinar el voltaje que debe
medir con el multímetro
4. Si no hay energía, verificó la alimentación principal.
5. Colocó el multímetro desde el switch de control como se indicó en la
figura 2.
6. Verificó que, cuando el switch está cerrado, el vólmetro indica el
voltaje de alimentación
7. Verificó que, cuando el switch está abierto se tiene un voltaje de 0
VCD.
8. Monitoreó el indicador de estado del módulo de entrada que debe
estar encendido cuando hay presencia de voltaje de alimentación
266
Electricidad Industrial
Si
No
No
Aplica
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9. Verificó
en
la
terminal
(computadora)
que
los
símbolos
correspondientes se encuentran iluminados
10. Reemplazó el dispositivo de control en caso de que este no entregue el
voltaje el voltaje correcto
11. Por último, reemplazó el módulo de salida siempre y cuando, el
indicador de estado no se ilumine
12. Identificó el módulo de salida del PLC seleccionado
13. Colocó el multímetro en las terminales del módulo de salida como se
indicó en la figura 3
14. Midió el voltaje a la salida para verificar que está alimentado
15. Verificó en el manual del fabricante el voltaje medido
16. Verificó la alimentación principal del controlador en caso de que no
exista voltaje a la salida del módulo
17. Colocó el multímetro como se indica en la figura 4
18. Midió el voltaje entregado por el módulo de salida al dispositivo
solenoide
19. Verificó el voltaje anterior usando los manuales del fabricante
20. Verificó que el indicador de estado está encendido cuando existe
voltaje de alimentación
21. Verificó que el símbolo correspondiente está iluminado en la terminal
del PLC (computadora) cuando hay voltaje de salida
22. Reemplazó el módulo de salida en caso de que no exista el voltaje
medido
23. Comentó grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener
consenso en el análisis y completar los reportes correspondientes
24. Guardó los instrumentos y materiales utilizados en la práctica
25. Limpió el área de trabajo.
26. Elaboró un informe individual del análisis de los procesos efectuados,
empleando los reportes generados a lo largo de la práctica,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las
conclusiones.
Participó de manera activa en las estrategias de construcción del
aprendizaje recomendadas.
™ Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo
en equipo.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Observaciones:
PSA:
Hora de
Hora de
inicio:
término:
Evaluación:
RESUMEN
Para terminar el curso y el manual en
este capítulo tres se han sentado las
bases y principios de funcionamiento
para al controlador electrónico quizá
de mayor importancia en entornos
industriales conocido como Autómata
programable (PLC).
Comenzamos una descripción de todos
y cada uno de los componentes de un
autómata programable siendo una de
las partes principales del sistema: la
unidad central de proceso que se
268
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
encarga de realizar todas las
se encargan de recibir las señales de
operaciones.
control y enviar las señales a los
distintos dispositivos controlados
respectivamente y por último la fuente
necesarias para el funcionamiento del
de alimentación que es parte
sistema, la memoria del procesador
fundamental del sistema programable
condiciones de entrada y salida
necesarios y de operación del PLC.
que se encarga de almacenar las
ya que suministra los voltajes
iniciales y de término en los procesos,
las interfaces de entrada y salida que
Parte importante para el modo
de
estandarizada
aunque
existen
un
programación del PLC en un entorno
número de instrucciones y símbolos
computador para que el operario tenga
fabricante
la oportunidad de programar el sistema
acuerdo a sus propios diseños de PLC.
de
En nuestro caso hemos analizado y
industrial es la interface mediante un
acuerdo
a
las
necesidades
estandarizados por lo general cada
utiliza
la
simbología
de
presentes.
aprendido alguna simbología para el
Debemos tener presente, para este fin,
caso de Allen-Bradley y Siemens. Las
el tipo de interface necesaria para
diferencias entre uno y otro se han
compatibilidad del PLC con el elemento
correspondiente.
de programación no siempre es buena,
Algunos
de esta forma, debe definirse el tipo de
implementarse en forma modular ya
interface
a
función de éstos elementos es la de
Así como pueden diseñarse diagramas
sistema. Mucho PLC de gran capacidad
de escalera para circuitos eléctricos se
de procesamiento vienen generalmente
utilizando diagramas de escalera para
colocar
PLC.
procesamiento, se colocan las unidades
La simbología empleada en diagramas
de
programar nuestro PLC ya que, la
PLC, unidad de programación y la
o
conexión
ambos sistemas.
compatible
pueden diseñar procesos de control
de
escalera
no
siempre
es
determinado
en
sistemas
el
de
apartado
PLC
pueden
sea en gabinetes o bien en armarios, la
proteger los equipos y al operario del
en forma modular donde, además de
la
memoria
unidad
y
las
alimentación del sistema.
Electricidad y Electrónica
central
fuentes
de
de
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Se han incluido ejemplos de análisis de
que deben ser cableados los mismos
objeto de que el alumno se familiarice
en la selección de cables para tal
sistema automatizados.
muestran la forma de cableado para
No sólo hemos incluido ejemplos de
algunos fabricantes en particular pero
que,
distintos CCM.
diagramas de escalera para PLC son el
con el uso y la interrelación de los
análisis en diagramas de escalera si no
se
han
incluido
ejemplo
de
tomando en cuenta distintos criterios
efecto, se han colocado fotografías que
estas formas pueden extrapolarse para
la
Se ha hecho un diagrama modular que
intención de que el alumno pueda
muestra como debe ser conectado un
pueda ir de uno a partir del otro.
control automatizado de motores en
diagramas
de
cableado,
con
interpretar ambos tipos de diagramas y
Hemos determinado algunos criterios
que
deben
tomarse
en
cuenta
al
PLC en un CCM para llevar a cabo el
una planta industrial y que debe ser
tomado muy en cuenta al momento de
momento de diseñar un cableado en un
implementar
entorno industrial desde considerar los
automatizados.
calibres
Por último y para terminar al unidad se
de
los
consideraciones
interferencia
cables
eléctricas
haciendo
una
hasta
o
de
relación
entre logitudes y perdidas impedancias
describen
sistemas
las
de
CCM
pruebas
de
funcionamiento que deben aplicarse a
un
sistema
automatizado
pruebas
de
donde
Henos hecho un breve resumen y
continuidad que se aplica a cables,
descripción de la conexión de los
conectores, contactos, fusibles, etc., y
o armario (PLC modular) indicando la
susceptibles
distribuidos en dicho gabinete y las
La prueba de voltaje es fundamental ya
consideraciones que deben tomarse
que
entre componentes y cableado.
entrada y salida del PLC que conllevan
manera en que comúnmente vienen
para evitar al máximo la interferencia
Continuamos
explicación
con
de
la
una
breve
disposición
de
componentes de un CCM y al forma en
270
las
PLC
y capacitancias.
componentes de un PLC en un gabinete
destacan
con
en general todos aquellos dispositivos
a
padecer
anomalía de continuidad.
permite
identificar
alguna
fallas
de
suministro o entrega en los bloques de
un mal funcionamiento tanto en las
etapas
Electricidad Industrial
de
entrada
como
de
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
accionamiento de los dispositivos de
Esperamos que este manual te sea de
Las pruebas de funcionamiento que
aprendizaje y a lo largo de tu curso.
potencia.
han sido consideradas son las de vacío
gran
ayuda
en
el
proceso
Gracias.
y las de operación normal.
En la prueba de vacío la mayoría de los
autómatas cuenta con una opción de
pruebas sin energizar el bloque de
salida lo cual, impide que se accionen
los elementos actuadores o de potencia
energizando los circuito finales como
motores.
Para la prueba normal de operación
hemos descrito un procedimiento de
tal forma que se pueda desenergizar el
circuito
de
forma
inmediata
y
emergente ante cualquier anomalía que
pueda presentar la programación del
PLC o bien en la etapa de alambrado.
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 3
1. Describe brevemente lo que es un PLC.
2. ¿Qué función realizan las interfaces de entrada/salida?
3. ¿Cuál es la función de la Unidad Central de Proceso?
4. Describe la función de la memoria interna de un PLC.
5. Describe la memoria de programa de un PLC.
6. Menciona las clasificaciones de las interfaces entrada/salida de un PLC.
7. ¿Qué es una interface de programación?
8. Al diagrama de escalera se le conoce también como:
9. Elabora el dibujo de al menos tres símbolo que utiliza Allen-Bradley en los
diagramas de escalera, indicando su función.
10. ¿En cuántas clases se divide el cableado externo para un PLC?
Electricidad y Electrónica
de
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
11. Menciona las clases y tipos de alambrado para un CCM.
12. Menciona algunas consideraciones para el armario de control en un CCM.
13. Describe brevemente la prueba de voltaje en un PLC.
14. ¿Por qué se denomina prueba en vacío?
RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS
Capítulo 1
272
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
1. Es un dispositivo electromecánico que transforma la energía eléctrica en
energía mecánica
2. Se
pude
producir
permanentes.
mediante
electroimanes
o
bien
utilizando
imanes
3. El motor de inducción es sencillo desde un punto de vista mecánico y, por lo
tanto, resulta económico. Es resistente y prácticamente no necesita mantenimiento
4. El campo magnético rotativo induce (de ahí su nombre) un campo magnético
en el rotor que se opone al primero, resultando en un par que hace que el
rotor gire en el mismo sentido del giro del campo magnético rotativo.
5. Jaula de ardilla.
6. Giran a la misma frecuencia de la línea de alimentación
7. Corriente continua, corriente alterna polifásica y motores síncronos.
8. El par motor en los motores eléctricos es la fuerza giratoria desarrollada por el
motor. También se le pueden mencionar como la resistencia a la fuerza
giratoria ofrecida por la carga impulsada.
9. Velocidad constante, regulable, varias velocidades, variable y variableregulable.
10.
Armadura
12.
El número de polos que ésta contiene.
13.
El requisito de este tipo de arranque es simplemente la conexión directa
11.
Rotor, armadura o estator, escobillas y devanados.
del motor a la línea de alimentación
14.
Que se tiene una corriente muy grande de arranque.
15.
El arranque a tensión reducida se obtiene mediante el uso de re-
sistencias, autotransformadores o reactancias a fin de reducir la tensión de la
línea hasta el valor deseado durante el arranque
16.
El método más general de parada es simplemente desconectar el motor
de la línea interrumpiendo el circuito de la bobina del contactor, si se trata de
un arrancador electromagnético, o disparando los contactos de un arrancador
manual, con un botón de parada.
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
17.
La inversión de giro en un motor de corriente alterna se logra
conectando el motor a la línea en una sucesión determinada de fases para que
el motor gire en uno u otro sentido
18.
19.
Variando la frecuencia de la línea de alimentación.
Sobre carga, fase abierta, sobre velocidad, campo abierto e inversión de
corriente.
Capítulo 2
1. Bloque de entrada, bloque de comunicación hombre-máquina, bloque de
control, bloque de salida y bloque de potencia
2. En esta etapa se encuentran todos aquellos componentes que sirven de
interfase entre el circuito de control y el operador del sistema.
3. Es un tipo de controlador digital ya que no utiliza señales continuas en el
tiempo ya que las variables se definen sólo con dos valores es decir, estos
controladores trabajan con señales todo o nada llamadas también señales
binarias.
4. Es un dispositivo que puede suministrar varias disposiciones de contacto
mediante la rotación de un solo interruptor
5. Un botón pulsador tiene acción mientras se aplique la presión por el operario,
un botón sostenido tiene acción cuando se aplica un presión por el operario y
permanece activo hasta que se le indique otra cosa.
6. El interruptor de pedal.
7. Los
contactores
magnéticos
son
interruptores
accionados
mediante
electromagnetismo, que proporcionan un medio seguro y conveniente para
conectar que interrumpir circuitos derivados.
8. Estos limitan la cantidad de corriente a un valor predeterminado. Estos relés
tienen elementos térmicos o magnéticos conectados en las líneas del motor
para limitar la excesiva corriente.
9. Al trabajo: si sus contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de
haber sido energizado; Al reposo: sus contactos temporizados actuaran
274
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
solamente después de cierto tiempo de que el temporizador haya sido
desenergizado.
10.
11.
Sistemas hidráulicos y neumáticos
La finalidad de un interruptor de flujo es detectar el flujo líquido, aire o
gas a través de una tubería, o conducto y transformarlo en la acción de
apertura o cierre de un juego de contactos.
12.
Son dispositivos electrónicos empleados para el control de presencia,
ausencia, fin de recorrido, etc., sin necesidad de entrar en contacto directo con
las piezas.
13.
Los fusibles están divididos en dos grandes grupos: fusibles de baja
14.
una lámpara piloto tiene la función de indicar cuando el motor está en
tensión (600 V o menos) y fusibles de alta tensión (mas de 600 V ) .
operación, de esta forma, si el motor arranca puesta en funcionamiento la
lámpara con los piloto estará encendida de lo contrario, la lámpara estará
apagada cuando el motor se encuentra afuera de funcionamiento.
15.
Terminales de línea, terminales de contactos auxiliares, terminales de
contactos de bobina, terminales de relevador de sobrecarga , terminales del
motor.
16.
El diagrama de línea indica en un tiempo relativamente corto, una serie
de información que se relaciona y que podría tomar muchas palabras para su
explicación. El diagrama de línea muestra básicamente dos cosas: (1) la fuente
de alimentación (que se muestra a veces con línea más gruesa); (2) cómo fluye
la corriente a través de las distintas partes del circuito, como son: estaciones
de botones, contactos, bobinas, etcétera, que se muestran en los diagramas,
por lo general con líneas más delgadas.
17.
Norma americana (NEMA9 y norma europea (DIN)
18.
resistente al polvo.- Una caja de protección contra el polvo va provista
de empaquetaduras o sus equivalentes que impiden la entrada de polvo.
Satisface a las características de resistente al polvo; aprueba de explosión.Una caja de protección del tipo 10 está proyectada para cumplir los requisitos
de resistencia a la explosión especificados por el Boureau of Mines que pudde
presentarse de tiempo en tiempo, es adecuado para ser utilizado en las minas
de carbón.
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
19.
El Centro de Control de Motores, más conocido por la sigla CCM, se
utiliza para el comando y protección de motores asincrónicos trifásicos hasta
potencias medianas y circuitos de consumos varios. Puede realizarse con
equipamientos montados sobre bandejas extraíbles o fijas.
20.
Se van desarrollando por etapas sucesivas cada una de las cuales provee
la función de control que se desea realizar, para empezar una correcta
planeación, diseño o proyecto debemos considerar que hay dos tipos básicos
de circuitos de control: los tres hilos y los de dos hilos. Estas designaciones
derivan del hecho de que a la bobina del contacto, llegan tres hilos en el
primer caso y dos en el segundo.
21.
Por “ruteo” debemos entender el seguimiento de conexiones y cableado
de las mismas a través de un sistema de control y no sólo en panel de
conexiones si no que, nos referimos al seguimiento del tendido de cables en
una instalación industrial.
Capítulo 3
1. Un Controlador Lógico Programable (PLC) es un equipo electrónico de control
con un cableado interno (hardware) independiente del proceso a controlar, que
se adapta a dicho proceso mediante un programa específico (software) que
contiene la secuencia de operaciones a realizar.
2. Las interfaces de entrada y salida establecen la comunicación del autómata con
la planta. Para ello, se conectan, por una parte, con las señales de proceso a
través de los bornes previstos y, por otra, con el bus interno del autómata.
3. La CPU («Central Processing Unit»), construida alrededor de un sistema mícro-
procesador, es la encargada de ejecutar el programa de usuario y de ordenar
las transferencias de información en el sistema de entradas/salidas.
4. En un autómata programable, memoria interna es aquella que almacena el
estado de las variables que maneja el autómata: entradas, salidas, contadores,
relés internos, señales de estado, etc.
5. La memoria de programa, normalmente externa y enchufable a la CPU,
almacena el programa escrito por el usuario para su aplicación.
276
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
6. Por el tipo de señales, Por la tensión de alimentación, Por el aislamiento, Por la
forma de comunicación con la unidad central y Por la ubicación.
7. Es aquella mediante la cual el PLC se comunica con una consola de
programación siendo esta generalmente una computadora.
8. Diagrama de contactos
9. 1.(examine si cerrado)
Esta instrucción es utilizada para saber si un bit esta activado.
2. XIO (examine si abierto)
Esta instrucción es muy similar a la anterior, solo que esta determina si un bit
esta
desactivado.
3. OTE (active la salida)
Utilizar
una
instrucción
OTE
en
un
programa
de
escalera
para
activar/desactivar un bit
cuando las condiciones de renglón son evaluadas como verdaderas/falsas
respectivamente.
10.
al) Cables de red y salidas de potencia.
11.
En clase I para unidades independientes, clase II para unidades
a2) Cables de E/S a baja tensión (24 V c.c.)
a3) Cables de E/S analógicas y contadores rápidos.
a4) Cables de comunicaciones.
interconectadas, alambrado tipo A realizado en campo por el usuario,
alambrado tipo B de control y carga en campo, alambrado B-D donde el
usuario conecta directamente las terminales del dispositivo, alambrado C el
alambrado de carga para unidades combinadas de CCM tamaño 3 y más
pequeñas.
12.
El armario debe ir conectado a la tierra de la instalación a través de un
conductor de cobre desnudo.
b) Asegurar que las puertas y distintas partes del armario tienen una buena
conexión a tierra y que ésta no resulta impedida por contacto entre partes
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pintadas, bisagras, tapas atornilladas, juntas de goma, etc. Concretamente las
puertas deben unirse a tierra a través de trenzas conductoras (prácticamente
una por bisagra).
c) Si en el armario existen tomas de corriente o fluorescentes para alumbrado,
deben separarse con rejillas
13.
La medición de voltajes debe hacerse en las partes principales del PLC y
donde sabemos que la falta de uno de los voltajes puede determinar el
funcionamiento correcto del sistema. Las señales e información son enviadas a
un controlador programable usando dispositivos de entrada, tales como:
Estaciones de botones, switch (interruptores) límite, interruptores (switch) de
nivel y switch de presión.
GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC
Campo de aplicación
Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que describe el conjunto de circunstancias laborales
posibles en las que una persona debe ser capaz de
demostrar dominio sobre el elemento de competencia. Es
decir, el campo de aplicación describe el ambiente laboral
donde el individuo aplica el elemento de competencia y
ofrece indicadores para juzgar que las demostraciones del
desempeño son suficientes para validarlo.
Competencia laboral
Aptitud de un individuo para desempeñar una misma
función productiva en diferentes contextos y con base en
los requerimientos de calidad esperados por el sector
productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y
desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que
son expresados en el saber, el hacer y el saber-hacer.
Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán
278
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
presentar
tanto
los
resultados
obtenidos,
como
el
desempeño mismo de un elemento de competencia; es
decir, el cómo y el qué se espera del desempeño. Los
criterios de desempeño se asocian a los elementos de
competencia. Son una descripción de los requisitos de
calidad para el resultado obtenido en el desempeño laboral;
permiten establecer si se alcanza o no el resultado descrito
en el elemento de competencia.
Elemento de
Es
la
descripción de la realización que debe ser lograda
por
competencia
una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una
acción, un comportamiento o un resultado que se debe
demostrar por lo tanto es una función realizada por un
individuo. La desagregación de funciones realizada a lo
largo del proceso de análisis funcional usualmente no
sobrepasa de cuatro a cinco niveles. Estas diferentes
funciones, cuando ya pueden ser ejecutadas por personas y
describen acciones que se pueden lograr y resumir, reciben
el nombre de elementos de competencia.
Evidencia de
conocimiento
Parte
constitutiva
de
una
Norma
Técnica
de
Competencia
Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión
necesarios para lograr el desempeño competente.
Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios
de base científica que el alumno y el trabajador deben
dominar, así como a sus habilidades cognitivas en relación
con el elemento de competencia al que pertenecen.
Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como
prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma
Técnica
de
Competencia
Electricidad y Electrónica
Laboral.
Las
evidencias
por
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producto son pruebas reales, observables y tangibles de las
consecuencias del desempeño.
Evidencia por
desempeño
Parte
constitutiva
de
una
Norma
Técnica
de
Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de
resultados y/o productos, requeridos por el criterio de
desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que
permite probar y evaluar la competencia del trabajador.
Cabe hacer notar que en este apartado se incluirán las
manifestaciones que correspondan a las denominadas
habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre
variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el
desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias
directas tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio
de una competencia y se verifican mediante la observación.
La evidencia por desempeño se refiere a las situaciones que
pueden usarse como pruebas de que el individuo cumple
con
los
requerimientos
de
la
Norma
Técnicas
de
Competencia Laboral.
Evidencia de actitud
Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen
también la referencia a las actitudes subyacentes en el
desempeño evaluado.
Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo
individual referido a un grupo común de competencias para
el desempeño relevante de diversas ocupaciones en el
medio laboral.
Módulo ocupacional
Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje
con
la
finalidad
de
combinar
diversos
propósitos
y
experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de
manera que cada una de ellas se complementa hasta lograr
el dominio y desarrollo de una función productiva.
280
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Norma Técnica de
Documento
Competencia Laboral
con base en las cuales se espera sea desempeñada una
especificaciones
en
el
que
se
registran
las
función productiva. Cada Norma Técnica de Competencia
Laboral esta constituida por unidades y elementos de
competencia, criterios de desempeño, campo de aplicación y
evidencias de desempeño y conocimiento.
Competencias
Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo
contextualizadas
hace significativo.
Laborales
una misma función productiva en diferentes contextos y
Competencias
Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar
con base en los requerimientos de calidad esperados por el
sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y
desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que
son expresadas en el saber, el saber hacer, el saber ser y el
saber estar.
Competencias básicas
Competencias
Analíticas
Son las que identifican el saber y el saber hacer en los
contextos científico teórico, tecnológico, analítico y lógico.
Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos
necesarios para simbolizar, representar ideas, imágenes,
conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de
habilidades para inferir, predecir e interpretar resultados.
Competencias
Científico – Teóricas
Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la
conceptualización de principios, leyes y teorías, para la
comprensión
y
aplicación
a
procesos
propician la transferencia del conocimiento.
Electricidad y Electrónica
productivos;
y
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Competencias Lógicas
Se refieren a las habilidades de razonamiento que le
permiten analizar la validez de teorías, principios y
argumentos, así mismo, le facilitan la comunicación oral y
escrita. Estas habilidades del pensamiento le permiten pasar
del sentido común a la lógica propia de las ciencias. En
estas competencias se encuentra también el manejo de los
idiomas.
Competencias
Tecnológicas
Hacen
referencia
a
las
habilidades,
destrezas
y
conocimientos para la comprensión de las tecnologías en un
sentido amplio, que permite desarrollar la capacidad de
adaptación
en
un
mundo
de
continuos
cambios
tecnológicos.
Competencias clave
Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser
y el saber hacer; en los contextos de información,
ambiental, de calidad, emprendedor y para la vida.
Competencias
Ambientales
282
Se refieren a la aplicación de conceptos, principios y
procedimientos relacionados con el medio ambiente, para el
desarrollo autosustentable.
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Competencias de
Calidad
Competencias
Emprendedoras
Competencias de
información
Competencias para la
vida
Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de
las teorías de calidad total y de aseguramiento de la calidad,
y su relación con el ser humano.
Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad,
fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad
de autogestoría.
Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización
de diversas fuentes de información, y capacidad de uso de
la informática y las telecomunicaciones.
Competencias referidas al desarrollo de habilidades y
actitudes sustentadas en los valores éticos y sociales.
Permiten
fomentar
la
responsabilidad
individual,
la
colaboración, el pensamiento crítico y propositivo y la
convivencia armónica en sociedad.
Contextualización
Puede ser entendida como la forma en que, al darse el
proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación
activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto
desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e
histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje,
es decir, el sujeto aprende durante la interacción social,
haciendo del conocimiento un acto individual y social. Esta
contextualización de las competencias le permite al
educando establecer una relación entre lo que aprende y su
realidad, reconstruyéndola.
Matriz de competencias
Describe las competencias laborales, básicas y claves que se
contextualizan como parte de la metodología que refuerza
el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.
Matriz de
contextualización
Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas a
realizar a lo largo del módulo para la contextualización de
las
competencias
básicas
y
claves
con
lo
cual,
al
desarrollarse el proceso de aprendizaje, se promueve que el
sujeto establezca una relación activa del conocimiento
sobre el objeto desde situaciones científicas, tecnológicas,
Electricidad y Electrónica
P T-Bachiller
Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
laborales, culturales, políticas, sociales y económicas.
Módulo autocontenido
Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente
de actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite
alcanzar objetivos educacionales a través de la interacción
del alumno con el objeto de conocimiento.
Módulos
Están diseñados para atender la formación vocacional
transversales
genérica en un área disciplinaria que agrupa varias carreras.
Módulos
Están diseñados para atender la formación vocacional y
autocontenidos
disciplinaria en una carrera específica.
autocontenidos
específicos
Módulos
autocontenidos
Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades
regionales de la formación vocacional.
optativos
A través de ellos también es posible que el alumno tenga la
posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le
sea compatible y acreditarlo como un módulo optativo.
284
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Módulos integradores
Conforman una estructura ecléctica que proporciona los
conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y
sociales
orientados
a
alcanzar
las
competencias
de
formación genérica. Apoyan el proceso de integrac ión de
la formación vocacional u ocupacional, proporcionando a
los alumnos los conocimientos científicos, humanísticos y
sociales de carácter básico y propedéutico, que los formen
para la vida en el nivel de educación media superior, y los
preparen para tener la opción de cursar estudios en el nivel
de educación superior. Con ello, se avala la formación de
bachiller, de naturaleza especializada y relacionada con su
formación profesional.
Unidades de
aprendizaje
Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias
tanto para la enseñanza como para el aprendizaje y la
contextualización, así como los recursos necesarios para
apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente el
tiempo requerido para su desarrollo.
GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS
Electricidad y Electrónica
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Motor
Espira.
dispositivo electromecánico capaz de transformar la energía
eléctrica en energía mecánica
Segmento de alambre de cobre que forma un trayectoria
circular alrededor del rotor de un motor.
Electroimán.
Bobina que produce un campo magnético en presencia de
f.e.m.
Fuerza electromotriz
Fase o fases
Línea o líneas de voltaje que alimentan un circuito
Devanado
Bobinado de un motor
Polifásico
De varias fases.
Par.
Fuerza giratoria desarrollada por el motor.
Reactancia.
Oposición a la corriente de algún elemento pasivo como
Rotor
Motor síncrono
una corriente eléctrica.
Parte giratoria o flecha de un motor.
Que tiene la misma frecuencia de la línea de alimentación
bobinas o capcitores.
NEMA
National Electrical Manufacturéis Association
Alabeado o helicoidal
Que tiene forma de hélice.
Estator.
Parte del motor que funge como electroimán
FMM.
Fuerza magnetomotriz.
HP.
Unidad de potencia Horse Power
Torsión.
Fuerza angular.
Tensión nominal.
Voltaje de línea.
Sobrecarga.
Carga que excede la capacidad de un motor.
Accionamiento.
Dispositivo actuador.
Relé
Relevador
Térmico
Relacionado con el calor
Jaula de ardilla
Bimetálico
286
Rotor que se asemeja a una jaula donde corren los roedores.
De dos metales distintos
Electricidad Industrial
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Instalación y Operación de Circuitos de Control de Máquinas Eléctricas
Electromagnético
Que opera en base a un bobina que genera un campo
CCM
Centro de control de motores
Bus
Líneas de datos
PLC
magnético
Programming Logic Controller
REFERENCIAS DOCUMENTALES
• Enriquez Harper, Gilberto. Control de Motores Eléctricos. Ed. Limusa. México,
2005.
• Enriquez Harper, Gilberto. Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la
Industria. Ed. Limusa. México, 2005.
• Theodore Wildi, Michael J. de Vito. Control de Motores Eléctricos, México,
Limusa, 1994.
• Theodore Wildi, Michael J. de Vito. Experimentos con equipo eléctrico, México,
Limusa, 1994.
• McPherson, Manual de máquinas eléctricas y transformadores. Ed. Noriega
• Thaler-Wilcox. Manual de máquinas eléctricas. Ed. Ciencia y Tecnología.
• I. L. Kosow. Máquinas eléctricas y transformadores.
• Control, instalación y Auotomatización. SIEMENS. Catálogo 2000.
• Balcells-Romeral. Autómatas programables. Ed. Marcombo.
• Maloney. Electrónica industrial moderna.
• www.gdo.es/cast/armarios-electricos
• www.neotec.com.mx/tableros/ttd.htm
• www.geindustrial.com.mx/productos/ccm/index_7092.htm
• www.siemens.com.mx/A&D/EN/t_nav221.html
• www.tecnocienciaelectrónica.com
•
Electricidad y Electrónica
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288
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