4-Reporte de Técnicas para la Detección de Fallas en Circuitos de Control

Técnicas para la
Detección de
Fallas en Circuitos
de Control
Análisis por Problema-Causa-Solución
RONI DOMÍNGUEZ
ControlPRO-Controles Eléctricos Industriales
Roni Domínguez
CONTENIDO
Estrategia para la localización de fallas en circuitos de control ....................................... 2
Técnicas para el diagnóstico de contactores.................................................................... 3
Tabla PCS (Problema-Causa-Solución) para contactores y circuito de control básico ..... 5
Análisis de fallas................................................................................................................ 9
Casos de Estudio: Detección de falla en arranque-paro ................................................ 11
Casos de Estudio: Detección en circuito de inversión de giro........................................ 14
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Roni Domínguez
Estrategia para la localización de fallas en
circuitos de control
Estrategias para la localización de fallas en circuitos de control:
1. Es importante disponer de los planos de los circuitos de control, su interconexión y
bloqueos durante el proceso de localización de fallas en los circuitos de control. Para localizar
fallas en una máquina o equipo es bueno tener el “Manual de operación y mantenimiento”,
que normalmente proporcionan los fabricantes, así como las instrucciones para la localización
de fallas, en caso de que se disponga de éstas.
2. Durante el proceso de localización de fallas se deben tener disponibles “El block de
diagramas de bloqueo” y el cuaderno de “secuencias de control” del equipo.
3. Los dibujos y detalles del circuito de fuerza del equipo o la máquina, dispositivos de
control, contactores, temporizadores, contadores, seguridad y dispositivos de protección, etc,
son requeridos para determinar la causa raíz de las fallas.
4. Se deben tener disponibles los instrumentos de prueba y medición apropiados para probar
los circuitos de fuerza y de control del equipo, o debe estar disponible la máquina.
5. Desconectar la alimentación (switch en posición OFF) principal al equipo o máquina y
poner en posición ON (Dentro) la alimentación de control, para prevenir cualquier
contratiempo o accidente mientras se localiza la falla en los circuitos de control debido al
arranque súbito de los equipos.
6. Como los circuitos de control son diferentes de equipo a equipo y de máquina a máquina, no
es posible formular una estrategia simple y común para la localización de fallas en los circuitos
de control; sin embargo, las prácticas y ejemplos típicos de ingeniería, así como los
procedimientos prácticos se deben aplicar para la localización de fallas en los circuitos de
control.
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Técnicas para el diagnóstico de contactores
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS EN CONTACTORES Y ARRANCADORES DE MOTORES
Los contactores o los arrancadores de los motores son los primeros dispositivos que pueden
presentar un problema.
Los contactores o arrancadores de motor se comprueban primero porque son el punto donde
se conecta la potencia entrante, la carga y el circuito de control.
Las lecturas básicas de voltaje y corriente se toman en un contactor o arrancador del motor para
determinar dónde se encuentra el problema. El mismo procedimiento básico utilizado para
solucionar problemas de un arrancador de motor funciona para los contactores porque un
arrancador de motor es contactor con protección contra sobrecarga adicional.
Las conexiones sueltas en el circuito de potencia de los contactores y arrancadores del motor
causan sobrecalentamiento del motor y a su vez de las líneas principales de alimentación. El
sobrecalentamiento provoca un mal funcionamiento o fallo del equipo.
En un sistema para el control de motores se tiene dos circuitos: el circuito de fuerza o potencia
y el circuito de control o mando. Los dos circuitos dependen uno del otro, pero se consideran
dos circuitos separados porque normalmente están en diferentes niveles de voltaje y siempre
en diferentes niveles de corriente.
Véase la Figura siguiente. Para solucionar problemas de un arrancador de motor, se aplica el
siguiente procedimiento:
1. Inspección Visual. Inspeccione el contactor del motor, reemplácelo si este muestra
daños por calor, arco o desgaste. Compruebe que el motor y la carga conducida no tenga
signos de una sobrecarga u otro problema.
2. Relé térmico. Restablezca el relé de sobrecarga si no hay ninguna indicación visual de
daño. Reemplace el relé de sobrecarga si hay indicación visual de daño.
3. Observe el contactor del motor durante varios minutos si el motor arranca después de
restablecer el relé de sobrecarga. El relé de sobrecarga continuará abierto si continúa
existiendo un problema de sobrecarga.
4. Medir tensión. Compruebe la tensión en el arrancador, si el restablecimiento del relé
de sobrecarga no arranca el motor. Compruebe la tensión del circuito antes del
contactor, lo más probable es que la lectura de voltaje es 0 V. La tensión es aceptable si
la lectura de voltaje está dentro de la clasificación de voltaje del 10% del motor.
5. Energice el arrancador y compruebe los contactos de arranque si la tensión en el
arrancador está presente y en el nivel correcto. Los contactos de arranque estarán en
buenas condiciones si la lectura de voltaje es aceptable.
6. Verifique el relé de sobrecarga si sale voltaje sus contactos. Desconecte la energía y
reemplace el relé de sobrecarga si la lectura de voltaje es 0 V. El problema está aguas
abajo del contactor.
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Puesto que la solución de problemas se realiza típicamente mientras los circuitos están
energizados, los técnicos deben protegerse con PPE clasificado para peligros potenciales.
A continuación, en la tabla se muestra una guía para la solución de problemas en contactores.
La tabla muestra el problema, sus posibles causas y soluciones correctivas que se pueden tomar.
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Tabla PCS (Problema-Causa-Solución) para
contactores y circuito de control básico
PROBLEMA
Contactor ruidoso
CAUSA
SOLUCIÓN
1. Contactos principales
desalineados.
1.Desarmar y alinear todo el
mecanismo del contactor.
2.Voltaje en la bobina muy
bajo.
2.Medir el voltaje en la
bobina, verificar que esté
dentro de lo indicado por la
etiqueta de la bobina y que
no esté tenga por debajo no
más de 10%.
3.Contactos principales
obstruidos por algún objeto,
suciedad u oxido.
3.Realizar el mantenimiento,
limpieza de los contactos y
contactor completo.
Los contactos no se cierran
al apretar el pulsador de
arranque.
1. Bobina de retención
interrumpida.
1. Comprobar los esquemas
de conexión.
2. Los contactos del pulsador
de arranque están sucios o
no cierran el circuito.
2. Comprobar el voltaje que
le llega a la bobina.
3. Los contactos del pulsador
de paro están sucios o no
cierran bien.
4. La conexión de los
terminales está floja o éstos
se hallan sueltos.
5. Contactos del relé de
sobrecarga abiertos.
6. Tensión insuficiente en la
red.
7. Le bobina de retención
tiene está en cortocircuito.
8.Hay algún defecto
mecánico.
2. Comprobar las piezas
mecánicas interiores.
3. Sustituir bobina por otra.
4. Rearmar relé térmico y
averiguar la causa del
disparo
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El contactor no queda
realimentado después de
soltar el pulsador de marcha
1. Ruptura de alguna
conexión.
2. El contacto de retención
no cierra bien por estar bien
sucio, suelto o desgastado
3. La estación de pulsadores
está conectada
erróneamente al contactor.
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1. Revisar esquemas de
conexión y conectar
correctamente las
conexiones defectuosas.
2. Comprobar el estado del
contacto auxiliar y cambiar si
es necesario.
3. Desarmar y dar
mantenimiento a contactor.
4. Mecanismo del contactor.
El contactor no abre al
presionar el pulsador de
paro
1. Conexionado incorrecto.
2. Fallo del pulsador.
3. Contactor atascado
mecánicamente.
4. Contactos principales
soldados.
5. Cables cruzados en el
circuito de mando.
El motor no arranca a pesar
de estar energizada la
bobina del contactor
1.Bobina del contactor
abierta o quemada.
2. Contacto de control del
relé térmico abierto
2. Los contactos principales
no cierran bien, por estar
desgastados (causas más
probable), sucios o
quemados.
5. Algún defecto mecánico
como por ejemplo piezas
agarrotadas, articulaciones
mal lubricadas, resortes con
escasa tensión, etc.
1. Comprobar esquemas de
conexionado y corregir los
defectos. Cambiar pulsador.
2. Comprobar las piezas
internas del contactor, el
equipo móvil, y que ninguna
pieza esté en posición
anormal.
3. Estudiar la posibilidad de
cortocircuitos o caídas de
tensión y cambiar los
contactos si es necesario.
4. Seguir esquemas de
conexión hasta encontrar los
cables cruzados y conectar
correctamente.
1. Realizar la prueba de
resistencia de la bobina.
2. Reestablecer el relé
térmico y determinar la
causa de su disparo.
3. Realizar mantenimiento o
reemplazo del contactor.
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Los contactos principales se
calientan demasiado
1. Oxidación de las
superficies de los contactos,
ya sea por ambientes
oxidantes o por pocas
maniobras del contactor.
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1. Si los contactos son de
cobre pasarles lija 00 o en su
defecto lo recomendado por
el fabricante, si los contactos
son de plata NO deben
lijarse.
2. Sobrecarga prolongada.
3. Insuficiente presión en los
contactos.
4. Puntos de contacto flojos.
2. Primero de todo
comprobar si el contactor
está preparado para
soportar esas cargas si no es
así sustituirlo por otro del
calibre adecuado.
3. Restablecer la presión
adecuada y sustituir los
contactos desgastados.
4. Apretar los contactos
flojos y limpiar.
Desgaste prematuro de los
contactos
1. Interrupción con
corrientes elevadas.
2. Los contactos han sido
lijados muchas veces.
Soldadura de los contactos
1. Punta anormal de
intensidad en la conexión,
superior a 12 veces la
intensidad nominal del
contactor.
2. Rápido accionamiento por
impulsos.
Calentamiento excesivo de
la bobina (más de 80 º C
sobre una temperatura
ambiente de 35º C)
1. Temperatura superior a
35º C.
2. Bobina diseñada para
servicio intermitente y
1. Montar contactos
especiales que aguanten
esas corrientes elevadas,
sustituir el contactor por uno
de calibre adecuado.
2. Sustituir los contactos
desgastados. No lijar los
contactos de plata.
1. Reducir la punta anormal,
si no es posible cambiar
calibre del contactor.
2. Sustituir el contactor por
otro adecuado a la categoría
de servicio.
1. O bien utilizar algún
medio de ventilación donde
se encuentre el contactor o
instalarlo en otro lugar
menos caluroso.
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utilizado para servicio
continuo.
3. Arrollamiento con espiras
en cortocircuito.
4. Sobretensión.
5. Superficies polares sucias.
6. Entrehierro excesivo,
superior a 0,5 mm en
servicio intermitente y a 0,2
mm en servicio continuo.
Roni Domínguez
2. Sustituir la bobina por una
adecuada al servicio
continuo.
3. Sustituir la bobina.
4. Medir la tensión y
comprobar que no excede
de un 10% de la tensión
nominal de la bobina, si no
se pudiera corregir la
sobretensión cambiar la
bobina por otra de mayor
tensión.
5. Limpiar las superficies
polares.
Al oprimir el pulsador de
arranque salta la protección
1.Algún contacto a mesa.
6. O bien rectificar las
superficies polares o cambiar
el circuito magnético entero.
1.Realizar la prueba de
resistencia de la bobina.
2. Bobina en cortocircuito.
3. Cortocircuito en el circuito
de control.
2. Medir paso a paso el
circuito de control para
detectar el cortocircuito.
Cuando se comprueba un contactor o un arrancador de un motor. Las mediciones de voltaje y
corriente siempre deben tomarse en cada línea de alimentación de carga.
Los valores de voltaje deben estar dentro del 3% de cada valor de línea a línea y la corriente
debe estar dentro del 10% de cada valor de línea.
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Análisis de fallas
Supongamos que se ha alambrado un nuevo sistema pero que al probarlo no funciona según lo
previsto, en este ceso antes de empezar a tantear y perder el tiempo se debe proceder de la
siguiente manera
-
El primer paso es analizar el circuito para determinar si fue proyectado para realizar las
funciones previstas.
El segundo paso es comprobar ordenadamente cada sección del sistema (Alimención,
circuito de fuerza, circuito de control…) hasta localizar la parte que no funciona según
lo previsto. Luego de localizada la sección del circuito que no funciona correctamente
entonces se verifican los empalmes y conexiones y el funcionamiento de sus
componentes para determinar cuál es la causa de la avería. Según se puede notar este
procedimiento requiere del conocimiento de análisis del circuito y del funcionamiento
de sus dispositivos, para determinar su funcionan o no funcionan correctamente.
Supongamos ahora que tratamos de determinar una avería en un sistema de control que
estaba funcionando con anterioridad de forma correcta.
En este caso no se debe pensar en que existen conexiones erróneas, ya que el circuito estaba
funcionando bien originalmente, por Io tanto:
-
El primer paso a seguir para localizar la avería producida es estudiar el circuito ya
existente y el funcionamiento del equipo controlado por el.
El segundo paso es solicitar la ayuda del operador del sistema ya que nadie como el
conoce el funcionamiento del equipo, por lo tanto, hay que seguir los ciclos de la
máquina hasta localizar el punto que no funciona, para luego verificar cuales son los
dispositivos conectados en este punto o sección del circuito, para determinar cuál o
cuáles son los dispositivos defectuosos. Supongamos que en esta sección hay un
contactor o relé y otros dispositivos que son activados en esta sección del control, por
lo tanto debe comprobarse que a los dispositivos le esta llegando su voltaje de
funcionamiento, en caso contrario verificar si existe algún fusible abierto o protección
disparada.
Si el voltaje es correcto y el contactor o relé no cierra, debe desconectarse el circuito de la
bobina para comprobar con un multímetro el voltaje, para lo cual se conectan a las puntas de
prueba del multímetro los términales que alimentan la bobina del contactor si hay voltaje es
probable que el problema esté en la bobina, entonces se procede a medir la resistencia del
arrollamiento de la bobina, una bobina en buen estado indica un valor de resistencia bajo, una
bobina en cortocircuito indica un valor de resistencia cero, y una bobina abierta no indica valor
de medida en el multímetro.
Si la bobina da indicio de que está en cortocircuito o abierta entonces se procede a cambiarla.
Si la bobina y los conductores que la alimentan están en buen estado entonces es muy
probable que algún contacto de un dispositivo piloto (interruptor de presión, interruptor de
límite, flotador, etc.) en serie con la bobina se está quedando abierto y por Io tanto la bobina
no se energice, por lo tanto hay que localizar cual es el dispositivo piloto cuyo contacto se está
quedando abierto para someter a una prueba mecánica el mecanismo que actúa dicho
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contacto y si éste no funciona bien es muy probable que ahí radique la razón de la avería por lo
se procede a repararlo o sustituirlo.
Este procedimiento para detectar y localizar avería en circuitos de control se basa en la
experiencia técnica y en la consideración de que los circuitos de control están constituidos
esencialmente por dos cosas: contactos que cierran y abren, el circuito y bobinas que accionan
estos contactos. Si los contactos cierran y abren bien el circuito el voltaje debe llegar bien a las
bobinas, si esto es así el problema radica en la bobina, pero si la bobina no se energiza el
problema debe estar en algún cable de los que alimenta la bobina abierto, en contactos que no
cierran bien o contactos sulfatados u oxidados.
Todo el técnico que de localizar y detectar avería en un sistema de control de auxiliarse
siempre de un buen instrumento de medición y tener habilidad para su manejo.
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Casos de Estudio: Detección de falla en
arranque-paro
El contactor se activa, pero el motor no arranca o arranca con dificultad
Lo que se puede descartar:
• Que el fallo esté en el circuito de mando, ya que se activa la bobina del contactor.
• Que no hay tensión en la alimentación del circuito.
Por dónde buscar:
• Ya que el circuito de mando funciona, se debe localizar la avería sobre el circuito de fuerza.
Cómo proceder:
• Con el contactor activado y utilizando un polímetro con el selector en la posición de medida
de tensión de corriente alterna, se comprueba si existe tensión entre las tres fases de salida de
los diferentes dispositivos que intervienen en el circuito de fuerza. En aquel que no se obtenga
tensión y si en el anterior, es muy posible que sea el elemento que tiene el problema.
Lo que puede fallar:
• Uno o más contactos de la aparamenta que interviene en el circuito de fuerza.
• Alguno de los cables del circuito de fuerza.
Puntos de medición de circuito de fuerza
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Al accionar el pulsador de macha el contactor no se activa
Lo que se puede descartar:
• Que el fallo esté el circuito de fuerza, ya que lo que no funciona el mando que alimenta la
bobina del contactor. No se descarta que también hubiera un problema en este circuito, pero
ese sería otro tipo de fallo (el del ejemplo1).
Por dónde buscar:
• Por el cableado, contactos auxiliares y elementos del circuito de mando.
• En la alimentación del circuito de mando.
Cómo proceder:
• Se conecta de forma fija uno de las puntas de prueba en el contacto A2 de la bobina del
contactor y con la otra, se toca, aguas arriba, cada uno de los bornes que intervienen en la
alimentación de este circuito (A1, 14 de KM1, 14 de S2, 22 de S1, etc). Si uno de ellos da tensión,
el fallo está en elemento que se encentra debajo de él en el esquema.
Lo que puede fallar:
• Cualquier contacto o cables que interviene en la activación de la bobina del contactor.
• El dispositivo de protección usado para el circuito de mando.
Seguir el voltaje en el circuito de control
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El contactor solamente se activa mientras se mantiene accionado el
pulsador de marcha. Cuando este se «suelta», el contactor se desactiva
Lo que se puede descartar:
• Que el fallo esté el circuito de fuerza
Por dónde buscar:
• Ya que la bobina se alimenta cuando el pulsador es accionado, parece claro que el problema
se encuentra en el circuito de realimentación. Es decir, en el contacto auxiliar 13- 14 de KM1 y
los cables que lo conectan.
Cómo proceder:
• Con la alimentación desconectada, se comprueba manualmente si alguno de los cables del
contacto se ha soltado o hace mala conexión.
• Si la conexión de los cables es correcta, y siguiendo con la alimentación desconectada, se
conmuta el selector a la posición de ohmios y se comprueba la continuidad del contacto.
Lo que puede fallar:
• Los cables que unen el contacto auxiliar con el pulsador.
• El propio contacto de realimentación que esté sucio, deteriorado o bloqueado.
Comprobar continuidad en circuito
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Casos de Estudio: Detección en circuito de
inversión de giro
Diagnóstico de circuito de potencia de inversión de giro de un motor
trifásico
El circuito de potencia conecta cargas a la línea principal. La resolución de problemas de los
circuitos potencia normalmente implica determinar el punto del sistema donde se pierde la
energía eléctrica. Se aplica el siguiente procedimiento de diagnóstico:
1. Mida el voltaje entrante entre cada par de cables de alimentación. La tensión entrante debe
estar dentro de la tensión del motor. Mida la tensión en el panel de alimentación principal que
alimenta el armario de control si no hay tensión presente o si no está en el nivel correcto.
2. Mida la tensión de cada fusible o disyuntor. Si el fusible o disyuntor está abierto no va a
obtener ninguna lectura de voltaje. En este caso reemplace cualquier fusible fundido o disyuntor
averiado. ADVERTENCIA: Tenga cuidado al operar manualmente los contactos del contactor
porque las cargas pueden arrancar sin previo aviso.
3. Mida la tensión fuera del arrancador o contactor. La tensión debe estar presente cuando se
cierran los contactos de potencia para el giro horario o antihorario. Los contactos se pueden
cerrar manualmente en la mayoría de los contactores o arrancadores, si la alimentación no se
puede cerrar mediante los pulsadores del circuito de control. Desconecte la alimentación
entrante y compruebe los contactos de arranque del motor, y verifique que no estén quemados
o con desgastes.
4. Mida la tensión en los terminales del motor. El voltaje debe estar dentro del 10% de la
clasificación del motor e igual en cada línea de alimentación. Si el motor no funciona y el voltaje
es apropiado, puede haber un problema mecánico.
Diagnóstico de circuito de potencia de inversión de giro de un motor trifásico
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Diagnóstico de circuito de control de inversión de giro de un
motor trifásico
Al resolver problemas los circuitos de control de inversión de giro, se utiliza un diagrama para
ilustrar la lógica del circuito y se utiliza un diagrama de cableado para localizar los puntos de
prueba para medir con el multímetro digital. Para detectar la falla en un circuito de control, se
aplica el siguiente procedimiento:
1. Mida la tensión de alimentación del circuito de control con el multímetro digital para medir
la tensión entre la línea 1 (conductor fase) y la línea 2 (conductor neutro), la tensión debe estar
dentro de los valores normales. Pruebe el circuito de potencia si la tensión no es correcta. El
voltaje del circuito de control está determinado por la clasificación de voltaje de las cargas
utilizadas en el circuito de control (bobinas de contactores, etc.).
2. Mida la tensión de los contactos de sobrecarga para asegurarse de que los contactos estén
cerrados. Se puede decir que el contacto está defectuoso o con la protección abierta si no hay
tensión presente. Restablezca el relé de sobrecargas si es necesario.
3. Mida la tensión dentro y fuera los pulsadores de control y sus contactos. Los pulsadores NC
(pulsadores de parada, etc.) deben tener una salida de voltaje antes de activarse. Ningún
interruptor (pulsadores de arranque, contactos de memoria, etc.) debe tener una salida de
voltaje sólo después de que se activen.
Diagnóstico de circuito de control de inversión de giro de un motor trifásico
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