TECSUP - PFR Electrotecnia Industrial 47 UNIDAD III COMPONENTES DE UN SISTEMA ELÉCTRICO 1. INTRODUCCIÓN En esta unidad se tratarán las características y principio de funcionamiento de los componentes de un sistema de mando. Es importante, previamente al conocimiento de los diferentes arrancadores, identificar los equipos que lo conforman y su principio de funcionamiento. 2. OBJETIVOS Identificar, diferenciar y seleccionar los componentes de un sistema de mando. 3. EL CONTACTOR Los contactores son aparatos electromagnéticos que establecen o interrumpen la corriente eléctrica por medio de contactos accionados por un electroimán. (Figura 1). Figura 1 El Contactor En esencia, el funcionamiento de un contactor representado en la Figuras 1 y 2, consiste en que al aplicar corriente a su bobina, el campo magnético formado por ésta, atrae al núcleo móvil y este desplazamiento es el que cierra los contactos, ya que unos están fijos y otros se desplazan con la parte móvil del núcleo.
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UNIDAD III
COMPONENTES DE UN SISTEMA ELÉCTRICO 1. INTRODUCCIÓN
En esta unidad se tratarán las características y principio de funcionamiento de los componentes de un sistema de mando. Es importante, previamente al conocimiento de los diferentes arrancadores, identificar los equipos que lo conforman y su principio de funcionamiento.
2. OBJETIVOS Identificar, diferenciar y seleccionar los componentes de un sistema de mando.
3. EL CONTACTOR
Los contactores son aparatos electromagnéticos que establecen o interrumpen la corriente eléctrica por medio de contactos accionados por un electroimán. (Figura 1).
Figura 1 El Contactor
En esencia, el funcionamiento de un contactor representado en la Figuras 1 y 2, consiste en que al aplicar corriente a su bobina, el campo magnético formado por ésta, atrae al núcleo móvil y este desplazamiento es el que cierra los contactos, ya que unos están fijos y otros se desplazan con la parte móvil del núcleo.
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Figura 2 Partes de un contactor
3.1 PARTES DE UN CONTACTOR
Las partes principales de un contactor son:
El electroimán, es el órgano motor del contactor. Está formado por una bobina y un núcleo magnético, con una parte fija y otra móvil. (Fig. 2).
Los contactos principales, que son generalmente tres (1-2; 3-4 y 5-
6), son los elementos que establecen o interrumpen el paso de la corriente principal. Están construidos generalmente de una aleación de plata y pueden ser de conexión sencilla o doble. (Fig. 2)
Los contactos auxiliares, son una serie de pequeños contactos que en mayor o menor número llevan los contactores, unos abiertos (13-14; 23-24; etc.) y otros cerrados (31-32; 41-42; etc.), accionados también por el electroimán y destinados a funciones específicas de mando, como son: los enclavamientos, la autoalimentación, la seguridad, etc.
Las cámaras de extinción del arco, como su propio nombre indica,
tienen por misión apagar lo más rápidamente posible el arco que se forma entre los contactos móviles y fijos durante la desconexión del contactor para alargar la vida de estos.
Se suelen emplear tres tipos de cámaras de extinción tal como se muestra en la Figura 3.
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Figura 3 Cámara de extinción de arco.
A continuación vamos a resumir la descripción de construcción y el funcionamiento de estos tipos de cámaras:
Cámaras autosoplado: cada contacto de potencia del contactor está
situado dentro de una cámara de material aislante construida en forma de chimenea, más ancha por debajo y más estrecha por arriba, de forma que cuando los contactos se abren en la cámara, se crea un fenómeno de aspiración que se ve favorecido por el calor del arco que salta entre los contactos, de tal forma, que la corriente de aire ascendente que se origina ayuda a la extinción del arco. (Figura 3).
Cámaras de soplado magnético: este sistema es una mejora del anterior, de tal forma que a la cámara en forma de chimenea se le ha añadido un sistema formado por una bobina arrollada sobre un núcleo de acero, conectada en serie con la parte fija de cada contacto y dos placas magnéticas de acero, colocadas a ambos lados de los contactos.
La bobina de cada polo, al estar recorrida por la corriente principal, crea un campo magnético proporcional a dicha corriente y a su número de espiras. Cuando se abren los contactos y debido al sentido de arrollamiento de la bobina, el campo magnético creado por las espiras de soplado origina una fuerza F, que es perpendicular al arco creado entre los contactos fijo y móvil, consiguiéndose así una extinción más rápida y mejor de los arcos.
Cámaras de soplado con aletas: este sistema de extinción de arco es el más utilizado actualmente en los contactores, debido a su sencillez y eficacia y consiste en rodear cada par de contactos de una cámara de extinción provista de más aletas metálicas, situadas de tal forma que cortan y enfrían el arco originado en la apertura de los contactos.
Entre cada par de placas se forma un pequeño arco de muy pequeña tensión que inmediatamente se enfría y se extingue.
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Actualmente, también, se emplea el sistema de contactos al vacío, que consiste en colocar cada par de contactos dentro de una cámara de cristal o cerámica, donde se ha hecho el vacío; al no haber aire no se puede originar el arco y por tanto, éste prácticamente no existe, su inconveniente es su elevado costo.
4. MARCADO DE BORNES
La representación del marcado de bornes es tal como sigue:
Bobina: se marca con A1 y A2.
Contactos auxiliares: como ya hemos nombrado, existen contactos normalmente abiertos (NO) o (NA) y normalmente cerrados (NC).
Contactos NO: se les asignarán números de 2 cifras, la primera cifra indica el número de orden y la segunda deberá ser 3 y 4. Ejemplos: 13-14; 23-24; 33-34; etc.
Contactos NC: se les asignarán números de 2 cifras, la primera cifra indica el número de orden y la segunda deberá ser 1 y 2. Ejemplos: 11-12; 21-22; 31-32; etc.
Contactos principales: se marcan con los siguientes números o letras: 1-2; 3-4; 5-6; o L1-T1; L2-T2; L3-T3.
El Contactor se designa con la letra K seguida de un número y una letra final que indica la función que cumple M, A o B. Ejemplo: K1M, K2A, etc.
4.1 CARACTERÍSTICAS
Las características principales a tener en cuenta a la hora de elegir un contactor son:
Ith: es la llamada intensidad térmica y es la intensidad máxima que pueden soportar sus contactos durante 8 horas.
In: es la intensidad nominal del contactor, es decir, la máxima corriente
que pueden soportar indefinidamente sus contactos.
Un: tensión de servicio y tensión de la bobina de accionamiento. Número de maniobras o endurancia mecánica.
Categoría de servicio.
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4.2 CATEGORÍA DE UTILIZACIÓN
Es una característica que define el tipo de corriente (continua o alterna) y el tipo de carga que han de soportar sus contactos principales, inductivos o resistivos, lo cual redundará en el arco que han de soportar estos durante la apertura. Todo ello definido, principalmente, por las corrientes y tensiones que el contactor debe establecer o cortar durante las maniobras de carga, dadas como veces de In y Un.
Para los contactores de corriente alterna se han establecido las cuatro categorías que se indican en la tabla 1.
Tabla 1 Categorías de servicio de los contactores de corriente alterna.
La categoría de servicio más empleada es la AC3, cuyos contactos han de soportar 6 In como mínimo, aunque los fabricantes los suelen diseñar para que soporten 10 In. Debemos tener en cuenta que si al sustituir un contactor no encontramos otro de la misma categoría de servicio, podemos sustituirlo por otro de mayor categoría, pero nunca por uno de categoría inferior.
4.3 RELÉ DE SOBRECARGA
Son dispositivos que se emplean para proteger los equipos eléctricos, tales como motores y transformadores, contra sobre calentamientos inadmisibles.
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Figura 4 Esquema eléctrico de un relé de sobrecarga
Un sobrecalentamiento de un motor puede originarse por una sobrecarga en su eje, un consumo asimétrico de corriente, una asimetría de las tensiones o falta de una de las fases de la red e, incluso, por un bloqueo del rotor. En estos casos el relé de sobrecarga supervisa la corriente consumida por todos los polos del consumidor.
Los bornes principales se marcarán como los contactos principales del contactor, 1-2, 3-4, 5-6, o L1-T1, L2-T2, L3-T3. Los contactos auxiliares serán, 95-96 contacto cerrado y 97-98 contacto abierto.
Existen dos tipos de relés de sobre carga: Los térmicos y los electrónicos.
4.4 RELÉS DE SOBRE CARGA TÉRMICOS Los relés térmicos tienen por lo general tres tiras bimetálicos. Las resistencias calefactoras por las que circula la corriente del motor, calientan indirectamente estas tiras.
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Figura 5 Esquema eléctrico de un relé térmico
Cuando las tiras térmicas se calientan debido a la corriente que circula a través de las resistencias calefactoras, un sistema mecánico hace disparar al relé térmico.
Una vez que las tiras bimetálicas enfriaron en un determinado grado, podrá volverse el disparador a su posición inicial oprimiendo el botón de desbloqueo. Al período de tiempo después del cual es posible reponer al relé a su posición de trabajo se le denomina tiempo de reposición.
El ajuste de los relés térmicos se realiza mediante un botón rotativo (1) de la Figura 6, con el cual se regula en forma continua la corriente de ajuste Ir dentro del margen del relé.
1. Reposición manual / automática 2. Botón de desbloqueo 3. Corredera de prueba 4. Botón de parada 5. Disparador 6. Compensación de temperatura de ambiente 7. Botón de ajuste 8. Palanca de desconexión 9. Corredera diferencial 10. Cintas bimetálicas 11. Resistencias
calefactoras
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Figura 6 Vista frontal de un relé térmico
Como medio de protección para reconexiones indebidas del relé térmico, estos están equipados con un botón de reposición ó “reset” (2). Este botón debe ser accionado para que el relé térmico se encuentre listo antes de ponerlo en operación o luego de un disparo. Algunos relés térmicos permiten su reposición en forma manual ó automática, y poseen un selector de reset man/aut (3).
Para verificar el funcionamiento de los contactos auxiliares de los relés, se dispone de una corredera de prueba “test” (4), lo cual permite comprobar también el cableado del circuito de comando.
Mediante el botón de parada “stop” (5), se puede desconectar el contactor correspondiente al relé y con éste el motor.
4.5 RELÉS DE SOBRE CARGA ELECTRÓNICOS
En estos dispositivos, la corriente de cada fase es medida a través de transformadores de intensidad de corriente integrados. Un circuito basado en microprocesador se encarga de medir y transformar esta señal analógica hasta finalmente disparar al relé en caso de sobre carga del motor.
Figura 7 Vista frontal de un relé térmico
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En forma similar al relé de sobrecarga térmico, éste se regula al valor deseado mediante una perilla giratoria (1) de la Figura 7 y es posible emplear un indicador LED de “sobrecargas” (2) como ayuda para el ajuste.
Mediante una segunda perilla “CLASS” (3), se puede seleccionar las clases de disparo (entre seis tipos).
La reposición del relé se implementa con la tecla “Test/Reset” (4), que presionándola durante dos, cinco y mas segundos, permite realizar un protocolo de prueba completo al relé de sobrecarga electrónico, incluyendo sus leds de estado (5).
5. EL INTERRUPTOR AUTOMÁTICO
Estos dispositivos se utilizan para proteger contra cortocircuitos, así como también para proteger contra sobrecargas, corrientes de defecto y tensiones bajas. De esta manera, asumen la protección de equipos eléctricos contra sobrecalentamiento inadmisible.
Figura 8 Interruptor termomagnético
Los interruptores automáticos protectores de motor, también llamados interruptores termomagnéticos, son dispositivos destinados para la maniobra, protección y seccionamiento de circuitos con cargas motrices primordialmente. Protegen simultáneamente estos motores contra la destrucción por arranque bloqueado, sobrecarga, cortocircuito y avería de un conductor externo en redes trifásicas.
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42 6
I I I
T1 T2 T3
31 5L1 L2 L3
Figura 9 Simbología del interruptor termomagnético
Según la función de aplicación, sus vías de corriente se equipan con disparadores o relés. Los disparadores forman parte del interruptor. Los relés y aparatos de disparo por termistores actúan, por el contrario, eléctricamente a través de un disparador de mínima tensión o bobina de apertura por tensión sobre el mecanismo del interruptor.
La tabla 2, presenta un resumen de los disparadores y relés para interruptores automáticos.
Función Disparador Relé
Protección contra
sobrecargas.
Disparador por sobrecargas.
Térmico o electrónico
con retardo dependiente de la intensidad de la
corriente.
Relé de sobrecargas.
Térmico o electrónico con retardo
dependiente de la intensidad de la
corriente.
Aparato de protección con termistores.
Protección contra
cortocircuitos.
Disparador por
sobreintensidad.
Electromagnético o electrónico sin
retardo.
Relé de
sobreintensidad
Electromagnético sin retardo.
Protección contra cortocircuitos con
selectividad.
Disparador por
sobreintensidad.
Electromagnético o electrónico con retardo breve.
Tabla. 2
Disparadores y relés de interruptores automáticos con función de protección
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6. DISPARADORES CONTRA SOBRECARGAS
Los disparadores contra sobrecargas con retardo dependiente de la corriente, pueden regularse dentro de un determinado margen y, a veces, están ajustados en un valor fijo. El ajuste se efectúa con ayuda de un botón giratorio, mediante la entrada con pulsadores o con una palanca. Con la corriente ajustada Ir (corriente de reacción) se determina la curva característica de disparo (Ver figura 10).
Figura 10 Curva característica de disparo
En los disparadores electrónicos contra sobrecargas se puede modificar el tiempo de disparo para 7,2. Ir por medio del ajuste CLASS (Clase de disparo).
En las normas DIN VDE y publicaciones de la IEC, se dan indicaciones relacionadas con las corrientes de reacción y el comportamiento de los disparadores y relés térmicos con retardo dependiente de la corriente de protección contra sobrecargas.
Zona
de
Corto
Circuito
Zona
de
Sobre carga
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7. DISPARADORES POR CORTOCIRCUITOS
Los disparadores electromagnéticos contra cortocircuitos pueden estar ajustados a un valor fijo o ser regulables. Los de algunos fabricantes son siempre ajustables.
La tabla 3 muestra los márgenes de ajuste de los disparadores de protección contra cortocircuitos. Según la norma DIN VDE 0660, la corriente de reacción, para la que se producirá el disparo, puede tener una desviación del ±20% del valor ajustado.
Aplicaciones, con preferencia, desconexión
de la corriente de cortocircuito
Tipo de retardo
Margen de actuación del disparador por sobrecarga
con retardo dependiente de la corriente como múltiplo del
valor ajustado Ir
Interruptor para la
protección de generadores
Sin retardo o con
retardo breve
Aprox. 3 a 6 . Ir
Interruptor para la
protección de
conductores
Sin retardo
Aprox. 6 a 12 . Ir
Interruptor para la
protección de motores
Sin retardo o con retardo breve1)
Aprox. 8 a 15 . Ir
Tabla 3 Margen de actuación de los disparadores por cortocircuito.
(Según la norma DIN VDE 0660, Parte 101)
8. DISPARADOR POR MÍNIMA TENSIÓN
El disparador o bobina por mínima tensión se utiliza para vigilar la tensión de la red, en circuitos de enclavamientos eléctricos o para desconectar a distancia. Ver figura 11.
Debe disparar el interruptor cuando la tensión asignada de alimentación del circuito de mando Us descienda a un rango equivalente a una tensión de accionamiento Uc, entre 0,35 y 0,7. Us.
Si la tensión de mando Us se toma directamente de la red, el interruptor desconecta sin retardo tras una caída o falla de la tensión de alimentación.
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Figura 11 Disparador por mínima tensión
Los disparadores por mínima tensión por retardo se utilizan en redes con deficiencias en el suministro de potencia para evitar que los interruptores disparen con cada fluctuación o caídas breves de la tensión de la red. El retardo que puede seleccionarse, por lo general, entre 1, 2 ó 3 segundos, se obtiene mediante un elemento de retardo.
La interrupción de la conexión entre el elemento de retardo y el disparador permite operar con desconexión inmediata (por ejemplo, en paradas de servicio o de emergencia).
9. FUSIBLES
Estos importantes dispositivos, se utilizan para proteger las líneas de alimentación de los motores contra cortocircuitos y sobrecargas de breve duración.
El uso de los fusibles es de vital importancia debido a que en éstas condiciones la corriente puede alcanzar valores de hasta ocho o doce veces la corriente asignada al motor. Los resultados y consecuencias destructivas serían evidentes, de prescindir de estos elementos.
Con las elevadas corrientes de cortocircuito, los fusibles se funden tan rápidamente que ya no se alcanza la corriente máxima asimétrica de cortocircuito (o de choque), Ip. Ver la figura 12.
DESIGNACION F1F
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Figura 12 Oscilograma de la desconexión de un cortocircuito por un fusible
Del gráfico anterior definimos como:
UB Tensión del arco. ip Corriente máxima asimétrica de cortocircuito. iD Corriente de ruptura limitada. tS Tiempo de fusión. tL Tiempo de extinción.
El valor instantáneo máximo que la corriente de cortocircuito puede alcanzar se denomina corriente de corte o ruptura limitada ID, siendo ésta una característica del fusible. Esta corriente se indica en los catálogos en forma de diagramas de corrientes como el de la figura 13 que se muestra a continuación.
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Figura 13 Diagrama típico de la limitación de la corriente de fusibles NH,
tamaño 00, clase gL/gG
Ief Corriente característica de cortocircuito. InSi Corriente asignada del fusible. iD Corriente de corte limitada. iP Corriente máxima asimétrica de cortocircuito. a Zona en la que no se limita la corriente. b Zona en la que se limita la corriente. K Factor de choque.
10. AUXILIARES DE MANDO
10.1 CONTACTORES AUXILIARES O RELÉS
Los relés o contactores auxiliares, como también se denominan algunas veces, son elementos similares a un contactor, pero con contactos solamente auxiliares y se emplean para completar las protecciones y los circuitos automáticos de mando y control de motores eléctricos, es decir, trabajan o soportan pequeñas corrientes.
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Figura 14 Formas constructivas y símbolos de relés auxiliares
Se componen de un circuito magnético, con su bobina y núcleo correspondiente y varios contactos, unos abiertos y otros cerrados, que cambian de posición al excitarse su bobina. En el Fig. 14 vemos la construcción y representación esquemática de algunos de estos tipos de relés auxiliares.
Los relés auxiliares se fabrican de muchas formas y tamaños, desde el pequeño relé que se suelda directamente en un circuito impreso, hasta los que tienen el tamaño de pequeños contactores.
Por otra parte, su sistema de conexión puede ser muy diverso: bornes atornillados, soldados, con conector enchufable, etc.
Sus características principales son:
Tensión y tipo de corriente de la bobina de mando (pueden ser de
corriente alterna o continua).
Intensidad máxima permitida por los contactos (entre 1, 5 y 10 A generalmente).
Designación: K2A
10.2 RELÉS TEMPORIZADOS O TEMPORIZADORES
Existe otro tipo de relé auxiliar cuyos contactos no se mueven inmediatamente al introducir o quitar corriente a la bobina, sino que su movimiento queda retrasado con respecto a alguna de estas dos acciones; son los llamados relés temporizadores.
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Estos, al igual que los relés auxiliares, están formados por un circuito magnético y una serie de contactos de acción retardada, de tal forma que no se abren o cierran hasta no haber pasado un tiempo desde que se excitó o desexcitó la bobina.
No vamos a describir aquí el funcionamiento del sistema de temporización, pero sí decir que pueden ser de muy diversas formas, siendo las tecnologías más empleadas para ello las que se fundamentan en la neumática, termoelectricidad, sistemas de relojería, electrónicos, etc., siendo estos últimos los que más se fabrican actualmente.
Figura 15 Tipos de relés temporizadores
En la Figura 15 vemos la representación esquemática de los relés temporizados, destacando que el sentido de temporización, al cierre o a la apertura, a la excitación o a la desexcitación puede ponerse tanto en el símbolo de la bobina como en los propios contactos, de tal forma que así tenemos dos grupos perfectamente diferenciados.
10.3 RELÉ TEMPORIZADO A LA CONEXIÓN (AL TRABAJO) – ON DELAY
Al excitarse la bobina sus contactos esperan el tiempo de temporización para cambiar de estado. Si se quita la corriente a la bobina sus contactos vuelven a su estado de reposo inmediatamente. (Figura 16).
Figura 16 Contactos auxiliares de acción retardada a la conexión (ON DELAY).
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10.4 DIAGRAMA SECUENCIAL
En la Figura 17 se explica el funcionamiento de un sistema temporizado On delay. La red “R” debe estar en tensión. El cierre del interruptor “K” inicializa la temporización “t” preseleccionada y provoca simultáneamente el encendido del piloto “V” integrado en el sistema o en el aparato. Después de haber transcurrido el tiempo “t” preseleccionado, la carga “C” se pone en tensión y el piloto “V” se apaga.
La carga “C” queda en tensión hasta la apertura del interruptor “K” o a la desaparición de la tensión de la red “R”.
Figura 17 Diagrama secuencial (temporizado a la excitación)
10.5 RELÉ TEMPORIZADO A LA DESEXCITACIÓN O RETARDADO A LA DESCONEXIÓN (AL REPOSO) –OFF DELAY
Al excitarse la bobina sus contactos cambian de posición instantáneamente, pero tardan en regresar a su posición de reposo al quitar la corriente a la bobina. (Figura 18).
1
0
t
1
0
1
0
R
K
C
V
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Figura 2.18 Contactos auxiliares de acción retardada a la desconexión
(OFF DELAY).
10.6 DIAGRAMA SECUENCIAL
En la Figura 19 se explica el funcionamiento de un sistema temporizado Off delay.
La red “R” debe estar en tensión. El cierre previo del interruptor “K” provoca la puesta en tensión de la carga “C”. La apertura del interruptor “K” inicializa la temporización y provoca simultáneamente el encendido del piloto “V” insertado en el sistema o en el aparato. Después de haber transcurrido el tiempo “t” preseleccionado, la carga “C” se pone fuera de tensión y el piloto “V” se apaga.
La carga “C” queda entonces fuera de tensión hasta un nuevo cierre del interruptor “K”.
Figura 19 Diagrama secuencial
(relé temporizado a la desexcitación).
1
t
0
1
0
1
0
R
K
C
V
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Las características principales de los relés temporizados son:
Tensión y tipo de corriente de la bobina. Margen de regulación de la temporización. Expresado generalmente en
segundos. Tipo de temporización (de reposo o de trabajo). Máxima intensidad soportada por los contactos.
10.7 BOTONES PULSADORES
Son dispositivos auxiliares de mando provistos de un elemento destinado a ser accionado por la fuerza ejercida por una parte del cuerpo humano, generalmente el dedo o la palma de la mano y que tiene una energía de retorno acumulada (resorte).
Ahora bien, debido a la gran cantidad de fabricantes y a la diversidad de posibilidades constructivas, en el argot técnico es frecuente ver utilizar los términos:
Para el elemento de accionamiento o botón de presión: actuador, cabeza, roseta, tecla, etc. Los fabricantes se esfuerzan en conseguir un acabado agradable, condicionado además por el color, según la función a desempeñar por el pulsador.
Color del que puede ser todo el elemento de accionamiento o, lo que es muy frecuente, el botón rasante o saliente que se monta a presión o roscado sobre la cabeza.
Para el auxiliar de mando o elemento de conexión: bloque de contactos, cámara de contactos, cuerpo, etc.
Se construyen pulsadores para montar sobre base y para empotrar.
Figura 20 Pulsadores
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Las cajas de pulsadores así como las unidades de mando empotrables van equipadas de contactos que, en función del tipo de la cabeza de mando:
Sólo conectan o desconectan durante el impulso, tomando después su posición original (contactos momentáneos).
Quedan en posición a la hora de actuar sobre la cabeza de mando
(contactos mantenidos o de enganche); en este caso, es preciso una segunda intervención para anular la anterior.
10.8 TIPOS DE PULSADORES
Pasante: evita toda la maniobra inesperada. Saliente: intervención rápida, parada de urgencia. De varilla: maniobra de la varilla en cualquier dirección (caja de
pulsadores colgantes).
Figura 21 Tipos de pulsadores.
Pulsador de paro. Símbolo: SS S1Q
Pulsador de marcha. Símbolo: S2Q
Pulsador de doble cámara. Símbolo: S3Q
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10.9 BOTONES GIRATORIOS
De dos o tres posiciones mantenidas con retorno automático y cero (selección de circuitos o de un tipo de marcha: marcha manual, automática y parada sobre un equipo compresor o bomba, por ejemplo).
Cuando el mando se realiza por llave (extraíble o enclavada en ciertas posiciones) solamente la persona autorizada puede realizar la maniobra.
11. INTERRUPTORES DE POSICIÓN O “FINAL DE CARRERA” O “LIMIT SWITCH”
Los contactos 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 mandar ciclos de funcionamiento automático en las máquinas modernas. (Figura 22).
Figura 22 Tipos de interruptores de posición.
Los principales factores que intervienen en la elección de un contacto de mando mecánico son:
Protección contra manipulaciones, choques violentos, proyecciones de líquidos,
presencia de gas.
Naturaleza del ambiente: húmedo, polvoriento, corrosivo y la temperatura que existen en el lugar de utilización.
El lugar disponible para alojara y fijar el aparato.
Las condiciones de utilización: frecuencia de maniobras, peso y velocidad del móvil a controlar, precisión y fidelidad exigidas, esfuerzo necesario para accionar el contacto.
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Número y naturaleza de los contactos: ruptura lenta o brusca, posibilidad de regulación.
Naturaleza de la corriente, valor de la tensión. Símbolo:
12. PRESOSTATOS – VACUOSTATOS
Estos aparatos están destinados a la regulación o al control de una presión o de una depresión en los circuitos neumáticos o hidráulicos. (Figura 2.23)
Cuando la presión o la depresión alcanza el valor de reglaje (valor al cual ha sido regulado); el contacto de apertura – cierre de ruptura brusca, báscula y cuando el valor de la presión o de la depresión disminuye el (o los) contactos vuelven a su posición original.
Se utilizan frecuentemente para: Mandar la puesta en marcha de grupos compresores en función de la presión
en el depósito.
Asegurarse de la circulación de un fluido de lubricación o de refrigeración. Limitar la presión en determinadas máquinas – herramientas provistas de
cilindros hidráulicos.
Figura 23 Presostato – Vacuostato.
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Los contactos pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados, dependiendo del tipo de presostato.
Detectores inductivos
El Detector Inductivo (DI) es un fin de carrera que trabaja exento de roces y sin contactos, no está expuesto a desgastes mecánicos y en general es resistente a los efectos del clima. Su empleo es especialmente indicado allí donde se requieren elevadas exigencias, precisión en el punto de conexión, duración, frecuencia de maniobras, y velocidad de accionamiento.
Figura 24 Detector inductivo.
Funcionamiento:
El DI es excitado por un campo alterno de alta frecuencia, el cual se origina en la "superficie activa" del DI, la magnitud de este campo alterno determina el "alcance" del aparato. Cuando se aproxima un material buen conductor eléctrico o magnético, el campo se amortigua. Ambos estados (campo amortiguado o no amortiguado) son valorados por el DI y conducen a un cambio de la señal en la salida.
Símbolo:
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Esquema de conexiones:
Detector capacitivo
Estos detectores de proximidad capacitivos son interruptores de límite, que trabajan sin roces ni contactos. Pueden detectar materiales de conducción o no conducción eléctrica, que se encuentran en estado sólido, líquido o polvoriento, entre otros: vidrio, cerámica, plástico, madera, aceite, agua, cartón y papel. El detector se conecta cuando él y el material se encuentran uno enfrente del otro a una determinada distancia.
Figura 25 Detector capacitivo.
Símbolo:
Esquema de conexiones:
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Aplicaciones:
Señalización del nivel de llenado en recipientes de material plástico o vidrio. Control del nivel de llenado con embalajes transparentes.
Aviso de roturas de hilo en bobinas. Cuenta de botellas. Regulación del bobinado y de los esfuerzos de tracción de cintas. Cuenta de todo tipo de objetos.
La superficie activa de un sensor está formada por dos electrodos metálicos dispuestos concéntricamente, éstos se pueden considerar como los electrodos de un condensador. Al acercarse un objeto a la superficie activa del sensor, se origina un campo eléctrico delante de la superficie del electrodo. Esto se traduce con una elevación de la capacidad y el oscilador comienza a oscilar.
13. DETECTORES FOLOELÉCTRICOS
Los detectores fotoeléctricos permiten señalar la presencia o el paso de un objeto a través de un haz luminoso, tal como se muestra en la Figura 26.
Figura 26 Detectores fotoeléctricos.
Aunque existen infinidad de tipos de detectores fotoeléctricos en cuanto a formas, tamaño y alcance de detección. (Figura 27), todos ellos los podríamos clasificar en tres sistemas o formas de detección, como se ve en la Figuras 28 y 29.
Sistema de barrera. Sistema de reflexión o réflex. Sistema de proximidad.
Figura 27 Tipos de detectores fotoeléctricos.
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Figura 28 Detectores fotoeléctricos de barrera.
Figura 29 Detectores fotoeléctricos de proximidad.
El sistema de barrera se emplea para largos alcances (hasta 20 o más metros) y es el sistema mayor adaptado para la detención de objetos opacos o reflectantes, pero no transparentes; incluso trabaja bien en ambientes contaminados con polvo o agua.
En este sistema el emisor y el receptor (que han de ser del mismo modelo) están separados formando una barrera y para su correcto funcionamiento necesitan una alineación muy precisa. La detección se realiza cuando es interrumpido el haz reflejado. (Figura 28).
El sistema de reflexión o réflex se emplea para alcances cortos o medianos
(hasta 8 ó 10 metros como máximo) para objetos opacos, pero no lisos y reflectantes, en ambientes relativamente limpios y cuando la detección solamente es posible desde un lado. (Figura 29).
En este sistema el emisor y el receptor están en la misma capa y el retorno del haz se realiza mediante un reflector de prismas situado al frente y alineados entre sí. La detección se realiza cuando es interrumpido el haz reflejado.
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Figura 30 Detectores fotoeléctricos de reflexión (reflex).
El sistema de proximidad se emplea para distancias cortas (entre algunos
centímetros y un metro generalmente) y para objetos brillantes, transparente o translúcidos, como botellas, que reflejan el haz emitido.
En este sistema el emisor y el receptor van incorporados en la misma caja y el haz es reflejado por los objetos que pasan frente a él. La detección se realiza cuando el receptor recibe el haz reflejado. Ver Figura 31.
Figura 31 Detección con detector fotoeléctrico réflex.
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Símbolo:
Adicionalmente, se tiene la versión mejorada de algunos de los sistemas anteriores:
Sistema Réflex Polarizado. Ver Figura 32.
Figura 32 Sistema réflex polarizado.
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14. SISTEMA DE PROXIMIDAD CON BORRADO DEL PLANO POSTERIOR
El cual tiene las siguientes ventajas:
Detecta objetos ignorando el plano posterior. Detecta objetos hasta una distancia dada, cualquiera que sea su color.
15. LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓN
Son elementos que se utilizan para indicar:
Lámpara Rojo:
Indica Parada (desconexión). La parada de uno o varios motores.
La parada de unidades de máquina. La eliminación del servicio de dispositivos de sujeción magnéticos. La parada de un ciclo (cuando el operador acciona el pulsador durante el ciclo,
la máquina parará una vez terminado el mismo). La parada en caso de peligro.
Lámpara Verde:
Indica marcha (preparación). Puesta bajo tensión de circuitos eléctricos. Arranque de uno o varios motores, para funciones auxiliares. Arranque de unidades de máquina. Puesta en servicio de dispositivos de sujeción magnéticos.
Lámpara Negra: Indica marcha (ejecución). Comienzo de un ciclo completo o parcial. Funcionamiento intermitente.
Lámpara Amarilla:
Indica puesta en marcha de un retroceso extraño al proceso normal de trabajo o marcha de un movimiento, para la eliminación de una condición
peligrosa.
Retrocesos de elementos de máquinas hacia el punto inicial del ciclo, en el caso de que éste no esté terminado.
Anulación de otras funciones seleccionadas previamente.
Lámpara Azul claro:
Indica cualquier función no mencionada anteriormente. Maniobra de funciones auxiliares, que no estén ligadas directamente con el
ciclo de trabajo.
Desbloqueo (rearme de relés de protección). Símbolo:
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DESIGNACION: H1H
X1
X2
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16. RESUMEN Los contactores son aparatos electromagnéticos que establecen o
interrumpen la corriente eléctrica por medio de contactos accionados por un electroimán. Se compone de un electroimán, contactos principales, contactos auxiliares y cámara de extinción del arco. Los contactos principales se numeran con un solo dígito (1-2, 3-4, 5-6) y los auxiliares con dos dígitos (13-14, 21-22, etc.). Su designación comienza con la letra K, ej. K1M. Tiene cuatro categorías de utilización: AC1, AC2, AC3 y AC4.
Los relés de sobrecarga son dispositivos que se emplean para proteger los equipos eléctricos contra sobre calentamientos inadmisibles. Los bornes principales se marcarán como los contactos principales del contactor, 1-2, 3-4, 5-6, o L1-T1, L2-T2, L3-T3. Los contactos auxiliares serán, 95-96 contacto cerrado y 97-98 contacto abierto. Se designan con la letra F, ej. F2F. Existen dos tipos de relés de sobre carga: Los térmicos y los electrónicos.
El interruptor automático es un dispositivo que se utiliza para proteger contra cortocircuitos, así como también para proteger contra sobrecargas.
Los fusibles son dispositivos que se utilizan para proteger las líneas de
alimentación de los motores contra cortocircuitos. Su designación es con la letra F, ej. F3F.
El relé auxiliar es un elemento similar a un contactor, pero con contactos
solamente auxiliares y se emplean para completar las protecciones y los circuitos automáticos de mando y control de motores eléctricos, es decir soportan pequeñas corrientes.
Designación: K4A.
El temporizador es un tipo de relé auxiliar cuyos contactos no se mueven inmediatamente al introducir o quitar corriente a la bobina, sino que su movimiento queda retrasado con respecto a alguna de estas dos acciones. Existen dos tipos de temporizadores: Retardado a la conexión (ON DELAY) y retardado a la desconexión (OFF DELAY). Designación: K2T.
Los pulsadores son dispositivos auxiliares de mando provistos de un elemento destinado a ser accionado por la fuerza del dedo o la palma de la mano y que tiene una energía de retorno acumulada (resorte). Designación: S1Q, S2B.
Los interruptores de posición 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 mandar ciclos de funcionamiento automático en las máquinas modernas.
Los presostatos son aparatos destinados a la regulación o al control de una
presión o de una depresión en los circuitos neumáticos o hidráulicos.
El detector inductivo es un fin de carrera que trabaja exento de roces y sin contactos, no está expuesto a desgastes mecánicos y en general es resistente a los efectos del clima. Su empleo es indicado allí donde se requieren elevadas
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exigencias, precisión en el punto de conexión, duración, frecuencia de maniobras, y velocidad de accionamiento.
El detector capacitivo es un interruptor de límite, que trabajan sin roces ni contactos. Puede detectar materiales de conducción o no conducción eléctrica, que se encuentran en estado sólido, líquido o polvoriento, entre otros: vidrio, cerámica, plástico, madera, aceite, agua, cartón y papel.
Los detectores fotoeléctricos permiten señalar la presencia o el paso de un objeto a través de un haz luminoso. Puede ser de tres tipos: Sistema de barrera, reflex y de proximidad.
Las lámparas de señalización se utilizan para indicar puesta en marcha, parada, funcionamiento intermitente de un motor o un grupo de ellos. Designación H1H.
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17. GLOSARIO
Aparato Conjunto organizado de piezas que cumple una función determinada dentro de un circuito eléctrico.
Aparato de mando Aparatos operados en forma manual que, incluidos en los circuitos auxiliares, permiten comandar los aparatos de maniobra dispuestos en el circuito principal.
Automático Que opera por si mismo o por su propio mecanismo, cuando actúa por alguna influencia no personal.
Corriente Asignada Corriente para la cual son diseñados los aparatos de maniobra.
Contactor Aparato mecánico de conexión que tiene únicamente una posición de pausa, no accionada a mano, capaz de establecer, transportar, y cortar corrientes en condiciones de circuitos normales, incluyendo condiciones de sobrecarga en servicio.
Corriente de cortocircuito
Sobreintensidad que se deriva de un cortocircuito debido a una falla o a una conexión incorrecta en un circuito eléctrico.
Circuito principal Todas las partes conductoras de un conjunto que forman parte de un circuito cuyo fin es transmitir la energía eléctrica.
Circuito auxiliar Todas las partes conductoras de un conjunto de aparamenta de conexión y mando que forman parte de un circuito cuyo fin es controlar, medir, señalizar y regular.
Contacto Estado en el que dos partes conductoras destinadas a esta función, se unen con determinada fuerza y permiten el paso de una corriente eléctrica.
Contacto auxiliar Contacto dispuesto en un circuito auxiliar. Según su función de operación puede ser Normalmente Cerrado (NC), Normalmente Abierto (NA), Inversor (I) o de paso.
Dispositivo Elemento de un sistema eléctrico por el cual circula corriente, pero que no consume energía eléctrica en cantidad apreciable.
Dispositivo de enclavamiento
Dispositivo que hace que la operación de un aparato de maniobras depende de la posición o el efecto de uno o más componentes de una instalación.
Interruptor de posición
Auxiliar automático de mando cuyo mecanismo transmisor es accionado por una parte móvil de una máquina, cuando esta parte alcanza una posición determinada.
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Interruptor automático
Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, transportar y cortar corrientes en condiciones de circuitos normales y también establecer y transportar durante un tiempo determinado y cortar corrientes en determinadas condiciones anormales como las de cortocircuito.
Interruptor de proximidad
Interruptor que funciona sin contacto mecánico con la parte móvil.
Relé temporizador Aparato de maniobra con retardo de tiempo electrónico o electromecánico que, una vez que transcurrió un tiempo ajustado, cierra y/o abre sus contactos.
Sobrecarga Condiciones operativas en un circuito eléctricamente sano que podría causar una sobreintensidad.
Tensión de servicio Tensión o voltaje verificado “in situ” entre los conductores que alimentan un aparato o instalación eléctrica.
