ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS ELECTRICOS Y ELECTRO-NEUMATICOS

La energía eléctrica (energía de trabajo o de mando) es generada, procesada y conducida por elementos específicos. Estos elementos para facilitar la claridad y el entendimiento en esquemas de distribución, se muestran como diagramas, de modo que con ellos se puedan instalar y mantener instalaciones de mandos. Pero el solo entendimiento de diagramas en esquemas de distribución no basta para interpretar los mandos y cuando haya fallas, para encontrarlas lo más rápido posible. Para ello se debe conocer su construcción, función y conexiones.

ELEMENTOS DE ENTRADA DE SEÑAL ELÉCTRICOS

Estos elementos tienen la tarea de transmitir las señales eléctricas de los mas variados puntos de un mando (instalación) con diversos accionamientos y tiempos de función, al sector de procesamiento de señales. Si el mando de tales aparatos se hace a través de contactos eléctricos, se habla de mando de contacto, en vez de mando de sin contacto o electrónico. Se distinguen, por su función, los elementos de apertura, de cierre y alternos.

El accionamiento de estos elementos pueden ser manual, mecánico o por control remoto (energía eléctrica o neumática de mando). Otra distinción existe entre un pulsador (de palanca, de botón) toma al ser accionado, una posición de contacto, que dura tanto como el accionamiento sobre él. Al soltarlo regresa a su posición de reposo.

Pulsador de Botón

Para que una maquina o una instalación se pueda poner en movimiento, se emplea un elementode entrada de señal. Un pulsador de botón es un elemento tal, que solo toma la posición de contacto deseada al ser accionado de continuo.

Funcionamiento: Al accionar el pulsador actúa el elemento de contacto móvil contra la fuerza del resorte, empleando una vez los bornes o terminales (cierre) y separándolos al ser soltado. Con ello, el circuito es cerrado o interrumpido, al momento de soltar el pulsador, el resorte se encarga de regresar el elemento a la posición de reposo. Al accionar pulsador se liberan los contactos del elemento de apertura y el circuito se interrumpe. En el elemento de cierre conectan los bornes o terminales y con ello se cierra el circuito eléctrico. La instalación de un pulsador se necesita cuando se deben iniciar carreras de trabajo se deben alcanzar ciertos transcursos de función por entradas de señales, o cuando se requiera un accionamiento continua por motivos de seguridad.

Interruptor de Botón

Estos interruptores son enclavados mecánicamente al primer accionamiento. En el segundo accionamiento se libera el enclavamiento y el interruptor regresa a la posición de reposo. El interruptor de botón, así como el pulsador ya descrito, están normalizados por la norma DIN 43 605 y tiene una construcción especifica.

Accionamiento:

ENCENDIDO (línea)

APAGADO (Circulo)

O con las palabras encendido, apagado / On, Off / Ein, Aus. Esta marca puede encontrarse cerca o directamente sobre el botón. Para botones ubicados uno bajo el otro, el botón de apagado esta siempre abajo. La distinción por colores de los botones no esta prescrita. Si se toma alguna, el botón de peligro, generalmente es rojo.

Detector de final de carrera

Con estos interruptores son detectadas posiciones finales muy especificas de partes mecánicas u otros elementos mecánicos. El punto de vista que rige la elección de dichos elementos de entrada de señal reside en el esfuerzo mecánico, la seguridad de contacto y la exactitud del punto de contacto. También se distinguen los finales de carrera por la forma de contacto: Gradual o repentino. En el primero la apertura o el cierre de los contactos se hace a la misma velocidad que el accionamiento (propio para velocidades de arranque pequeñas). En el repentino, la velocidad de arranque no es significativa, pues en un cierto punto se da el contacto del pulsador de go'. El accionamiento de pulsador de limite puede ser por medio de una pieza constitutiva, como un botón o una palanca de rodillo.

Detector de final de carrera sin contacto

Detector tipo reed

Los detectores sin contacto pueden ser accionados magnéticamente. Son especialmente ventajosos cuando se deben hacer un gran numero de contactos. También tienen aplicación cuando un interruptor de fin de carrera mecánico no cuenta con espacio suficiente para ser instalado, o cuando se dan ciertas influencias ambientales (polvo, arena, suciedad).

Funcionamiento: Al fluir una corriente suficientemente grande por la bobina, se eleve el campo y la acción del campo y del imán permanente obteniéndose la apertura del contacto. Se obtiene así un interruptor de cierre (contacto de reposo).

Los relevadores con contacto en gas inerte tienen una larga vida y no requiere servicio. Los datos característicos de un detector de proximidad de accionamiento magnético aparecen en la tabla inferior.

Medio Campo Magnético

Forma Constructiva Señalizador eléctrico para localizar posiciones,

Sin contacto, mediante campo magnético.

Potencia Máxima de conexión

Corriente continua: 24 W

Corriente alterna: 30 VA

Máxima corriente de conexión 1.5 A

Máxima tensión de conexión 220 V

Máxima chispa admisible 500 Vs

Resistencia interna 100 Amperes

Exactitud de contacto a repetir +- 0.1 mm

Frecuencia de conexión max. 500 Hz.

Tiempo de conexión = 2 ms

Tipo de conexión (DIN 400 50) JP 66

Rango de temperatura -20 a +60° C +10 a 120° C

Sensores inductivos

En la practica se deben requerir materiales móviles (piezas, etc.) en maquinas e instalaciones para ser contadas. Casi siempre se opta por no utilizar finales de carrera mecánicos o magnéticos. En el primer caso no alcanza la fuerza de accionamiento de la pieza para accionar al interruptor, mientras en el segundo caso, la conducción del elemento no se hace ya por cilindros, como para poder pulsar magnéticamente.

Construcción: Los sensores inductivos constan de un oscilador, un paso de aumento y un amplificador.

Función: El oscilador genera con ayuda de su bobina oscilante, un campo alterno de alta frecuencia en forma de casquete que se desborda de la cara frontal del sensor.

Formas de trabajo: Según sea las necesidades, se pueden emplear sensores inductivos para sistemas con corriente alterna o corriente continua.

Empleo: con corriente alterna: estos interruptores por proximidad trabajan en rangos de 20 V a 250 V. La frecuencia de conexión alcanza cerca de 50 impulsos por segundo.

DESEMPEÑOS DE LA TENSIÓN CONTINUA:

Estos interruptores de acercamiento están diseñados para intensidades de cerca de 10 V. Hasta 30 V. La frecuencia de interrupciones alcanza cerca de 200 impulsos/seg.

Datos técnicos:

CONEXIÓN DE REPOSOS PARA TENSIÓN CONTINUA 5-24 V

Si en el empleo normal la carga debe ser conectada al polo negativo o al positivo, se instala un interruptor de acercamiento con reposo NPN o PNP, respectivamente. Al cambiar la polaridad de las conexiones se destruye al elemento eléctricamente (transistor). Con interruptores de protección se puede lograr una seguridad respecto ala polaridad durante la conexión.

DETECTOR DE PROXIMIDAD DE PRESICION

Estos son indicadores cuya cara interruptora activa esta protegida lateralmente. Esto ocurre ya sea mediante una envolvente metálica sobre la longitud total o envolventes de plásticos para protección interna.

DETECTOR DE PROXIMIDAD SIN PRESICION DE INSTALACIÓN

Un detector de proximidad no requiere de precisión al instalarse cuando para contener su numero de identificación establecido se debe dejar una zona libre de materiales que puedan afectar a esta especificación.

DETECTORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS

Los interruptores capacitivos actúan, a diferencia de los inductivos, sobre todos los materiales (aun no metálicos), cuyas propiedades dieléctricas provocan una variación de la cara activa.

Datos Técnicos:

ELEMENTOS ELECTRICOS PARA PROCESAMIENTO DE SEÑALES

Relevadores:

Anteriormente se empleaban los relevadores o reles principalmente en la técnica a control remoto como amplificadores. En la practica los relevadores deben llenar ciertos requisitos:

*No requerir de servició

*Numero de contactos elevado

*Contacto tan pequeño como intensidades y tensiones relativamente altas.

*Alta velocidad de funcionamiento, para obtener tiempos de contactos corto

¿Que es un relevador?

Los relevadores son elementos constructivos que hacen contactos y controles con cierto gasto de energía. Los relevadores son empleados para procesar señales. Se pueden utilizar como interruptores electromagnéticos para rendimiento especifico del contacto.

Funcionamiento:

Al inducir una tensión en la bobina fluye corriente eléctrica por el devanado, se genera un campo magnético, por el que la armadura es atraída hacia el núcleo de la bobina. La armadura es atraída hacia el núcleo de la bobina. La armadura misma esta unida mecánicamente a contactos que son abiertos o cerrados. Esta condición de contactó dura tanto como la tensión dura. Al quitar la tensión la armadura es llevada a su posición original con ayuda de un resorte.

VENTAJAS

*Ajuste sencillo para diferentes tensiones de servicio

*Independencia extensa térmica en su contorno

*Resistencia relativamente alta entre los contactos de trabajo conectados

*Pueden ser conectados varios circuitos eléctricos independientes.

Puesto que todas estas características positivas de los relevadores son deseadas y completamente cumplidas por ellos, el relevador seguirá ocupando su ligar en la electrotécnica como elemento interruptor. Sin embargo, el relevador manifiesta como todo aparato algunas desventajas.

DESVENTAJAS

*Roce de los contactos por arco de luz o por oxidación.

*Gran volumen contra transistores.

*Ruidos al hacer contacto.

*Velocidad de contacto limitada de 3 ms - 17 ms.

*Influjo de suciedad (polvo) en los contactos.

ELECTROIMÁN DE CORRIENTE CONTINUA:

CONSTRUCCIÓN:

El núcleo de un electroimán de corriente continua es siempre de hierro dulce en una sola masa. De este modo se logra una constitución sencilla y robusta. Las eventuales perdidas de calor dependen solo de la resistencia ohmica de la bobina y de la intensidad. El núcleo masivo de hierro da una conducción optima para el campo magnético. Con ello, ningún entrehierro que haya quedado tiene influencia sobre el calentamiento.

CONEXIÓN DE ELECTROIMANES DE C. D.:

La intensidad se eleva lentamente después de conectado el electroimán de C. D. A la constitución del campo magnético sigue por la inductividad de la bobina, la generación de una tensión contraria, que actúa en contra de la existente. Por ello se explica la atracción frenada (lenta) de los electroimanes de corriente directa (continua).

DESCONEXION DE IMANES DE C. D.:

Puesto que al conectar un aparato de inducción crece el campo magnético, se puede generar una tensión inductiva que sea múltiplo de la tensión de la bobina. Esta tensión tan alta puede así mismo exponer al aislante del devanado, por arco de luz, conduciendo a cargas de contacto muy fuertes. Como contraparte se pueden añadir un “borrador de chispas”. Paralelamente a la inductividad L se añade, por ejemplo, una resistencia R, con la que se puede neutralizar la energia acumulada en el imán, al momento de desconectar. De cualquier manera, todas las medidas de borrado de chispa tienen como consecuencia una prolongación de tiempo de desconexión, paralelamente al interruptor S se conecta una resistencia ohmica. La resistencia a colocar debe ser de un buen tamaño, pues si se elige una muy pequeña dará fuerza extra al interruptor. En paralelo con la bobina L se encuentran la resistencia R y el condensador C, conexión que tiene la ventaja fundamental de que los relevadores con diversos contactos no necesitan medios para eliminar las chispas en cada uno de estos contactos.

VENTAJAS:

*Trabajo y conexión suaves.

*Fácil de conectar.

*Poca potencia de conexión.

*Potencia sostenida baja.

*Máxima vida útil aproximada. 100 x 106

*Silencioso

DESVENTAJAS:

*Sobrecargas al desconectar.

*Eliminación de chispas obligada.

*Alta carga de contacto

*Unificador de dirección necesario, cuando solo se dispone de tensión alterna.

*Tiempos de contactos muy largos.

ELECTROIMANES DE CORRIENTE ALTERNA:

CONSTRUCCIÓN:

La armadura y el yugo del imán de corriente alterna son de hojas laminadas. Junto con los residuos en el devanado de cobre existe también residuos de hierro. Son marcados como residuos y perdidas en corrientes de Foucault e histéresis. Para mantenerlas lo mas reducidas posible se emplea el núcleo laminado. A pesar de todo, existe en una instalación de imanes de corriente alterna un calentamiento excesivo.

CONEXIÓN DE ELECTROIMANES DE CORRIENTE ALTERNA:

Después de conectar un imán de C. A. Entra una intensidad I al que depende de la resistencia aparente Z (Perdidas) de la resistencia del devanado R y de la inductividad L. La fuerza de atracción es proporcional a la intensidad I incrementada. Gracias a ello se logran tiempos de conexión relativamente cortos.

VENTAJAS:

*Tiempos de conexión cortos.

*Alta fuerza de atracción.

*Casi nunca se requiere de eliminación de chispas.

*No es necesario un convertidor a C.A

DESVENTAJAS DE IMANES DE C.A.

*Gran esfuerzo mecánico.

*Fuertes calentamientos cuando existen entrehierros, con alto consumo de tensión.

*Numero de contactos limitado y dependiente de la carrera

*Ruidos huecos (gruñidos).

*Sensible a sobrecarga, carga baja y obstáculos mecánicos.

ELECTROIMÁN DE CORRIENTE CONTINUA EN TENSIÓN ALTERNA:

Puesto que la tensión alterna varia de dirección 120 veces por segundo en una frecuencia de 60 Hz., Se genera en el núcleo de hierro dulce una tensión de foucalt, que puede alcanzar valores muy altos.

ELECTROIMÁN DE CORRIENTE ALTERNA EN TENSIÓN CONTINUA:

En electroimanes de corriente alterna se conjunta la resistencia R de la resistencia ohmica del devanado y de la resistencia inductiva L. En una instalación de este tipo no existe ninguna resistencia inductiva con tensión continua y debería ser sustituida. La situación de tal resistencia podría lograrse por una parte con una resistencia equivalente R, o con una disminución de la tensión. En la practica, estas medidas se vuelven muy voluminosas en cuanto a conexiones.