PRACTICAS 1 Y 2 Adquisición de datos 1. Altitud: Estructura de un automatismo

PRACTICAS 1 Y 2
Estructura de un automatismo
Adquisición de datos
Contactores arrancadores
1. Altitud: La disminución de la densidad con la altitud influye sobre la tensión de empleo del contactor, así
como sobre su poder refrigerante y por consiguiente en la intensidad de empleo del contactor (si la
temperatura no baja simultáneamente.)
2. Categoría de empleo: Las normas definen unas categorías de empleo relativas a las utilizaciones normales
de un contactor y fijan con precisión para cada una de ellas las condiciones de establecimiento y corte de una
corriente en función de la intensidad de empleo y de la tensión nominal de empleo correspondientes. Hacer
referencia a una categoría de empleo y dar los valores Ie y Ue correspondientes permite por lo tanto no indicar
con más detalles las condiciones de establecimiento y corte.
3. Intensidad de empleo: Se define por el fabricante, teniendo en cuenta la tensión de empleo, la categoría de
empleo y la temperatura del aire alrededor del aparato.
4. Intensidad temporal admisible: Un contactor en posición cerrada puede soportar esta intensidad durante
un tiempo límite después de un reposo (1 h) sin alcanzar calentamientos peligrosos.
5. Intensidad permanente máxima (ith) o intensidad nominal térmica: Un contactor en posición cerrada
puede esta intensidad Ith durante un mínimo de 8 h sin que los calentamientos sobrepasen los límites fijados
por las normas.
6. Robustez eléctrica: Se define por el número de ciclos de maniobras en carga que el contactor es
susceptible de efectuar sin reposición de contactos. Depende de la categoría de empleo, de la intensidad y
tensión nominales de empleo.
7. Robustez mecánica: Se define como el número de ciclos de maniobras en vaico, es decir sin que ninguna
intensidad circule por los polos, que el contactor es capaz de efectuar sin fallo mecánico.
8. Factor de marcha (m): Es la relación entre la duración del paso de corriente t y la duración del ciclo T.
Duración del ciclo: tiempo que separa dos maniobras consecutivas.
m=t/T
9. Impedancia de los polos: La impedancia de un polo es la suma de las impedancias de los diferentes
constituyentes que caracterizan el circuito, desde la borna de entrada hasta la de salida. La impedancia se
descompone en una parte resistiva ® y en otra inductiva (X=L). La impedancia total es pues función de la
frecuencia y se expresa para 50 Hz. Este valor medio se entiende para el polo con su intensidad nominal.
Poder de corte: Es el valor eficaz de la intensidad que el contactor puede cortar en las condiciones fijadas por
las normas, este valor es tanto más pequeño cuanto más elevada es la tensión de la red.
Poder de cierre: Es el valor eficaz de la intensidad que el contactor puede establecer en las condiciones
fijadas por las normas. En la práctica el poder de cierre es independiente dela tensión de empleo.
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Protección de los receptores y equipos.
Los diferentes tipos de protección utilizados en los equipos automáticos por contactores son los siguientes:
• Protección contra las sobrecargas pequeñas pero prolongadas − relés térmicos; relés
magnetotérmicos; sondas de termistancias.
• Protección contra las sobrecargas importantes − relés magnetotérmicos; relés electromagnéticos.
• Protección contra los cortocircuitos − fusibles; guardamotores de alto poder de corte; Seccionadores
portafusibles; interruptores de seguridad.
• Protección contra la marcha en monofásico − relés térmicos diferenciales; seccionadores provistos del
dispositivo adecuado y de fusibles con percutor.
• Protección del personal contra los contactos accidentales − seccionadores, interruptores de seguridad.
• Protección de falta de tensión − contactores con auto−alimentación; relés de medida.
• Protección de máxima intensidad − relés de medida.
• Protección de mínima intensidad − relés de medida.
• Protección contra arranques demasiado largos o frecuentes; control de la duración de una operación;
ejecución diferida de una orden; relés con temporización térmica.
CRITERIOS DE ELECCION DE UN DISPOSITIVO DE PROTECCION
Protección contra las
Protección
Protección
Elección :
sobrecargas
contra los
del personal,
cortocircuitos aislamiento
Aparatos :
Línea Receptor
Fusibles g1
SI
NO
SI
SI
aM
NO
SI
Seccionadores * NO
NO
SI
Seccionadores g1 SI
NO
SI
SI
portafusibles* aM NO
SI
Relés térmicos
SI
SI
protección
indirecta
NO
NO
Protección
Protección de
contra
motores de gran
funcionamiento
inercia
en monofásico
NO
NO
NO
NO
SI **
NO
NO salvo TC
saturables
SI si diferencial
esquema o relé
especial
SI
protección NO
NO
SI
SI
directa
Relés magnéticos SI *** para sobrecargas
SI***
NO
NO
NO
RM1
importantes
SI
SI bajo
Disyuntores motor SI
protección SI
ciertas
NO
NO
indirecta
condiciones
Contactores
SI
disyuntores
SI
protección SI
SI
SI
SI
integral
indirecta
* No maniobrar en carga ** Si, cuando la marcha monofásica es provocada por la fusión de un fusible, y el
aparato va provisto de dispositivo contra marcha monofásica. *** Si, cuando se asocia con un poder de corte
suficiente.
Interruptores de posición
Dispositivos de
sondas
NO
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Los contactores de mando mecánico son utilizados para controlar la posición de una máquina, permitiendo la
puesta en marcha, la disminución de velocidad o la parada en un sitio determinado o para crear ciclos de
funcionamiento automático en las máquinas modernas.
Los dispositivos de mando son múltiples (pulsadores, bolas...). Los principales factores que intervienen en la
elección de un contacto de mando mecánico son:
• Protección contra: manipulaciones, choques violentos, proyecciones de líquido, presencia de gas.
• Naturaleza del ambiente: húmedo, corrosivo y la temperatura que exista en el lugar de utilización.
• El sitio disponible para alojar y fijar el aparato, su peso.
• Las condiciones de utilización: frecuencia de las maniobras, naturaleza, peso y velocidad del móvil a
controlar, precisión y fidelidad exigidas, esfuerzo necesario para accionar el contacto
• Naturaleza de los contactos: ruptura lenta o brusca, posición de regulación.
• Naturaleza de la corriente, valor de la tensión e intensidad a controlar.
Selectores de posición
Son órganos repetidores del movimiento de una máquina la que ellos controlan el desplazamiento mediante
contactos es de mando de votos.
Acoplados al motor mediante una cadena y piñones reductores, están equipados de un cierto número de
contactos auxiliares que se abren o cierran cuando la máquina ocupa ciertas posiciones a lo largo de su
desplazamiento: disminución de velocidad antes de la parada, parada en un lugar fijado, señalización, fin de
carrera para equipos de ascensores, de elevación o de manutención. Acoplados a un flotador que controla el
nivel en un depósito, son igualmente empleados para poner en marcha o parar sucesivamente y
automáticamente un cierto número de grupos electrobombas en función del caudal pedido.
Interruptores de control de nivel
En el caso de depósitos cerrados y a presión, como el calderín de los compresores, el funcionamiento de la
maquina es regulado por la acción de presostatos y vacuostatos, que la hacen trabajar cuando la presión en el
deposito se sale de los márgenes establecidos.
Complemento indispensable de los grupos electro−bombas, los interruptores de flotador provocan el arranque
y la parada en función del nivel en el depósito.
Su realización es tal que controlan indiferentemente el punto alto (bomba de alimentación) o el punto bajo
(bomba de vaciado). Pueden ser utilizados en señalización de nivel u otras aplicaciones similares.
La elección del modelo depende de las características del deposito, de la naturaleza del liquido y del ambiente
donde funciona el aparato.
Detectores inductivos y capacitivos.
Los auxiliares de mando aficionados mecánicamente permiten resolver gran número de problemas, pero
cuando sus características resultan insuficientes, pueden ser sustituidos por detectores de proximidad estáticos.
Estos reemplazan funciones análogas a las de los contactos de mando mecánico, pero concepción es
totalmente diferente. Son enteramente estáticos, no contienen pieza de mando (pulsador, palanca, roldana,
etc.) y el contacto eléctrico es sustituido por un semiconductor (tiristor o transistor según las aplicaciones).
Estos aparatos no encierran ninguna pieza móvil; poseen una duración de vida independiente del número y de
la frecuencia de maniobras; no son afectados por ambientes húmedos, viscosos, polvorientos, agresivos,
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corrosivos; tienen un tiempo de respuesta muy corto, por tanto una cadencia de firmamento elevada; realizan
con gran fiabilidad la conmutación de corrientes pequeñas; permiten controlar móviles donde la velocidad no
está limitada; pueden ser utilizados en automatismos alimentados en corriente continua.
La detención se hace sin razonamiento o contacto con el móvil a detectar y no produce ninguna reacción en
este último.
La gama comprende dos grandes familias.
• INDUCTIVOS : Para objetos metálicos. Se basan en la variación de un campo electromagnético al
aproximarse un objeto metálico.
• CAPACITIVOS : Para los objetos aislantes, polvorientos, líquidos. Se basan en la variación de un
campo eléctrico al aproximarse cualquier objeto.
Detectores fotoeléctricos
Están destinados para la detección de un objeto de cualquier naturaleza. Hay tres sistemas.
Sistema de barrera:
Se usan para lograr alcances largos y objetos reflectantes. El emisor y receptor están separados. Este sistema
de detección permite detectar cualquier objeto que interrumpa el haz luminoso. Se suelen usar para alcances
largos o para la detección de objetos cuyo poder reflexivo prohibe la utilización de un sistema reflex.
El sistema reflex:
Se usa para alcances medio. El emisor y receptor están incorporados en un mismo bloque. El retorno del haz
se realiza mediante un reflector montado enfrente; la detección se consigue por la interrupción del haz
reflejado. Estos modelos se utilizan para alcances cortos o medios y especialmente cuando resulta difícil
montar un receptor y un emisor por separado.
El sistema de proximidad:
El sistema de proximidad se usa para alcances cortos. El emisor y receptor están en la misma caja. El haz es
en este caso reflejado en parte hacia el receptor por cualquier objeto que se encuentre en proximidad. Un
reglaje de sensibilidad permite limitar la influencia eventual del entorno situado detrás del objeto a detectar.
PRACTICA 3
Tratamiento de datos
El relé
En los equipos de automatismos de tecnología electromecánica, el tratamiento de datos está realizado por los
contactores auxiliares y relés de automatismo. Estos aparatos aseguran igualmente otras funciones, tales
como:
• Selección de circuitos
• Registro de órdenes recibidas.
• Interface de órdenes exteriores y demultiplicación de las informaciones.
• Adaptación de las señales de salida de la parte de mandó a las exigencias determinadas por las
características de los componentes controlados (contactor, electro−válvulas, pequeños motores...)
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• Enclavamiento, seguridad, señalización, etc.
Concebidos para controlar intensidades débiles, estos aparatos deben no obstante cumplir sin fallos, su
función de intermediario ya que el buen funcionamiento del equipo y el respeto de la secuencia de marcha
dependen de su fiabilidad.
La robustez mecánica y eléctrica requeridas son aún más importantes que las exigidas para los contactores, si
bien su funcionamiento es idéntico al de estos.
El tipo de circuito magnético es función de la naturaleza de la corriente de alimentación (continua o alterna).
Al ser el circuito magnético de los relés industriales más pequeño que el de los contactores, es posible,
utilizando aceros especiales que, reducen las corrientes de Focault, realizar relés de corriente alterna con
circuitos macizos.
En continua, el sistema destinado a evitar la remanencia está constituido por una barreta magnética o por un
ensanche del núcleo. Estas soluciones permiten aumentar de forma considerable el número de maniobras
mecánicas.
Los contactos en un relé pueden ser instantáneos o temporizados al trabajo o al reposo.
Dado que los contactos pueden cortar los circuitos sélficos o asegurar con gran fiabilidad la distribución de
señales de bajo nivel; la elección de la aleación usada para la fabricación de las piezas de los contactos se hace
en función de estos dos criterios.
La calidad del contacto se puede mejorar provocando un deslizamiento de la parte móvil sobre la fija, lo que
provoca una autolimpieza o aumentando el número de puntos de contacto entre las superficies.
Dialogo hombre−maquina
El dialogo hombre−maquina se consigue con la utilización de los auxiliares de mando manual, que permiten a
un operario, a través de un contactor, controlar una determinada maquina.
Un auxiliar de mando consta esencialmente de un dispositivo de señalización, cuya elección se realiza
teniendo en cuenta las condiciones de utilización y la naturaleza de la intervención.
Los auxiliares de mando están provistos de un determinado número de contactos NA, NC, NA+NA, NC+NC,
NA+NC, provistos de pastillas de plata.
Los auxiliares de mando están cubiertos por una carcasa o envolvente que los protegen de polvo, líquidos y
golpes, a la vez que evitan contactos involuntarios del personal con los elementos con tensión.
Elementos de accionamiento
Cajas de pulsadores
Las cajas de pulsadores y las unidades de mando empotrables van provistas de contactos que, en función del
tipo del tipo de cabeza de mando, pueden ser:
Contactos momentáneos o fugitivos, que solo se conectan o desconectan cada vez que se pulsan, volviendo
después a su posición original.
Contactos mantenidos o de enganche, una vez pulsados mantienen la posición, debiendo ser pulsados de
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nuevo para recuperar la posición inicial.
El mando se efectúa con la ayuda de:
Pulsadores
• Rasante : evita maniobras inesperadas
• Saliente : utilización con guantes.
• Con capuchón de goma: para ambientes polvorientos (cementeras, obras...), o particulares (industria
láctea o conservera)
• De seta: para intervenciones rápidas o paradas de emergencia.
• De varilla: maniobra de varilla en cualquier dirección (caja de pulsadores colgante)
Botones giratorios
De dos o tres posiciones mantenidas con retorno automático a cero. Se usan para la selección de circuitos o de
un tipo de marcha: manual, automática o paro. En algunos casos pueden ser accionados mediante llaves que
solo personal autorizado puede accionar.
Teclados
La utilización cada vez más frecuente de autómatas, microprocesadores o miniordenadores aumenta la
importancia del dialogo, creando la necesidad de utilizar un número importante de elementos de pulsadores
asociados eléctricamente, es aquí donde aparece el teclado. Las aplicaciones que se ven mejoradas por el uso
de estos son numerosas:
• máquinas−herramientas que transforman o moldean materiales
• material de laboratorio, agrícola, de pesaje, embalaje, etc.
• Máquinas de impresión y tratamiento.
• equipos de garaje (estación de diagnóstico), vehículos (teléfono), mando automático del puesto, etc.
• máquinas de distribución de bebidas, comida, tickes, etc.
• agro−alimentaria
Unidades de señalización
Las unidades de señalización cuya lampara está alimentada directamente o a través de un transformador
reductor de tensión, complementan la gama de los auxiliares.
Loa pulsadores luminosos, rasantes o salientes, aseguran con unas dimensiones reducidas las funciones de
mando y señalización.
Manipuladores
Los manipuladores de dos, tres o cuatro posiciones con retorno automático a cero o posiciones mantenidas,
aseguran en una única pulsación, mediante contactores, el mando de numerosos equipos como
máquinas−herramientas, pequeños aparatos de manutención y elevación...
Se fabrican en dos modelos, normal y para manipulaciones intensivas. La maniobra se realiza con la ayuda de
una palanca.
Cajas de pulsadores colgantes
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Las cajas de pulsadores colgantes están destinadas al mando, a través de contactores, de máquinas de
elevación de pequeña potencia, como polipastos, puentes−grúa, grúa de pluma, máquinas−herramienta...
Los elementos de contacto de ruptura brusca, llamados circuito de potencia, enclavados mecánicamente entre
sí, aseguran el mando directo de estos motores o de circuitos de pequeña potencia. Estos elementos de
contacto están montados en cajas estancas de aluminio o de poliester preimpregnado de fibras de vidrio,
resistentes a los choques y a los agentes químicos.
Pupitres de mando
Las unidades de mando y señalización empotrables se montan tanto en puestos de mando como en pupitres,
constituyendo conjuntos homogéneos de buena presentación.
Pedales
Se emplean generalmente cuando el operador tiene las dos manos ocupadas. Pueden ser de enganche o
impuso, están destinados al mando a través de contactores, de máquinas−herramienta (esmeriladoras,
taladradoras, prensas, máquinas de soldar)
La elección del modelo es función de las condiciones de utilización:
• Metálicos
• De doble aislamiento
• Con dispositivo de Enclavamiento impidiendo la puesta en funcionamiento intempestiva por caída de
objetos
• Con capó de protección
Parada de emergencia con Enclavamiento
Durante una intervención sobre el pulsador de seta, éste se enclava en la posición pulsado provocando la
parada de la instalación y prohibiendo toda puesta en marcha. Sólo la persona que posea la llave puede
desenclavar el puesto (parada de emergencia, control de la puesta en marcha de una instalación, cadena de
manutención...)
Parada de emergencia por cable
Estos aparatos son utilizados para cortar la alimentación del circuito de mando a distancia o a lo largo de un
recorrido (cinta transportadora), por acción sobre un cable entre el aparato y un punto fijo.
La acción que provoca la parada puede ser voluntaria (marcha anormal, peligro), accidental (basculación del
cuerpo) o automático (ruptura o desenclavamiento del cable).
Puestos de alarma
La maniobra y la apertura de estos aparatos pueden hacerse bien utilizando una llave o bien rompiendo el
cristal con la ayuda de un martillo suministrado con el puesto.
Otros puestos permiten mandar la puesta en marcha o la parada de una máquina por suspensión de o
desenganche de una herramienta o accionando un tirador de cadena.
Combinadores
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Los combinadores se utilizan para el mando semiautomático en varios tiempos, de los aparatos de elevación
(tornos, pórticos, puentes−grúa) y manutención.
Los múltiples contactos provocan, a través de contactores, el arranque, la aceleración y el frenado de los
motores. Los combinadores de un tambor sólo controlan un movimiento, los de los tambores (mando
universal) permiten el mando independiente o simultáneo de dos movimientos mediante una sola palanca de
mando.
Existen igualmente en dos versiones: normal y para manipulaciones intensivas. Esta última, particularmente
robusta, es recomendada en elevación y metalurgia.
En el tipo empotrable o estanco, los combinadores son accionados con la ayuda de una palanca vertical, de
una maneta, de una maneta tipo pistola, o de un volante.
A menudo son incorporados en los puestos de mando (pupitres, postas asiento...).
PRACTICA 4
generalidades sobre la protección de los receptores y equipos
Las causas que perturban el buen funcionamiento de los generadores y receptores eléctricos, y los peligros que
acechan a estas máquinas de sufrir ciertas anomalías en su servicio, son muy variados.
El exceso de carga, la perforación de aislamiento de los conductores, puesta a tierra por defecto de la
humedad, contactos directos e indirectos de los conductores activos por personas físicas, masas,
sobretensiones, hipotensiones, falsas maniobras, cortocircuitos, etc., son una muestra de los muchos
accidentes que pueden darse.
Para corregir estos defectos fortuitos y disponer de un buen funcionamiento eléctrico de las máquinas
rotativas, transformadores, líneas de transporte de distribución de energía, receptores, etc., se deben proteger
mediante dispositivos adecuados que detecten la anomalía, corrijan ésta y, en su defecto, sea desconectada de
la red la máquina defectuosa.
De lo expuesto se deduce que, para evitar estos accidentes eléctricos, son necesarios los relés de protección.
Estos relés de protección tienen que cumplir con muchas exigencias propias de su misión. Por ello, es
necesario que sean rápidos en su respuesta, separando la parte afectada del resto de la línea. El relé de
protección debe ser insensible a cualquier sobrecarga y sobretensión, y muy sensible a que su funcionamiento
sea correcto para el valor mínimo de perturbación. El funcionamiento será tal que su respuesta se producirá
cualquiera que sea la intensidad de cortocircuito y la naturaleza del accidente.
Protección de una máquina eléctrica
Protección diferencial
Nos protege de corrientes de fuga (a la máquina o a los usuarios). Si no hay corrientes de fuga, implica que la
máquina no actúa.
Recibe el nombre de diferencial porque la corriente de fuga es igual a la diferencia entre todas las corrientes
entrantes (Ie) y salientes (Is) en la instalación consumidora. El balance de tales corrientes es, generalmente,
nulo.
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El elemento sensible a la corriente diferencial está constituido por una bobina de un material magnético de
alta calidad.
Las corrientes de los conductores que atraviesan la bobina producen un flujo magnético cuya resultante en
condiciones normales es nula. Al manifestarse una corriente hacia tierra, el flujo resultante induce, sobre un
arrollamiento auxiliar, una tensión que provoca la apertura del interruptor general, siempre y cuando dicha
corriente a tierra sea superior a 30 mA.
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