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.

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.

Interruptores de posición

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, 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...)

• 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 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

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

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.

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.