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SITUACIÓN DE PARTIDA
En un edificio de 4 plantas se desea gobernar un motor trifásico, ubicado en la planta inferior, desde la planta superior
El arranque mediante un interruptor tripolar de potencia no es aconsejable, ya que habría que realizar la instalación desde el cuadro general de protección, situado en la primera planta, hasta el punto desde el que se desea gobernar cada motor.
Una instalación de este tipo presentaría los siguientes inconvenientes:
A medida que aumenta la distancia, los conductores de alimentación deben ser de mayor sección.
Es necesario realizar una canalización adecuada para la sección de los conductores, tanto de subida como de bajada.
Los costes de esta instalación son elevados, ya que deben utilizarse muchos metros de canalización y de cables de gran sección.
La solución pasa por conectar un dispositivo capaz de controlar la apertura y cierre de la alimentación del motor, desde la planta superior, gobernado por interruptor monopolar similar a los que se montan en las instalaciones de alumbrado en viviendas.
El cableado desde el dispositivo de control remoto y el interruptor debe hacerse con cable de la mínima sección posible, por tanto, la canalización necesaria para albergarlo también será de un diámetro reducido.
Así, el montaje debe cumplir los siguientes requisitos:
Ser seguro para las personas que lo utilizan
Ser versátil ante posibles ampliaciones del circuito (por ejemplo: arranque diferido del motor)
Ser económico y fácil de mantener.
¿QUÉ ES UN AUTOMATISMO?
En electricidad, se denomina automatismo al circuito que es capaz de realizar secuencias lógicas sin la intervención del hombre.
Dependiendo de la tecnología utilizada, los automatismos pueden ser:
Cableados: el funcionamiento lo define la conexión lógica, mediante cables, entre los diferentes elementos del sistema.
Programados: es un programa el que procesa en la memoria de un dispositivo electrónico, la información que transmiten los diversos elementos que se le conectan.
EL CONTACTOR
El contactor es un dispositivo electromagnético, que puede ser controlado a distancia para cerrar o abrir circuitos de potencia.
Una de las principales aplicaciones del contactor se realiza en el control de los circuitos de alimentación de todo tipo de motores eléctricos, pero se utiliza para alimentar otros tipos de receptores, como sistemas de resistencias, líneas de luminarias, etc.
PARTES DEL CONTACTOR
BOBINA:
Es el órgano del contactor que puede ser controlado a distancia cuando se aplica tensión a sus bornes.
Está formada por hilo esmaltado de pequeño diámetro y muchas espiras, bobinado sobre un pequeño carrete de material aislante.
Los dos bornes de la bobina, están etiquetados como A1 y A2.
Se fabrican bobinas para diferentes tensiones de trabajo (12V, 24V, 48V, 230V, etc.), tanto para corriente alterna como para corriente continua.
Es importante que compruebes la tensión y el tipo de corriente de la bobina antes de conectarla a la red eléctrica, ya que de otra forma se destruirá de forma irremediable
CIRCUITO MAGNÉTICO:
Consta de dos partes, la culata y el martillo. La culata es la parte fija y en ella se aloja la bobina del contactor. El martillo es la parte móvil.
Ambas partes se mantienen separadas en reposo debido a un dispositivo de resorte que tira de la parte móvil.
Cuando la bobina se alimenta con la tensión adecuada, la culata se imanta atrayendo al martillo hacia ella.
Habitualmente el circuito magnético no se ve desde el exterior, pero todos los contactores disponen de un elemento de indicación mecánica, que se hunde o cambia de posición, permitiendo conocer si está activado o no.
CONTACTOS ELÉCTRICOS:
Están unidos mecánicamente a la parte móvil del circuito magnético. De esta forma, cuando el martillo se desplaza, también lo hacen los contactos, abriendo los que están cerrados y cerrando los que están abiertos.
En general, se pueden encontrar dos tipos de contactos en un contactor: los de fuerza y los de mando, también llamados auxiliares.
Los de fuerza están preparados para un mayor poder de corte y se encargan de controlar las cargas de potencia (por ejemplo, un motor eléctrico, un conjunto de radiadores eléctricos, etc.).
Los de mando se utilizan para tareas auxiliares y de control.
Desde el exterior del contactor, unos contactos se identifican de otros, ya que los bornes de los de fuerza están etiquetados con números de una sola cifra (1, 2, 3, 4, 5, 6) y son normalmente abiertos.
Los de mando tienen números de dos cifras (13, 14, 21, 22) y pueden ser abiertos o cerrados.
FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR
Si conectas una bobina a la red eléctrica a través de un interruptor, como se muestra en la figura, observarás que cuando el interruptor está abierto, el circuito magnético se encuentra inactivo y el martillo se mantiene separado de la culata por el resorte. En esta situación, los contactos eléctricos, tanto los de fuerza como los auxiliares, se encuentran en su posición de reposo. Es decir, abiertos los abiertos y cerrados los cerrados.
Si se cierra el interruptor conectado al borne A1 de la bobina, la bobina se excita y el circuito magnético se cierra, moviendo con él todos los contactos del contactor. En esta situación los contactos abiertos se cierran y los cerrados se abren.
Si el interruptor vuelve a la posición de abierto, la bobina dejará de excitarse, abriéndose el circuito magnético mediante el resorte y por tanto, llevando a la posición de reposo los contactos del contactor.
SIMBOLOGÍA
ELEMENTOS DE MANDO Y SEÑALIZACIÓN
Los contactores y relés son los elementos por excelencia de los automatismos eléctricos cableados, sin embargo, cualquier sistema que se precie llamar automático debe disponer de sensores para captar las señales y receptores sobre los que actuar.
CAPTADORES O SENSORES
Los contactores y relés son los elementos por excelencia de los automatismos eléctricos cableados, sin embargo, cualquier sistema que se precie llamar automático debe disponer de sensores para captar las señales y receptores sobre los que actuar.
SENSORES ELECTROMECÁNICOS:
La simbología gráfica utilizada para representar este tipo de captadores en los esquemas está basada en los contactos (abiertos y/o cerrados) y el sistema de accionamiento.
Estos sensores disponen de un elemento de accionamiento (botón, tirador, pedal, etc) que abre y/o cierra uno (o más) contactos de tipo electromecánico.
Así, en una parte del símbolo se representa el contacto, o contactos, y en otra, unido mediante una línea discontinua, el accionamiento.
Actualmente la mayoría de los fabricantes utilizan elementos modulares, que se ensamblan con facilidad en función de las necesidades del circuito. En estos sistemas los contactos son los mismos para cualquier mecanismo y lo que cambia es el cabezal de accionamiento.
ACCIONAMIENTOS USADOS DURANTE ESTE CURSO:
INTERRUPTORES:
Son de accionamiento manual y tienen dos posiciones.
El cambio de una a otra se realiza actuando sobre el elemento de mando, que puede ser una palanca, un balancín, una manilla rotativa, etc.
Todos los interruptores disponen de un sistema de enclavamiento mecánico, que permite mantenerlos en una posición hasta que se interviene de nuevo sobre el elemento de mando.
CONMUTADORES:
Son de accionamiento manual y tienen dos o más posiciones. Permiten redireccionar la señal por diferentes ramas de circuito a través de un borne común.
PULSADORES:
Son de accionamiento manual. Permiten abrir y/o cerrar circuitos cuando se ejerce presión sobre él. Sus contactos vuelven a la posición de reposo, mediante un resorte, cuando cesa la acción.
Los botones de los pulsadores pueden ser de diferentes colores, pero hay que prestar especial atención al color verde que se utiliza para la puesta en marcha y al rojo que se utiliza para la parada.
INTERRUPTORES DE POSICIÓN:
También denominados finales de carrera, se utilizan para detectar, por contacto físico, el final de recorrido de un elemento móvil de una máquina o dispositivo automático.
Permiten abrir y/o cerrar circuitos cuando se ejerce presión sobre él, volviendo estos a su posición de reposo cuando cesa la acción.
CAPTADORES O SENSORES DE ESTADO SÓLIDO (ESTÁTICOS):
Permiten detectar objetos sin contacto.
Su funcionamiento está basado en el disparo de un circuito electrónico, que genera una señal de salida cuyo comportamiento, desde el punto de vista eléctrico, es similar al de un contacto electromecánico de apertura o de cierre.
Algunos modelos se conectan directamente a los actuadores (bobinas de relés y contactores, lámparas, etc.) y otros necesitan una unidad de acondicionamiento.
Dependiendo de la tecnología utilizada se clasifican en fotoeléctricos, inductivos, capacitivos y de ultrasonidos:
FOTOELÉCTRICOS:
Utilizan un rayo de luz (visible o de infrarrojos) como elemento de detección.
La barrera luminosa se establece entre una célula emisora y otra receptora. Pueden estar alojadas en una misma base o en bases separadas.
Se clasifican en diferentes tipos:
De barrera. El emisor y el receptor se encuentran en diferentes contenedores y es necesario alinearlos con precisión. Se utilizan para grandes distancias (hasta 60 m).
Réflex. El emisor y el receptor se encuentran alojados en el mismo contenedor, el cual es necesario alinear con un espejo reflector. Se utilizan para distancias medias (hasta 15 m).
De proximidad. Su funcionamiento es similar a los de tipo réflex, no siendo necesario el espejo reflector. El propio objeto a detectar es el encargado de reflejar el haz luminoso. Se utilizan para cortas distancias (entre 1 y 10 cm).
INDUCTIVOS:
Son detectores de proximidad y detectan exclusivamente objetos de material metálico.
Su campo de acción es muy reducido, no superando los 60 mm en los modelos de mayor potencia.
CAPACITIVOS:
Detectan objetos de cualquier tipo, conductores y no conductores, como por ejemplo: metales, minerales, madera, plástico, vidrio, cartón, cuero, cerámica, fluidos, etc.
Su aspecto físico y alcance es similar al de los inductivos.
DE ULTRASONIDOS:
Detectan objetos de cualquier tipo sin contacto físico.
Los detectores de ultrasonidos, también denominados sonar, permiten ajustar manualmente el campo de acción entre una distancia mínima y una máxima. Esto les hace enormemente versátiles para muchas aplicaciones industriales.
CONEXIONADO DE SENSORES DE PROXIMIDAD:
Según el tipo de conexionado, los sensores de proximidad (inductivos, capacitivos,fotoeléctricos, etc.) pueden ser de dos hilos y de tres hilos.
CONEXIÓN A DOS HILOS:
La conexión de estos sensores es similar a los electromecánicos. Es decir, se conectan en serie entre la carga y la red de alimentación.
Existen modelos para diferentes tensiones y tipos de corriente (alterna y continua).
La carga puede ser una bobina de contactor o un relé industrial de tensión y tipo de corriente idéntica a la de trabajo del propio detector.
CONEXIÓN A TRES HILOS:
La conexión de estos sensores es similar a los electromecánicos. Es decir, se conectan en serie entre la carga y la red de alimentación.
Existen modelos para diferentes tensiones y tipos de corriente (alterna y continua).
La carga puede ser una bobina de contactor o un relé industrial de tensión y tipo de corriente idéntica a la de trabajo del propio detector.
ELEMENTOS DE SEÑALIZACIÓN
Se utilizan para emitir señales de funcionamiento del automatismo y que el operario debe atender al realizar acciones sobre él.
Los estados que suelen señalizar son: puesta en marcha de máquinas, alarmas, disparo de relés y dispositivos de protección, etc.
Los dispositivos de señalización pueden ser ópticos o acústicos.
Pilotos y lámparas de cuadro:
Son dispositivos de señalización luminosa y disponen de un tamaño similar al de los pulsadores.
Están diseñados para ser ubicados en puertas de cuadros o en bases de botoneras.
Se pueden utilizar de diferentes colores, reservando el rojo para señalización de fallos y alarmas.
El recambio de la lámpara se realiza de forma sencilla retirando el casquillo transparente de su frontal.
Señalización acústica:
Los dispositivos de señalización acústica están basados en zumbadores, timbres, sirenas, bocinas y silbatos.
Se instalan para señalizar situaciones del automatismo que requieren la atención inmediata del operario, como: alarmas, fallos o disparo de protecciones.
OTROS ELMENTOS
Temporizador:
Es un dispositivo electrónico que permite realizar acciones (de activación o desactivación) después de un tiempo.
Algunos temporizadores permiten ajustar el tiempo de disparo desde unos pocos milisegundos hasta horas.
Eléctricamente está formado por una bobina y un conjunto de contactos de utilización.
Según su funcionamiento los temporizadores pueden ser:
A la conexión.
A la desconexión.
TEMPORIZADOR A LA CONEXIÓN:
Cuando la bobina es conectada a la alimentación, comienza el proceso de temporización.
Después del tiempo ajustado en el temporizador, los contactos cambian de posición.
Si en el proceso de temporización se desconecta la bobina, el temporizador se inicializa. Lo mismo ocurre si se desconecta la bobina una vez que el temporizador se ha disparado.
TEMPORIZADOR A LA DESCONEXIÓN:
En el momento de conectar la bobina de activación a la alimentación, los contactos del temporizador actúan, volviendo a la posición de reposo una vez transcurrido el tiempo configurado.
Si en el proceso de temporización se desconecta la bobina, el comportamiento es similar al temporizador a la desconexión.
Relojes horarios:
Estos dispositivos permiten realizar acciones de apertura y/o cierres de un circuito eléctrico, en un momento determinado de un periodo horario (día, semana o año).
En función de los periodos que son capaces de gestionar, los relojes pueden ser diarios, semanales o anuales. Dentro de estos últimos, destacan los denominados relojes astronómicos, que se adaptan con exactitud a la zona geográfica en la que se instalan.
La programación de los relojes horarios se realiza mediante unas levas o uñetas, en los más simples, o a través de un teclado y pantalla de visualización, en los más avanzados.
Los relojes horarios deben disponer de un sistema de «reserva de cuerda» que permita su funcionamiento ante cortes del suministro eléctrico.
Disponen de un órgano motor (bobina) y un contacto o conjunto de contactos, utilizables en maniobras de automatismos.
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