ELEMENTOS DE MANDO CONTROL Y PROTECCIN DE UN

ELEMENTOS DE MANDO, CONTROL Y PROTECCIÓN DE UN DISEÑO ELÉCTRICO

GENERALIDADES SOBRE APARATOS DE MANIOBRA Y PROTECCIÓN

APARATOS DE MANIOBRA Son todos aquellos que permiten el paso o la interrupción de la corriente de red a una carga (motor, bobina, resistencia, etc) Pueden ser: ü Manuales ü Automáticos 3

APARATOS DE MANIOBRA MANUALES Los que necesitan de un operario para su accionamiento. Existen con poder de corte o sin poder de corte. Ø Interruptores. Dispositivos con cierto poder de corte, para cerrar o abrir circuitos. Ø Pulsadores. Con poder de corte, diferenciándose porque actúan mientras existe una fuerza externa sobre él. Ø Seccionadores. Sin poder de corte, sólo actuaran sin carga. 4

APARATOS DE MANIOBRA AUTOMÁTICOS Dispositivos diseñados para abrir o cerrar circuitos en función de los valores que adquieren ciertas magnitudes físicas. Los más empleados son los disyuntores, cuya función específica es la de abrir circuitos bajo condiciones anormales. Las principales características de un interruptor automático son: Ø Capacidad de maniobra. El número mínimo de maniobras que se pueden realizar. Ø Poder de corte. La corriente máxima que puede interrumpir sin peligro de que se dañe. 5

APARATOS DE PROTECCIÓN Son aparatos destinados a interrumpir el circuito cuando se presentan irregularidades en su funcionamiento, particularmente por sobrecargas y sobreintensidades. Existen dispositivos destinados a la protección de cortocircuitos y de sobrecargas: Ø Fusibles. Actúan ante la existencia de un cortocircuito. Ø Protección automática. Para protecciones contra sobrecargas. Los más empleados: Relés térmicos, termomagnéticos y electromagnéticos. 6

A. EL CONTACTOR El Contactor es un aparato mecánico de conexión comandado por un electroimán. Cuando la bobina del electroimán está alimentada el contactor se cierra, estableciendo por intermedio de los polos el circuito entre la

Los contactores son aparatos robustos que pueden ser sometidos a exigentes cadencias de maniobras con distintos tipos de cargas. La Norma IEC 947 – 4 define distintos tipos de categorías de empleo que fijan los valores de la corriente a establecer o cortar mediante contactores CLASIFICACIÓN DE CONTACTORES 8

CLASIFICACIÓN DE CONTACTORES CATEGORÍA AC 1 – Se aplica a todos los aparatos de utilización en a. c. (receptores), cuyo Cosφ ≥ 0. 95 – Las aplicaciones más comunes son: calefacción, distribución, iluminación. 9

CLASIFICACIÓN DE CONTACTORES CATEGORÍA AC 2 – – Se refiere al arranque, frenado en contracorriente y a la marcha por impulso de los motores de anillos. Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque del orden de 2. 5 veces la intensidad nominal del motor. A la apertura el contactor debe cortar la intensidad de arranque con una tensión menor o igual a la tensión de la red. Aplicación: puentes grúas, grúas pórticos con motores de rotor bobinado 10

CLASIFICACIÓN DE CONTACTORES CATEGORÍA AC 3 – – Se refiere a los motores de jaula de ardilla, y el corte se realiza a motor lanzado. Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque con 5 a 7 veces la intensidad nominal del motor. A la apertura, corta la intensidad nominal absorbida por el motor. Aplicación: ascensores, escaleras mecánicas, compresoras, en general todos los motores de jaula. 11

CLASIFICACIÓN DE CONTACTORES CATEGORÍA AC 4 – – – Se refiere a las aplicaciones con frenado a contracorriente y marcha por impulso utilizando motores de jaula o de anillos. El contactor se cierra con un pico de corriente que puede alcanzar 5, incluso 7 veces, la In del motor. Aplicación: trefiladoras, metalurgia, elevación, etc. 12

PARTES DE UN CONTACTOR 1. CARCAZA. Soporte fabricado en material no conductor sobre el cual se fijan los componentes del contactor. 2. CONTACTOS Tiene por objeto cerrar o abrir una serie de circuitos. Un contacto esta conformado por una parte fija y otra móvil. Se pueden clasificar como principales (fuerza) y auxiliares (mando). 13

PARTES DE UN CONTACTOR 3. CIRCUITO ELECTROMAGNÉTICO Compuesto por dispositivos cuya finalidad es transformar la electricidad en magnetismo lo más intenso posible. Está compuesto por: l l l Bobina. Puede ser para corrientes en a. c. o d. c. , y para diferentes tensiones que el sistema de fuerza. Núcleo. Parte metálica que va fija a la carcaza, generalmente en forma de E Armadura. Similar al núcleo, pero parte móvil cuya finalidad es cerrar el circuito magnético. 14

VENTAJAS EN EL USO DE CONTACTORES 1. 2. 3. 4. Posibilidad de realizar maniobras de operación en diferentes niveles de corriente en los circuitos de fuerza y mando. Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas. Posibilidad de controlar su accionar desde un punto distante y desde varios puntos. Posibilidad de automatización en numerosas aplicaciones. 15

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UN CONTACTOR q q q Número de maniobras Tipo de carga Corriente de empleo (Ie). Corriente que un contactor puede operar y está definida para la tensión nominal, la categoría de empleo y la temperatura ambiente. q Corriente térmica (Ith) Corriente que puede soportar el contactor en condición cerrado por un mínimo de 8 horas, sin que su temperatura exceda los límites dados por las normas 16

B. SISTEMAS DE SEÑALIZACIÓN

GENERALIDADES La señalización en un sistema eléctrico tiene la siguientes funciones: q Identificar claramente la lógica del circuito. q Facilitar al operador el operativo sobre el sistema accionar q Proporcionar al operador la información operativa del sistema. q Contribuir operador al accionar rápido del 18

NORMA IEC 73 – Para componentes de Señalización COLOR SIGNIFICADO Rojo Peligro o alarma, aviso de peligro de potencial o una situación que requiere acción inmediata APLICACIÓN TÍPICA ü ü ü Ámbar Precaución, cambio o impedimento en el cambio de condiciones Verde Seguridad, indicación de una situación segura o autorización para proceder, vía libre Azul Blanco Significado específico asignado de acuerdo a la necesidad del caso no cubierto por los colores arriba mencionados ü ü ü Falla de presión de lubricación. Equipo esencialmente detenido por acción de un aparato de protección Temperatura diferente del nivel normal Sobrecarga, permitida sólo por un periodo limitado Refrigerante circulando. Control automático de caldera, en operación Máquina lista para arrancar Indicación de control remoto Selectora en posición “ajuste” Ningún significado especial asignado (neutro), puede ser utilizado cuando existen dudas sobre la aplicación del rojo, ámbar o verde, por ejemplo para confirmación 19

NORMA IEC 73 – Para componentes de Comando COLOR SIGNIFICADO ü Acción en caso de emergencia. ü Parada o desconexión Rojo Amarillo Verde Azul Negro Gris Blanco Intervención Arranque - marcha Algún significado especial no cubierto por los colores arriba mencionados Ningún significado específico asignado APLICACIÓN TÍPICA ü ü ü ü Parada de emergencia Antiincendio Parada General Para uno o más motores Intervención para eliminar condiciones anormales o para evitar cambios no deseados Arranque general Arrancar uno o más motores ü Un significado no cubierto por los colores rojo, amarillo y verde. ü Puede ser utilizado para cualquier función, excepto para pulsadores con la sola función marcha o parada 20

C. SENSORES ELÉCTRICOS

GENERALIDADES Los sensores tienen como finalidad captar un parámetro específico del sistema que se está controlando, para que a partir de ello se determine las acciones a realizar. 22

TIPOS DE DETECCIÓN La adquisición de datos integra el conjunto de constituyentes que dan las informaciones sobre el estado de un producto, de una máquina o de una instalación. Estos constituyentes pueden detectar, además de un estado, el control de un nivel, seguir la posición de un móvil o identificar a un objeto de acuerdo a sus características. 23

COMPONENTES DE LA DETECCIÓN ELECTROMECÁNICOS Su característica principal es el contacto físico con el objeto a detectar. Los elementos que realizan el contacto físico están sometidos a desgaste mecánico. ELECTRÓNICOS Su característica principal es la ausencia de contacto físico con el objeto a detectar, mecánicamente no están sujetos a desgaste. 24

DETECCIÓN ELECTROMECÁNICA Son los denominados interruptores de posición, límites de carrera o interruptores de fin de curso. Transmiten al sistema de tratamiento datos sobre: presencia/ausencia, fin de carrera paso, posicionamiento. El desarrollo de la tecnología está dejando relegado su utilización, sin para ciertas condiciones de operación son los más apropiados e insustituibles. 25

DETECCIÓN ELECTROMECÁNICA VENTAJAS ü ü ü ELÉCTRICAS Separación galvánica de los circuitos Buena conmutación de corrientes débiles y gran robustez eléctrica Inmunidad a los parásitos electrónicos Más de 10 millones de ciclos de maniobras Tensión de empleo elevada ü ü MECÁNICAS Apertura positiva de contactos Gran resistencia a los diversos ambientes industriales Buena fidelidad y repetitividad de la señal Grado de protección elevado 26

Constitución de un Interruptor de Posición CUERPO. Puede ser de plástico o metálico CABEZAL. Se construyen de movimiento rectilíneo, de movimiento angular y multidireccional. DISPOSITIVO DE ATAQUE. Son los de tipo pulsador, pulsador y roldana, palanca y roldana, fija o regulable, varilla rígida o flexible. 27

DETECCIÓN ELECTRÓNICA INDUCTIVA Un detector inductivo consta esencialmente de un oscilador cuyo bobinado constituye la cara sensible del mismo. Frente a ésta se crea un campo magnético alterno. Cuando se coloca un objeto metálico en ese campo, las corrientes inducidas generan una carga adicional que provoca la parada de las oscilaciones. 28

DETECCIÓN ELECTRÓNICA FOTOLELÉCTRICA Un detector fotoeléctrico se compone esencialmente de un emisor de luz (diodo electroluminiscente) asociado a un receptor (fototransistor) sensible a la cantidad de luz recibida. La detección de un objeto se realiza según dos procedimientos: • Por bloqueo de luz emitida • Por reenvío de luz emitida 29

DETECCIÓN ELECTRÓNICA FOTOLELÉCTRICA E E R R Por bloqueo de luz emitida Por reenvío de luz emitida 30

DETECCIÓN ELECTRÓNICA FOTOLELÉCTRICA POR BLOQUEO DE LUZ EMITIDA • Sistema barrera. (Emisor + receptor) Alcance hasta 50 m. (100 m equipos láser) • Sistema reflex. (emisor-receptor + espejo). Alcance hasta 15 m. • Sistema reflex polarizado. (emisorreceptor de haz polarizado + espejo). Detección de objetos brillantes, alcance hasta de 10 m. 31

DETECCIÓN ELECTRÓNICA FOTOLELÉCTRICA POR REENVÍO DE LUZ EMITIDA • Sistema de proximidad (emisorreceptor). Detección directa de objetos altamente reflectantes, con alcance de hasta 2 m. • Sistema de proximidad con borrado de plano posterior (emisor-receptor). Detección directa de un objeto, cualquiera sea su color, ignorando su plano posterior, con alcance hasta 2 m. 32

D. LÓGICA DE UN DISEÑO ELÉCTRICO

GENERALIDADES Cuando se plantea un diseño eléctrico es importante identificar la operatividad del mismo, pues ello determina la lógica del diseño. La lógica del diseño debe responder de manera efectiva a la intención del funcionamiento del sistema y proceso para el cual se plantea. 34

GENERALIDADES Establecer correctamente la identificación de los procesos, etapas y funcionalidad del sistema eléctrico permitirá al proyectista establecer la lógica del diseño. Es el primer paso para encaminar la tecnología, equipos, elementos y demás componentes que definen la estructura del sistema eléctrico 35

GENERALIDADES Cuando se plantea el diseño eléctrico, no se puede olvidar en una exigencia fundamental: ADAPTABILIDAD. Recordemos que todo diseño responde a una necesidad específica y además debe permitir la flexibilidad al cambio, sin ello se estaría generando un sistema rígido que contradice la intención de todo diseño. 36

Ejemplo de Lógica de un diseño Se requiere que el sistema responda a las siguientes condiciones: 1. Detenga a un balón de gas al sentir su proximidad 2. Al estar detenido, debe colocarle una tapa termorestringente. 3. Luego debe dejar pasarlo para detenerlo e inyectarle calor directamente a la válvula. 4. Al contraerse la tapa, debe liberar el balón para que siga su proceso al almacenaje. 37

E. INTERPRETACIÓN DE ESQUEMAS ELÉCTRICOS

GENERALIDADES Es importante recoger correctamente la simbología nacional vigente, y en consecuencia el diseño deberá plasmar de manera clara la representación de la lógica del sistema y la construcción física del mismo. Ante ausencia de simbología nacional para la identificación de un elemento, se deberá recurrir a la representación internacional. 39