AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS


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 El hombre siempre tuvo la necesidad de construir mecanismos capaces de ejecutar tareas repetitivas y de controlar determinadas operaciones sin la intervención de un operador humano, lo que dio lugar a los llamados automatismos.

 La automatización es la sustitución de la acción humana por mecanismos movidos por una fuente externa de energía, capaz de realizar ciclos completos de operaciones que se pueden repetir indefinidamente.

 Si hablamos de automatización eléctrica, normalmente se refiere al control (mando y regulación) de las máquinas eléctricas. Los automatismos eléctricos son los circuitos y elementos que se utilizan para realizar el control automático de las máquinas eléctricas.

 Un automatismo eléctrico está formado por un conjunto de aparatos, componentes y elementos eléctricos que nos permiten la conexión, desconexión o regulación de la energía eléctrica procedente de la red eléctrica hacia los receptores como los motores eléctricos, lámparas, etc.

automatismo electrico

 En función de la tecnología empleada para la implementación de un sistema de control podemos distinguir entre:

- Automatismos Cableados: Los automatismos cableados son aquellos que se implementan por medio de uniones físicas entre los que forman el sistema de control. Normalmente los automatismos de este tipo van dentro de una caja llamada "Cuadro Eléctrico".

- Automatismos Programados: Los automatismos programados son aquellos que se realizan utilizando los autómatas programables o controladores programables (más conocidos por su nombre inglés: PLC, programmable logic controller).

 Primero veamos los elementos básico de un automatismo o cuadro eléctrico y luego la normativa para su representación y ejecución.

DISPOSITIVOS BÁSICOS EN UN AUTOMATISMOS

 A continuación veremos un resumen de la aparamenta (aparatos y dispositivos eléctricos) que forman un cuadro eléctrico.

ELEMENTOS DE MANDO MANUALES

El Pulsador

 Los pulsadores son elementos mecánicos de cierre y apertura. Un pulsador se activa actuando sobre él, pero volverá a su posición de reposo automáticamente cuando se elimine la acción que lo ha activado. Son elementos que intervienen en el diálogo hombre-máquina.

 Los pulsadores se clasifican según la naturaleza de su contacto en posición de no pulsados en:

- Pulsadores normalmente abiertos (NA): Cuando los pulsamos se efectúa la conexión interna de sus dos terminales. En reposo los contactos estarán abiertos (es decir, sin conexión eléctrica entre ellos). Se utilizan generalmente para la puesta en marcha o el arranque de máquinas e instalaciones eléctricas.

- Pulsadores normalmente cerrados (NC): Cuando los pulsamos se efectúa la desconexión de sus dos terminales. En reposo los contactos estarán cerrados (con conexión eléctrica entre ellos). Se utilizan generalmente para el paro de máquinas e instalaciones eléctricas.

 En un mismo pulsador pueden existir ambos contactos, que cambian simultáneamente al ser pulsados.
pulsadores para automatismos

 Un tipo de pulsador muy utilizado en la industria es el llamado pulsador de paro de emergencia (Fig. 6.2), denominado comúnmente “seta”, debido a su aspecto externo. La cabeza de estos pulsadores es bastante más ancha que en los normales y de color rojo, sobre fondo amarillo. Permite la parada inmediata de la instalación eléctrica cuando ocurre un accidente. Estos pulsadores llevan un dispositivo interno de enclavamiento de manera que, una vez pulsado, no se puede reanudar el funcionamiento de la instalación hasta que se desenclave, por ejemplo, mediante un giro de la cabeza o una llave auxiliar.

Interruptores

Los interruptores y conmutadores son elementos que conectan o desconectan instalaciones y máquinas eléctricas mediante el posicionado de una palanca. A diferencia de los pulsadores, al ser accionados, se mantienen en la posición seleccionada hasta que se actúa de nuevo sobre ellos.

 Los selectores son similares a los interruptores y conmutadores en cuanto a funcionamiento, aunque para su actuación suelen llevar un botón, palanca o llave giratoria (que puede ser extraíble).

interruptores automatismos

 Todos estos elementos de mando manual, pulsadores, interruptores y selectores, se alojan, por regla general, en cajas de plástico o metálicas, que pueden contener más de un elemento. Por ejemplo, son típicas aquellas cajas que contienen un pulsador NA para la marcha, y otro pulsador NC para el paro de un motor eléctrico.

ELEMENTOS DE MANDO AUTOMÁTICOS

Finales de Carrera

 Los finales de carrera (interruptores de posición) son pulsadores utilizados en el circuito de mando, accionados por elementos mecánicos. Normalmente son utilizados para controlar la posición de una máquina que se mueve. Desde el punto de vista del circuito eléctrico están compuestos por un juego de contactos NA (normalmente abierto) NC (normalmente cerrado) de forma que cuando son accionados cambian las condiciones del circuito.

finales de carrera para automatismos

Como se puede observar en la imagen y en el símbolo, el final de carrera está compuesto por un contacto normalmente cerrado (NC) y otro normalmente abierto (NA). Cuando se presiona sobre el vástago, cambian los contactos de posición, cerrándose el abierto y viceversa.

Detectores

 Termostatos: Son dispositivos que permiten medir la temperatura de un recinto, depósito, etc., o detectar si ésta excede un cierto valor, denominado umbral. Generalmente, se utilizan en sistemas de control que permiten realizar una regulación de dicha temperatura. Por medio de un dispositivo captador se cambia el estado de los contactos a partir de unos valores predeterminados de temperatura.

 Presostatos: El presostato es un mecanismo que abre o cierra unos contactos que posee, en función de la presión que detecta por encima o por debajo de un cierto nivel de referencia. Esta presión puede ser provocada por aire, aceite o agua, dependiendo del tipo de presostato. Se suelen usar en grupos de presión de agua, poniendo en marcha un motor-bomba cuando la presión de la red no es suficiente.

Detectores de Nivel de Líquido: Detectan si el nivel de líquidos en depósitos, piscinas, etc., está por debajo de un nivel de referencia mínimo o por encima de un nivel de referencia máximo. De esta forma, se utilizan en el mando automático de estaciones de bombeo, para comprobar la altura máxima y mínima del líquido cuyo nivel se pretende controlar

 Sensores de presencia: Tienen como finalidad determinar la existencia de un objeto en un intervalo de distancia especificado. Se suelen basar en el cambio provocado en alguna característica del sensor debido a la proximidad del objeto. Básicamente son inductivos, de efecto Hall, ultrasónicos u ópticos.

termostato presostato y detectores

 Detectores de nivel de líquidos: Detectan si el nivel de líquidos en depósitos, piscinas, etc., está por debajo de un nivel de referencia mínimo o por encima de un nivel de referencia máximo. De esta forma, se utilizan en el mando automático de estaciones de bombero, para comprobar la altura máxima y mínima del líquido cuyo nivel se pretende controlar.

DISPOSITIVOS DE SEÑALIZACIÓN

 Pilotos de señalización: Los pilotos de señalización forman parte del diálogo hombre-máquina, se utiliza el circuito de mando para indicar el estado actual del sistema (parada, marcha, sentido de giro, etc.). Generalmente está constituido por una lámpara o diodo montada en una envolvente adecuada a las condiciones de trabajo. Existe una gran variedad en el mercado según las necesidades de utilización (tensión, colores normalizados, consumo, iluminación, etc.).

señalizacion dispositivos simbolos
DISPOSITIVOS DE REGULACIÓN

 Los reguladores, también conocidos como controladores, son elementos que permiten que la variable o magnitud física que se desea controlar (velocidad de una máquina eléctrica, posición del eje de un motor, temperatura de un recinto, etc.) permanezca siempre entre ciertos valores admisibles, sin intervención directa de un operador humano.

 Un controlador electrónico es un dispositivo (analógico o digital ) que calcula la acción de control necesaria a partir de una cierta ley de control (o algoritmo de control) determinada previamente. Para ello, utiliza las señales de entrada (la consigna y el valor de la variable de salida de la planta). El típico termostato doméstico para el control de la temperatura sería un controlador electrónico.

CONTACTORES Y RELÉS

 Son elementos de apertura y cierra por contactos de las diferentes partes del circuito eléctrico.

Contactor y Telerruptor

 El contactor es un aparato de conexión/desconexión, con una sola posición de reposo y mandado a distancia, que vuelve a la posición desconectado cuando deja de actuar sobre él la fuerza que lo mantenía conectado. Interviene en el circuito de potencia a través de sus contactos principales y en la lógica del circuito de mando con los contactos auxiliares. El contactor electromagnético es el más utilizado (ver imagen de más abajo).

 Las aplicaciones indicadas para un contactor dependen de la denominada categoría de operación o categoría de servicio que tenga el mismo.

 Esta categoría viene indicada en la carcasa del dispositivo y especifica para qué tipo de cargas es adecuado el contactor. Las cuatro categorías existentes son las siguientes:

- AC1 (condiciones de servicio ligeras). Contactores indicados para el control de cargas no inductivas o con poco efecto inductivo (excluidos los motores), como lámparas de incandescencia, calefacciones eléctricas, etc.

- AC2 (condiciones de servicio normales). Indicados para usos en corriente alterna y para el arranque e inversión de marcha de motores de anillos, así como en aplicaciones como centrifugadoras, por ejemplo.

- AC3 (condiciones de servicio difíciles). Indicados para arranques largos o a plena carga de motores asíncronos de jaula de ardilla (compresores, grandes ventiladores, aires acondicionados, etc.) y frenados por contracorriente.

- AC4 (condiciones de servicio extremas). Contactores indicados en motores asíncronos para grúas, ascensores, etc., y maniobras por impulsos, frenado por contracorriente e inversión de marcha. Por maniobras por impulsos debemos entender aquellas que consisten en uno o varios cierres cortos y frecuentes del circuito del motor y mediante los cuales se obtienen pequeños desplazamientos.

Para saber más sobre el contactor: Contactor.

contactor telerruptor

 Existe un contactor especial llamado telerruptor o relé de remanencia, cuya configuración es similar a la de un contactor convencional, la diferencia radica en su funcionamiento. En el telerruptor cada vez que se aplica tensión a su bobina, los contactos cambian de, estado, si estaban abiertos se cierran y si estaban cerrados se abren. Por lo tanto, con un telerruptor se puede gestionar una carga de potencia, con un solo pulsador para la puesta en marcha y la parada. Para saber más sobre el telerruptor: Telerruptor.

 Tanto los relés como los contactores son elementos básicos que aparecen en cualquier sistema de automatización. Están formados por una bobina (denominada circuito de control o circuito de mando) y unos contactos metálicos (circuito de potencia) formados por unas láminas ferromagnéticas.

 Podríamos decir que un relé es un aparato que hace lo mismo que el contactor, al llegarle corriente a la bobina se abren o cierran sus contactos, La diferencia es sobre todo en el tamaño y en los usos.

 Las diferencias fundamentales entre los relés y los contactores son:

- Los contactores disponen de dos tipos de contactos.
- Contactos principales. Destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia.
- Contactos auxiliares. Destinados para abrir y cerrar circuitos de mando, de menor corriente eléctrica que los de potencia.

 Los relés disponen únicamente de contactos auxiliares y son más pequeños que los contactores.

 Los relés son elementos que suelen operar con cargas pequeñas, mientras que los contactores se conectan con cargas de gran potencia. Para saber más ir a : El Relé o Relevador.

rele

Relés Temporizadores

 También conocidos simplemente como temporizadores, son relés que permiten ajustar los tiempos de conexión y desconexión del mismo. La temporización puede ajustarse entre algunos milisegundos y algunas horas.

rele temporizador

a) Retardo a la conexión. Los contactos pasan de la posición abierto a cerrado un tiempo después de la conexión de su órgano de mando.

b) Retardo a la desconexión. Cuando los contactos pasan de cerrado a abierto transcurrido un tiempo de retardo.

c) Retardo a la conexión-desconexión. Es una combinación de los dos tipos anteriores

DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

Fusibles

 Son dispositivos de protección de sobreintensidad, abren el circuito cuando la intensidad que lo atraviesa pasa de un determinado valor, como consecuencia de una sobrecarga o un cortocircuito.

 Generalmente están formados por un cartucho en cuyo interior está el elemento fusible (hilo metálico calibrado) rodeado de algún material que actúa como medio de extinción, el cartucho se aloja en un soporte llamado portafusible que actúa como protector. En ocasiones forman parte o están asociados con otros elementos de mando y protección como seccionadores interruptores etc.

fusible

Magnetotérmico

 También llamado PIA (pequeño interruptor automático). Es un relé de protección de sobrecargas y cortocircuitos en la instalación. Magnético porque protege contra intensidades excesivas (cortocircuitos) y térmico porque protege contra sobrecalentamientos (intensidades grandes durante mucho tiempo). El principio básico de funcionamiento de un relé térmico consiste en una lámina bimetálica constituida por dos metales de diferente coeficiente de dilatación térmica. Cuando aumenta la temperatura debido a una sobrecarga, la lámina bimetálica (al ser de diferente coeficiente de dilatación ambos metales) se curva en un sentido, al llegar a un punto determinado acciona un mecanismo, y este abre un contacto unido al mecanismo de disparo, desconectando el circuito. Ver imagen más abajo.

Interruptor Diferencial

 Un relé o interruptor diferencial es un aparato destinado a la protección de personas contra los contactos directos e indirectos. En caso de que una persona toque una parte con corriente donde no debería de tener corriente (contacto indirecto), el interruptor diferencial desconectará la instalación en un tiempo lo suficientemente corto como para no provocar daños graves a la persona. El diferencial protege a las personas contra corrientes de fuga.

 La sensibilidad es el valor que aparece en catálogo y que identifica al modelo. Sirve para diferenciar el valor de la corriente a la que se quiere que "salte" el diferencial, es decir, valor de corriente de fuga que si se alcanza en la instalación, ésta se desconectará.

 El tipo de interruptor diferencial que se usa en las viviendas es de alta sensibilidad (30 mA), ya que son los que quedan por debajo del límite considerado peligroso para el cuerpo humano. En la industria estos valores pueden ser de 300mA.

 El diferencial corta toda la instalación (todos los circuitos).

magnetotermico y diferencial

Relé Térmico

 Es un mecanismo que sirve como elemento de protección del receptor (motor habitualmente) contra las sobrecargas y calentamiento. Su misión consiste en desconectar el circuito cuando la intensidad consumida por el motor, supera durante un tiempo la intensidad permitida por este, evitando que el bobinado “se queme”.

Esto ocurre gracias a que consta de tres láminas bimetálicas con sus correspondientes bobinas calefactoras que cuando son recorridas por una determinada intensidad, provocan el calentamiento del bimetal y la apertura del relé. La velocidad de corte no es tan rápida como en el interruptor magnetotérmico.

 Suele ir "incrustado" en el propio contactor de arranque del motor.

 El relé térmico tiene 2 bornes mas aparte de los 3 de potencia. Esos se conectan en serie con la bobina del contactor y son los que le cortan la corriente al mismo para apagar el motor en caso de sobrecarga.

rele termico

El Guardamotor

 Un interruptor-guardamotor es un aparato diseñado para la protección de motores contra sobrecargas y cortocircuitos. El aparato puede incorporar algunos contactos auxiliares para su uso en el circuito de mando. Dispone de un botón regulador-selector de la intensidad de protección. Suele antes que el contactor.

guardamotor
¿Cual es la diferencia entre un relé térmico y un guardamotor?

 La principal diferencia reside en que el relé térmico no tiene poder de corte en caso de avería, precisando de un contacto auxiliar colocado en el circuito de mando que desconecte al contactor que alimenta al motor. El guardamotor si tiene poder de corte y en el momento en que es detectada una sobreintensidad en el motor, el propio guardamotor efectúa la apertura del circuito.

 Otra diferencia es la colocación de uno y otro elemento en el circuito. Mientras que el relé térmico se coloca detrás del contactor, el guardamotor se conecta al principio de la línea de potencia como protección general de todo el circuito.

 Al igual que el relé térmico, el guardamotor debe ser reconectado después de un disparo.

Motores

 El elemento de salida de cualquier automatismos es uno o varios motores eléctricos. Todos los elementos del automatismos son para controlar estos motores. Los motores eléctricos puedes verlos explicados en los siguientes enlaces:

- El Motor Eléctrico.

- Motores Monofásicos.

- Motor Trifásico.

 Estos son los aparatos eléctricos más usados en las instalaciones de automatismos, ahora veamos las normas para representar los automatismos en los esquemas.

REPRESENTACIÓN DE AUTOMATISMOS

Identificación de Aparatos

 En los cuadros eléctricos se identificarán los aparatos siguiendo unas normas:

1º Una Letra que indique el aparato. Más abajo puedes ver la letra para cada aparato.
2º Un número que indica el número del aparato dentro del esquema.
3º Una letra que nos indica la función del aparato. Normalmente M = Main (principal) y A = Auxiliar.

identificacion de aparatos electricos
letras identificar aparato electrico

Marcado de Bornes

 Utilizamos el término bornes para referirnos a cada una de las partes metálicas de una máquina o dispositivo eléctrico donde se produce la conexión del aparato con los conductores u otros aparatos.

 Según la norma CEI los bornes de los aparatos se marcaran con la siguiente numeración:

marcado de bornes en los automatismos electricos
 Mira algunos ejemplos para nombrar contactos:

bornas 11 y 12 = 1er contacto (función NC)
bornas 23 y 24 = 2º contacto (función NA)
bornas 35 y 36 = 3er contacto (función temporizada NC)
bornas 47 y 48 = 4º contacto (función temporizada NA)

Para Nombrar o Marcar las Alimentaciones y las Salidas de los Circuitos en los automatismos:

- Alimentación tetrapolar: L1 - L2 - L3 - N - PE (3 fases, neutro y tierra)
- Alimentación tripolar: L1 - L2 - L3 - PE (3 fases y tierra)
- Alimentación monofásica simple: L - N - PE (fase, neutro y tierra)
- Alimentación monofásica compuesta: L1 - L2 - PE (2 fases y tierra)
- Salidas a motores trifásicos: U - V - W - (PE)* ó K - L - M - (PE)*
- Salidas a motores monofásicos: U - V - (PE)* ó K - L - (PE)*
- Salidas a resistencias: A - B - C, etc.

Esquemas de los Automatismos

 Los esquemas de un automatismo eléctrico son representaciones simplificadas de un circuito, independientemente de la clase de esquema siempre se deben perseguir los siguientes objetivos:

– Expresar de una forma clara el funcionamiento del circuito y de cada uno de sus aparatos.

– Facilitar la localización de cada aparato y sus dispositivos dentro del circuito.

 Por regla general, se evitarán los trazos oblicuos de conductores, limitándose a trazos horizontales y verticales. El trazo oblicuo se limitará a condiciones en las que sea imprescindible para facilitar la comprensión del esquema.

 En los automatismos los esquemas se dividen en dos: Esquema de Mando y Esquema de Fuerza.

 Esquema de Mando o de Control: El esquema de mando es una representación de la lógica del automatismo, deben estar representados los siguientes elementos:

– Bobinas de los elementos de mando y protección (contactores, relés, etc.).
– Elementos de diálogo hombre–máquina (pulsadores, finales de carrera, etc.).
– Dispositivos de señalización (pilotos, alarmas, etc.).
– Contactos auxiliares de los aparatos.

esquema de mando con referencias cruzadas

 Todos los elementos deben estar identificados por la clase de aparato, número y función.

 El dibujo del esquema de mando se realiza sobre formato A4 con trazo más fino que el circuito de potencia, según norma UNE 0’5mm. Si el circuito es sencillo se pueden dibujar en la misma hoja el esquema de potencia, a la izquierda, y el de mando a la derecha, cuando esto no sea posible se dibuja primero el de la potencia y después el de mando. Se utilizarán más hojas numerando el orden sobre el total, así 1/5, 2/5, 3/5... nos indica que el total de hojas son 5 y la cifra primera el orden que ocupa.

 Para la localización de elementos dentro del esquema el método más utilizado es el de cuadrícula, que consiste en numerar la parte superior de las hojas (eje horizontal) 1, 2, 3, etc., y en la parte izquierda (eje vertical) con letras A, B, C, etc., según sea necesario.

 El dibujo queda dividido en cuadrículas de manera que tendremos localizados los aparatos con las coordenadas que ocupan en el dibujo. Las cuadrículas no tienen porque ser iguales, ajustándose a las necesidades del esquema. Cuando la complejidad del esquema lo requiera se utilizarán anexos.

 En los circuitos de mando, lo más habitual es dibujar debajo de cada aparato sus contactos y un número que nos indica dónde están localizados en el esquema (referencias cruzadas). Otra manera de representar las referencias es en forma de tabla, indicando el tipo de contacto abierto o cerrado y un número debajo que nos indica dónde se encuentra en el esquema.

 En el esquema de arriba, el KM1 tiene 1 contacto abierto (A) en la columna 1 del esquema y un contacto cerrado (C) en la columna 2. El KM3 solo tiene uno cerrado en la columna 1 del esquema. El KM2 solo tiene uno abierto en la columna 2. El KA1 (contactor auxiliar 1) tiene uno abierto en la columna 3 y uno cerrado en la columna 1.

 Esquema de Potencia o de Fuerza:  Es una representación del circuito de alimentación de los accionadores (motores, líneas, etc.). En este esquema figuran los contactos principales de los siguientes elementos:

– Dispositivos de protección (disyuntores, fusibles, relés, etc.).
– Dispositivos de conexión-desconexión (contactores, interruptores, etc.).
– Actuadores (motores, instalaciones, etc.).

 Todos los elementos estarán identificados con la letra de clase de aparato, número y función. El dibujo del esquema de potencia se realiza sobre formato A4, con trazos más gruesos que el circuito de mando, según norma UNE 0,7 mm para el circuito de potencia 0,5 mm. para el circuito de mando.

 El circuito de potencia se coloca a la izquierda del circuito de mando correspondiente en automatismos sencillos. En caso de automatismos más complejos se hace primero el esquema de potencia y después el esquema de mando, se utilizan las hojas necesarias numerando el orden sobre el total, así 1/10, 2/10, 3/10, etc. nos indica que el total de hojas es 10, y la primera cifra la numeración dentro del total.

 Estos son los dos tipos de esquemas obligatorios que tendremos que dibujar para representar un automatismo eléctrico. La forma de representar cada uno puede variar.

 Por el número de elementos que se representan con un mismo símbolo pueden ser:

a) Esquemas unifilares: cuando se representan con un mismo trazo varios conductores o elementos que se repiten. Se utilizan para los circuitos de potencia de sistemas polifásicos en los que se dibuja una fase y se indica sobre el conductor a cuántas fases se extiende según sea bifásico, trifásico, etc.

b) Esquemas multifilares: cuando se representan todos los conductores y elementos cada uno con su símbolo. Se utilizan en la representación de los circuitos de mando, donde cada elemento realiza funciones diferentes, y para representar circuitos de potencia de automatismos.

unifilar multifilar trifasico

 Por el lugar en que están situados los dispositivos de un mismo automatismo dentro del esquema existen los siguientes tipos de representación:

a) Representación conjunta: todos los símbolos de dispositivos de un mismo aparato están representados próximos entre sí y se aprecia la función de cada uno de ellos en su conjunto. Esta representación está en desuso por la complejidad a que se llega en circuitos de grandes dimensiones.

b) Representación semidesarrollada: los símbolos de dispositivos de un mismo aparato están separados, aunque situados de manera que las uniones mecánicas se definen con claridad.

c) Representación desarrollada: los símbolos de dispositivos de un mismo aparato están separados y las uniones mecánicas entre ellos no se dibujan. En este tipo de representación deben estar identificados todos los dispositivos y aparatos para que quede clara la actuación y la secuencia de cada uno de ellos. Esta es la forma más utilizada por los técnicos.

diferentes formas de representar esquemas de mecanismos
Identificación de los Conductores del Automatismo

 Es recomendable identificar todos los conductores mediante marcas identificadoras, especialmente (solo) en los circuitos que por su complejidad se hace obligatoria para facilitar la comprensión y el mantenimiento. Dichas marcas deberán identificar todos los conductores en el esquema con las mismas marcas que llevarán visibles físicamente los conductores en los montajes eléctricos. Cada conductor o grupo de conductores conectados equipotencialmente deberá llevar un número único igual en todo su recorrido y distinto de otras conexiones equipotenciales. Físicamente, dicha marca se pondrá en lugar visible fijada al conductor y cerca de todos y cada uno de los terminales o conexiones.

 Las marcas inscritas en el esquema deben poderse leer en dos orientaciones separadas con un ángulo de 90º, desde los bordes inferior y derecho del documento. Se deben situar orientadas en el mismo sentido que el trazo del conductor (para trazos verticales de conductor, las marcas se escribirán de abajo a arriba en el sentido del trazo para poder leer desde el borde derecho del documento).

identificacion de conductores
FASES PARA LA REALIZACIÓN DE UN AUTOMATISMO

 Las distintas fases o tareas en las que dividimos la confección o realización de cualquier automatismo eléctrico pasan por:

- Diseño y Funcionalidad: Se corresponde con el estudio meticuloso de las funciones básicas que debe realizar el automatismo. En esta tase deberemos concretar con precisión el comportamiento del automatismo y clarificar con nitidez todas y cada una de las operaciones que éste debe solventar, de modo que deben evitarse las ambigüedades y las sofisticaciones superfluas.

- Dimensionado de los Dispositivos: Esta fase debe servirnos para elegir el conjunto de dispositivos apropiado para realizar el automatismo. Con este propósito, deberemos calcular la potencia eléctrica que debe aceptar o proporcionar cada uno de los elementos del automatismo, dimensionar los cables de alimentación y de señal, prever la vida útil de los mecanismos utilizados, analizar cuidadosamente las características de las señales usadas en la interconexión de los diferentes módulos y prever los necesarios elementos de seguridad.

- Esquema Eléctrico: El objetivo principal de esta fase es la confección del esquema eléctrico del automatismo. Debe ser completo y hemos de confeccionarlo con una notación clara y comprensible en la que estén representados todos los componentes perfectamente conectados y referenciados.

- El Cuadro Eléctrico: En esta fase debemos abordar la mecanización del cuadro eléctrico y la ubicación en su interior de los diferentes elementos que componen el automatismo. Previamente hemos debido realizar el esquema de cableado que contempla, entre otras cosas, la identificación, la trayectoria y las diferentes secciones de los conductores y, también, habremos confeccionado los diferentes planos de ubicación de componentes y de mecanización del cuadro eléctrico.

- El Ensayo y las Pruebas: Una vez realizada la instalación del automatismo se realizará su ensayo y prueba. En esta fase será conveniente actuar con un plan de trabajo previamente establecido que contemple la entrada en funcionamiento, progresiva y en secuencia, de las diferentes partes del automatismo. Cada parte deberá ser probada de forma aislada, y en las condiciones de trabajo más realistas, antes de interactuar simultáneamente con el resto. Esta fase debe servir, además, para corregir las posibles anomalías o realizar los ajustes pertinentes antes de la entrada en servicio del automatismo.

- Puesta en Servicio: Sólo si el automatismo funciona de forma satisfactoria en la fase de prueba, podremos abordar la fase de puesta en servicio. Resulta una temeridad trabajar con un automatismo que presente deficiencias de funcionamiento o en el que no hayan sido probados todos sus componentes. La puesta en servicio del automatismo debe ir acompañada, siempre, de un manual de operación que recoja de forma explícita todos aquellos aspectos necesarios para la explotación del sistema y, también, de otro manual de intervención para los casos en los que se produzcan averías o debamos realizar el mantenimiento.

AUTOMATISMOS BÁSICOS

 Vamos a ver diferentes esquemas básicos de mando sobre contactores que, más adelante, nos permitirán realizar diversas operaciones de control sobre motores.

Control manual mediante un Conmutador

 El conmutador tiene dos posiciones en las que puede quedar enclavado. La posición 1 (línea continua) corresponde a la posición de reposo o paro del contacto (NA). En esta posición la bobina de mando de KM1 está desexcitada. El contactor KM1 se activa poniendo S1 en posición de "marcha".

control mediante conmutador

 No es muy aconsejable la utilización de este control, a menos que sea sobre máquinas no peligrosas que puedan funcionar sin vigilancia. Si se produjera un corte de corriente estando S1 en "marcha", al volver la alimentación la bobina de mando de KM1 quedaría excitada y la máquina o motor sobre el que actúa se pondría en marcha.

Control al Impulso de un Contactor y Enclavamiento (con pulsadores)
 Disponemos ahora de dos pulsadores: uno de paro (S1) y otro de marcha (S2), éste último en paralelo con un contacto auxiliar del contactor KM1 (contacto de enclavamiento o de autoalimentación).

circuito motor con retroalimentacion

 Al estar S1 normalmente cerrado, cuando pulsamos S2 se activa la bobina del contactor KM1 y se cierra su contacto auxiliar (NA). Aunque liberemos S2, el contactor sigue alimentado (enclavado) a través de S1 y su propio contacto auxiliar. Para desactivar el contactor KM1 sólo debemos pulsar S1.

 Un automatismo en el que se utiliza el contacto de enclavamiento para garantizar la alimentación de la bobina de mando cuando se libera el pulsador que excita dicha bobina, recibe el nombre de circuito con realimentación o con memoria. Se trata, por tanto, de un circuito secuencial en el que, para la misma entrada, hallamos diferentes salidas, en función del estado anterior.

Control Al Impulso por Varios Pulsadores

 En el caso de querer realizar un control a distancia desde varios puntos, podríamos añadir al esquema anterior los pulsadores de marcha (en paralelo) o de paro (en serie) necesarios.

motor desde varios sitios

Circuitos de mando con temporizadores

 En muchísimos automatismos es necesario introducir retardos entre las diferentes maniobras que se pueden realizar. Vamos a ver algunos circuitos de control que utilizan temporizadores.

Temporizador a la conexión

 En el esquema siguiente puedes ver el esquema de un relé con un contacto de cierre inmediato (23-24) y otro temporizado a la conexión o excitación (17-18). Al accionar el pulsador de marcha S2 se excita la bobina del relé KT1 y se cierra su contacto de enclavamiento. El cierre del contacto garantiza que, tras liberarse S2, KT1 continúe activado. Una vez activado KT1, su contacto temporizado se activa (se cierra, puesto que es NA) pasado un tiempo de retardo t. Tras ello se ilumina la bombilla H1. Ésta permanece así hasta que se desactiva KT1 mediante el pulsador de paro S1.

circuito temporizado retardo

 El siguiente circuito es imprescindible en todo automatismo que necesite un retardo en alguna de sus fases de funcionamiento, como por ejemplo el arranque estrella-triángulo de un motor asíncrono trifásico.

 En la figura adjunta se presenta el esquema de mando de un automatismo que utiliza un relé temporizador a la conexión.

circuito temporizado

Temporizador a la desconexión

Cuando se acciona el interruptor S1, la bobina del relé KT1 queda excitada y su contacto temporizado (17-18) se cierra inmediatamente. Tras ello, se ilumina de nuevo el señalizador H1. Esta situación se prolonga hasta que desenclavamos S1, hecho que desexcita la bobina de KT1. Pero su contacto no se abre entonces: al ser temporizado a la desconexión, el señalizador H1 permanece iluminado hasta que, pasado un tiempo t, se abre el contacto temporizado.

circuito temporizado a la desconexion

Control de Contactores Asociados

 En muchos de los automatismos que controlan procesos es necesario controlar contactares que trabajan de forma asociada. Por tanto, es un requisito imprescindible que un contactor esté activado para que funcionen otros, o bien que esté desactivado para que puedan activarse otros. Estas son las normas básicas de trabajo:

- Cuando queramos que un contactar (KM2) se active solamente si ya está activado otro (KM1), colocaremos contactos NA de KM1 en serie con la bobina de mando de KM2.

- Cuando queramos que un contactar (KM2) se active solamente si no está activado otro (KM1), colocaremos contactos NC de KM1 en serie con la bobina de mando de KM2.

control de contactores asociados




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