Montaje y reparación de automatismos eléctricos montaje y mant

Montaje y reparación de
automatismos eléctricos
Antonio Rodríguez Hernández
ic editorial
Editado por:
INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Autor: Antonio Rodríguez Hernández
1ª Edición
© De la edición INNOVA 2012
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se pretende proporcionar unos conocimientos precisos y
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artística o científica.
ISBN: 978-84-8364-965-7
Depósito Legal: MA-946-2012
Impresión: Antakira Grafic
Impreso en Andalucía - España
Gracias a mi mujer, Nani, por su incansable ayuda.
Y a mi hijo Ángel de 5 años, que me ha dejado trabajar
en este libro, mientras jugaba o veía la tele.
Presentación del manual
El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos
formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías
no formales de formación.
El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las
acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la
competencia general.
Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el
ejercicio de una actividad profesional determinada.
Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se
describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia,
pudiendo dividirse en Unidades Formativas.
CERTIFICADO DE
PROFESIONALIDAD
Expresa su
COMPETENCIA
GENERAL
Tienen asociados
UNIDADES DE
COMPETENCIA
Está dividido en
MÓDULOS
FORMATIVOS
Pueden dividirse en
UNIDADES
FORMATIVAS
|I
El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0889: Montaje y reparación de automatismos eléctricos,
perteneciente al Módulo Formativo MF0822_2: Instalaciones eléctricas automatizadas e instalaciones de automatismos,
asociado a la unidad de competencia UC0822_2: Montar y mantener instalaciones de automatismos en el entorno de viviendas y pequeña industria,
del Certificado de Profesionalidad Montaje y mantenimiento de instalaciones
eléctricas de baja tensión.
MF0822_2
Instalaciones eléctricas
automatizadas e
instalaciones de
automatismos
Tiene
asociado el
UNIDAD DE COMPETENCIA
UC0822_2
Montar y mantener instalaciones
de automatismos en el entorno de
viviendas y pequeña industria
Compuesto de las siguientes
UNIDADES FORMATIVAS
UF0889
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
UF0890
Montaje de instalaciones automatizadas
UF0891
Reparación de instalaciones automatizadas
UF0886
Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el
montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
II |
UNIDAD
FORMATIVA
DESARROLLADA
EN ESTE MANUAL
| III
(RD 1115/2007, de 24 de Agosto de 2007)
ELE257_2 MONTAJE Y MANTENIMIENTO
DE INSTALACIONES ELECTRICAS DE
BAJA TENSION
Cualificación profesional de referencia
Montar y mantener instalaciones eléctricas de baja tensión en
edificios destinados principalmente a viviendas.
Montar y mantener instalaciones eléctricas de baja tensión en
edificios comerciales, de oficinas y de una o varias industrias.
Montar y mantener instalaciones de automatismos en el entorno de
viviendas y pequeña industria.
Montar y mantener redes eléctricas aéreas de baja tensión.
Montar y mantener redes eléctricas subterráneas de baja tensión.
Montar y mantener máquinas eléctricas.
UC0820_2
UC0821_2
UC0822_2
UC0823_2
UC0824_2
UC0825_2
Unidades de competencia
 7510.1033 Instalador electricista en general.
 7510.1015 Instalador electricista de edificios y viviendas.
Ocupaciones o puestos de trabajo relacionados:
COMPETENCIA GENERAL: Montar, mantener y reparar las instalaciones eléctricas para baja tensión comprendidas en el ámbito del Reglamento Electrotécnico para baja tensión, aplicando
las técnicas y los procedimientos requeridos en cada caso, consiguiendo los criterios de calidad, en condiciones de seguridad y cumpliendo la normativa vigente.
(ELEE0109) MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN (R. D. 683/2011, de 13 de mayo)
FICHA DE CERTIFICADO DE PROFESIONALIDAD
IV |
MP0183: Módulo de prácticas profesionales no laborales.
MF0825_2: Montaje y mantenimiento de máquinas
eléctricas.
MF0824_2: Montaje y mantenimiento de redes eléctricas
subterráneas de baja tensión.
MF0823_2: Montaje y mantenimiento de redes eléctricas
aéreas de baja tensión.
MF0822_2: Instalaciones eléctricas
automatizadas e instalaciones de automatismos.
MF0821_2: Instalaciones eléctricas en
edificios de oficinas, comercios e industrias.
MF0820_2: Instalaciones eléctricas en edificios de
viviendas.
Módulos certificado
60
90
60
30
60
UF0889: Montaje y reparación de automatismos eléctricos
UF0890: Montaje de instalaciones automatizadas
UF0891: Reparación de instalaciones automatizadas
UF0886: Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
UF0892: Montaje de redes eléctricas aéreas de baja tensión
30
80
90
60
UF0896: Montaje y mantenimiento de transformadores
UF0886: Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
30
UF0886: Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
UF0897: Montaje y mantenimiento de máquinas eléctricas rotativas
30
UF0895: Mantenimiento redes eléctricas subterráneas de baja tensión
50
30
UF0886: Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
UF0894: Montaje de redes eléctricas subterráneas de baja tensión
50
UF0888: Elaboración de la documentación técnica según el REBT para la instalación de locales, comercios y pequeñas
industrias
30
90
UF0887: Montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas de interior
UF0886: Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
60
UF0884: Montaje de instalaciones eléctricas de enlace en edificios
30
30
UF0886: Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas
UF0893: Mantenimiento de redes eléctricas aéreas de baja tensión
80
60
Horas U.F.
UF0885: Montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas de baja tensión en edificios de viviendas
UF0884: Montaje de instalaciones eléctricas de enlace en edificios
Unidades formativas
Correspondencia con el Catálogo Modular de Formación Profesional
Índice
Capítulo 1
Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Introducción
Interpretación gráfica
Ajustes y tolerancias de mecanizado
Mecanizados manuales
Montaje de elementos eléctricos y electrónicos
Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
7
7
12
16
24
29
31
Capítulo 2
Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Introducción
Relaciones fundamentales entre las magnitudes eléctricas
Transducción de las principales magnitudes físicas
Instrumentos de medida: tipología y características
Procedimientos de conexión
Procesos de medida
Medidas reglamentarias
Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
37
37
43
89
96
100
102
105
107
Capítulo 3
Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Introducción
Elementos que componen las instalaciones: tipos y características
Convencionalismos de representación
Simbología normalizada en las instalaciones
Planos y esquemas eléctricos normalizados. Tipología
Interpretación de esquemas eléctricos de las instalaciones
Normativa y reglamentación
Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
111
111
134
136
154
162
165
173
175
|3
Capítulo 4
Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
1. Introducción
2. Emplazamiento y montaje de los elementos de las instalaciones
según el área de aplicación
3. Circuitos de fuerza y mando
4. Medios y equipos
5. Normativa y reglamentación
6. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
181
181
210
224
231
233
235
Capítulo 5
Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
1. Introducción
2. Averías en las instalaciones de automatismos. Síntomas y efectos
3. Diagnóstico y localización de averías: pruebas, medidas, procedimientos
y elementos de seguridad en instalaciones
4. Reparación de averías
5. Documentación
6. Elaboración de informes
7. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Bibliografía
4|
241
241
247
252
256
275
279
281
283
Capítulo 1
Preparación de armarios y
cuadros para el montaje de
circuitos eléctricos
Contenido
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Introducción
Interpretación gráfica
Ajustes y tolerancias de mecanizado
Mecanizados manuales
Montaje de elementos eléctricos y electrónicos
Resumen
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
1. Introducción
Hoy en día no podemos entender una industria sin una serie de señalizaciones; como las famosas puertas con el triangulito amarillo y el rayo, o una seta
de emergencia roja en la parte delantera o lateral de la misma.
En este capítulo vamos a ocuparnos de la preparación de un cuadro eléctrico
tanto en mecanización, como en disposición y organización de sus elementos,
para una posterior instalación eléctrica del cableado. Sabremos cómo ubicar los
elementos para ser más organizados a la hora de conectar todos los elementos
entre sí; no solo los elementos propios que lleva el interior del cuadro, sino para
las futuras conexiones con todos los elementos exteriores que necesitan interactuar, como son los receptores de carga, los sensores, los actuadores, etc.
2. Interpretación gráfica
El dibujo es una de las herramientas más útiles y necesarias a la hora de
plasmar, en un papel y de manera rápida, el concepto que queremos construir
y hacer realidad; por esto hay ciertas necesidades técnicas que debemos plantear en este título.
Antes es preciso concretar que la interpretación y la representación gráfica son un binomio que van de la mano, pues el que sabe representar sabe
interpretar.
Vamos a explicar algunas de las técnicas de representación más usadas en
la elaboración de cuadros eléctricos y su instalación.
Nota
Por ello y dado que un mantenedor en muchas ocasiones tiene que realizar representaciones
gráficas, vamos a estudiar el dibujo desde el punto de vista de la representación.
|7
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
2.1. Escalas
Las escalas son necesarias para poder representar en el papel el tamaño
que va a tener en realidad el objeto a instalar, pudiendo ser en unos casos menores que en la realidad, con lo que le llamaremos escala de reducción. Estas
escalas se usan para poder representar los tamaños grandes, en un papel más
o menos manejable a la hora de trabajar. Por el contrario, si lo que necesitamos
es ver detalles que en el tamaño real no son fácilmente visibles, utilizaremos
una escala de ampliación.
Todas las escalas están claramente expresadas tanto en ampliación como en
reducción; la forma de expresarlas es escribiendo el tamaño usado en el papel
y a continuación dos puntos “:”, seguido del tamaño que tendría en la realidad.
Ejemplo
Si tenemos una caja de 100 centímetros en la realidad y la dibujamos con 1 centímetro en
el papel, lo indicaríamos como “Escala 1:100”.
2.2. Planos
Son la viva representación de un conjunto de elementos que componen una
pieza -o un conjunto de las mismas-, directamente plasmadas en papel con
toda la normalización requerida para dibujarlo.
Todos los planos deben de cumplir unas normas de dibujo técnico y son necesarias para poder entender los planos. Sin embargo, en el trabajo de campo
no disponemos de herramientas adecuadas para elaborarlos, así que el sustituto rápido de los planos es el croquis, que nos ayuda de manera rápida a realizar
y tomar notas para montar lo que se representa en el proyecto de instalación.
8|
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Plano formato A-3
Nota
Entendemos por “normalización” su acotación, signos, símbolos, referencias, etc., todos
ellos datos de uso cotidiano en cualquier tipo de plano, sea eléctrico o mecánico.
2.3. Croquis
Los croquis son dibujos hechos a mano alzada o con pocos recursos gráficos: lápiz, papel, regla y poco más. Dado que en el trazado de estos dibujos no
hay mucha precisión, hay que tenerlos bien acotados y dar el mayor número
posible de datos en cuanto a vistas de la pieza, para poder hacernos una idea
o visión mental de la pieza lo más fiel posible a la realidad.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Las vistas de las piezas nos permiten observarlas con detalle, según la
vemos desde un lado, desde arriba o desde su frontal; estas vistas son lo que
llamamos proyecciones ortogonales y nos ayudan a ver el dibujo tal y como es
en la realidad.
Vistas y proyección ortogonal (isométrica)
PERFIL
r=3
38
r=
10
ALZADO
Ø 1.72
Ø 5.5
20
26
PLANTA
VISTA ISOMÉTRICA
6
11
16
5
10
5
2.4. Acotación
Entendemos por acotación la medida de una característica de un objeto,
la cual debe ser especificada en un dibujo técnico. A la acotación, también se
la conoce como cota o dimensión. Las cotas han de escribirse con caracteres
10 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
bien visibles, no deben producir dudas de comprensión en el sentido paralelo
a las correspondientes líneas de cota, encima de las mismas, con una ligera
separación y en cuanto sea posible hacia su mitad.
Importante
La acotación debe cumplir un conjunto de reglas para facilitar su lectura y por consiguiente,
permitir la construcción de una pieza.
Recuerde
Las cotas no deben nunca estar atravesadas o separadas por ninguna línea del dibujo.
Existen diferentes formas de acotar, dependiendo de la complejidad que
presente la pieza u objeto a representar.
Pieza acotada en posición horizontal
14
15
24
25
35
64
| 11
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
La acotación puede ser de muchos tipos, como de tamaño o de dimensión,
de localización o posición, de notas locales y generales.
Importante
Solo se podrá fabricar una pieza si las cotas son dibujadas correctamente. Un error en la
cota da lugar a una pieza mala, que habrá que desechar.
3. Ajustes y tolerancias de mecanizado
En el montaje de un cuadro eléctrico o de los elementos que intervienen
en la automatización de algún proceso productivo industrial, debemos tener en
cuenta las piezas a instalar y los ajustes y tolerancias necesarias para una fácil
colocación en su lugar predeterminado.
Imaginemos que tenemos que fijar una pieza en un bloque macizo, usando
para ello un tornillo. Lo primero que haremos es tomar medidas y ajustar el
roscado del bloque macizo a la métrica del tornillo deseado, para evitar que
quede el tornillo flojo o demasiado duro.
En este título vamos a explicar los conceptos de ajuste y tolerancia, para
saber interpretarlos y usarlos correctamente.
Ejemplo
Otro ejemplo lo encontramos en el hueco del eje de un motor (chavetero) y su correspondiente chaveta. Estos deben ajustarse y tener una tolerancia mínima, que depende de la
precisión del ajuste.
12 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
3.1. Ajuste
El ajuste es la forma en que dos piezas de un mismo conjunto y pertenecientes a una máquina se acoplan entre sí, de tal forma que una sería la que
se introduce sobre la otra. Por este motivo, a la primera se le denomina pieza
macho y a la segunda pieza hembra.
Pieza macho
Es aquella que posee una o varias extensiones en cuyas caras externas ajustará por la parte interna de la pieza hembra. Ejemplos de pieza macho pueden
ser ejes, chavetas, estrías, etc.
Pieza hembra
Es aquella que ajusta de forma inversa a la pieza macho y podemos mencionar como ejemplos a un agujero, ranuras, troqueles, etc.
También guardan una estrecha relación de ajuste los elementos que se
pueden roscar, engranar, embutir, etc.
Nota
Siempre que se tenga que ajustar alguna pieza, hay que pensar que la tolerancia nos va a
determinar su nivel correcto de ajuste. Ni holgada ni excesivamente apretada.
3.2. Tolerancia
Siempre que efectuemos una medición de una pieza, esta va a depender
de la herramienta de medida que usemos. No es lo mismo medir con un flexómetro -vulgarmente llamado metro-, que con un calibre -pie de rey- o con un
| 13
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
pálmer. Todos los elementos de medida tienen un límite de precisión. Por ello,
dependiendo de la precisión que requiera la medida, usaremos una herramienta u otra.
Por otro lado, debemos tener en cuenta que las mediciones pueden realizarlas tanto máquinas como personas. En el caso de que la haga una persona,
que sería lo más habitual, la medida que efectúa dará un valor determinado.
Ahora bien, si la hace otra persona, puede que nos dé otro valor distinto. Esto
es debido a que existe un criterio de precisión que puede diferir de una persona a otra. Esta es la diferencia más considerada en la medida.
En conclusión, las medidas debemos tomarlas en relación a la exactitud
que requiera la pieza, tanto para su montaje como para su instalación. Debido a esto, necesitamos darle un margen de exactitud, al que podríamos
llamar tolerancia.
Cotas con tolerancias (vertical y horizontal)
10.93
+0.02
- 0.02
18.22
+0.05
- 0.05
Definición
Tolerancia
Es la diferencia permisible entre una cota nominal o de referencia y su medida máxima
y/o mínima permisible. Cualquier valor de la pieza entre estos valores máximos y mínimos
es válido.
14 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Recuerde
A mayor tolerancia, más error respecto a la medida de referencia y más fácil nos resultará
fabricar la pieza y ajustarla. A menor tolerancia más difícil resultará fabricar la pieza y
ajustarla y tendremos menos error.
Como podemos observar en la imagen anterior, la tolerancia se escribe a la
derecha de la cota y a un tamaño inferior a esta.
En la parte superior, donde indicamos los valores de tolerancia, pondremos
la diferencia entre el valor máximo admisible y el valor nominal o de referencia
de la pieza.
En la parte inferior, donde ponemos los valores de tolerancia, pondremos la
diferencia entre el valor nominal o de referencia y el valor mínimo admisible
de la pieza.
Aplicación práctica
Calcule los valores que debemos colocar en una cota con tolerancia, sabiendo que una
pieza debe tener 85 mm de longitud, pero no valdrá si esta tiene más de 85,5 mm o menos
de 84,8 mm.
SOLUCIÓN
Los valores de 85,5 mm y 84,8 mm son los valores máximo y mínimo respectivamente. La diferencia con la medida real que es 85 mm será el valor de la tolerancia. Esto sería 85,5 - 85 = 0,5
(tolerancia superior que llevará signo +) y 85 - 84,8 = 0,2 (tolerancia inferior que llevará signo -).
| 15
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Estos resultados, se pondrán con el signo + en la parte superior derecha de
la cota de referencia, y con signo – en la parte inferior, tal que así, 85 ±0.50.2.
4. Mecanizados manuales
Hoy en día en la industria, es muy habitual que en sus procesos de producción se tengan que fabricar piezas y es posible que en esa fabricación se tengan que efectuar mecanizados, bien automáticos o manuales, de las mismas.
Aquí nos centraremos en el mecanizado manual, al cual podríamos definir
como el trabajo que realizamos sobre una pieza con ayuda de herramientas
para darle una forma determinada, especificada mediante medidas que hemos
tomado con anterioridad para su fabricación.
Máquina-herramienta automática. Esta máquina se encarga de mecanizar la pieza.
4.1. Necesidades de seguridad en el manejo de herramientas de
mecanizado
Antes de centrarnos en las herramientas para mecanizar hay que mencionar
simplemente los factores de seguridad necesarios para trabajar sin riesgo de
un posible accidente.
16 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Siempre que tengamos que utilizar una de las herramientas antes mencionadas, debemos utilizar protecciones, ya que lo más normal es que en un
proceso de mecanizado salten virutas o pequeños elementos que se proyectan
sobre nosotros, pudiéndose incrustar en nuestro cuerpo. Por este motivo, para
evitarlo y también posibles cortes, utilizaremos un banco de trabajo para que
la pieza se quede inmóvil al mecanizarla. Esto lo conseguimos con el llamado
tornillo de banco.
En nuestro campo de trabajo el tornillo es algo diferente en las mordazas,
estas tienen la particularidad de ser paralelas, de ahí su nombre de tornillo
paralelo.
Tornillo de banco normal a la izquierda y paralelo a la derecha
Nota
El tornillo de banco consta de una mandíbula fija y otra móvil, que se ajusta mediante
una barra de tornillo.
4.2. Herramientas para el mecanizado
A continuación hablaremos de algunas herramientas de uso cotidiano en
montajes y reparaciones de cuadros eléctricos y automatismos en general. Nos
referimos a:
■■ Lima.
■■ Broca.
| 17
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
■■ Juego
de machos.
■■ Cincel.
■■ Remache.
Recuerde
En la mecanización manual de una pieza es imprescindible llevar gafas de protección y
guantes anti-corte para protegernos de los desprendimientos de materiales.
Lima
El limado es una parte del ajuste de las piezas para producirles sus mecanizados más finos. Consiste en la eliminación de material que aún sobra de las
piezas. A estas sobras de material se le denomina viruta.
La lima es una barra de acero templado con sus caras ásperas o estriadas. Las limas pueden tener formas cilíndricas, triangulares, de media caña
o planas. Su uso depende de la superficie a limar y del tipo de material que
queremos eliminar, pues no es la misma lima la que usamos para limar metal
que para madera o plástico.
Distintos tipos de limas
18 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Nota
Las limas se enumeran según se lime de manera más o menos fina, de ahí los nombres de
lima basta, lima media y lima fina.
Sierra
El serrado es la acción que consiste en el corte de un material usando
una sierra.
Las sierras de que disponemos en la actualidad son de diferentes campos
de aplicación y de muy diversas formas, dependiendo, al igual que las limas,
del material a cortar. En nuestro caso usaremos una sierra de acero.
Ejemplo
Podemos cortar madera, acero, marquetería, cerámica, vidrio, etc.
La sierra de acero es una hoja plana de 1 mm de espesor, de más de 30 cm
de longitud y aproximadamente 1 cm de ancha, con 2 agujeros: uno en cada
extremo. Esta hoja va alojada en un arco metálico sobre dos tetones, uno fijo
y otro móvil que lo usamos de tensor; además, posee un mango para poderla
sujetar con comodidad y soltura. Por este soporte a esta sierra se la denomina
comúnmente arco de sierra.
Hay que especificar que la hoja de sierra posee dos cantos, uno de ellos
con dientes. Estos dientes son los que, por rozamiento, producirán el corte,
pero hay que tener en cuenta el sentido del diente, pues debe de mirar fuera,
| 19
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
para no arrastrar la viruta hacia nosotros al realizar el movimiento de vaivén
del arco de sierra.
Colocación de la hoja de sierra
El arco de sierra lo usaremos para cortar tubo de acero, canalizaciones metálicas, perfiles metálicos, etc.
Arco de sierra
Por último, es preciso puntualizar que la posición correcta del arco de sierra
es siempre perpendicular al suelo para evitar torcernos en el corte.
Importante
Siempre que necesitemos cortar, sea material duro o blando, usaremos el tornillo de banco
para sujetarlo, nunca las manos.
20 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Broca
El taladrado es muy conocido en el ambiente doméstico, -¿quién no ha
colocado un cuadro alguna vez? Consiste en hacer agujeros cilíndricos de una
determinada longitud y en un material cualquiera, para lo que necesitamos una
máquina llamada taladradora. Esta máquina posee una sujeción para colocarle
la broca que es la que realiza el mecanizado de agujero.
Tipos más comunes de brocas
BROCA PARA HORMIGÓN:
Vale para taladrar paredes y materiales de obra. No sirve
ni para metal ni para madera Tiene una placa de matal
duro en la punta que va rompiendo el material y puede
usarse con percusión.
BROCA PARA METAL:
Sirve para taladrar metales, plásticos y maderas en las
que no se requiera demasiada precisión. Suelen estar
hechas de acero y son de una sola pieza a diferencia de
la de hormigón. No pueden usarse con percusión.
BROCA PARA MADERA:
Es la más usada para taladrar madera. Tiene tres puntas
afiladas en el extremo de penetración, la central sirve
para centrar la broca perfectamente y las de los lados
van cortando el material. No puede usarse con percusión.
Sabía que...
Antiguamente no había taladradoras y se hacia el agujero con una herramienta manual
que tenía una manivela como el pedal de una bicicleta y recibía el nombre de “berbiquí”.
| 21
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Las brocas son herramientas cilíndricas de acero templado, con punta afilada en un extremo y con una estría a lo largo de ella en forma helicoidal,
también con rebordes afilados, de manera que al girar hace el efecto de un tornillo, cortando el material y produciéndole un alojamiento o agujero de forma
cilíndrica y del mismo diámetro de la broca.
Brocas hay de diferentes diámetros y materiales. Los diámetros más usados
son con salto de una broca a otra de 0,5 mm (1-1, 5-2-2, 5-3, etc.), y hasta
un máximo de 10 o 13 mm de diámetro. Diámetros más grandes no se pueden
alojar en una máquina taladradora de mano. Los materiales de los que están
fabricadas las brocas son dependientes del material a taladrar; así nos las podemos encontrar de acero, cromo-vanadio, vidia, etc.
Para realizar un taladro, hay que realizar 2 movimientos a la broca: uno de
rotación para arrancar material y otro de avance para penetrar en el material.
Consejo
Para facilitar la extracción de la broca, una vez penetrado el material hasta la profundidad
deseada, hay que cambiar el sentido de giro de la taladradora.
Cincel
El cincelado consiste en eliminar material mediante una herramienta cortante que recibe el nombre de cortafríos o cincel; este tiene un filo que por
impacto, producido normalmente por un martillo, corta el material.
Cincel
22 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Juego de machos
El juego de machos es una de las herramientas que también se usan en
instalaciones, mantenimiento y reparaciones eléctricas. Se usa para fabricar
roscas en el material y así fijarle algún elemento con tornillo.
La rosca es una estría arrollada en forma helicoidal a lo largo de un agujero
realizado en el material. A esa estría que es saliente se le denomina filete de
rosca. Entre filetes, existe un surco o canal con una profundidad distinta en
cada rosca.
El roscado consiste en realizar un agujero y posteriormente le introducimos
los machos de roscar, empezando con el cónico, seguimos con el semicónico y
por último, el cilíndrico.
Las roscas pueden ser de distintos diámetros y estar basadas en distintos
sistemas de normalización. Así tenemos la rosca métrica o la rosca de Whitworth: la primera se refiere al sistema métrico internacional y la segunda utiliza
las pulgadas.
Juego de machos
Remachadora
Al igual que los tornillos y sus tuercas, para fijar elementos se usan los remaches, y en nuestro campo los más usados son los de remachadora.
Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que dispone de una cabeza en su
extremo final. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache,
para que así al introducir este en un agujero, pueda ser encajado. Una vez
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
introducido en el agujero, este posee una punta que lo atraviesa con cabeza esférica donde introducimos esa punta en las mordazas de nuestra remachadora
y presionamos para retirar la punta y dejar el remache afianzado.
Remachadora y tipos de remaches
5. Montaje de elementos eléctricos y electrónicos
Las instalaciones eléctricas de automatismos son en algunos casos un tanto
complejas por la variedad de elementos que se deben ubicar en distintos lugares.
Nota
Estos lugares están definidos según cada caso por la aplicación de la instalación y necesitan una serie de elementos muy diversos: eléctricos, electrónicos, mecánicos, neumáticos,
hidráulicos, etc.
Estos elementos, en la actualidad, abarcan un amplísimo campo de uso,
por lo que nos centraremos en los de uso más frecuente.
Todo montaje requiere inicialmente un tiempo de preparación para organizar las pautas a seguir y de esta manera ordenar los elementos a instalar.
Realmente todos van vinculados, pero es recomendable establecer un método
de ejecución.
24 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
5.1. Método de ejecución
Realmente no existe ningún método específico de ejecución del montaje,
ni ninguna normativa donde se exija en qué orden debe efectuarse un montaje.
Pero la experiencia del montador decide según el tipo de instalación qué elementos colocar primero y qué orden seguir para agilizar la instalación.
Nosotros nos centraremos en un método convencional, el cual queda definido por 5 bloques de trabajo. Estos bloques representan la base de toda
instalación y son los siguientes:
■■ Bloque
■■ Bloque
■■ Bloque
■■ Bloque
■■ Bloque
de
de
de
de
de
alimentación.
dispositivos de mando y fuerza.
canalización.
carga o receptores.
emisores o pupitres.
Esquema de bloques
Bloque de acometida
Bloque de fuerza y mando
Bloque de carga o
receptores
Bloque de canalización
Bloque de emisores o
pupitres
Bloque de alimentación
Este bloque ubica sus elementos desde la toma de corriente que nos indica la instalación hasta los dispositivos de mando y fuerza. Los elementos
que intervienen son de protección y van ubicados en cajas empotradas o de
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
superficie, o en la mayoría de los casos en cuadros o armarios eléctricos solo
con protecciones.
Caja de fusibles y cuadro de protecciones
Bloque de dispositivos de mando y fuerza
Se considera la parte cerebral de toda la instalación, el bloque donde se
sitúan los cuadros y armarios eléctricos con elementos de control. Aquí los
elementos van sobre placas de montaje; en ellas pueden existir elementos
eléctricos o electrónicos especiales que necesitan su propia placa de anclaje,
-la cual es facilitada por el fabricante de estos elementos. También se pueden
montar sobre zócalos, perfiles e incluso atornillados o remachados a la placa o
placas del cuadro eléctrico: en ellos se montan todos los elementos eléctricos
de mando y fuerza.
Nota
Las puertas de un armario o cuadro se suelen aprovechar como panel de indicadores luminosos o para ubicar elementos eléctricos y electrónicos: pulsadores, interruptores, setas
de emergencia y conmutadores.
26 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Bloque de canalización
Este bloque es el camino que debemos seguir para llevar toda la fuerza y
el mando a los diferentes receptores -por ejemplo, un motor- y emisores -por
ejemplo, un detector magnético.
Los elementos eléctricos que intervienen en este bloque son solo cables o
mejor dicho mangueras de cable de distintos tipos que se mezclan entre sí en
la canalización. Los hay con tensiones considerables, con señales analógicas o
digitales, con tensiones bajas, en corriente continua, en corriente alterna, etc.
En conclusión cualquier tipo de cable que vaya o vuelva del cuadro eléctrico
o armario.
Solo queda puntualizar que generalmente las mangueras de cable que van
en la canalización suelen ir sueltas, menos cuando se produce una subida o
bajada de nivel, en estos casos tendremos que usar bridas o correíllas para
amarrarlas a la canalización.
Canalización de rejilla con mangueras
Bloque de carga o receptores
Es el bloque más pesado del montaje, pues es donde tenemos que fijar todos los receptores, normalmente atornillados, bien al suelo, en una bancada o
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
donde se requiera, como por ejemplo en los motores. También podemos montar
cualquier tipo de receptores, como cuadros secundarios, paneles electrónicos,
sistemas de iluminación, etc.
Motor
Nota
Son los elementos eléctricos más usados.
Bloque de emisores o pupitres
Son las zonas de trabajo, si las hubiera, donde se montan todos los pulsadores, interruptores, conmutadores, etc., de control o mando, que debe manipular
el operario del puesto, haciendo que funcione el proceso de automatización.
Nota
Estos elementos suelen estar situados en peanas en forma de pupitre y en una disposición
que facilita el uso del operario.
28 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
En este bloque también van incorporadas las señalizaciones de seguridad,
como balizas, giradores luminosos o señalizadores acústicos.
Pupitre
6. Resumen
La base de conocimiento que debemos recordar de este capítulo se centra
en saber interpretar un plano o croquis, de manera que sepamos situar los
elementos que intervienen en el montaje de un cuadro eléctrico. Sabremos reconocer tolerancias y aplicarlas para el mecanizado de los elementos, así como
el ajuste de piezas que intervienen en el montaje. Además, podremos realizar
escalas en los planos para conocer la verdadera dimensión de la instalación.
Una vez reconocida la magnitud de todo lo que tenemos que montar, a
través de los planos y croquis, debemos saber qué herramientas son las más
adecuadas para efectuar el montaje. Sabremos qué herramienta usar en cada
caso: usaremos la sierra para cortes; las limas para quitar rebabas o salientes
que pudiesen producir cortes; la remachadora y remaches para unir elementos;
los juegos de machos para fabricar roscas; el cincel y el martillo para cortar
trozos más duros; las brocas y la taladradora para hacer agujeros y la mordaza
o tornillo de banco para sujetar los elementos a mecanizar.
Ya sabemos interpretar, ajustar, mecanizar y lo último que debemos recordar es cómo montar los elementos eléctricos de la instalación. Para ello,
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
tenemos que organizar nuestro método de trabajo, sabiendo qué elementos
montaremos según el esquema eléctrico en la zona de alimentación y protección; cuáles en el cuadro de mando y fuerza; cuáles irán sobre la canalización
y, por último, nos ocuparemos de los elementos que intervienen como carga o
receptores y como emisores o pupitres.
30 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. En un plano, para fabricar una pieza, como mínimo usaremos la vista de ________
_____________ y la vista de ___________________ en piezas sencillas, y utilizaremos también la vista de_________________ en las más complejas.
2. Un plano a escala 20:1 es un plano de ampliación.
Verdadero
Falso
3. Nunca debemos acotar un croquis a mano alzada.
Verdadero
Falso
4. Una pieza con poca tolerancia, podría ajustarse con herramientas pero sin dificultad.
Verdadero
Falso
5. Una tolerancia negativa es aquella cuya cota es _______________ que la referente o nominal y una tolerancia positiva es aquella cuya cota es _______________
que la referente o nominal.
6. Relacione el tipo de lima y la superficie más idónea a usar.
a.
b.
c.
d.
Triangular.
Redonda.
De media caña.
Plana.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
7. Relacione las brocas con el material que las usaremos.
a. Acero.
b. Madera.
c. Hormigón.
8. El orden de intervención de los machos de rosca es 1º ____________, 2º
____________ y 3º ______________.
9. Relacione la parte instalada de una instalación con su componente.
a.
b.
c.
d.
Pupitre
Máquina
Relé
Fusible
Motor
Caja de acometida
Pulsador
Cuadro eléctrico
32 |
CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje
de circuitos eléctricos
10. Un cable multiconductor se alojará en una canalización o canaleta.
Verdadero
Falso
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Capítulo 2
Medida en las instalaciones de
automatismos eléctricos
Contenido
1. Introducción
2. Relaciones fundamentales entre las magnitudes
eléctricas
3. Transducción de las principales magnitudes físicas
4. Instrumentos de medida: tipología y características
5. Procedimientos de conexión
6. Procesos de medida
7. Medidas reglamentarias
8. Resumen
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
1. Introducción
En las instalaciones eléctricas también es necesario evaluar o medir algunos parámetros o magnitudes del circuito eléctrico, como son la intensidad de
corriente, la tensión eléctrica, la resistencia eléctrica, la potencia eléctrica o la
energía eléctrica. Estas magnitudes nos van a indicar el buen funcionamiento
de la instalación o posibles problemas subyacentes de una avería.
Respecto a la seguridad de los elementos que constituyen la instalación y
de las personas que la utilizan, han de conocerse otros parámetros importantes, así como su medida para valorar la seguridad. Alguno de ellos son la resistencia de tierra, la resistencia de aislamiento, la sensibilidad de los aparatos
de protección, etc.
En este capítulo vamos a estudiar la realización que existe entre las distintas medidas, así como su valoración. Se hará de forma teórica y en ocasiones
práctica, sin detenernos en la constitución interna de los aparatos de medida,
ya que estos exceden el ámbito de la instalación de automatismos.
2. Relaciones fundamentales entre las magnitudes eléctricas
Medir es comparar una medida determinada con otra que tomamos como
patrón de referencia. A principios del siglo XX se fueron unificando estos
patrones de medidas por la Comisión Internacional de Pesas y Medidas, que
estructuraron el Sistema Internacional de Medidas. En la siguiente tabla, podemos ver las magnitudes más importantes que encontraremos en cualquier
circuito eléctrico.
Nota
Según esto, es necesario que los patrones de referencia sean aceptados de forma general
por la comunidad científica internacional.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Magnitudes eléctricas fundamentales
Magnitud
Denominación
Símbolo
Cantidad de electricidad
Culombio
C
Galvanómetro
Corriente
Amperio
A
Amperímetro
Tensión
Voltio
V
Voltímetro
Resistencia
Ohmio
Ω
Óhmetro
Capacidad
Faradio
F
Capacímetro
Frecuencia
Hertzio
Hz
Frecuencímetro
Energía
Julio
J
Contador de energía
Potencia
Vatio
W
Vatímetro
-
Cos ϕ
Fasímetro
Factor de Potencia
Aparato de medida
En el campo de las medidas eléctricas hay que distinguir entre dos tipos
de medidas:
2.1. Medidas industriales y medidas de laboratorio
Las medidas industriales son aquellas que podemos realizar directamente sobre el montaje o instalación de nuestros automatismos eléctricos. Para
realizarlas se necesitan aparatos que sean prácticos, con la posibilidad de ser
manejados en cualquier punto de la instalación, es decir que sean portátiles.
Las medidas de laboratorio se realizan en condiciones ideales y distintas
a las condiciones ambientales reales. Son mediciones teóricas y se utilizan
para verificar el funcionamiento de los aparatos de medida o para el diseño de
aparatos y circuitos de medida.
38 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Nota
Estos aparatos suelen tener una mayor precisión que los utilizados en la industria, de ahí,
que sean más caros y delicados.
2.2. Relación entre medidas industriales y de laboratorio
Una vez vistos estos conceptos fundamentales, citaremos la relación física
existente entre ellas. Esta relación se consigue de una manera matemática,
según las leyes y teoremas físicos de electricidad. Son las fórmulas las que nos
muestran claramente la relación física entre estas magnitudes.
culombio es la intensidad por unidad de tiempo y su fórmula sería:
■■ El
Q=Ixt
intensidad, la tensión y la resistencia están interrelacionadas por la
ley de Ohm y se pueden expresar de 3 maneras distintas pero iguales a
la vez:
■■ La
intensidad es la corriente que pasa por una resistencia cuando se
le aplica en sus extremos una tensión. Su formula sería:
 La
I = U/R
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Tensión es la diferencia de potencial que existe entre los extremos de una resistencia cuando por ella circula una intensidad. Su
fórmula sería:
 La
U=IxR
resistencia es la oposición al paso de la corriente eléctrica cuando esta pasa de un potencial más positivo a otro menos positivo. Su
fórmula sería:
 La
R = U/I
potencia es la intensidad que consume una carga cuando se le administra una diferencia de potencial (tensión). Su fórmula sería:
■■ La
P=IxU
energía es la cantidad de potencia por unidad de tiempo. Su fórmula
sería:
■■ La
40 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
E = P/t
capacidad de un condensador es la cantidad de electricidad que se
puede almacenar en un condensador cuando se le aplica en sus extremos una determinada diferencia de potencial. Su fórmula sería:
■■ La
C = Q/U
frecuencia no posee una relación a simple vista como las demás
unidades de medida, pero de todas maneras, podemos definirla como
un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado
de veces durante un segundo. Cada ciclo se llama período (T), que es el
tiempo que tarda en hacerse un ciclo. Su fórmula sería:
■■ La
F = 1/T
| 41
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
último, el factor de potencia es la relación entre la potencia real
que se consume y la que se usa. Su fórmula relacionada con la potencia
sería:
■■ Por
P = U x I x Cos ϕ
No siempre tenemos que tomarle lectura a todas la magnitudes físicas que
conocemos –a veces es imposible por falta de medios-, pues mediante la relación de sus fórmulas podremos averiguar las que nos falten.
Aplicación práctica
Calcule el Cos φ de un motor sabiendo que la resistencia de su devanado es de 200 Ω, se
alimenta a 400 V y su potencia activa es de 750 W.
SOLUCIÓN
La fórmula que nos da la relación del factor de potencia es P = U · I · Cos ϕ, analizamos y
vemos que tenemos el valor de U, que son 400 V, tenemos P que son 750 W y nos falta saber I.
Pero tenemos otro dato que es R y con la relación I = U/R calcularíamos I. Esto es:
I = U/R = 400 v/200 Ω = 2 A
Si despejamos Cos ϕ tendremos:
Cos ϕ = P/(U · I) = 750 W/(400 V · 2 A) = 0.9375
42 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Nota
La potencia es un concepto variable con respecto a cos φ, pudiendo ser potencia activa P,
potencia reactiva Q y potencia aparente S.
3. Transducción de las principales magnitudes físicas
Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía, que conocemos por su magnitud física, en otro tipo de
energía diferente que pertenece a otra magnitud física distinta.
El nombre del transductor nos indica generalmente la transformación que
realiza. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, para obtener la
información de entornos físicos y químicos y conseguir, a partir de esta información, señales o impulsos eléctricos o viceversa.
Recuerde
Los transductores siempre gastan algo de energía en su funcionamiento, por lo que la señal
medida resulta de carácter débil y debemos amplificar.
Los transductores más conocidos del mercado donde se transforma le
energía eléctrica en otro tipo de energía o viceversa son los siguientes: electromecánicos, electroquímicos, electrostáticos, fotoeléctricos, piezoeléctrico,
electromagnéticos y electroacústicos. Pero existen muchísimos más que no
transforman la energía eléctrica, pero sí otros tipos de energía como por ejemplo los transductores fotométricos, termoquímicos, termométricos, etc.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
B
A
C
Transductores de izquierda a derecha: electroacústico, fotoeléctrico y electromagnético
3.1. Tipos de transductores. Ejemplos
Para hacer más entendible el concepto de transductor, citaremos un ejemplo más o menos conocido por todos nosotros:
■■ Electromecánico.
Estos son los tocadiscos o gramófonos antiguos. La
aguja o púa del tocadiscos, cápsula fonocaptadora, transforma las vibraciones de los surcos del disco en corrientes oscilantes.
■■ Electroquímico. Son más difíciles de encontrar en nuestra casa. Serían
aquellos que usan las máquinas de laboratorio en sanidad para analizar
la sangre u otros elementos del campo de la medicina o farmacia. Transforman la energía química en impulsos eléctricos. Ejemplo: Máquinas
de laboratorios en sanidad para analizar sangre.
■■ Electrostático. Sería una membrana metalizada, que hace como de diafragma movida por la fuerza electrostática que se produce al variar la
carga de las dos placas entre las que se encuentra, es decir, como un
altavoz que funciona de manera distinta a los convencionales. Ejemplo:
Diafragma similar a un altavoz, pero que funciona de manera diferente.
■■ Fotoeléctrico. Convierten la energía luminosa en eléctrica y viceversa. El
ejemplo más conocido se da en las cámaras de fotos, para saber la cantidad de luz de que disponemos al disparar y dar el tiempo de obturación.
■■ Piezoeléctrico. El fenómeno piezoeléctrico es aquel que hace que se
produzca energía eléctrica al ejercer una presión sobre un elemento. No
todos los elementos de la naturaleza son piezoeléctricos, el que sí lo es
y dio lugar a su descubrimiento es el cristal de cuarzo. Como ejemplo,
está el encendedor de un mechero o el encendedor de un termo de gas
piezoeléctrico.
44 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
■■ Electromagnético.
Transforma la electricidad en energía magnética y
viceversa. Un ejemplo son los electroimanes de las chatarrerías o el
solenoide de todos los altavoces normales.
■■ Electroacústico. Convierte la energía acústica -vibraciones sonoras y oscilaciones en la presión del aire- en energía eléctrica -variaciones de
voltaje-. Un ejemplo claro sería un micrófono.
Ya hemos entendido lo que es un transductor y hemos conocido algunos de
los que convierten la energía eléctrica en otro tipo de energía o viceversa, pero
vamos a centrarnos en elementos de transducción que nos aporten, a través
de la electricidad, datos o información de ciertas magnitudes físicas que nos
servirán para controlar operaciones industriales de manera automática.
Importante
Nunca confundamos un transductor con un sensor. El sensor es un dispositivo capaz de
detectar magnitudes físicas y químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas.
3.2. Temperatura
La temperatura está muy latente en industria y es muy normal encontrarnos
transductores y sensores de este tipo a instalar.
Conceptos básicos
Los transductores eléctricos de temperatura utilizan diversos fenómenos
físicos que son influidos por la temperatura y entre los cuales figuran:
a. La variación de resistencia en un conductor (sondas de resistencia).
b. La variación de resistencia de un semiconductor (termistores).
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
c. La fuerza electromotriz creada en la unión de dos metales distintos
(termopares).
d. La intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (pirómetros
de radiación).
Estos cuatro fenómenos físicos son los que hacen que se consiga la transducción en los cambios de temperatura.
En el caso a, el coeficiente de resistencia de los metales es positivo constante. Un coeficiente positivo significa que la resistencia aumenta a medida
que aumenta la temperatura. Si el coeficiente es constante, significa que el
factor de proporcionalidad entre la resistencia y la temperatura es constante y
que la resistencia y la temperatura son proporcionales lineales.
Cuando se usa un alambre de metal puro para la medición de temperatura,
se le denomina detector resistivo de temperatura, o RTD.
En el caso b, si usamos óxidos metálicos, el material adquiere la forma de
pequeños bulbos o pequeños capacitores. El dispositivo formado así se llama
termistor. Los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos bastante grandes, que no son constantes.
Nota
Por esto, el termistor es apropiado para la medición de temperatura dentro de bandas no
excesivas, pues dan una gran respuesta a un cambio de temperatura pequeño.
En el caso c, se trataría de unir dos metales distintos y en dicha unión se
generaría un voltaje, que es función de la diferencia de temperatura entre uno
de los extremos denominado punto caliente o unión caliente de medida y el
otro denominado punto frío o unión fría de referencia. Esta unión de dos metales se le denomina termopar.
46 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
En instrumentación industrial, los termopares son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango
de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del
sistema inferiores a un grado Celsius son difíciles de obtener.
Níquel-cromo
12,2 mV
300º C
Aluminio-cromo
Termopar. A 300º C nos daría 12,2 mV de tensión.
En el último caso d, el dispositivo es capaz de medir la temperatura de
una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. Estos elementos se
denominan pirómetros.
Pirómetro con escala de reloj
El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 ºC. El rango de temperatura de un pirómetro se
encuentra entre -50 ºC hasta más de 4000 ºC.
Ventajas e inconvenientes
Como norma general, los termistores son preferibles cuando la banda de
temperaturas esperada es pequeña, mientras que los RTD son preferibles
cuando la banda de temperatura esperada es amplia. Cada transductor es el
| 47
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Ejemplo
Un ejemplo de aplicación es la medida de la temperatura de metales incandescentes en
molinos de acero o fundiciones.
mejor en una situación de medida determinada, por lo que tenemos que saber
cuándo debe utilizarse cada uno de ellos.
Como podemos ver en la tabla 2, se están comparando los cuatro tipos de
transductores de temperatura más utilizados, y se reflejan los factores que
deben tenerse en cuenta.
RTD
Termistor
Sensor de IC
Termopar
Más estable.
Más preciso.
Algo lineal.
Alto rendimiento.
Rápido medida
de dos hilos.
El más lineal.
El de más alto
rendimiento.
Económico.
Autoalimentado.
Robusto.
Económico.
Amplia variedad
de formas.
Amplia gama de
temperaturas.
Caro.
Lento.
Precisa
alimentación.
Cambia su
resistencia.
Medida de 4 hilos.
Autocalentable.
No lineal.
Rango de
temperatura
limitado.
Frágil.
Precisa fuente de
alimentación.
Autocalentable.
Limitado a
< 250 ºC.
Precisa
alimentación.
Lento.
Autocalentable.
Configuraciones
limitadas.
No lineal.
Baja tensión.
Precisa referencia.
El menos estable.
El menos sensible.
Ventajas
Inconvenientes
48 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Tipos de transductores de temperatura
Los transductores de temperatura se pueden tipificar desde distintos puntos
de vista, pero el más usado es el que los distinguen en cuanto a su construcción.
Los más utilizados son los siguientes:
Detectores de temperatura de resistencia (RTD)
Los metales conductores expresan, a una temperatura especificada,
la variación de la resistencia en ohmios por cada grado que cambia su
temperatura.
La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal
siguiente:
Rt = RO (1 + a t)
Donde:
R0 = Resistencia en ohmios a 0 °C.
Rt = Resistencia en ohmios t °C.
a = Coeficiente de temperatura de la resistencia.
La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende
de las características de resistencia en función de la temperatura que son
propias del elemento de detección.
| 49
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Sonda de resistencia térmica
Termistores
Los termistores son semiconductores electrónicos con un coeficiente
de temperatura de resistencia negativo de valor elevado y que presentan
una curva característica lineal tensión-corriente siempre que la temperatura se mantenga constante.
La relación entre la resistencia y la temperatura viene dada por la
expresión.
1 1
Rt = R0e ß( T - T0 )
s
Donde:
Rt = Resistencia en ohmios a la temperatura absoluta Tt.
R0 =Resistencia en ohmios a la temperatura absoluta de referencia T0.
β = Constante dentro de un intervalo moderado de temperaturas.
Termistores
50 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Termopares
Los termopares se utilizan extensamente, ya que ofrecen una gama de
temperaturas mucho más amplia y una contrucción más robusta que otros
tipos. Además, no precisan alimentación de ningún tipo y su reducido
precio los convierte en una opción muy atractiva para grandes sistemas de
adquisición de datos.
Diferentes formas de termopar
Nota
Sin embargo, para superar algunos de los inconvenientes inherentes a los termopares y
obtener resultados de calidad, es importante entender la naturaleza de estos dispositivos.
Pirómetros
Los pirómetros de radiación se fundamentan en la ley de Stefan Boltzmann, que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la
superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia
de la temperatura absoluta del cuerpo.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
W = KT4
Los pirómetros de radiación miden, pues, la temperatura de un cuerpo
a distancia en función de su radiación. Los instrumentos que miden la
temperatura de un cuerpo en función de la radiación luminosa que este
emite se denominan pirómetros ópticos de radiación parcial o pirómetros
ópticos y los que miden la temperatura captando toda o una gran parte de
la radiación emitida por el cuerpo se llaman pirómetros de radiación total.
Tipos de pirómetros
3.3. Presión
La mayoría de los sistemas de control de procesos industriales requieren la
medida de presión, por lo que existen diversos tipos de sensores y medidores
de presión.
Conceptos básicos
Antes de explicar los tipos de transductores de presión, es importante conocer algunos términos usados en la medición de presiones, así como establecer
la diferencia entre presión absoluta, presión de diferencial y presión del dispositivo. La presión absoluta de un fluido es la diferencia entre la presión de un
fluido y el cero absoluto de presión. La presión de diferencial es la diferencia
entre dos presiones absolutas, tales como las medidas en dos puntos de un
52 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
fluido. La presión de dispositivo indica la diferencia entre la presión del fluido
y la presión atmosférica.
Por tanto, la presión absoluta y la mostrada por el dispositivo están relacionadas por la siguiente expresión:
Presión absoluta = Presión de dispositivo + Presión atmosférica
El término presión diferencial se usa para describir el rango de presiones
para el que comúnmente se requiere la medida. Esta es la base para estudiar
su funcionamiento, el cual se debe al rango de medida, o lo que es lo mismo:
entre qué medidas de presión pueden funcionar. Así pues:
a. Medida de presión baja.
b. Medida de presiones de rango medio.
c. Medida de presión alta.
En estos tres casos conseguimos medir la magnitud física de la presión con
distintos métodos, pero empezaremos explicando el famoso tubo de Bourdon.
Tubo de Bourdon
El tubo de Bourdon es un tubo en forma de U y sección cilíndrica, en el
cual uno de los extremos ha sido sellado, previo llenado de su interior con
un líquido y dejando una pequeña cámara de aire. Al aumentar la presión
en el interior del tubo, este tiende a perder la forma de U abriéndose e
intentando enderezarse. Este movimiento depende del material del tubo y
de sus dimensiones, así como del líquido que hemos introducido.
En el caso a, se pueden usar adaptaciones de este dispositivo para
medir presiones absolutas en el rango de vacío (presiones menores que la
atmosférica). Versiones especiales de los tubos de Bourdon miden presio-
| 53
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
nes por debajo de los 10 milibares, manómetros e instrumentos de fuelle
miden presiones bajo los 0,1 milibares, y los diafragmas se pueden diseñar para medir presiones por debajo de los 0,001 milibares.
Tubo de Bourdon
Presión a medir
Extremo sellado
Nota
También se usa el medidor de Pirani, el de termistor, de McLeod y el de ionización.
La elección de un transductor de baja presión depende de su aplicación. Algunos medidores para medir media presión nos servirán para el
rango de 0,001 milibares a 1 bar y suelen emplearse en este rango dependiendo de la aplicación. Alguna de ellas puede ser control de procesos,
control automático o calibración.
Para presiones menores de 0,001 milibares solo los transductores basados en termistor/termopar miden bajo los 0,0001 milibares, los de Pirani bajo 0,00001 milibares y los de ionización bajo 10-13 milibares.
En el caso b, las medidas de presiones de rango medio son las idóneas
para el tubo Bourdon, pero se usan otros tipos en este rango de presiones
como son el manómetro, el medidor de peso muerto, el diafragma, el fuelle y el dispositivo de cable resonante.
54 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
En el caso c, por encima de los 7000 bares, se realizan eléctricamente
mediante cambio en la resistencia. Se usan materiales con una característica de resistencia y de presión lineal, se mezcla oro-cromo y manganeso.
Con este material se elabora una bobina y se encierra en un fuelle sellado
y relleno de queroseno. La presión desconocida se aplica al extremo del
fuelle que transmite la presión a la bobina. La magnitud de la presión
aplicada se determina midiendo la resistencia de la bobina.
Transductor de cambio de resistencia, para alta presión
Cable aleado
conformado en bobina
Presión a conocer
Relleno de queroseno
Ventajas e inconvenientes
En este tipo de transductores no es difícil saber el tipo de medidor que se
debe usar pues como acabamos de ver, depende de su rango de trabajo. Ahora
bien, entre un mismo rango de trabajo, podemos encontrarnos transductores
aptos para mayores sensibilidades, que a su vez serán más caros por su material de fabricación.
Tipos de transductores de presión
Al igual que con los transductores de temperatura, podemos tipificarlos
desde distintos puntos de vista y en este caso también lo haremos según su
construcción.
| 55
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Los más representativos son los siguientes:
Medidor de Termopar
Este transductor consiste principalmente en medir la conductividad
térmica. A baja presión, los gases establecen una relación lineal entre
la presión y la conductividad térmica, como podemos observar en la siguiente imagen, en la cual se representa la conducción de calor entre la
lámina caliente y la superficie fría exterior del tubo de cristal, que está
a temperatura ambiente. La lámina metálica se calienta por el paso de
una corriente, y su temperatura se mide por un termopar, la temperatura
medida depende de la conductividad térmica del gas, que depende de la
presión del mismo.
Medidor de termopar
Superficie fría
Superficie caliente
Circuito calentador
Termopar
Importante
El calor transmitido por radiación es una magnitud constante e independiente de la presión
que puede ser medida.
56 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Medidor de termistor
Los medidores de termistor se emplean de la misma manera que el
anterior pero incorpora un elemento semiconductor a efecto de metal para
ser calentado.
El rango de presiones normales va desde 10-4 milibares a 1 milibar.
Medidor de Pirani
Es parecido al medidor de termopar pero tiene un elemento calefactor
que consiste en 4 bobinados de wolframio conectados en paralelo. Dos
tubos idénticos se conectan normalmente en un circuito puente, conteniendo uno el gas a la presión que queremos medir, mientras en otro se
mantiene a muy baja presión. La corriente pasa por el elemento de wolframio, que alcanza una cierta temperatura de acuerdo con la conductividad
térmica del gas. La resistencia del elemento cambia con la temperatura y
produce el desequilibrio del puente de medida.
Tales medidores cubren el rango de presiones de 10-5 milibares a 1
milibar.
Medidor de Pirani
Cámara de
referencia
ío
c
Va
Indicador
Potenciómero
de calibración
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
De este modo, el medidor de Pirani evita el uso de un termopar para medir la temperatura.
Medidor de McLeod
Un fluido a baja presión se comprime a presiones superiores. En esencia, el medidor puede ser visualizado como un manómetro de tubo en
forma de U, sellado en un extremo y bloqueado a voluntad. El pistón se
retira previamente y hace que el mercurio se quede en la parte más baja.
El fluido a presión desconocida se introduce por el tubo Z, desde donde
también fluye hacia el tubo Y. A continuación, se empuja el pistón, subiendo el nivel del mercurio hasta la unión J. En este momento, el fluido
en el tubo Y está a presión inicial y contenido en un volumen conocido.
Un empuje mayor del pistón comprime el fluido en el tubo Y, hasta que se
alcanza la marca de cero en el tubo Z.
Medidor de McLeod
Presión a medir
J
Z
Pistón
Y
58 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Nota
La medida de la altura de la diferencia de h permite el cálculo del volumen comprimido.
Medidor de ionización
Es un tipo especial de transductor usado para medir presiones muy
pequeñas en el rango de 10-13 a 10-3 bares. El gas a presión desconocida
se introduce en un recipiente de cristal que contiene un filamento que
descarga electrones al ser calentado. La presión se determina mediante
la medición de la corriente que fluye entre el ánodo y el cátodo. Esta corriente es proporcional al número de iones por unidad de volumen, cuyo
número es proporcional a la presión.
Transductor de ionización caliente a la izquierda y frío a la derecha
Placa
Rejilla
Vacío
Indicador
Vacío
Cátodo
2000 V
Filamento
Ánodo
Batería
Campo magnético
Manómetro en U
Es un tubo de Bourdon en forma de U, se usa comúnmente en aplicaciones que requieren una indicación visual de los niveles de presión. Es
un método muy sencillo que se basa en Bourdon, pero es distinto, ya que
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
no cierra un extremo. La diferencia de altura del fluido con la presión en
ambos extremos del tubo es la medida para su cálculo.
Presión ambiente
Presión
a medir
Presión
a medir
h
h
(a)
(b)
a) Mide la presión diferencial entre dos gases
b) Mide la presión diferencial respecto a la atmósfera
Recuerde
Los manómetros de tubo en forma de U se usan típicamente para medir presión de dispositivo, y diferencial por encima de los 2 bares.
Medidor de peso muerto
Consiste en un instrumento de lectura comparativa, en el que se añaden pesos a la plataforma de un pistón hasta que el pistón alcanza una
marca fija de referencia. En ese momento la fuerza de los pesos sobre el
pistón equilibra la presión ejercida por el fluido bajo el pistón. La presión
del fluido se calcula, en términos del peso añadido a la plataforma y el
área conocida del pistón.
60 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Transductor de peso muerto
Ubicación de pesas
Pistón
Marca de referencia
Presión a medir
Nota
Su mayor aplicación es como instrumento de referencia con el que calibrar otros dispositivos
medidores de presión.
Medidor de diafragma
La presión producida en un diafragma, provoca el desplazamiento de
este, y dicho desplazamiento se mide por un transductor de posición. La
presión inicial y la diferencial pueden ser medidas por diferentes versiones
de instrumentos basados en diafragma.
Transductores de diafragma
Presión
Puntero
Aguja indicadora
Diafragma
Espaciadores
Extremo libre
Cápsulas de
diafragma
Extremo fijo
| 61
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Los instrumentos de diafragma se usan para medir presiones por encima de los 10 bares.
Medidor de fuelle
Los cambios de presión en un transductor de fuelle producen un movimiento de traslación al final del fuelle que se mide por transductores
capacitivos, inductivos, LVDT (Transformador Diferencial Variable Lineal)
o resistivos de acuerdo con el rango de movimiento producido.
El rango de medida para un instrumento de fuelle es de 0 a 1 bar.
Transductor por fuelle
Movimiento
Fuelle
Presión a medir
Medidor de tubo de Bourdon
Consiste en un tubo flexible de sección ovalada, fijo en uno de sus
extremos y libre en el otro; cuando en el libre se aplica una presión, este
puede estirarse o cerrarse y este cambio de posición se traduce en una
transmisión mecánica de movimientos escalados y calibrados de posición.
A continuación, veremos algunos ejemplos visuales de los manómetros
más usados y su estructura de Bourdon en su interior.
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CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Distintas maneras de escalar por Bourdon un manómetro
30
40
50
20
60
10
70
0
Escala
Tubo de
bourdon
Escala
Recuerde
Es el más común de los medidores industriales de presión en líquidos y gases, y son la
base de los actuales manómetros.
Medidor de cable resonante
Es muy nuevo y su fundamento es aplicable gracias a la electrónica.
Consiste en un cable que se tiende a lo largo de una cámara que contiene un líquido fluido a una presión desconocida y sometido a un campo
magnético. El cable resuena a su frecuencia natural de acuerdo con su
tensión, que varía con la presión. Esa frecuencia se mide por circuitos
electrónicos integrados en el dispositivo.
| 63
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Transductor por cable resonante
Presión a medir
Cable resonante
Corriente de salida
Bloque de
amplificación
Bloque convertidor
de frecuencia
3.4. Caudal
Los transductores de caudal se basan en distintos principios según se trate
de fluidos compresibles o no. El de volumen depende solo de la sección considerada y de la velocidad del fluido, pero el de masa depende además de la
densidad del fluido y esta a su vez de la presión y temperatura del mismo.
Definición
Caudal
Masa por unidad de tiempo o como volumen por unidad de tiempo.
La mayoría de los sensores miden caudal volumétrico. En el caso de fluidos
incompresibles la forma habitual de medición es hallar la velocidad de paso
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CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
por una sección conocida. Para los compresibles, los métodos más adecuados
se basan en el empleo de turbinas.
Conceptos básicos
Los conceptos requeridos para estos transductores son los derivados del
estudio volumétrico de los fluidos y sus variables físicas como presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino, etc. No
necesitamos profundizar demasiado en las nociones de física, nos bastará con
saber cuáles son los principios físicos que se aplican en su funcionamiento.
Estos se pueden resumir en 2 grupos:
a. Transductores volumétricos de caudal: por presión diferencial, por área
variable, por velocidad, por fuerza, por tensión inducida, por desplazamientos positivos, por torbellinos y por oscilaciones.
b. Transductores másicos de caudal: por compensación de presión y temperatura del volumétrico, térmicos, momentos y fuerza de Coriolis.
Ventajas e inconvenientes
Las pautas a seguir en este tipo de transductor corren parejas a las de presión. En este caso no existe rango definido de medidas, sino tipos según el uso
y dimensiones. Cada gas o fluido a medir hace que sea más ventajoso un tipo
u otro. De ello haremos mención en el siguiente punto.
Ejemplo
Para los volumétricos en presiones diferenciales, el tubo Pilot tiene la ventaja de tener
una escasa caída de presión en la tubería y un bajo coste, suele usarse para diámetros
grandes y gases limpios.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Tipos de transductores de caudal
Los transductores de caudal se pueden dividir en 2 tipos dependiendo de la
magnitud de medida, pudiendo ser un volumen de un gas o fluido –volumétricos- o una masa como de un líquido o fluido –másicos-.
Volumétricos
Los volumétricos se pueden a su vez dividir en distintos tipos según su
mecánica de medición. Así pues, podemos tener los siguientes:
De presión diferencial
En este primer apartado tenemos 5 modelo distintos:
~~ Placa-orificio
o diafragma. Consiste en una placa perforada instalada en la tubería. Consta de dos tomas conectadas en la parte
anterior y posterior de la placa, las cuales captan esta presión
diferencial, que es proporcional al cuadrado del caudal.
Tubo de placa-orificio
Toma a D
Tomas en
ángulo
Toma a D/2
Placa de orificio
Tomas en las bridas
66 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
~~ Tobera.
Está situada en la tubería con dos tomas, una anterior y
la otra en el centro de la sección más pequeña. La tobera permite caudales del 60% más a los de la placa-orificio en las mismas
condiciones de servicio.
Tubo de tobera
Orificio de
alta presión
Orificio de
baja presión
Cono de entrada
Garganta
~~ Tubo
Venturi. Por medio de la reducción del diámetro, se pueden
tomar muestras de la presión, antes y después de la reducción
del diámetro. Una es la toma anterior y otra en la toma posterior.
Tubo Venturi
h
A1
v1
1 p
1
A2
2
v2
p2
p
| 67
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
~~ Tubo
Pitot. Mide la diferencia entre la presión total y la presión
estática, es decir, la presión dinámica, la cual es proporcional al
cuadrado de la velocidad.
Tubo Pitot
Presión total
Presión estática
P1
P2
~~ Tubo
Annubar. Es una innovación del tubo Pitot y consta de dos
tubos: el de presión total y el de presión estática.
Tubo Annubar
Presión estática
P
Pt V
Recuerde
Es de mayor precisión que el tubo de Pitot.
68 |
Pt(media)
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
De área variable
Son medidores de caudal de área variable en los cuales un flotador cambia su posición dentro de un tubo, proporcionalmente al
flujo del fluido.
Se denominan rotámetros y existen 4 modelos:
~~ Rotámetro
de purga. Para caudales muy pequeños.
~~ Rotámetro de vidrio. Nos determina una lectura directa.
~~ Rotámetro armado. No permite una lectura directa.
~~ Rotámetro by-bass. Se emplean conectándolos a las tomas de
una placa orificio o diafragma.
Rotámetro
G
Longitud de la escala
F
Longitud Rotámetro
E
Nota
Las fuerzas actúan sobre el flotador.
| 69
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
De velocidad
En la medición de caudales en canales abiertos, se utilizan vertederos de formas variadas que provocan una diferencia de alturas del
líquido en el canal, entre la zona anterior del vertedero y su punto más
bajo. Tipos de vertederos: rectangular, triangular, cipolleti o trapezoidal, Pashall o Ventury.
De velocidad por canal abierto
Abrazadera
Medidor
Ultrasonidos
Canal abierto tipo
Parshall/Venturi
Entrada
Salida
De fuerza
Consiste en una placa instalada directamente en el centro de la
tubería y sometida al empuje del fluido.
Medidor por fuerza en placa
Transmisor neumático o de
galgas extensiométricas
FT
Placa
70 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
De tensión inducida
El conductor es el líquido y es la señal generada. Esta señal es
captada por dos electrodos rasantes con la superficie interior del tubo
y diametralmente opuestos.
De desplazamiento positivo
Miden el nivel en volumen contando o integrando volúmenes separados de líquido. Existen cuatro tipos básicos de medidores:
~~ Disco
oscilante: es un instrumento que dispone de una cámara
circular con un disco plano móvil dotado de una ranura en la
que esta intercalada una placa fija. De modo que la cámara está
dividida por compartimentos separados de volumen conocido.
Disco oscilante
Eje a contador
Salida
Entrada
Disco
~~ Pistón
oscilante: se compone de una cámara de medida cilíndrica con una placa divisora que separa los orificios de entrada y
de salida.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Pistón oscilante
1
4
A
A
B
B
1
3
2
2
3 4
1 y 3 reciben líquido de A; 2 y 4 se
descargan a través de B
3
1 ha aumentado, 2 ha disminuido,
3 y 4 están a punto de descargar
2
A
1
A
B
B
3
4
4
1
1 recibe todavía líquido, 3 inicia de
nuevo su apertura, 2 y 4 descargan a
través de B
2
3 recibe líquido, 4 descarga
líquido, 1 y 2 están a punto de
descargar
~~ Pistón
alternativo: el instrumento se fabrica en muchas formas:
de varios pistones, pistones de doble acción, válvulas rotativas,
válvulas deslizantes horizontales.
Pistón alternativo
Salida
Pistón
Entrada
72 |
Cilindro
Válvula de
tajadera
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Sabía que...
El pistón alternativo es el más antiguo de los medidores de desplazamiento positivo.
~~ Rotativos:
este tipo de instrumento tiene válvulas rotativas que
giran excéntricamente rozando con las paredes de una cámara
circular y transportan el líquido en forma incremental de la entrada a la salida.
Cicloidales
Birrotor
Entrada
Rodamientos
Lóbulos
Engranajes
Sello
Salida
Cilindro lubricación
Rotores
Ovales
| 73
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
De torbellino
Se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino producido por una hélice estática situada dentro de la tubería a través de la
cual pasa el fluido -líquido o gas.
Torbellino
Elemento de cristal
piezoeléctrico o de
termistancia o de
condensador o de
ultrasonidos
Amplificador
Acondicionador
de señal
Indicador
De oscilación
Consiste en un pequeño orificio situado en el cuerpo del medidor,
que genera una presión diferencial y provoca el paso del fluido por el
área de medida.
Oscilante
74 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Másicos
La determinación del caudal masa puede efectuarse a partir de una
medida volumétrica compensándola para las variaciones de densidad del
flujo, o se puede determinar directamente el caudal masa aprovechando
características medibles de la masa del fluido.
Si bien en la industria se utilizan normalmente medidores volumétricos
de caudal, con el caudal determinado en las condiciones de servicio, o
bien compensado según la presión, la temperatura o la densidad.
Térmicos de caudal
Se fundamentan en dos principios físicos: la elevación de temperatura del fluido en su paso por un cuerpo caliente y la pérdida de calor
experimentada por un cuerpo inmerso en el fluido.
Medidor térmico de caudal
Calefactor de calor
constante
Laminador
Tubo capilar
Calefactor
Puente de Wheatstone
de diferencia de
temperatura
Puente de Wheatstone
de diferencia de
temperatura
De momento
Los medidores de caudal masa de momento angular se basan en el
principio de conservación del momento angular de los fluidos.
| 75
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Medidor de momento angular
Rotor impulsor
Turbina
Transductor de par
Resorte de freno
a) Una turbina
Impulsor
Turbina
Acoplamiento
magnético
Captadores
Elementos
de posición
angular
Caudal
Amplificador
Turbinas
b) Doble turbina
c) Diagrama de bloques
Indicador y/o
registrador
Nota
Tiene dos sistemas: axial de una turbina y axial de doble turbina.
De fuerza de Coriolis
Se basa en el teorema de Coriolis, que observó que un objeto de masa
que se desplaza con una velocidad lineal a través de una superficie giratoria que gira con velocidad angular constante, experimenta una velocidad
tangencial tanto mayor es su alejamiento del centro.
76 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Medidor de Coriolis
V3
A
V2
01
Bola de acero
V1
02
B
Sensor magnético
de posición
W
O2
M V
F
R
M V
R
A
F
a) Tubo en U
O1
B
A
F
F
b) Tubo recto
Sabía que...
La fuerza de Coriolis hace que se produzca el remolino de agua al vaciar el lavabo o la
bañera. En el hemisferio norte el remolino gira en sentido horario, y en el hemisferio sur
girará en sentido anti-horario.
3.5. Velocidad
Con estos transductores podemos determinar la velocidad a partir de la información proporcionada por los transductores de posición por diferenciación
v = (dr/dt). Algunos sensores de posición angular, al girar crean unos pulsos
magnéticos; basta con contar esos pulsos para determinar la velocidad.
| 77
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Ejemplo
Un ejemplo es la dinamo tacométrica en la que se produce un complejo sistema de campos
magnéticos que permiten medir la velocidad.
Conceptos básicos
Los transductores de velocidad, también llamados tacómetros, miden únicamente velocidades angulares, aunque también se pueden utilizar para medir
velocidades lineales mediante sistemas mecánicos que conviertan el movimiento lineal en angular o mediante sencillos cálculos. Por lo cual recomendamos a aquellos alumnos que no tengan ningún conocimiento de física sobre
velocidad lineal y angular, que se lean esta parte básica.
Ventajas e inconvenientes
En este apartado no existen unas ventajas o unos inconvenientes definidos,
puesto que sus mediciones dependen, -al igual que los de caudal- del uso y
necesidad.
Es indudable que se usará un lineal para velocidades longitudinales y angulares cuando se trate de elementos giratorios.
Nota
Estos transductores en general serán recomendables siempre siguiendo las especificaciones
técnicas del fabricante, antes de decidir qué medidor colocar.
78 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Tipos de transductores de velocidad
Este tipo de transductor lo podemos subdividir desde el punto de vista de
su funcionamiento mecánico. Podemos encontrar un funcionamiento a base
de movimiento giratorio y otro mediante sistema de emisión de luz. El primero
sería el tacómetro y el segundo, el óptico.
Tacómetros
Pueden ser mecánicos o eléctricos, estos últimos están basados en la
ley de Faraday y se les llama tacogeneradores. Dependiendo del tipo de
señal suministrada a la salida del tacogenerador, se dividen en tacodinamo (señal de c.c.) y tacoalternador (señal de c.a.).
Los tacómetros normalmente son eléctricos y producen una tensión proporcional a la variación de rotación.
Tacómetros: A) Tacódinamo B) Tacoalternador
A
Imán permanente
B
Rotor
Eje
Estator
Eje
Voltímetro
C.C.
Escobillas
Voltímetro
C.A.
Rotor
(imán permanente)
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Ópticos
Son aquellos en los que se usa un haz luminoso para atravesar una zona
oscura o clara, atravesar una ranura o no. De esta manera, se consigue un
código interpretado electrónicamente por sistema binario. Las zonas oscuras o no atravesadas representarían un 0 y las claras o atravesadas un 1.
Este tipo se denomina Encoders, pudiendo ser incrementales y absolutos.
Encoders: A) Incremental B) Absoluto C) Incremental de giro
A
Disco
Motor
B
Emisor
Receptor
C
Contador electrónico
de impulsos
3.6. Iluminación
Los transductores de iluminación son dispositivos capaces de transformar
la radiación luminosa en una magnitud eléctrica -resistencia, corriente-, y que
también pueden ser utilizados como transductores indirectos de otras magnitudes físicas como posición, velocidad angular, etc.
80 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
La radiación luminosa, al interactuar con la materia, produce diversos efectos. Entre los más importantes se encuentra el “efecto fotoeléctrico” que consiste en la liberación de electrones de una superficie metálica cuando a esta le
llegan radiaciones luminosas y, en el caso de semiconductores, en la generación de pares electrones-huecos.
Recuerde
Los transductores pueden ser:
\\
\\
Activos: generan por sí mismos una señal eléctrica.
Pasivos: no generan por sí mismos una señal eléctrica.
Conceptos básicos
Respecto a los efectos fotoeléctricos sobre los semiconductores, tenemos
que conocer los efectos lumínicos que se producen en ciertos materiales. Podemos dividirlos en dos grupos:
a. Efecto fotoconductor. La conductividad de una barra de semiconductor
depende de la intensidad de la radiación luminosa que le llega.
b. Efecto fotoeléctrico. Sobre la unión (efecto fotovoltaico), la corriente
a través de una unión P-N polarizada depende de la intensidad de la
radiación luminosa. Si la unión no está polarizada, en sus extremos se
genera una fuerza electromotriz (efecto fotovoltaico).
En el caso a) se encuentran dispositivos que se denominan fotorresistencias, mientras que en el caso b) se encuentran los fotodiodos, las células eléctricas y los fototransistores.
| 81
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Ventajas e inconvenientes
Todos los medidores de luz están directamente relacionados con el salto de
electrones y estos son campo de la electrónica. Aquí existen muchas ventajas y
pocos inconvenientes, tan solo vamos a resaltar que cada clase tiene un sistema que depende solo del fabricante, el cual especifica el tipo de uso.
Tipos de transductores de iluminación
En estos tipos de transductores, la tipología se manifiesta en función del
material o componente usado del campo de la electrónica, por lo que podemos
tener variantes ópticos de resistencia, de diodo y de transistor, llamándose
fotorresistencias, fotodiodos y fototransistores.
Fotorresistencia o LDR
La fotorresistencia es un componente pasivo de semiconductor, desprovisto de unión. La fotorresistencia en la oscuridad es prácticamente
un aislante y presenta valores de resistencia del orden del MW. Si resulta
fuertemente iluminada, presenta valores de resistencia muy bajos, hasta
alcanzar algunas decenas de W.
Fotorresistencia
Fotodiodos
El fotodiodo es un dispositivo similar a un diodo corriente de semiconductor, formado por una unión P-N; para este empleo se polariza inversamente. En oscuridad, el fotodiodo se comporta como un diodo normal de
82 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
semiconductores, mientras que cuando a la unión le llega una radiación
luminosa, se aprecia un aumento de la corriente inversa.
Fotodiodos
Fototransistores
El fototransistor es un dispositivo de estructura muy similar a la de un
transistor común y corriente, pero tiene la particularidad de que su base
es fotosensible.
Nota
El fototransistor hace poco que ha entrado de lleno en el mundo de la automática y robótica
con el sustituto del relé a lo que se llama optoacoplador, basado en diodo Led que activa
un fototransistor.
Se alimenta con tensión positiva entre colector y emisor, y la base se
puede dejar abierta o conectada al emisor con una resistencia.
Fototransistor
| 83
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
En condiciones de oscuridad, la corriente de colector es mínima y aumenta con el incremento
de la iluminación.
3.7. Otros
Dentro de este último apartado vamos a describir algunos transductores
que, por su naturaleza, no encajan en los grupos anteriores, pero que, por sus
numerosas aplicaciones, interesa mencionarlos.
Transductor de desplazamiento
Son los que determinan distancias lineales y angulares en márgenes más o
menos amplios. Podemos distinguir:
■■ Distancias
largas. Se recurre a la emisión, recepción y posterior análisis
de ondas electromagnéticas que intervienen, como pueden ser los ultrasonidos (sónar, radar y láser).
■■ Distancias cortas. Se utilizan normalmente transductores resistivos, capacitivos o inductivos.
■■ Medidores de ángulos. Son muy utilizados en los sistemas de control. Al
igual que en los transductores lineales, podemos construir transductores
angulares aprovechando el efecto resistivo (potenciómetros), inductivo
(syncros) y capacitivo, pero también se pueden utilizar discos codificados
(encoders) que permiten un tratamiento digital de la información angular
medida, de la misma manera que los transductores de velocidad.
Transductor de fuerza
Es aquel que está basado en la aplicación de las leyes de la estática, Ley de
Newton, y también en fenómenos de la reacción elástica, ley de Hooke.
84 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Los transductores de fuerza pueden medir, entre otras cosas, cargas de
tracción y compresión estáticas y dinámicas, con desplazamiento.
Tienen un amplio rango de precisión y sus campos de aplicación típicos son
la fabricación de mesas de ensayos.
Transductor de fuerza
Ejemplo
Otros ejemplos de aplicaciones serían su uso en técnicas de automatización o en el control
de las características de calidad al ensamblar componentes.
Transductores de nivel
Los sensores de nivel pueden clasificarse en distintos tipos, dependiendo
de su continuidad o muestreo. A partir de la medida de nivel de un fluido en
un recipiente, conociendo la geometría y dimensiones de este y la densidad del
fluido, puede determinarse su volumen y su masa.
Algunos tipos más comunes son los siguientes:
■■ Captadores
de nivel por boya. Su funcionamiento es basado en la variación del valor óhmico de un sensor resistivo. La boya hace de elemento
móvil sobre el sensor resistivo que es fijo. Al subir el nivel, la boya lo
| 85
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
acompaña y desplaza la zona de contacto con el sensor, el cual está
alimentado con una tensión que se modifica proporcionalmente al desplazamiento de los contactos de la boya con este.
Dibujo de un captador de nivel por boya
Conector
Cable
Resistencia
eléctrica
Contacto
deslizante
Palanca
Flotador
■■ Captadores
de nivel capacitivos. Estos tienen un elemento capacitivo
variable, tipo varicap, que por el desplazamiento de una de sus placas
hacen aumentar o disminuir su carga en el dieléctrico.
Dibujo de un capatador de nivel capacitivo
Fuente de voltaje alterno
Corriente de medida
86 |
Varilla capacitiva
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
■■ Captadores
de nivel por presión. Este captador se basa en la presión
hidrostática que se ejerce sobre el fondo del recipiente. A mayor altura
de líquido, mayor presión diferencial sobre el fondo. Se usa un elemento móvil, deformable pero flexible que transmite esa deformación a un
elemento fijo resistivo, con un funcionamiento similar al de tipo boya.
B
A
Captador de nivel por presión
Transductor de posición
Estos transductores son utilizados para conocer la posición de un objeto
con respecto a un punto de referencia.
Como en todo tipo de movimiento, la posición del objeto puede ser leída por
un desplazamiento lineal o angular:
■■ Transductores
de posición lineales. Su utilidad es en el campo de la
robótica y detectan la posición del elemento con respecto a un punto
programado.
Transductor de posición lineal
| 87
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
Esto suele usarse para evitar colisiones de partes de un robot, pues suelen trabajar por
parejas y en ocasiones se comparte el espacio de trabajo entre ambos.
■■ Transductores
de posición angulares. Este tipo de transductor lo tiene
acaparado el llamado resolvers, cuyo funcionamiento viene determinado
por la posición existente entre tres bobinas, fijas las de los extremos y
móvil la del centro. La móvil induce corriente sobre las dos fijas y las
desfasa 90º. El análisis de la corriente inducida determina la posición
de la móvil sobre las fijas.
Transductor inductivo de
posición angular
Transductor de aceleración
A estos transductores se les denomina acelerómetros. Vienen determinados
por la ecuación general de fuerza F= m·a, donde “a” es la aceleración, “m” es
la masa del cuerpo y “F” es la fuerza a la que está sometida esa masa. Aquí se
mide el desplazamiento que provoca una masa sujeta al transductor, cuando
se le somete a una fuerza.
Acelerómetro
88 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
4. Instrumentos de medida: tipología y características
En todos los campos de estudio, un instrumento de medición es un aparato
que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición.
Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones; el resultado de realizar una medida es un número que indica la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia.
Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión.
Recuerde
La precisión depende de lo que se mida. Si se trata de un solar para construir, se hace en
metros. Pero si se trata de una cota de una longitud de una pieza, se hará en milímetros.
Una medida grande admite menos precisión que una pequeña.
Dos características importantes de un instrumento de medida son la precisión y la sensibilidad. Prestando atención a estos dos conceptos se consigue
un mejor resultado de la medición.
4.1. Tipología y características
Se utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de
las diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos como reglas
y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.
A continuación, se indican algunos instrumentos de medida, en función de
la magnitud que se mide, que podemos encontrarnos en ingeniería para realizar instalaciones y montajes de automatismos eléctricos.
| 89
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Para medir longitud
Tenemos la regla, el flexómetro o metro, el calibre y el micrómetro como
más usuales.
■■ La
regla es un instrumento de forma rectangular y de poco espesor que
puede estar hecho de distintos materiales rígidos; sirve principalmente
para medir la distancia entre dos puntos o para trazar líneas rectas sobre
superficies más o menos lisas.
Regla metálica
■■ El
flexómetro se utiliza para medir distancias con una apreciación de 1
mm y en pulgadas; también suele tener el cero de la escala coincidiendo
con su extremo, por lo que en este caso se debe medir partiendo del mismo, donde tiene una pata de apoyo para colocar en el borde de la pieza,
facilitando la medición. Tiene de 1 m a 5 m de longitud.
Flexómetro
■■ El
calibre o pie de rey está compuesto por una parte fija y una móvil
denominada nonio. Es el instrumento para medir pequeñas longitudes
con apreciación de 0,1 mm en los modelos más comunes con nonio de
10 divisiones, apreciación de 0,02 mm si tiene nonio de 50 divisiones.
90 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Calibre o pié de rey con nonio de 10 divisiones
10
20
30
40
50
60
70
80
Regla principal
Parte móvil - cursor (exterior)
Diámetro a medir
Aplicación práctica
Tenemos un casquillo cilíndrico y vemos que, tras medir con el calibre, nos queda este
como indica la siguiente figura. ¿Cuánto mide el diámetro exterior del casquillo?
10
20
0
30
40
50
0
SOLUCIÓN
Vemos que la parte de arriba o fija marca los milímetros, en este caso 20 mm, pero vemos que
la raya del 0 del nonio, que es la primera raya de abajo, está entre el 20 y el 21 de arriba. Para
sacar las décimas se mira qué raya de abajo coincide con la de arriba y se ve a qué número
corresponde de abajo; así en nuestra figura vemos que es el 5, con lo que lo añadiremos detrás
de la coma y la medida sería de 20,5 mm.
| 91
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
El calibre se compone además de 1/128'' en el nonio de pulgadas, por lo tanto, su apreciación dependerá de la cantidad de divisiones del nonio.
Para medir magnitudes eléctricas
Normalmente se suelen utilizar multímetros, que constan de medidores
incorporados de tensión, intensidad, resistencia, frecuencia, capacidad, temperatura, etc., además de medidores de magnitudes más electrónicas como
polaridad de diodos, ganancia de diodos, patillaje de transistores, etc.
Multímetro digital
Pero también existen medidores individuales para montarlos en las puertas
de los cuadros eléctricos como los siguientes:
Nota
Los multímetros pueden ser analógicos (con aguja) o digitales (con display). Los más
fiables en nuestro caso son los digitales por su calibración, que debe revisarse anualmente.
92 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
■■ Amperímetro.
Nos mide la intensidad de corriente que circula por él.
Amperímetro empotrable en
cuadro eléctrico
■■ Voltímetro.
Mide la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de
un circuito eléctrico.
Voltímetro empotrable en cuadro
eléctrico
Para medir masa
Hay elementos para medir masas o pesos en instalaciones de pesaje. El
más usado es la báscula electrónica.
Balanza digital colgable
| 93
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Recuerde
Existen otros como la famosa balanza o el espectómetro de masa.
Para medir tiempo
Los más conocidos son los cronómetros, que junto a los relojes acaparan el mercado de medidores de
tiempo. Todos ellos normalmente son usados como
señalizaciones automáticas en ejecución de procesos productivos, así como contadores o temporizadores en equivalentes usos.
Contador de tiempo empotrable
Nota
Suelen también ser empotrados en las puertas de los cuadros y los hay también panelados
y de superficie.
Para medir temperatura
Tenemos los termómetros, termopares y pirómetros. Estos dos últimos son
mas sondas que medidores, pero por su bajo coste y precisión se han adaptado
como tales recibiendo el mismo nombre que el transductor que usan.
94 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Suelen ubicarse como emisores de datos en los montajes de automatizaciones aunque donde más nos sonará verlos es en los salpicaderos de los vehículos para indicarnos la temperatura del motor.
Indicador de temperatura por sonda pirométrica
Para medir presión
Este tipo de medidores se encuentran prácticamente en todas las industrias, bien en la propia instalación o en cualquier máquina que la tenga. Suelen ser más mecánicos que eléctricos o electrónicos, pero siempre podemos
encontrar uno que traslade la medición a nuestro montaje automático para
controlar procesos productivos.
Medidores de presiones diferenciales
| 95
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
Los más habituales son los manómetros y los barómetros, que pueden tener muchas formas
según el elemento donde se ubique.
5. Procedimientos de conexión
En todo montaje eléctrico existen multitud de elementos que deben interconectarse entre sí, bien de una manera simple si se trata de un automatismo sencillo o
bien de una manera más compleja si se trata de una línea de montaje robotizada.
Nosotros intentaremos explicar el conexionado de una manera genérica y
sencilla para que el alumno se pueda hacer una visión global de la instalación
y su montaje.
Para ello, nos basaremos de un simple ejemplo. Vamos a montar un climatizador industrial por evaporación de agua. Esta máquina lleva una documentación en la que lo primero que nos muestra es un esquema de bloques para
saber los elementos que intervienen en su montaje. En el esquema aparece:
1. Receptores: bomba de agua y turbina de aire.
2. Emisores: Encendido y apagado de la máquina.
3. Cuadro de control: Cuadro eléctrico.
4. Puesta en servicio: Alimentación.
Nota
La parte mecánica la excluimos de comentarios, pues trata de anclajes de la parte mecánica
en el lugar donde vamos a ubicar el evaporativo.
96 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
A continuación del esquema de bloques nos encontramos con las instrucciones de montaje mecánico y los esquemas eléctricos que nos sirven para
el conexionado.
En cuanto a la parte eléctrica procederemos como sigue:
1. Revisión del esquema eléctrico. Debemos observar todos los elementos que aparecen en el esquema eléctrico, para saber cuáles son receptores, cuáles emisores y cuáles son de mando y de fuerza. De esta
manera nos aseguramos de disponer previamente todos los elementos
a conexionar.
2. Una vez conocidos todos los elementos que intervienen, estudiamos
los requerimientos de seguridad de la instalación por normativa, como
es el grado de protección IP, el aislante de los conductores, la sensibilidad de elementos de protección y la conductividad a tierra para la
seguridad de contactos directos e indirectos.
3. En este momento procederemos a la elaboración del cuadro eléctrico,
es la parte más laboriosa y se podría escribir un monográfico sobre
esto, pero lo resumiremos en pocas palabras.
Cuadro eléctrico completo
| 97
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
El cuadro tendrá una dimensión apropiada, será capaz de alojar el
número de elementos que lo compone, más el número de bornes con
las que se conexionan con receptores, emisores y alimentación, y le
añadiremos 1/3 más como mínimo de espacio libre para futuras ampliaciones y modificaciones. Los elementos serán de inserción en placas de montaje o perfilería apropiada, con un orden de situación estimada por el diseñador de manera ergonómica y sencilla, intentando
poner en la parte superior protecciones, transformadores y elementos
de fuerza, de dimensiones mayores y dejando el resto para elementos
más pequeños y electrónicos. Por último, la parte inferior se deja para
colocar todos los bornes de conexión, dejando a la izquierda los de
alimentación y tierra, para seguir con el resto de bornes para interconectarnos con receptores y emisores.
Perfil omega
Etiquetas
Bornes sobre perfil omega con etiquetas referenciales
Importante
Todos los elementos llevarán su referenciación clara y visible.
98 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
4. La conexión a la red eléctrica es lo último que se conecta previa
comprobación de todo el procedimiento anterior después de su conexionado.
Antes de conectar la línea de acometida al cuadro, debemos de asegurar
el corte de suministro para evitar accidentes, así como de cerciorarnos de la
sección necesaria de la misma.
Aplicación práctica
Tenemos un esquema eléctrico en el que interviene un diferencial tetrapolar de 25 A, un
magnetotérmico unipolar de 16 A, otro de 6 A, un contactor de 3 contactos principales para
16 A y 2 auxiliares NO y NC, un relé térmico de 10 A, una seta de emergencia, un pulsador
de paro y otro de marcha, además de dos indicadores luminosos, uno verde y otro rojo.
¿Cuánta longitud de perfil debemos disponer en el cuadro para su montaje?
SOLUCIÓN
Sabemos que tenemos que contar el número de elementos que aparece en el cuadro, sumarle
los bornes que intervienen y añadirle 1/3. Como el ancho de un elemento equivale aproximadamente a 18 mm, tenemos el diferencial (4 elementos), los magnetotérmicos (2 elementos),
el contactor (3 elementos) y el relé térmico (3 elementos). Así en elementos del cuadro tenemos 4 + 2 + 3 + 3 = 12 elementos, que al ser cada uno de 1,8 cm tenemos 12 · 18 mm =
216 mm (21,6 cm), ahora le sumamos el número de bornes que sería 4 de acometida y uno de
tierra, más 3 de receptores más 3 de emisores. Si los bornes de acometida y tierra son para
una sección de 10 mm2 cuyo ancho es de 15 mm y los demás bornes son para 2,5 mm2 cuyo
ancho es de 6 mm, tenemos que 5 · 15 mm = 75 mm y 6 · 6 mm = 36 mm. Total de bornes
75 mm + 36 mm = 111 mm (11,1 cm).
Luego el total sería: 21,6 + 11,1+32,7 · 1/3 = 43,6 cm.
| 99
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
La sección de los cables a conexionar nos la indica el esquema eléctrico, así como su
referenciación alfanumérica. En cuanto a los colores de los cables serán los marcados
según su normalización.
6. Procesos de medida
En todos los procedimientos de medición existen errores, no sólo por la
exactitud de la herramienta de medida o por su calibración, sino también por
la forma de efectuar dicha medida.
Esto es fácil de entender citando un ejemplo: si tenemos que medir un
fluido en un pequeño recipiente e introducimos un termómetro, termopar o
cualquier otro tipo de instrumento de medida de temperatura, nos encontramos que el resultado de la medición no es el real, pues en el momento en que
introducimos el instrumento de medida se produce una alteración térmica del
fluido resultando una mezcla térmica entre la temperatura real del fluido y la
propia del instrumento de medida.
Como consecuencia es fácil de entender que el procedimiento de medida a
usar en cada medición es muy importante a la hora de intercalar un instrumento de medida en un circuito eléctrico.
Por esto vamos a mostrar una metodología para realizar las medidas adecuadamente e intentar minimizar los errores cuanto sea posible.
1. Comprobaremos el estado de la calibración del aparato a realizar la
medida, sea cual sea la medida a realizar.
2. Comprobaremos las recomendaciones del fabricante para el uso correcto
del aparato, como por ejemplo la manera de cogerlo, de guardarlo, etc.
100 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
3. Nos aseguraremos de la idoneidad del aparato para realizar la medición, así como de cuál debe ser su rango de lectura, su límite de
precisión, la sensibilidad, etc.
4. Se tomará el dato de la lectura obtenida, bien automáticamente si
pertenece a un sistema automático o manualmente si es un medidor
portátil.
5. Se repetirá varias veces la medida, para obtener un correcto muestreo
y así usar los datos a nuestra conveniencia.
6. Se interpretarán los datos de la manera más conveniente y obtendremos el valor nominal o representativo, sus errores absolutos y sus
errores relativos si fuese necesario.
Ejemplo
Para seguir una evolución o controlar la estabilidad de la medida.
Aplicación práctica
Hemos realizado 3 medidas diferentes de temperatura de nuestro cuerpo, con un termómetro clínico y nos han dado los siguientes valores: 34,8 ºC cogiendo el termómetro con 2
dedos; 35,9 ºC cogiéndolo con la palma de la mano; 36,7 ºC colocándolo en la axila. Explique
la causa de las diferentes medidas. Compare resultados.
SOLUCIÓN
Observamos cómo la primera medida no es fiable pues existe poca superficie de intercambio
de temperatura, en la segunda existe mucha más superficie de intercambio, pero la piel de la
mano es mucho más dura y no deja intercambiar el calor de nuestro cuerpo con facilidad. En
la tercera sí hay también más superficie de intercambio pero el tejido blando y fino de la axila
sí deja intercambiar el calor de nuestro cuerpo sin problemas.
| 101
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
7. Medidas reglamentarias
Cuando vayamos a realizar una medida, tenemos que saber que nuestro
instrumento medidor está cumpliendo con las normativas vigentes para asegurarnos de que la medida es reglamentaria.
Para ello, necesitamos un documento o certificado que nos acredita que
nuestro aparato de medida cumple con la reglamentación vigente.
AENOR es la Asociación Española de Normalización y Certificación, y
es la encargada de elaborar las normas de Metrología y Calibración. Estas
normas son las que hacen que esta asociación certifique que nuestro instrumento de medida se encuentra en perfecto estado de funcionamiento para
realizar la medición.
La norma UNE 82009-1, lleva por título “Exactitud (veracidad y precisión)
de resultados y métodos de medición”. Se corresponde con la norma internacional ISO 5725-1: 1994.
Nota
En ella se establecen las definiciones, conceptos y procedimientos para realizar cualquier
tipo de medida.
Aunque tengamos nuestro aparato de medida certificado, hemos de saber
ciertas cosas que ayudan a la hora de la certificación y que también están
reglamentadas a la hora de efectuar la medida, tales como la exactitud y su
patrón, la incertidumbre, la unidad a medir y su simbología.
La exactitud se utiliza para referirse conjuntamente a la veracidad y a la
precisión. Hoy en día, se sustituye la palabra exactitud por la de veracidad.
102 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Llamamos veracidad de la medida al logro de conocer el verdadero valor de
la propiedad que se mide. Esto se consigue midiendo contra un valor conocido
de antemano que llamaremos patrón. Si el resultado es certero será equivalente al patrón, de lo contrario existirán errores que afectarán a la calidad de la
medida. Estos errores son los conocidos como errores absoluto y relativo. Por
tanto la calidad es mejor cuanto menor sea su error relativo.
La veracidad de un proceso de medida se expresa por su desviación o sesgo
-error absoluto o imprecisión. Toda medida, por muy exacta que sea, va siempre acompañada de una imprecisión o incertidumbre.
Recuerde
Con la incertidumbre podemos delimitar la zona donde se encuentra el valor verdadero.
En cuanto a las unidades reglamentarias, el Boletín Oficial del Estado español - Real Decreto 2032/2009, de 30 de diciembre, establece las unidades
legales de medida actuales.
Se representarán con símbolos según el sistema internacional SI, adoptados para las magnitudes físicas, deben ser letras cursivas -bastardillas o itálicas- de los alfabetos latino o griego y sin punto final.
Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas y no abreviaturas,
por lo que deben escribirse siempre tal cual se encuentran.
Asimismo, los submúltiplos y los múltiplos se escriben con minúscula, pero
a partir del múltiplo mega en adelante, se escriben con mayúscula. Se han de
escribir en letra redonda -y no en bastardillas-, independientemente del resto
del texto.
| 103
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Ejemplo
Por ejemplo Ω para resistencia (de Ohmio) y A para intensidad (de amperio) y acompañando
evidentemente de su correspondiente valor numérico.
Ejemplo
Diremos que algo mide 280 kw de potencia. Esto permite diferenciarlos de las variables.
Los símbolos no se pluralizan, es decir, no debe añadirse una -s al final
porque sean varias unidades. Tampoco debe escribirse punto y final, a menos
que sea el que sintácticamente corresponda al final de una frase y termine esta
con el valor medido. Por lo tanto, es incorrecto escribir, ws ó kws., se pondría
simplemente kw.
Los nombres de las unidades se escribirán con igual ortografía que el
nombre de su inventor, pero con minúscula inicial. Son igualmente aceptables
sus denominaciones castellanizadas de uso habitual, reconocidas por la Real
Academia Española como por ejemplo: amperio, voltio, vatio, etc.
Para terminar, hay que mencionar que la escritura de muchos dígitos no va
separada ni por puntos ni por comas, por ejemplo el valor separado con puntos
25.455.324 es incorrecto, tampoco se escribiría 25,455,324, sino con separación: 25 455 324. Solo usaremos el punto o la coma si existen decimales,
como por ejemplo el valor 3 456,234 34 ó bien 3 456.234 34.
104 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Aplicación práctica
Exprese de tres formas distintas y normalizadas el valor de frecuencia cuyo valor numérico
dado ha sido 3423423´567.
SOLUCIÓN
Como observamos, podemos expresarla como múltiplo de 1 millón, de 1 millar y por unidad. Así
pues como su unidad es el hertzio, tendremos:
a. 3,423 423 567 Mhz
b. 3 423,423 567 khz
c. 3 423 423,567 hz
8. Resumen
Con este capítulo hemos aprendido la relación matemática existente entre
las distintas magnitudes eléctricas, así como sus nombres y sus unidades.
Se ha visto también lo que es un transductor, un sensor y un medidor. Hemos conocido los principales transductores usados en los distintos campos de
la física de las instalaciones automáticas, su funcionamiento, el uso apropiado
y los tipos a utilizar.
Hemos estudiado las herramientas de medida más comunes y necesarias
para elaborar los montajes de automatismos; su uso y manejo, así como las
normas a seguir para poder realizar cualquier medición, comenzando porque la
medición se realice acorde a la legislación vigente, en regla y nos proporcione
una magnitud lo más veraz posible y sin errores.
Se han enseñado las pautas sobre cómo proceder a la hora de realizar el
conexionado entre todos los elementos que aparecen en la instalación, a través
de una debida organización y metodología, siempre teniendo en cuenta las
normas de seguridad de los elementos empleados y su normativa.
| 105
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Hemos aprendido cuál es la técnica que debemos seguir para realizar una
medición o lectura de una magnitud, según las normas establecidas al respecto.
Por último, se ha citado la normativa y el organismo que certifica el buen
estado de una herramienta de medida, así como la forma adecuada de representar el dato de la medida y su unidad, para que ésta sea correcta y siga el
patrón de la normativa actual internacional.
106 |
CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. Relacionar las distintas magnitudes eléctricas con su símbolo.
a. Tensión
b. Potencia
c. Factor de potencia
P
Cosϕ
V
2. Un transductor permite _______________ un tipo de energía en otra ___________
a través de su _______________ física.
3. Relacione los distintos transductores con su medida adecuada.
a. Manómetro
b. Medidor de termistor
c. Medidor de diafragma
1 milibar
20 bar
4 bar
4. El tubo Venturi puede conocer su medida gracias a la ______________ de presión
existente entre sus ______________distintos en el ____________ por donde
pasa el fluido.
5. El medidor de termopar se usa para medir presión aunque el termopar por si solo sea
un transductor de temperatura.
Verdadero
Falso
| 107
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
6. Un fotodiodo es aquel que _____________ la energía _________________ en
energía _______________________.
7. Relacione las siguientes unidades de medida con sus aparatos de medida.
a. Voltímetro
b. Frecuencímetro
c. Vatímetro
Hz
V
W
8. La última conexión que debemos realizar en un montaje eléctrico será la de los
elementos receptores y emisores.
Verdadero
Falso
9. El primer paso para efectuar una medición será medir varias veces.
Verdadero
Falso
10. ¿Es correcto decir “2 003.23 Gw”?
Verdadero
Falso
108 |
Capítulo 3
Representación,
simbología e instalación
de automatismos eléctricos
Contenido
1. Introducción
2. Elementos que componen las instalaciones: tipos
y características
3. Convencionalismos de representación
4. Simbología normalizada en las instalaciones
5. Planos y esquemas eléctricos normalizados.
Tipología
6. Interpretación de esquemas eléctricos de las
instalaciones
7. Normativa y reglamentación
8. Resumen
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
1. Introducción
Los esquemas eléctricos han sido tradicionalmente la herramienta principal
de trabajo de un buen instalador eléctrico. El saber interpretarlos es la base
indispensable para conocer el funcionamiento de una instalación eléctrica, sea
automática o no.
Pero para poder interpretar un esquema eléctrico con soltura tenemos que
conocer mucha simbología, así como los tipos de elementos que conlleva esa
simbología, la normalización de la simbología, la forma de realizar los esquemas y además, las reglas que debe cumplir un esquema o plano eléctrico.
Realmente no es difícil aprender a leer un esquema eléctrico, como veremos a continuación. Nosotros aprenderemos en este capítulo a conocer cada
uno de los elementos que aparecen en un esquema eléctrico de manera habitual, además de reconocer las partes físicas que hay que disponer en una
instalación eléctrica general de automatización.
2. Elementos que componen las instalaciones: tipos y
características
Una instalación eléctrica depende en su totalidad de las características de
uso que tenga. Así, por ejemplo una vivienda o local de pública concurrencia
tendrá una serie de elementos muy distintos a los de una industria.
Una instalación eléctrica de un automatismo está formada por una serie de
bloques; cada uno tiene diferentes elementos que interactúan para conseguir
el funcionamiento del automatismo.
Para hablar de todos ellos nos centraremos en cuatro grandes grupos que
desarrollaremos para entender todos los tipos y características.
| 111
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
2.1. Sensores
Los sensores son dispositivos capaces de detectar magnitudes físicas o
químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables
eléctricas.
De los distintos transductores, ya estudiados, nos saldrían los distintos sensores para detectar o poder medir variables de distintas magnitudes físicas.
Características generales de los sensores
A continuación, enumeraremos las características generales de los sensores
de manera sencilla, aunque en laboratorio podrían existir algunas otras que no
son tan importantes para nosotros:
a. Márgenes de medida o rango. Es el límite inferior y superior en el que
un sensor puede trabajar en la magnitud que mide.
b. Precisión. Es el error máximo que puede obtenerse al realizar la medida.
c. Resolución. La diferencia existente entre la veracidad de la señal de
entrada y la veracidad de la señal de salida.
d. Linealidad. La proporcionalidad de la variación de la medida.
e. Derivación a cero u offset. Es el valor de medida que nos refleja un
sensor cuando éste no la está efectuando, es decir cuando la medida
es cero.
f. Rapidez de respuesta. Es el tiempo que tarda en dar una lectura de la
magnitud desde que empieza a tomarla.
Recuerde
Todas las características son reflejadas por parte del fabricante y vienen descritas en las
famosas especificaciones técnicas.
112 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
g. Derivas. Son otras magnitudes que aparecen en la medición y que influyen en el valor final medido.
h. Repetitividad. Es el error esperado al repetir varias veces la misma
medida.
Tipos de sensores
Los sensores más usados en los montajes de automatismos podríamos clasificarlos en los siguientes tipos:
De posición
Estos sensores nos miden magnitudes lineales o angulares a través de
los transductores encoders, sensor hall y potenciómetro.
Sensor de posición de un cigüeñal
De desplazamiento
Estos sensores nos miden magnitudes de movimiento y deformación a
través de los transductores transformador diferencial de variación lineal,
galga extensiométrica, magnetoextrictivos, magnetorresistivos y LVDT.
Distintos tamaños de sensor de desplazamiento
| 113
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
De velocidad
Estos sensores nos miden magnitudes lineales o angulares a través
de los transductores dinamo tacométrica, encoders, detector inductivo,
servo-inclinómetro, RVDT y giróscopo.
Sensor de velocidad del aire
De aceleración
Estos sensores nos miden magnitudes de variación de velocidad a través de los transductores acelerómetro y servo-acelerómetro.
Sensores de aceleración lineal
De fuerza
Estos sensores nos miden magnitudes de masa acelerada por deformación a través de los transductores galga extensiométrica y triaxiales.
Sensor de anillo de fuerza a compresión
114 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
De presión
Estos sensores nos miden a través de los transductores membranas,
piezoeléctricos y manómetros.
Sensor de presión piezorresistivo
De caudal
Estos sensores nos miden magnitudes de velocidad a través de los
transductores turbina y magnético.
Sensor de caudal para centrales térmicas
De temperatura
Estos sensores nos miden a través de los transductores termopar RTD,
termistor NTC y PTC y bimetal.
Sensor de Tª de platino, trabaja entre – 260 ºC y 1000 ºC
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
De presencia o proximidad
Estos sensores nos miden a través de los transductores inductivos,
capacitivos y ópticos.
Detector de presencia
por movimiento
Táctiles
Estos sensores nos miden a través de los transductores matriz de contactos y piel artificial.
Sensor táctil de piel artificial
De visión artificial
Estos sensores nos miden a través de los transductores cámaras de
video y CCD o CMOS.
116 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Sensor de visiión artificial
por CMOS
Acústicos
Estos sensores nos miden magnitudes de presión sonora a través de los
transductores micrófono.
Sensor acústico, micrófono de alta sensibilidad
De luz
Estos sensores nos miden magnitudes a través de los transductores
fotodiodo, fotorresistencia, fototransistor y célula fotoeléctrica.
Sensor de luz ultravioleta
De captura de movimiento
Estos sensores nos miden magnitudes lineales o angulares a través de
los transductores de sensores inerciales.
| 117
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Varios sensores de captura de movimiento para 3D
2.2. Actuadores
Se considera actuadores a todos los elementos que intervienen en una instalación eléctrica, cuya tarea es transformar la energía que le llega en otro tipo
para usarla en el proceso que se desee.
Se puede simplificar agrupándolos en 4 tipos de actuadores: electrónicos,
eléctricos, hidráulicos y neumáticos.
Los actuadores electrónicos son aquellos que se utilizan en el mundo de la
robótica, sus aplicaciones son variadas pero donde su uso adquiere una relevancia mayor es en los servomotores de corriente continua.
Ejemplo
El ejemplo más claro son los motores.
118 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Los actuadores eléctricos son los más versátiles debido a la ausencia de
elementos energéticos auxiliares de la instalación; su uso es el más genérico
por su variedad.
En cuanto a los actuadores hidráulicos es importante saber que son los más
viejos de la historia y que se basan en el movimiento de elementos mecánicos
al ser presionados por un fluido a presión; suelen usarse para levantar cargas
mediante cilindros hidráulicos.
Para explicar los actuadores neumáticos basta con referirnos a los hidráulicos, con la diferencia del elemento a presión que en este caso es el aire; su
principal cometido es efectuar movimientos de no mucho peso. El más conocido es el cilindro neumático.
Características generales de los actuadores
Todos los actuadores, sean del tipo que sean, poseen unas características que
los hacen diferentes unos de otros, estas características vienen determinadas por:
Sabía que...
El ser humano siempre ha ejercido de actuador sobre cualquier dispositivo para hacerlo
funcionar. Al igual que el ser humano, todos los actuadores pueden realizar solo 2 tipos de
actuaciones: lineales y rotatorias.
a. La potencia. Es lo que hace que un actuador pueda mover un elemento
más pesado que otro.
b. La controlabilidad. Es la facilidad de poder controlar el dispositivo actuador para que la actuación se lleve a cabo de la manera que nosotros
queramos.
| 119
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
c. El peso y el volumen. Es evidente que un actuador es más fácil de
instalar con menor peso y volumen por su maniobrabilidad, esto quiere
decir que son más manejables.
d. Precisión. Es la veracidad de la respuesta esperada en la actuación.
e. Velocidad. Es la rapidez con la que se produce la actuación con respecto al momento en que se ordena dicha actuación.
f. Mantenimiento. Siempre es mejor un elemento que precise poco o
ningún mantenimiento, que uno que requiera mantenimiento continuo.
g. Coste. El precio del actuador influye a iguales condiciones de uso.
Importante
Insistimos en que la última palabra sobre las características totales de un actuador u otro
elemento de una instalación, la tiene el fabricante del elemento y debemos hacer caso a
sus especificaciones técnicas.
Tipos de actuadores
Al igual que los sensores, los actuadores más usados en los montajes de
automatismos podrían ser:
Actuador electrónico
Es un actuador eléctrico con la particularidad de que la electricidad
es previamente tratada y gobernada a merced para interactuar con el actuador. Aunque este tipo normalmente se incluye dentro de los eléctricos,
resulta conveniente separarlo, debido a su importancia en el mundo de la
automatización robotizada.
Estos actuadores se conocen con el nombre de servomotores y existen
de diferentes alimentaciones, desde corriente continua, pulsante, paso a
paso, etc.
120 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
El equipo de regulación que acompaña a un servo se conoce como driver.
Distintos servos con sus drivers
Recuerde
También les llaman servomotores brushless, que significa sin escobillas, pero en el lenguaje
de los instaladores simplemente se les denominan “servos”.
Nota
Los servos cada vez se usan más, pues los variadores de frecuencia cada vez tienen mayor
rango de potencia, generan más par motor y suministran mucha más precisión, al contrario
que los motores CC.
Actuador eléctrico
Es el motor eléctrico más usado en la industria, puede ser de corriente
continua o alterna, asíncronos, síncronos, universales, de rotor bobinado,
etc. Es indudable que se aplican para producir un giro sobre otro elemento
generalmente mecánico.
| 121
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Motor trifásico AC
Sabía que...
Al contrario que los servos, los motores eléctricos de corriente continua y los de rotor
bobinado tenderán a desaparecer.
Actuador hidráulico
Los actuadores hidráulicos casi siempre son cilindros y necesitan elementos auxiliares para accionarlos; estos pueden ser: los grupos hidráulicos, que son bombas para dar presión a un fluido, -normalmente aceite,
éste es impulsado para transmitir esta fuerza-, los acumuladores, que son
como el almacén del fluido impulsor guardado a presión, las válvulas,
que son las que permiten direccionar el fluido a presión guardado en el
acumulador, -pueden ser válvulas todo o nada, válvulas proporcionales y
servoválvulas- y finalmente están los elementos auxiliares de control, normalmente electrónicos.
Cilindro hidráulico
122 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Actuador neumático
Los actuadores neumáticos casi siempre son cilindros y necesitan elementos auxiliares para accionarlos, estos pueden ser: el compresor que
comprime aire para luego enviarlo como elemento energético al actuador,
la unidad de línea, que es un filtro regulador de la presión del aire y su
caudal y elementos de control auxiliares como son electroválvulas, amortiguadores, aforadores, etc.
Los cilindros pueden ser de muchas clases y tamaños, para actuaciones lineales o de giro, con vástago, sin vástago, con guía lineal, con medición de recorrido, con amortiguadores incorporados, con membrana y para
manipulados como pinzas o ventosas.
Actuador neumático
Consejo
Aunque parezcan iguales, un cilindro neumático es aconsejable para presiones de hasta
10 bares, suele ser de carcasa de aluminio aleado para darle poco peso; sin embargo, el
hidráulico admiten más presión y normalmente es de acero.
2.3. Dispositivos de control
Anteriormente, hemos aprendido que en un sistema automatizado existen
diferentes partes y una de ella es el control. No nos confundamos con mando.
El control es simplemente la conexión de una serie de componentes que permiten gobernar la potencia suministrada a una carga.
| 123
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Características de los dispositivos de control
Estos gobernantes poseen unas características individuales según el campo
de actuación, así que vamos a enumerarlos para estudiarlas por separado.
a. Accionadores manuales. Son aquellos en cuyo control podemos producir
un cambio de manera voluntaria. La característica principal es ser un
dispositivo de control todo o nada; se considera un elemento de accionamiento que sirve para cerrar o abrir un circuito permitiendo el paso o no
de la corriente a través de ellos. Ejemplo: Interruptor o pulsador.
b. Accionamientos mecánicos. Son de características similares a los manuales, pero con la diferencia de ser operados indirectamente a través
de un elemento mecánico. Ejemplo: El final de carrera, que cierra un
contacto al presionarle la presencia de un elemento mecánico.
c. Por solenoide. Sabemos que un solenoide es un elemento formado por
un hilo de cobre aislado y bobinado, con muchas espiras, el cual al
hacerle pasar una corriente eléctrica, crea en su interior un campo
magnético que se aprovecha para atraer o repeler un elemento metálico
que produce un accionamiento. Su característica principal es que no
necesita estar en contacto con el elemento y se puede utilizar como
elemento de todo o nada en un circuito eléctrico. Ejemplo: La válvula
de solenoide.
d. Por efecto electromagnético. Consta de una lámina bimetálica con
su correspondiente bobina calefactora que cuando son recorridas por
una determinada intensidad de corriente, provocan el calentamiento
del bimetal, generando un desplazamiento de una de sus piezas metálicas, la cual produce el accionamiento. Se debe tener en cuenta
la capacidad para soportar una sobreintensidad no admisible y asegurarnos de que la intensidad del receptor esté comprendida dentro
del margen permitido en el dispositivo. Ejemplo: En este caso el
dispositivo por control electromagnético más conocido puede ser el
relé térmico o un magnetotérmico.
e. Accionamientos electrónicos. Su característica principal es que tiene
mucho más control y precisión que la mayoría de los dispositivos de
control anteriores. Tienen una respuesta muy rápida, son muy manipulables y de tamaños increíblemente pequeños. Ejemplo: Tiristor.
124 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Tipos de dispositivos de control
A continuación, repasaremos los dispositivos más usados de control por su
modo de accionamiento.
Manuales
Son todos aquellos que son accionados de una manera voluntaria por
una persona. Entre otros, podemos citar los más usados en instalaciones
automáticas como los pulsadores, interruptores, conmutadores y setas de
emergencia.
De izquierda a derecha: seta, interruptor, conmutador, pulsador, pulsador luminoso, pulsador con
enclavamiento
Mecánicos
Estos elementos tienen una tipología muy amplia, ya que su uso es
muy extenso a la hora de controlar sistemas automáticos donde existe movimiento en general. Se les suele llamar interruptores de posición o finales
de carrera. Están compuestos por un contacto normalmente cerrado y otro
normalmente abierto.
Nota
Cuando se presiona sobre el vástago, cambian los contactos de posición, cerrándose el
abierto y abriéndose el cerrado.
| 125
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Algunos tipos de finales de carrera
De solenoide
Aquí tenemos los dispositivos más usados en automatizaciones de
conducción de fluidos o gases no inflamables. Son mecanismos que
tienen como finalidad cerrar o abrir una válvula para que pase un fluido o gas, son muy usados en neumática e hidráulica y están formados
por un solenoide que mueve un metal y este recupera su posición
gracias a un muelle.
En la siguiente imagen, podemos observar que las válvulas -de aspecto negro- siempre van ubicadas en un racor o manguito roscado -de
aspecto cromado-, para instalar en la tubería donde vamos a controlar
el paso del fluido o gas.
Electroválvulas
126 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Recuerde
Los más conocidos son las válvulas de solenoide o electroválvulas.
Electromagnéticos
Algunos de estos elementos de control existen siempre en cualquier
proceso de automatización. Son los famosos contactores, relés, magnetotérmicos y relés térmicos.
Los contactores están formados por una bobina que al ser excitada,
cierra uno o varios contactos.
Contactor
Los relés son iguales que los contactores pero para un rango de intensidad de corriente inferior.
Relé en reposo
Relé tras polarizar su bobina
| 127
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
A los magnetotérmicos se les podría considerar como elementos de
protección más que de control, pero realmente con una protección adecuada, se controlan las anomalías externas que intervienen sobre la instalación automatizada.
De izquierda a derecha: magnetotérmico unipolar, bipolar, tripolar
y tetrapolar
El relé térmico o guarda motor es un mecanismo que sirve como elemento de protección del motor. Su tarea consiste en desconectar el circuito de fuerza cuando la intensidad consumida por el motor supera durante
un tiempo corto la permitida por éste, evitando que el bobinado se queme.
Relé térmico
Nota
Posee además unos contactos auxiliares, normalmente usados para señalización luminosa
o sonora.
128 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Electrónicos
Son menos usados individualmente en instalaciones automáticas, pero
sí de manera conjunta en placas electrónicas de control. Los elementos
electrónicos de control más usados según su función son los siguientes:
 En
sistemas secuenciales, el biestable.
 En sistemas digitales, el PLD, FPGA, microprocesador, microcontrolador.
 En control de potencial, el diac, el triac y el tiristor.
 En control de sistemas combinacionales, las puertas lógicas.
c)
a)
b)
a) Diac, b) Triac, c) Tristor
Recuerde
Los elementos de control electrónicos nunca se usan solos, siempre están participando en
una placa electrónica con más componentes, formando un circuito electrónico.
2.4. Elementos auxiliares
Como es evidente, existen otros elementos que se encargan de unir todos
los elementos anteriores de una manera mecánica y que además son determinantes para realizar la función eléctrica. Hasta ahora hemos visto elementos
que vienen reflejados en el esquema eléctrico con su símbolo, pero existen
| 129
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
otros elementos que se consideran auxiliares, pues su función es la de unir
todos los anteriores y facilitar la instalación.
Vamos a dividir la instalación esta vez en dos partes, la 1ª está compuesta
solo por el cuadro eléctrico y la 2ª por todo lo que hay fuera.
Elementos fuera del cuadro eléctrico
Sabemos que fuera del cuadro están los sensores, actuadores y algunos
elementos de control. Además, existe una parte muy importante que es la
canalización.
Canalización
La canalización exterior puede ser en bandeja o bajo tubo. En el caso
de la bandeja, se suele usar para conducir el cableado en general, de mando y fuerza, a todos los puntos necesarios de la instalación.
Ejemplo de canalización mediante bandejas
130 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Consejo
Bajo tubo es recomendable para hilos conductores individuales y no manguera eléctrica
o multiconductora.
Pero donde existen más elementos auxiliares es en el cuadro eléctrico.
Elementos del cuadro eléctrico
Aquí hablaremos principalmente de los perfiles metálicos, de la canaleta
perforada, de los terminales y de los bornes de conexión.
Perfiles
Son tiras de chapa de 2 mm de espesor aproximadamente, con sus bordes doblados en formas determinadas según el tipo de perfil, sirven para
fijar de manera rápida y sencilla los aparatos eléctricos de la instalación
que se colocarían en el interior del cuadro.
De izquierda a derecha: perfil simétrico, asimétrico ranurado,
asimétrico perforado, simétrico ranurado perforado y combinado
| 131
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Consejo
Ten siempre presente que antes de elegir un perfil determinado, tenemos que saber el tipo de
elemento que vamos a usar, para conocer su anclaje y así poder seleccionar el tipo de perfil.
Existen 3 tipos de perfiles que son los más usados en el mercado: los
simétricos, los asimétricos y los combinados. Los simétricos son de distintas profundidades (35, 15 o 7´5 mm). Los asimétricos son para fijación de
elementos con tornillos y por último, los combinados de 35 mm son para
fijación con tuerca.
Canaleta
La canaleta es un elemento auxiliar normalmente de plástico formado
de dos partes: una tapa y una base en forma de U. La tapa sobre la U deja
un hueco perfecto en forma rectangular donde alojaremos los conductores
o cables eléctricos. En la base, los lados que se levantan sobre la parte
inferior están ranurados, para facilitar la salida de los conductores sobre
los elementos del cuadro a conexionar.
B
A
Izquierda: colocación de cable en canaleta abierta. Derecha: canaleta vacía de conductores con su tapa
desplazada
132 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Terminales
Son pequeñas piezas metálicas que sujetan por un lado al conductor
que queremos conexionar y por el otro lado, tienen la forma del lugar en
el cual vamos a conexionar.
A la acción de poner un terminal a un cable o conductor se le denomina engastado del terminal; esto se hace con herramientas especiales para
cada tipo de terminal, cuya misión consiste en presionar sobre el terminal,
una vez introducido en él, el conductor sin aislante.
En la siguiente imagen vemos los distintos tipos de terminales más
usados en instalaciones.
Terminales eléctricos
Importante
Debemos intentar siempre engastar un terminal por conductor, aunque en ocasiones, por
falta de espacio, usemos un terminal para varios conductores.
| 133
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Bornes
Los bornes de conexión, también llamados regletas de conexión, son
elementos auxiliares de enlace entre los componentes interiores de una
caja o cuadro eléctrico y los elementos exteriores a él, como actuadores,
sensores, etc.
Los bornes de conexión son de distintos tamaños para albergar en su
conexión distintas secciones de cable. También son de distintos colores
para de una manera rápida diferenciar el tipo de conductor, según la designación normalizada de la clase de conductor y su color asignado.
Bornes de conexionado conectados
3. Convencionalismos de representación
El mundo del dibujo técnico o de las representaciones industriales se ha
basado esencialmente en dos ramas: la de la representación tridimensional,
más usada en taller para mecanización y montaje, y las que relacionan de manera bidimensional distintos elementos, que en nuestro caso corresponde a las
instalaciones eléctricas en general. De igual manera sucede en instalaciones
neumáticas e hidráulicas.
Sabemos que en una representación gráfica de una instalación eléctrica,
el problema de su interpretación radica en establecer las relaciones de dependencia entre los elementos que aparecen en dicha representación.
134 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Esto lo solucionamos con los llamados esquemas eléctricos; como sabemos, parte de su elaboración depende de aplicar las reglas de los sistemas de
representación de la realidad tridimensional. La otra parte la ocupa el uso de
unas reglas convencionales acordadas por convenio y de manera lógica.
Estas reglas fueron consensuadas para los elementos que intervienen en
una instalación, de manera que aunque fueran elaboradas por distintos fabricantes, todos pudieran reconocer el elemento de manera inequívoca.
En 1917 se constituyó en Alemania el primer organismo para elaborar una
reglamentación y una serie de normas de representación, este organismo se
llamó NADI (Normen-Ausschuss der Deutschen Industries). Este Comité de
Normalización de la Industria Alemana, editó y publicó sus propias normas,
que más adelante usarían como base el resto de países europeos, se trata de
las normas DIN (Deustcher Industrie Normen).
Nota
Actualmente se le denomina Instituto Alemán de Normalización.
En nuestro país se adoptaron las normas DIN en 1945 a través del CSIC
(Centro Superior de Investigaciones Científicas). En este centro se creó una
institución para la racionalización y normalización con el nombre de IRANOR,
cuya misión era la de elaborar las normas españolas UNE (Una Norma Española). Pero hasta 1986 no cambió la responsabilidad del control de la normalización a una empresa privada: AENOR (Asociación Española de Normalización).
AENOR pertenece como miembro de derecho a los distintos organismos
internacionales de normalización, tales como:
| 135
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
■■ CEN.
Comité Europeo de Normalización. Data de 1961 y se ocupa de las
tareas de normalización de ámbito Europeo. (EN) Normas Europeas. Está
constituido por AENOR -en España-, por los restantes organismos de normalización de los estados miembros de la Unión Europea y por tres países
miembros de AELC/EFTA (Asociación Europea de Libre Cambio).
■■ ISO. Es la Organización Internacional de Normalización.
■■ CENELEC. Es el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica. Comenzó en 1959 en el terreno de la electrónica y la electrotecnia. Sus
miembros son los mismos que los del CEN.
■■ CEI. Es el Comité Electrotécnico Internacional formado por 51 comités
nacionales y vigente desde 1906 para elaborar normas internacionales.
En España (UNE), el convencionalismo de sus normas lo crean las CTN
-Comisiones Técnicas de Normalización. Se procede elaborando normas que
luego se someten a la opinión pública tras su uso durante 6 meses. Tras el
análisis de las opiniones, una vez pasados los 6 meses, se redactan de manera
definitiva con las modificaciones pertinentes y a continuación se publican con
las siglas UNE.
Importante
Una norma no es de por vida, todas las normas son revisadas y, si es preciso, modificadas
periódicamente con el fin de que estén siempre actualizadas.
4. Simbología normalizada en las instalaciones
En el punto anterior hemos comprobado la necesidad de seguir unas reglas
para entender las representaciones eléctricas; también para saber cuáles son
los elementos que intervienen y reconocerlos en base a la realidad fabricada
por distintas empresas.
136 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Es imprescindible conocer perfectamente la simbología normalizada que
usaremos en el montaje y reparación de automatismos eléctricos.
Vamos a representar los símbolos y sus denominaciones más usuales para
nuestro cometido. No obstante, todos los símbolos de la norma UNE y dispuestos en España por AENOR los tenemos en la UNE-EN 60617 (Junio de
1996). Está formada por 13 partes, de las cuales, las 8 primeras son las que
nos afectan más directamente.
Nota
El símbolo es una representación gráfica de un aparato, componente o característica de la
instalación, que se dibuja de manera unívoca y clara.
4.1. Generalidades, índice general y tablas de correspondencia
Corresponde a la UNE-EN 60617-1, la parte 1ª, trata sobre temas generales de simbología y nos habla del índice general de símbolos y su estructuración a lo largo de la norma. También nos proporciona unas tablas de correspondencia para poder utilizar los símbolos de la manera más apropiada y en cada
caso. En este apartado no aparece ningún símbolo.
4.2. Elementos de símbolos, símbolos distintivos y otros símbolos de
aplicación general
Es la UNE-EN 60617-2, parte 2ª, aparecen los símbolos generales que debemos utilizar para definir detalles concretos o para complementar otros y así
identificar con mayor precisión la finalidad o función de estos.
| 137
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Contornos y envolventes
Nº
Símbolo
Descripción
Objeto, por ejemplo:
02-01-01
02-01-02
02- 01-03
- Equipo
- Dispositivo
- Unidad funcional
- Componente
- Función
Deben incorporarse al símbolo o situarse en
su proximidad otros símbolos o descripciones
apropiadas para precisar el tipo de objeto
Si la presentación lo exige se puede utilizar un
contorno con otra forma
Envolvente (ampolla o cuba).
02-01-04
Recinto
Si lapresentación lo exige se puede utilizar un
contorno con otra forma
Si la envolvente tiene un carácter de portección
especial, se debe indicar por una nota
02-01-05
El símbolo de la envolvente puede omitirse si no
hay lugar a confusión. La envolvente debe dibujarse
si existe una conexión a ella
Si es necesario, el símbolo de la envolvente puede
descomponerse en varias partes
Separación
02-01-06
El símbolo se utiliza para indicar la separación de
un grupo de objetos asociados física, mecánica o
funcionalmente.
Se puede utilizar cualquier continuación de trazos
cortos y largos
Tratarán de la naturaleza de la corriente y de la tensión, de la ajustabilidad,
variabilidad y control automático, del sentido de la fuerza o del movimiento y
del sentido de propagación.
138 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Naturaleza de la corriente y tensión
Nº
Símbolo
Descripción
Corriente continua
El valor de la tensión puede indicarse a la derecha del
símbolo y el tipo de red a la izquierda
02-02-03
EJEMPLO: 2/M
230/110 V
Corriente alterna
El valor numérico de la fecuencia o de la tanda de
frecuencias puede indicarse a la derecha del símbolo
EJEMPLO:
~ 50 Hz Corriente alterna 50 Hz
~ 100...600 kHz Corriente alterna en la banda de
frecuencias de 100 kHz a 600 kHz
El valor de la tensión puede indicarse a la derecha del
símbolo
02-02-04
02-02-05
02-02-06
02-02-07
02-02-08
El número de fases y la presencia de un neutro puede
indicarse a la izquierda del símbolo
EJEMPLO:
3/N ~ 400/230 V 50 Hz Corriente alterna trifásica con
neutro, 400 V (230 V entre cada fase y el neutro) 50 Hz
(Véase también CEI 1293)
Si es necesario indicar un sistema conforme a las
designaciones establecidas en la Norma CEI 364-3, debe
añadirse al símbolo la designación apropiada
EJEMPLO:
3/N ~ 50 Hz / TN - S corriente alterna trifásica, 50 Hz,
sistema con un punto unido a tierra y conductor neutro o
conductor de protección separados en el equipo
Corriente rectificada con componenete alterna (si es
necesario distinguirla de una corriente rectificada y filtrada)
02-02-12
02-02-13
+
Polaridad positiva
02-02-14
-
Polaridad negativa
02-02-15
N
Neutro
Este símbolo para conductor neutro viene dado en la Norma
CEI 445
| 139
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Algunos controles mecánicos y de otro tipo
Nº
Símbolo
Descripción
Conexión, por ejemplo:
02-12-01
02-12-02
02-12-03
- Mecánica
- Neumática
- Hidráulica
- Óptica
- Funcional
La longitud del símbolo de conexión puede ajustarse a la presentación
del esquema
EJEMPLO:
Conexión mecánica con indicación del sentido de la fuerza o del
movimiento de traslación
Conexión mecánica con indicación del sentido del movimiento de
rotación
Se supone situada la flecha delante del símbolo de la conexión
mecánica
02-12-05
Acción retardada
02-12-05
La acción es retardada cuando el sentido del desplazamiento es desde
el arco hacia su centro
02-12-07
Retorno automático
El triangulo se dirige en el sentido del retorno
Trinquete, retén
02-12-08
Retorno no automático
Dispositivo para mantener una posición dada
02-12-09
Trinquete, retén liberado
02-12-10
Trinquete, retén encajado
02-12-11
Enclavamiento mecánico entre dos dispositivos
También tratarán del funcionamiento dependiente de una magnitud característica, del tipo de material, del efecto o dependencia, de la radiación, de la
forma de onda de las señales, de elementos y acoplamientos mecánicos.
140 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Algunos accionadores
Nº
Símbolo
Descripción
02-13-01
Accionador manual, símbolo general
02-13-02
Accionador manual, protegido contra una operación no intencionada
02-13-03
Mando de tirador
02-13-04
Mando rotatorio
02-13-05
Mando de pulsador
02-13-06
Mando por efecto de proximidad
02-13-07
Mando por contacto
02-13-08
Accionador de emergencia (tipo “seta”)
02-13-09
Mando de volante
02-13-10
Mando de pedal
02-13-11
Mando de palanca
02-13-12
Mando manual amovible
02-13-13
Mando de llave
02-13-14
Mando de manivela
02-13-15
Mando de corredera
02-13-16
Mando de leva
Se se desea, pueden dibujarse detalles suplementarios del perfil de leva
Finalmente, podrán tratar de conjuntos de accionadores de dispositivos y
de equipotencialidad en puesta a tierra y a masa, así como de varios elementos
sin especificar.
Recuerde
La norma está en continuo avance y estos símbolos pueden cambiar, si el comité de normalización lo considera oportuno, en cualquier momento.
| 141
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Sobre tierras, asas y equipotencialidad
Nº
Símbolo
Descripción
Tierra, símbolo general
02-15-01
Se puede dar información adicional sobre el estado de la tierra o su
finalidad si no es evidente
02-15-02
Tierra sin ruido
Tierra de protección
02-15-03
Se puede utilizar este símbolo en vez del 02-15-01 para indicar una
conexión a tierra con una misión de protección especificada, por
ejemplo, para protección contra choques eléctricos en caso de defecto
de aislamiento.
Masa
Chasis
02-15-04
Se pueden omitir completa o parcialmente las rayas si no existe
ambigüedad. Si se quitan del todo, la línea de masa debe ser más
gruesa, tal como se indica a continuación:
02-15-05
Equipotencialidad
4.3. Conductores y dispositivos de conexión
Esta sería la UNE-EN 60617-3, parte 3ª, aquí se hace referencia a todo
elemento utilizado en el conexionado de la instalación, así como a los componentes, conductores y cableado.
Nota
Se reseñan terminales o puntos de ramificaciones de conductores.
142 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Uniones, conexiones y ramificaciones
Nº
Símbolo
Descripción
Unión
03-02-01
Punto de conexión
Terminal
03-02-02
Regleta de terminales
03-02-03
Se pueden añadir marcas de terminales
03-02-04
Forma 1
Conexión en T
03-02-05
Forma 2
Símbolo 03-02-04 representado con el símbolo de unión
03-02-06
03-02-07
Forma 1
Unión doble de conductores
Forma 2
La forma 2 se debe utilizar solamente si es necesario por razones de
presentación
Ramificación
Unión común a un grupo de circuitos paralelos idénticos y repetidos
“n” debe reemplazarse por el número total de circuitos
La cifra debe ser adyacente al símbolo de unión. Véase CEI 10822. Un par de símbolos especulares indica la extensión del o de los
circuitos.
03-02-09
Ilustración del concepto: 10 resitencias paralelas e idénticas
Dispositivos de conexión más comunes
Nº
Símbolo
Descripción
Contacto hembra (de una base o de una clavija)
03-03-01
Base
En una representación unilineal, el símbolo indica la parte
macho de un conector multicontacto
Contacto macho (de una base o de una clavija)
03-03-03
Clavija
En una representación unilineal, el símbolo indica la parte
macho de un conector multicontacto
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| 143
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
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Dispositivos de conexión más comunes
Nº
Símbolo
Descripción
Base y clavija
03-03-05
Se aplican las reglas dadas en los símbolos 03-03-01 y
03-03-03
Base y clavija multipolares
03-03-07
El símbolo se muestra en una representación multilineal
con 6 contactos hembra y 6 contactos macho
Base y clavija multipolares
03-03-08
El símbolo muestra en representación unilateral 6 contactos
macho y 6 contacts hembra
4.4. Componentes pasivos básicos
Esta es la UNE-EN 60617-4, parte 4ª, nos representa los símbolos de resistencias, condensadores y bobinas, como elementos pasivos y sus variantes.
Resistencias, condensadores y bobinas
Nº
Símbolo
Descripción
04-01-01
Resistencia, símbolo general
04-01-03
Resistencia variable
04-02-01
Condensador, símbolo general
04-02-03
Aislador pasante, tipo condensador
Continúa en página siguiente >>
144 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
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Resistencias, condensadores y bobinas
Nº
Símbolo
04-02-05
Descripción
Condensador polarizado, por ejemplo: electrolito
Inductancia
Bobina
Arrollamiento
Reactancia
Si se desea indicar que la bobina tiene un núcleo megnético, se puede
añadir un única trazo recto paralelo al símbolo. Si el núcleo es de
material no magnético se añadiría una explicación complementaria. Si
se precisa indicar la presencia de un entrehierro en el núcleo, el trazo
puede interrumpirse
04-03-01
EJEMPLOS:
Bobina con núcleo magnético: 04-03-03
Bobina con entrehierro en su núcleo magnético: 04-03-04
4.5. Semiconductores y tubos electrónicos
Aparece en la UNE-EN 60617-5, parte 5ª, que se ocupa de los semiconductores y elementos de uso en el campo de la electrónica, como elementos de
control de disparo y regulación.
Diodos, diac, triac y tristores
Nº
Símbolo
Descripción
05-03-01
Diodo semiconductor, símbolo general
05-03-02
Diodo emisor de luz (LED), símbolo general
Continúa en página siguiente >>
| 145
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
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Diodos, diac, triac y tristores
Nº
05-03-05
Símbolo
Descripción
Diodo túnel
Diodo Esaki
Diodo de efecto de avalancha, unidireccional
05-03-06
Diodo regulador de tensión
Diodo Zener
05-03-07
Diodo de efecto avalancha, bidireccional
05-04-01
Tristor diodo bloqueado en inversa
05-03-02
Tristor diodo conductor en inversa
05-03-03
Tristor diodo bidireccional
Diac
05-03-05
Tristor triodo bloqueado en inversa, de puerta N (controlado por el lado
del ánodo)
05-03-06
Tristor triodo bloqueado en inversa, de puerta P (controlado por el lado
del cátodo)
05-03-11
Tristor triodo bidireccional
Triac
4.6. Producción, transformación y conversión de la energía eléctrica
La UNE-EN 60617-6, parte 6ª, nos representa los símbolos generales de
máquinas como motores y generadores de corriente continua, motores de corriente alterna y generadores de corriente alterna.
146 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Motor serie, síncronos, asíncronos, monofásicos y trifásicos
Nº
Símbolo
Descripción
Máquina, símbolo general
El asterisco (*) será sustituido por uno de los símbolos literales
siguientes:
C Conmutatriz
06-04-01
G Generador
GS Generador síncrono
M Motor
MG Máquina que puede ser utilizada como generador o como motor
MS Motor síncrono
06-06-01
Motor serie, monofásico
06-06-03
Motor serie, trifásico
06-07-01
Generador síncrono trifásico de imán permanente
06-07-02
Motor síncrono monofásico
06-08-01
Motor de inducción trifásico de jaula
06-08-02
Motor de inducción monofásico de jaula, con los terminales del devanado
accesibles
06-08-03
Motor de inducción trifásico de rotor bobinado
Además nos refieren los símbolos de transformadores de tensión, transformadores de intensidad, pilas, acumuladores y generadores no rotativos.
| 147
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Algún tipo de transformador
Nº
06-09-01
Símbolo
Forma 1
Descripción
Transformador de dos arrollamientos
Las polaridades instantáneas de las tensiones se pueden
indicar en la forma 2 del símbolo
06-09-02
Forma 2
06-09-04
Forma 1
Transformador de tres arrollamientos
06-09-05
Forma 2
06-10-01
Forma 1
06-10-02
Forma 2
Transformador monofásico de dos arrollamientos
apantallado
4.7. Aparamenta y dispositivos de control y protección
Corresponde con la UNE-EN 60617-7, parte 7ª; aquí se encuentran los
contactos con 2 o 3 posiciones, interruptores, aparamenta de conexión, cebadores, relés de todo o nada, relés de medida y dispositivos similares, dispositivos sensibles a la proximidad y al contacto, dispositivos de protección y
símbolos diversos.
De todos ellos los más usuales son los siguientes.
148 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Algunos contactos, auxiliares y temporizados
Nº
07-02-01
07-02-02
Símbolo
Forma 1
Forma 2
Descripción
Contacto de cierre (contacto de trabajo)
Este símbolo también se puede utilizar como símbolo general de
interruptor
07-02-03
Contacto de apertura (contacto de reposo)
07-02-04
Contacto inversor antes del cierre
07-05-01
Contacto de cierre, retardado cuando se activa el dispositivo que
contiene el contacto
07-05-02
Contacto de cierre, retardado cuando se desactiva el dispositivo
que contiene el contacto
07-05-03
Contacto de apertura, retardada cuando se activa el dispositivo
que contiene el contacto
07-05-04
Contacto de apertura, retardada cuando se desactiva el
dispositivo que contiene el contacto
Además, nos proporciona los símbolos de los elementos de protección como
seccionadores, magnetotérmicos y dispositivos de conmutación de potencia.
| 149
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Algunos dispositivos de conmutación de potencia
Nº
Símbolo
Descripción
07-13-01
Utilizar el símbolo
07-02-01 ó
07-02-02
Interruptor
Contactor
07-13-02
07-13-03
Contacto principal de cierre de un contactor (contacto abierto en
posición de reposo)
Contactor con desconexión automática provocada por un relé de
medida o un disparador incorporados
Contactor
07-13-04
Contacto principal de apertura de un contactor (contacto cerrado
en la posición de reposo)
07-13-05
Interruptor automático
07-13-06
Seccionador
07-13-07
Seccionador de dos direcciones con posición de seccionamiento
intermedia
07-13-09
Interruptor seccionador con apertura automática provocada por
un relé de medida o un disparador incorporados
07-13-10
Seccionador, de control manual, con dispositivo de bloqueo
En este apartado también nos muestran los símbolos de convertidores de
potencia, arrancadores de motores y dispositivos de control y mando.
150 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Algunos dispositivos de mando y arrancadores de motores
Nº
Símbolo
Descripción
Dispositivo de mando, símbolo general
07-15-01
Forma 1
Bobina de relé, símbolo general
07-15-02
Forma 2
Si un dispositivo de mando tiene varios devanados, se
puede indicar añadiendo el número apropiado de trazos
inclinados en el interior del símbolo (veáse 07-15-04)
07-15-03
Forma 1
07-15-04
Forma 2
07-15-05
Forma 1
EJEMPLOS:
Dispositivos de mando con dos devanados separados.
representación conjunta
Dispositivo de mando con dos devanados separados,
representación separada
07-15-06
Forma 2
07-15-07
Dispositivo de mando de un relé de desconexión lenta
07-15-08
Dispositivo de mando de un relé de conexión lenta
Arrancador de motor, símbolo general
07-14-01
Se puede mostrar símbolos distintivos dentro del símbolo
general, para indicar tipos particulares de arrancadores
Véanse los símbolos 07-14-05, 07-14-07 y 07-14-08
07-14-02
07-14-03
Arrancador por etapas
Se puede indicar el número de etapas
Arrancador regulador
| 151
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
4.8. Instrumentos de medida, lámparas y dispositivos de señalización
Es la UNE-EN 60617-8, parte 8ª, la que se ocupa de simbolizar aparatos
de medida y todo lo referente a la señalización, como pilotos, lámparas, etc.
Algunas señalizaciones
Nº
Símbolo
Descripción
Lámpara, símbolo general
Lámpara de señalización, símbolo general
Si se desea precisar el color de la lámpara, se sitúa junto al símbolo una
de las indicaciones siguientes:
RD = rojo
YE = amarillo
GN = verde
BU = azul
WH = blanco
Si se desea precisar el tipo de lámpara, se sitúa junto al símbolo una de
las indicaciones siguientes:
08-10-01
NE = neón
XE = xenón
Na = vapor de sodio
Hg = mercurio
I = iodo
IN = incandescente
EL = electroluminiscente
ARC = arco
FL = fluorescente
IR = infrarrojo
UV = ultravioleta
LED = diodo emisor de luz
08-10-05
08-10-06
Indicador sonoro
Bocina
timbre
Continúa en página siguiente >>
152 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
<< Viene de página anterior
Algunas señalizaciones
Nº
Símbolo
Descripción
08-10-09
Sirena
08-10-12
Silbato de accionamiento eléctrico
Aplicación práctica
-X?
1
2
3
Dada la representación gráfica de la siguiente figura, identifique y denomine cada símbolo
que aparece en el siguiente esquema.
-X? 6
4
1
-S2 E
2
1
3
5
2
4
6
-S1 E
2
4
6
-F2
13
21
14
22
1
3
5
-X? 7
U1
V1
W1
PE
-K1
3
A1
A2
-X? 4 -X? 5
-M1
M
3
Continúa en página siguiente >>
| 153
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
<< Viene de página anterior
SOLUCIÓN
S1.- Pulsador y contacto normalmente abierto (NO)
S2.- Pulsador y contacto normalmente cerrado (NC)
K1.- Bobina, contactos principales de fuerza trifásicos y contacto auxiliar normalmente abierto
(NO)
F2.- Protección térmica trifásica y contactos auxiliares, uno normalmente abierto (NO) 13-14 y
otro normalmente cerrado (NC) 21-22.
M1.- Motor de inducción trifásica de jaula de ardilla con toma de tierra.
5. Planos y esquemas eléctricos normalizados. Tipología
En la siguiente figura vemos una parte de la representación gráfica de una
instalación eléctrica. Este esquema es representativo, no nos indica la alimentación e interrelaciona todos sus elementos de una manera que puede resulta
algo confusa, pero es válida ya que cuenta con símbolos normalizados; además
de representar sus componentes mecánicamente unidos.
Para facilitar la interpretación de un esquema eléctrico se debe mostrar el
cableado de forma clara y con líneas, la situación de los elementos y su relación por símbolos.
Nota
Todas las instalaciones industriales sean del tipo que sean, se plasman en representaciones
gráficas, bien en planos o en esquemas eléctricos.
154 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
-X?
1
2
3
Representación conjunta de un esquema eléctrico
-X? 6
1
-S2 E
4
-S1 E
-K1
2
1
3
5
2
4
6
3
A1
A2
-X? 4 -X? 5
13
21
U1
V1
W1
PE
2
4
6
-F2
14
22
1
3
5
-X? 7
-M1
M
3
Recuerde
A pesar de todo esto, existen distintas formas de representar un mismo esquema eléctrico.
5.1. Esquema desarrollado
En un esquema desarrollado, los símbolos y las distintas uniones físicas o
mecánicas que las componen no se dibujan. En estos esquemas se representan
todos los componentes de manera normalizada por su símbolo. El esquema se
divide en dos partes: una nos indica la parte de potencia o fuerza y la otra, todo
lo perteneciente a mando y control.
| 155
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Tenemos que añadir que algunas partes de ciertos aparatos pertenecen
tanto al esquema de fuerza como al de mando, pero su simbología las define
muy claramente.
1
2
3
Esquema desarrollado
1
-X2
- S1 E
1
3
5
4
- KM1
3
2
4
6
1
3
5
- F2
2
1
2
- S2 E
A1
- Q1
U1
V1
W1
PE
A2
2
4
6
-F1
-M1
3
M
Importante
En caso de no verse claro, se usaría otro tipo de esquema, el semidesarrollado.
5.2. Esquema semidesarrollado
La representación de estos tipos de esquemas es básicamente igual que
las anteriores, con la diferencia de que los símbolos nos los encontraremos
156 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
separados, así que con líneas discontinuas uniremos las partes mecánicas
que son conjuntas para definir mejor su funcionamiento.
1
2
3
Esquema semidesarrollado
1
-X2
- S1 E
1
3
5
4
- KM1
3
2
4
6
1
3
5
- F2
2
1
2
- S2 E
A1
- Q1
U1
V1
W1
PE
A2
2
4
6
-F1
-M1
3
M
5.3. Esquema conjunto
Este tipo de esquema no se utiliza para grandes instalaciones, ya que al no
existir separación de cada una de las partes de los componentes, se produce un
exceso de líneas para cablear todo y esto hace más complicada su interpretación.
Como hemos visto anteriormente el más recomendado es el esquema desarrollado, pero éste a su vez, podemos representarlo de manera mas rápida.
Separemos los esquemas de mando y de potencia:
| 157
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Esquema de potencia
En este esquema representamos los elementos accionados o alimentados
para darle su funcionamiento según se les ordene.
Aquí se representa todo lo que interviene de forma directa sobre el actuador: desde sus elementos de protección con sus valores, hasta sus bornes de
conexión y sección de conductores. Evidentemente, también sus tensiones de
alimentación.
Pero además, podemos representar el esquema de potencia de manera unifilar si es sencillo el esquema eléctrico o de manera multifilar si no lo es.
esquema unifilar es aquel que representa con un único trazo, varios
conductores o elementos repetitivos en el esquema representado.
■■ El esquema multifilar es aquel en el que aparecen todos los conductores
con sus elementos y sus símbolos completos. Se utiliza tanto para el
circuito de fuerza como para el de mando.
1-3-5
-K1
2
4
6
1
3
5
2-4-6
-F1
U-V-W
U1
V1
W1
PE
2
4
6
1
-K1
2-4-6
1-3-5
2
-F1
1
3
5
L1- L2-L3
-X1
L1
L2
L3
■■ El
-M1 3
M
M
a)
a) Esquema unifilar b) Esquema multifilar
158 |
b)
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Nota
Se usa normalmente con esquemas polifásicos, indicando sobre el trazo único el número
de fases e incluso el neutro y la tierra.
Esquema de mando
Es la manera lógica de representar un automatismo en el cual podemos
ver el funcionamiento y la función de los distintos elementos que intervienen.
Todo debe aparecer de manera clara y ordenada, siguiendo el orden de alimentación de cada elemento que interviene en su funcionamiento. Se dibuja entre
2 líneas horizontales para saber el orden de intervención de cada elemento y
facilitar así su posterior conexionado.
Los puntos de conexionado de cada elemento van indicados en los símbolos
de manera normalizada para conocer el punto de conexión real del elemento
que interviene.
Por último, los bornes de conexionado que intervienen para conectar con el
elemento que ubicamos fuera del cuadro eléctrico, van también representados
de manera normalizada.
Recuerde
Al realizar una representación con un software informático, este solo pone los símbolos
que usted le indique. Ahorraremos tiempo, pero nosotros tenemos que saber elaborar dicho
esquema eléctrico.
| 159
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Circuito de mando con los bornes
2 ~ 220 V 50 Hz
1
L2
2
F
1
X1
3
S3
X1 2
4
S1
X1 3
X1 3
X1 5
X1 4
8
K2
K3
7
X1 3
K1
K2
5
K3
K2
9
6
S2
1
NA NC
2
160 |
2
3
4
NA NC
4
NA NC
5 3
5
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Aplicación práctica
Represente el esquema unifilar del siguiente esquema:
L1
L2
L3
3 ~ 220 V 50 Hz
Q
1 2 3
4 5 6
/> /> />
7 8 9
7 8 9
7 8 9
K1
K2
10 11 12
U1
V1
W1
13 14 15
16 17 18
K3
13 14 15
W2
U2
V2
M
3~
SOLUCIÓN
3 ~ 220 V 50 Hz
Q
L1 L2 L3
1 2 3
4 5 6
4 5 6
7 8 9
K1
7 8 9
7 8 9
K2
13 14 15
10 11 12
U1
V1
W1
M
3~
K3
16 17 18
13 14 15
W2
U2
V2
| 161
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
6. Interpretación de esquemas eléctricos de las instalaciones
La interpretación de un esquema eléctrico consiste en conocer el funcionamiento conjunto de todos los elementos que intervienen y como consecuencia, cómo actuaría su aplicación final. En la mayoría de los casos,
esto puede verse fácilmente debido a la claridad con la que se expresan los
esquemas eléctricos, pero en ocasiones resulta más complicado por tratarse
de instalaciones más complejas.
Para un instalador esta interpretación es de otro tipo, lo que necesita saber
es cómo van interconectados todos los elementos para que la instalación terminada funcione correctamente. Esta es la interpretación que vamos a aprender.
No existe un modo de operación fijo para interpretar un esquema eléctrico.
La experiencia dota al instalador o mantenedor de instalaciones automáticas
de unas pautas a seguir que le ahorrarán trabajo y tiempo.
Importante
Todos debemos, como mínimo, saber interpretar por separado cada uno de los elementos
que intervienen, llevando un orden y un método adecuado.
Nosotros vamos a explicar un método más o menos factible para los esquemas de instalaciones automáticas:
1. Identificación de los esquemas de potencia y de mando por separado.
2. Enumeraremos, si no existe la leyenda en el esquema, todos los elementos que componen el esquema. Esto es muy importante, ya que el
saber la denominación de cada componente con sus caracteres alfanuméricos, nos facilita conocer las relaciones de uso de cada elemento.
3. Reconocimiento del símbolo que acompaña a la denominación de
cada componente.
162 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Recuerde
El símbolo nos da la información completa para interpretar cómo funciona dicho componente
en el esquema eléctrico y cuáles son sus partes.
4. Seguir el esquema de manera ordenada y siguiendo la línea representada, igual que si leyéramos un libro: de izquierda a derecha y de arriba abajo, empezando por el esquema donde está el inicio del proceso.
Hasta aquí hemos visto los puntos necesarios para interpretar la funcionalidad del esquema eléctrico. El siguiente punto nos servirá para
llevar a cabo la instalación:
5. Respetar las normas de asignación de bornes de todos los elementos
y usarlas para no tener errores de conexión. Cada línea representa un
cable de una determinada sección y color, que parte de un borne a
otro.
Como ejemplo, podemos apreciar la representación de accionar un motor
trifásico con pulsador de marcha y paro, y protección térmica con señalización
luminosa de avería y puesta en marcha tal y como indica la siguiente figura:
Recuerde
La equivocación en la conexión de un solo conductor del esquema, implica el no funcionamiento de la instalación o algo más grave, como una explosión por cortocircuito.
| 163
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Esquema motor trifásico con marcha/paro y señalización de avería
L1
L2
L3
3 ~ 220 V 50 Hz
L1
2 ~ 220 V 50 Hz
X1 1
QM2
X1 1 2 3
1 3 5
QM1
FR1
2 4 6
Al circuito
de mando
X1
SB1
1 3 5
KM1
2 4 6
1 3 5
Circuito de fuerza y mando (por orden de aparición)
QM1 - Magnetotérmico
KM1 - Contactor de potencia
2
FR1 - Relé térmico
M1- Motor
95 97
QM2 - Magnetotérmico
96 98
SB1 - Pulsador de paro
8
SB2 - Pulsador de marcha
21
H1 - Luz verde
22
H2 - Luz roja
X1 9 K
X1 - Bornero
13
SB2
14
X1 10
2 4 6
X1 5 6 7
U1 V1 V1
M
M1 3 ~
1
FR1
1.2 3.1
3.4 3.2
5.6 3.3
95.96 2.7
97.98 1.8
2
KM1
X1 4
3
4
L2
5
6
KM1
14
A1
X1 11
X1
H1
X1 2
X1 12
7
8
9
X1 13
13
H2
X1
X1 14
10
11
KM1
1.2 2.1
3.4 2.2
5.6 2.3
13.14 1.9
Aplicación práctica
Dado el esquema de la figura anterior, interprete el funcionamiento de dicho esquema.
SOLUCIÓN
1. Diferenciamos los esquemas de fuerza -a la izquierda- y el de mando -a la derecha.
2. Enumeramos los elementos. Ver la leyenda en el esquema.
Continúa en página siguiente >>
164 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
<< Viene de página anterior
3. Reconocemos símbolo. QM1 es una protección trifásica magnetotérmica. KM1 es un
contactor de potencia con contactos principales en el circuito de fuerza y un contacto
auxiliar NO y la bobina en el de mando. FR1 es relé térmico con sus bornes de protección
en el circuito de fuerza y un contacto NO y otro NC en el de mando. M1 es nuestro motor a
accionar, es de inducción trifásico de corriente alterna y con toma de tierra. QM2 es una
protección monofásica magnetotérmica. SB1 es un pulsador NC. SB2 es un pulsador NO.
H1 es una bombilla verde. H2 es una bombilla roja. X1 son los bornes de conexionado.
4. Empezamos por el circuito de mando donde se encuentra el pulsador de marcha. Si
pulsamos éste, observamos que se alimenta la bobina KM1 y la bombilla H1, la bobina
cierra sus contactos que se encuentran abiertos, con lo que al cerrar los contactos
principales de KM1, el motor empezaría a funcionar. Además, como se cierra el contacto
auxiliar de KM1, esto hace que se quede de manera indefinida alimentada la bobina KM1
y H1, aun después de levantar el dedo del pulsador SB2. Si queremos parar, pulsamos
SB1 que interrumpe el paso de corriente hasta la bobina KM1 y H1, con lo que quedarían
sus contactos en su estado inicial de reposo. Si en estado de funcionamiento hubiese
un fallo en el motor, saltaría el relé térmico y éste accionaría los contactos auxiliares
de forma que abriría el NO produciendo el corte de alimentación de la bonina KM1 y H1,
y la cerraría el NC haciendo que llegue la corriente a H2, que es la bombilla roja que
nos indica la situación de avería.
7. Normativa y reglamentación
Como hemos visto, se establecieron por convenio las normas sobre la representación gráfica y se ha normalizado la simbología electrotécnica por AENOR
en Junio de 1996 con la norma UNE EN 60617 cuyas partes que más nos
afectan son las que van de la 2 a la 8:
■■ UNE
EN 60617-2 (Junio de 1996): Parte 2: Elementos de símbolos,
símbolos distintivos y otros símbolos de aplicación general.
■■ UNE EN 60617-3 (Junio de 1996): Parte 3: Conductores y dispositivos
de conexión.
■■ UNE EN 60617-4 (Julio de 1996): Parte 4: Componentes pasivos
básicos.
■■ UNE EN 60617-5 (Junio de 1996): Parte 5: Semiconductores y tubos
de electrones.
| 165
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
■■ UNE
EN 60617-6 (Junio de 1996): Parte 6: Producción, transformación y conversión de la energía eléctrica.
■■ UNE EN 60617-7 (Junio de 1996): Parte 7: Aparatos y dispositivos de
control y protección.
■■ UNE EN 60617-8 (Junio de 1996): Parte 8: Aparatos de medida, lámparas y dispositivos de señalización.
7.1. Reglamentación
Indistintamente de la normativa que ya conocemos, existe una reglamentación más allá de los símbolos que nos ayuda mucho a la hora de comprender o
representar un esquema eléctrico, para efectuar posteriormente su instalación
y conexionado.
Lámparas de señalización y alumbrado
El color o tipo de lámpara se expresará según la figura siguiente:
Referencia de bornes
Especificación de color
Rojo
RD ó C2
Naranja
Amarillo
Verde
Especificación de tipo
Neón
Ne
OG ó C3
Vapor de sodio
Na
YE ó C4
Mercurio
Hg
GN ó C5
Yodo
Azul
BU ó C6
Electroluminiscente
EL
Blanco
WH ó C9
Fluorescente
FL
Infrerrojo
IR
Ultravioleta
UV
I
Tabla normalizada de color y tipo de lámpara
Son las asignaciones alfanuméricas de referencia que asigna el fabricante
al aparato:
166 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Contactos principales de potencia
La referencia de sus bornes consta de una sola cifra como sigue:
 De
1
 De 1
 De 1
 De 1
a
a
a
a
2
4
6
8
en
en
en
en
aparatos
aparatos
aparatos
aparatos
unipolares.
bipolares.
tripolares.
tetrapolares.
3
1
3
5
1
3
5
7
2
4
6
2
4
6
8
1
2
a)
4
1
2
Las cifras impares se sitúan en la parte superior y la progresión se efectúa en sentido 1º de arriba abajo y 2º de izquierda a derecha.
b)
c)
d)
Contactos: a) Unipolar b) Bipolar c) Tripolar d) Tetrapolar
Nota
También la referencia de los polos ruptores puede ir precedida de la letra “R”.
Contactos auxiliares
Las referencias de los bornes de los contactos auxiliares constan de
dos cifras, “xy”.
La primera o “x” indica el número de orden del contacto en el aparato.
El número 9 (y el 0, si es necesario) quedan reservados para los contactos
auxiliares de los relés térmicos de protección contra sobrecargas.
| 167
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Contactos auxiliares de un relé térmico
97
95
NO
NC
98
96
La segunda cifra o “y” indica la función del contacto auxiliar:
■■ 1-2
= Contacto de apertura (normalmente cerrado, NC).
= Contacto de cierre (normalmente abierto, NO).
■■ 5-6 = Contacto de apertura NC de función especial (temporizado, de
calado, de paso, de disparo de un relé de pre alarma, etc.).
■■ 7-8 = Contacto de cierre NO de función especial (temporizado, de calado, de paso, de disparo de un relé de pre-alarma, etc.).
■■ 3-4
Ejemplo
Bornes 11 y 12 = Primer contacto NC.
Bornes 23 y 24 = Segundo contacto NO.
Mandos de control
La bobina pertenece a este grupo y va referenciada de manera alfanumérica. En primer lugar se escribe una letra y a continuación el número
de borne. Para el control de un contactor de una sola bobina = A1 y A2 y
168 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
A1
A1
A2
A2
a)
b)
a) Bobina de único devanado b) Bobina de doble devanado
para el control de un contactor de dos devanados = A1 y A2 para el primer
devanado y B1 y B2 para el segundo devanado.
Referenciado de bornes en bornero
Se deben separar los bornes de conexión en dos grupos, de manera que
a cada grupo le llamaremos bornero o comunmente regletero. Un regletero
pertenecerá al circuito de potencia, el otro, al de mando. Cada grupo de
2 regleteros: X1 con 16 bornes y X2 con 6 bornes
Recuerde
Por norma, no se debe referenciar el borne con el mismo número que el hilo conectado en
él, a menos que coincidan por circunstancias de la serie de numeración.
| 169
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
bornes se identificará con un nombre distinto y un código alfanumérico
cuya primera letra siempre será “X”, seguida por un número identificador
del grupo. Ejemplo: X1, X2, X3, etc.
Como vemos en la figura anterior, en cada grupo de bornes la numeración
es creciente de izquierda a derecha.
Ejemplo
Así, una serie de numeración de un regletero de potencia podría ser:
L1-L2-L3-N-PE-U1-V1-W1-U2-V2-W2-U3-V3-W3-U4-V4-U5-V5-W5-...s de manera alfanumérica.
Circuitos de potencia
De conformidad con las últimas publicaciones internacionales, se utiliza el
siguiente referenciado:
■■ Alimentación
monofásica compuesta: L1 - L2 - PE (2 fases y tierra).
■■ Alimentación monofásica simple: L - N - PE (fase, neutro y tierra).
■■ Alimentación tripolar: L1 - L2 - L3 - PE (3 fases y tierra).
■■ Alimentación tetrapolar: L1 - L2 - L3 - N - PE (3 fases, neutro y tierra).
■■ Salidas a motores monofásicos: U - V - (PE)* o K - L - (PE)*.
■■ Salidas a motores trifásicos: U - V - W - (PE)* ó K - L - M - (PE)*.
■■ Salidas a resistencias: A - B - C, etc.
* (PE) solo si procede por el sistema de conexión de tierra empleado.
170 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Aplicación práctica
Tenemos un esquema eléctrico en el cual nos aparece una parte de fuerza y otra de mando,
sabemos que el de fuerza, -que funciona con 3 fases de 400 v de corriente alterna-, solo
actúa sobre un motor trifásico con toma de tierra. El de mando solo posee un botón de
marcha y otro de paro en una caja metálica ubicada en el exterior del cuadro eléctrico, y
funciona a 230 v de corriente alterna. Designe las referencias que deben llevar los bornes
del regletero.
SOLUCIÓN
1. Vemos que la alimentación compone un bloque, ya que el esquema de fuerza nos demanda 3 fases de 400 v, L1-L2-L3. Además, el esquema de mando nos demanda 230
v, que sabemos que es la tensión entre fase y neutro L1-N. Pero además, nos demandan
puesta a tierra en el de fuerza PE. Al regletero de acometida lo denominaremos X1 y
estaría formado con 5 bornes de la siguiente manera:
X1: L1-L2-L3-N-PE
2. El circuito de fuerza tiene un actuador que es un motor trifásico con toma de tierra.
A su regletero de fuerza lo denominaremos X2 y estaría formado por 4 bornes de la
siguiente manera:
X2: U1-V1-W1-PE
3. El circuito de mando posee 2 pulsadores para producir la marcha y el paro, con lo que
necesita 3 bornes y tierra por estar en una caja metálica. Al regletero de mando lo
denominamos X3 y estaría formado por 4 bornes de la siguiente manera:
X3: 1-2-3-PE
7.2. Identificación de elementos en esquemas eléctricos
Todos los elementos de una instalación de automatismos, se identifican
mediante una letra y en ocasiones dos, para identificar su función. Después
se le añade un número que atañe al orden de intervención en el esquema
eléctrico.
| 171
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
La tabla que a continuación mencionamos nos proporciona la relación de
las letras a usar según su referencia y con relación a los materiales a los que
se les suele aplicar.
Esta tabla la indica la normativa vigente.
Referencia
Ejemplos de materiales
A
Conjuntos y subconjuntos funcionales
de serie
Amplificador de tubos o transistores, amplificador
magnético, regulador de velocidad, autómatas
programables
B
Transductores de magnitudes
eléctricas
Par termoeléctrico, detector termoeléctrico, detector
fotoeléctrico, dinamómetro eléctrico, transductores de
presión o temperatura, detectores de proximidad
C
Condensadores
D
Operadores binarios. Dispositivos de
temporización y memoria
Operadores combinatorios, interruptores de décadas,
línea de retardo, relés biestables, relés monoestables,
grabador, memoria magnética
E
Materiales varios
Alumbrado, calefacción, elementos no incluidos en
esta tabla
F
Dispositivos de protección
Cortacircuitos fusible, limitador de sobretensión,
pararayos, relé de protección de máxima corriente, relé
de protección de umbral de tensión
G
Generadores, dispositivos de
alimentación
Generador, alternador, convertidor rotativo de
frecuencia, batería oscilador, oscilador de cuarzo,
inversores
H
Dispositivos de señalización
Piloto luminoso, señalizador acústico, led
K
Relés de automatismos y contactores
en general
Relés y contactores (se utiliza KE y KM len los
automatismos importantes)
KA
Relés de automatismos y contactores
auxiliares
Contactor anular de temporización, todo tipo de relés
KM
Contactores de potencia
Contactores de motores o resistencias
Bobina de inducción, bobina de bloqueo
L
Inductancias
M
Motores
N
Subconjuntos que no sean de serie
P
Instrumentos de medida y de prueba
Aparato indicador, aparato registrador, contador,
conmutador horario
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172 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
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Referencia
Ejemplos de materiales
Q
Aparatos mecánicos de conexión para
circuitos de potencia
Disyuntores magnetotérmicos, seccionadores,
interruptores diferenciales, interruptores de potencia,
guardamotores
R
Resistencias
Resistencias regulables, potenciómetro, reostato,
shunt, termistancia
S
Aparatos mecánicos de accionamiento
manual para conexión de circuitos de
control
Auxiliar manual de control, pulsador, interruptor de
posición, selector, conmutador
T
Transformadores
Transformador de tensión, transformador de
intensidad
U
Moduladores y convertidores
Convertidores de frecuencia, variadores de velocidad
electrónicos, discriminador, demodulador, codificador,
convertidor - rectificador, ondulador autónomo
V
Tubos electrónicos semiconductores
Tubo de vacío, tubo de gas, tubo de descarga (ej.:
neón), lámparas de descarga, diodo, transistor, tristor,
rectificador
W
Vias de transmisión, guías de ondas,
antenas
Tirante (conductor de reenvio), cable, juego de barras
X
Regleteros de bornas, clavijas, zócalos
Clavija y toma de conexión, clips, clavija de prueba,
regletero de bornas, salida de soldadura
Y
Aparatos mecánicos accionados
eléctricamente
Electrofreno, embrague, electroválvula, electroimán
Z
Cargas correctivas, transformadores
diferencialers, filtros correctores,
limitadores
Equilibrador, corrector, filtro
Tabla de denominación funcional de elemento
8. Resumen
Este capítulo nos ha instruido acerca de cómo reconocer los elementos más
usuales que aparecen en una instalación eléctrica de automatización. Hemos
visto el aspecto de algunos sensores, algunos tipos de actuadores, como el más
usado, que es el motor; así como los elementos de control que gestionan toda
la instalación y algunos elementos auxiliares más comunes que nos ayudaran
a conexionar con más facilidad.
| 173
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Para instalar todo lo anterior hemos aprendido que debemos cumplir una
serie de normas y reglas, las cuales se han acordado por los organismos de
normalización internacionales y nacionales.
Hemos visto una serie de símbolos normalizados que son la base de toda representación gráfica de esquemas eléctricos, así como los distintos esquemas
eléctricos que podemos encontrarnos de forma general.
Los esquemas eléctricos los hemos estudiado en dos vertientes: tanto para
conexionar como para deducir su funcionamiento en los más simples.
Nos hemos centrado específicamente en aprender a interpretar los esquemas de fuerza y mando para poderlos conexionar sin problemas ni errores; para
ello se utilizan unas reglas de uso esenciales, que resultan necesarias para
seguir un orden correcto de actuación y, de esta manera, no provocar fallos ni
en la instalación ni en sus elementos.
174 |
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. Relacione la magnitud que mide cada sensor con su nombre:
a. Manómetro
b. Bimetal
c. Célula fotoeléctrica
Luz
Temperatura
Presión
2. El motor ________________ es el ________________más usado de la industria
y se aplica para producir _________________________.
3. Un cilindro puede ser un actuador eléctrico, hidráulico o neumático.
Verdadero
Falso
4. Los finales de carrera son simples contactos que se utilizan como elementos de
control.
Verdadero
Falso
5. Los _________________ son referenciados por _______________________
dependiendo de la sección del ___________________ a engastar.
6. El control de la normalización española recae sobre un órgano privado que recibe
el nombre de AENOR.
Verdadero
Falso
| 175
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
7. Relacione los siguientes símbolos con su denominación.
a.
+
b.
c.
d.
Condensador polarizado
Accionamiento por leva
Punto de conexión de cableado
Señalización luminosa
8. Los tres tipos de esquemas eléctricos que podemos representar, son los de representación __________________, de representación ______________________ y de
representación ____________________, estando en desuso por dificultad de interpretación en esquemas complejos, la representación ______________________.
9. El primer paso a la hora de interpretar un esquema eléctrico es el de enumerar los
componentes que intervienen con su denominación.
Verdadero
Falso
10. Relacione las siguientes reglas de interpretación de la norma con su símbolo y
componente.
a.
b.
c.
d.
176 |
KM1
S1
F2
H1RD
CAP. 3 | Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos
Primer dispositivo de señalización rojo
Primer accionamiento manual
Primer contactor de potencia
Segundo protector
| 177
Capítulo 4
Montaje de instalaciones
electrotécnicas con
automatismos eléctricos
Contenido
1. Introducción
2. Emplazamiento y montaje de los elementos de las
instalaciones según el área de aplicación
3. Circuitos de fuerza y mando
4. Medios y equipos
5. Normativa y reglamentación
6. Resumen
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
1. Introducción
Hasta ahora hemos aprendido distintos conceptos sobre las instalaciones
eléctricas de automatismos. Todo ello nos ha enriquecido, proporcionándonos
la base para poder profundizar en la parte más práctica, la cual no es otra que
el montaje en sí.
Resulta difícil hacer una aproximación teórica y explicar los lugares donde
vamos a ubicar los componentes de una instalación si no estamos en el sitio
concreto, ya que lo ideal es estar ahí, comprobando lo que tenemos alrededor.
Sin embargo, sí que podemos hacernos una idea general y bastante aproximada de lo que nos encontraremos en la práctica.
En este capítulo vamos a explicar cuáles son los posibles campos de aplicación en los que colocar los elementos de la instalación, cómo montar los
componentes reales de mando y fuerza y los medios y equipos necesarios para
la instalación.
Todos estos contenidos los trataremos siempre teniendo presente que son
muchos los puntos de vista válidos bajo los cuales se pueden colocar los elementos que interactúan en una instalación.
2. Emplazamiento y montaje de los elementos de las instalaciones
según el área de aplicación
Todos los procesos productivos requieren desde hace tiempo incorporar elementos automáticos que realicen funciones repetitivas, de modo que la mano
del hombre intervenga lo menos posible.
Las primeras industrias en sus inicios solo aprovechaban el componente
eléctrico como único promotor de simples automatismos, pero a posteriori se
han ido introduciendo elementos electrónicos conforme se han ido descubriendo y desarrollando.
| 181
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
Con el tiempo se han ido logrando mayores rendimientos en la automatización con menores
costes y se han aplicado los automatismos en el campo de la neumática y de los fluidos
con la hidráulica.
Estos campos de trabajo de los sistemas automáticos son utilizados comúnmente en la actualidad, pero hoy en día debido al gran avance electrónico, los
procesos automáticos son cada vez más complejos y esto ha producido que se
tengan que diferenciar dos tipos de lógicas de trabajo según el área o campos
de aplicación: campo cableado y campo programado.
■■ Campo
cableado. El campo cableado, también denominado como lógica cableada en análisis de automatización, es el tipo tradicional de
instalación que se utiliza para montajes de automatismos de funcionamientos no muy complejos, donde existe espacio suficiente para
ubicar todos los elementos que intervienen y solo necesitan un único
modo de funcionamiento.
Cuadro montado con lógica cableada
182 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
■■ Campo
programado. El campo programado, también denominado como
lógica programada en análisis de automatización, es la alternativa de
aquellas instalaciones que superan en complejidad a una instalación
cableada. Esto es debido a la evolución de la electrónica y los procesadores, ya que estas instalaciones basan su funcionamiento en el procesamiento de datos que pueden realizar miniordenadores, microordenadores o en el caso más habitual los autómatas programables.
Importante
Un autómata programable puede sustituir cualquier tipo de instalación efectuada por
lógica cableada, mientras que un programa complejo actual no lo podemos sustituir por
una instalación cableada.
Aquí a diferencia de las instalaciones plenamente cableadas, no se necesita
tanto espacio pues un autómata tiene un tamaño muy reducido.
Cuadro montado con lógica programada
| 183
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Aunque una instalación programada es en general mejor que una cableada,
este capítulo lo centraremos en la cableada, pues necesitaríamos más conocimientos sobre los autómatas programables, como el lenguaje de comunicación
entre el autómata y el programador, entre otros.
Vamos a centrarnos en los cuadros eléctricos cableados y en todos sus
componentes, sus distintas formas de montarlos, sus lugares frecuentes de
emplazarlos y su sujeción.
Antes explicaremos la composición de la parte de mando. La parte de mando es aquella que realiza la toma de datos -en nuestro caso lo que nos llega
de los sensores y accionadores-, el tratamiento de los mismos -contactores,
temporizadores y relés- y la salida de datos -donde enviamos los datos, que
serán contactores de potencia para los actuadores.
Por tanto, todo lo que abarca la parte de mando, como relés, contactores,
temporizadores y protecciones, lo encerraremos en un armario y lo cablearemos. El resto de la instalación que estaría formado por sensores, accionamientos y actuadores, por lo general va emplazado fuera del cuadro eléctrico de
mando en sus ubicaciones pertinentes para realizar su función.
Nota
Los sensores, actuadores y otros tipos de elementos sean o no accionamientos, no pueden
colocarse de cualquier manera; existen planos mecánicos de ubicación en partes determinadas de la máquina u otro lugar prediseñado en el proyecto.
2.1. Sensores
Los sensores y detectores conforman la parte de la instalación automática en
la cual se adquieren los datos, como hemos explicado anteriormente. Todos estos
elementos en las instalaciones que nos conciernen, que son las de automatismos
184 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
cableados, se basan en elementos de funcionamiento parecido al digital -todo
o nada-, esto es, como un interruptor. Nosotros de manera simple no podemos
poner un elemento analógico en un automatismo cableado sin controladores o
autómatas. Por este motivo los elementos a instalar serán los anteriormente citados con características iguales al interruptor de control.
Por otro lado, a la hora de elegir los elementos debemos tener en cuenta
una serie de características como el tipo de funcionamiento para el que va a
usarse, su regulación y bidireccionalidad, con qué elemento va a ir ubicado, el
rango de trabajo y las condiciones ambientales de trabajo.
Veamos algunos ejemplos en cada campo de aplicación.
Detectores inductivos y capacitivos
Son elementos utilizados para detectar presencia de cualquier objeto de
características conductoras, caso de los inductivos, y características distintas
a la conductora, caso de los capacitivos.
Los campos de aplicación en los que los podemos usar son de señalización
de nivel con plásticos, vidrio, embalajes transparentes, también en desaparecer la presencia como en rotura de hilos en bobinados o telares, si se usa un
elemento electrónico para contar impulsos, como contador de objetos, etc.
El funcionamiento es, como hemos dicho anteriormente, a base de cerrar
un contacto por la presencia del elemento en cuestión. La mayoría de los fabricantes junto al producto, sea inductivo o capacitivo, incluye el esquema de
conexionado para el momento de instalarlo. En la siguiente figura vemos los
esquemas de conexionado de un fabricante.
I
I
BN
L+
BK
BU
L-
K
C
Símbolo
Símbolo
Detector inductivo
Detector capacitivo
BN
BU
GNYE
E
L
N
PE/SL
| 185
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
En cuanto a su aspecto físico, nos da una idea de cómo debe ser su anclaje.
En la siguiente figura, vemos que posee un cuerpo en forma de tornillo con dos
tuercas. Necesitamos un lugar como una chapa o placa donde realizaremos un
agujero de un par de milímetros superior al diámetro del detector. Quitaremos
una de las tuercas e introduciremos el detector en el agujero y después le volveremos a montar la tuerca que antes hemos quitado.
Detector inductivo sin
su conector de cable
Consejo
Al ser el detector como un tornillo, tenemos que jugar con las tuercas hasta acercarlas lo
suficiente a la pieza a detectar y entonces apretaremos dichas tuercas hasta que no se mueva.
Flotadores o interruptores de nivel
Son elementos que constan de una balanza con una varilla y un contrapeso
que en estado de flotación no cierra ningún contacto, pero en el momento que
falta fluido cambia la posición del contrapeso y por la varilla se cierra un contacto. Pudiendo este contacto ser NC o NO.
Su instalación es bien sencilla, consiste en sujetar el cable especial sumergible con una coca, un par de palmos por encima de la boya y mediante una
abrazadera sujetarlo a un elemento fijo que se encuentre en el nivel deseado
del fluido.
186 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Su funcionamiento consiste en que una vez sujeto el cable según sea el
contacto NC o NO, si la boya está con el fluido arriba se encuentra en estado
de flotación y el contacto tendrá una posición, si el fluido desciende de nivel,
la boya quedará colgando como en la siguiente figura y cambiará el estado
del contacto.
Funcionamiento de un interruptor de nivel: boya en estado de flotación y boya colgando
Nota
Además de los flotadores hay unos relés comandados por sondas que se sumergen en el
fluido para señalar el nivel mínimo y máximo. Cada fabricante lo vende con sus especificaciones técnicas y con las sondas acordes a cada relé.
Presostatos y vacuostatos
El presostato es un mecanismo que abre o cierra un contacto en función
de la presión que detecta en aumento. Esta presión puede ser provocada por
cualquier fluido en condiciones especificadas por el fabricante. Su uso más
frecuente es en grupos de presión, para poner en marcha una bomba de agua y
también en neumática para cargar con aire a presión un calderín.
| 187
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
El vacuostato posee el mismo sistema que el presostato pero con presión en
disminución, como para producir vacío. Se suele usar en las instalaciones de
aire acondicionado, para detener a la bomba de vacío y parar la extracción de
aire de los tubos donde irá alojado el gas refrigerante.
Al igual que los elementos anteriores, cada fabricante especifica claramente el conexionado de su producto con esquemas y hojas de características.
Presostato sin cable
Como observamos en la figura anterior, la instalación consiste simplemente
en liarle un poco de teflón a la rosca que vemos en la imagen tal y como si
fuera un manómetro y lo roscamos en el manquito en cuestión donde vamos
a producir la medida de variación de presión. A la derecha, encontramos un
orificio normalmente de tipo prensaestopas, y por él pasaremos el conductor a
conexionar en los contactos especificados por cada fabricante.
Importante
Un prensaestopas es un accesorio muy usado para sujetar mangueras conductoras en los
distintos aparatos y cuadros eléctricos.
188 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Termostatos
Son los elementos usados para controlar la temperatura. Consiste en un
bimetal en distintas formas, que al calentarse se deforma de manera que desplaza un elemento que hace cerrar o abrir un contacto. Es regulable por la
altura de sujeción del bimetal, haciendo que éste se doble antes o después por
la superficie calentada.
Termostato
Recuerde
La elección del termostato se realiza en función de su uso, y el fabricante, como siempre,
nos facilitará las características del elemento.
La instalación consiste en atornillar el termostato en la zona donde queremos controlar la temperatura y conectar los cables como si de un simple
interruptor se tratase.
Su uso no es exclusivo en viviendas para climatización, sino que también se
emplea en industria para mantener bien refrigeradas las máquinas.
| 189
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Detectores fotoeléctricos
Son dispositivos que constan de una parte emisora de luz y otra receptora
que pueden estar en un mismo elemento o en dos elementos enfrentados.
Emisor y receptor de detector
fotoeléctrico sin el cable
Llevan interiormente un pequeño circuito electrónico que hace que cierre
o abra un contacto cuando no recibe el receptor la señal luminosa del emisor.
Tipos de montaje
Podemos distinguir 3 tipos de montajes diferentes:
Importante
Su montaje consiste simplemente en atornillar en un soporte el emisor y en otro soporte
enfrentado, el receptor.
Sistema de barreras
Este montaje nos interesa cuando necesitamos crear una barrera
imaginaria para que no sea traspasada. Esta barrera puede ser de
hasta unos 100 m de longitud, evidentemente con el emisor y receptor enfrentados. Dependiendo del tipo de luz emisora podrá penetrar
190 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
en un material o no. Su uso suele ser de seguridad para no rebasar
una zona determinada. Si se corta el haz luminoso se cierra o se abre
un contacto.
Proceso de detección por barreras
Señal
Sistema de proximidad
Este montaje se usa para longitudes cortas. El
emisor y el receptor van en un mismo elemento y su
funcionamiento no consiste en recibir el haz luminoso del emisor, sino en recibir el rebote de la luz
emitida por éste sobre el objeto. Aquí, la sensibilidad del receptor es importante para cada objeto que
queremos detectar; su color hace que el reflejo de
la luz sea más o menos perceptible por el receptor.
Detector fotoeléctrico
de proximidad
Recuerde
Su montaje consiste en fijar el detector en el radio de acción donde queremos detectar el
objeto y regular su sensibilidad según las especificaciones del fabricante para el color del
objeto a detectar.
| 191
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Sistema réflex
Aquí el montaje consta de dos elementos: uno de ellos, como en
el caso anterior, consta de un el emisor y un receptor en el mismo y
el otro es un simple espejo o pantalla reflectante. Se suele usar para
distancias medias o cortas de pocos metros y cuando no podemos
colocar enfrentados emisor y receptor.
Detector fotoeléctrico reflex
Señal
Nota
Su montaje sigue siendo atornillar en un soporte o peana el elemento emisor-receptor y
enfrente fijar la pantalla reflectora o espejo.
2.2. Actuadores
Como ya sabemos, los actuadores son todo tipo de elementos que usamos
como resultado final de la aplicación automática, es decir, el objetivo final de
todo el proceso de la instalación.
En el capítulo anterior dimos explicaciones acerca de cuáles son los actuadores que intervienen frecuentemente en las instalaciones automáticas, pero
192 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
nosotros nos centraremos en este capítulo en los motores y la elección dependiendo de su uso o campo de aplicación.
El uso de los motores es muy amplio, pero en general forma parte de una
máquina que convierte la corriente eléctrica que le llega al motor en energía
mecánica de rotación.
Recuerde
Un motor está constituido por una parte fija llamada inductor o estator y una parte móvil
llamada inducido o rotor.
Clasificación de motores
Los motores desde el punto de vista eléctrico se pueden clasificar en dos
grandes grupos; los de corriente continua “cc” y los de corriente alterna “ac”.
A su vez, los motores cc se pueden dividir en motores de excitación serie,
independiente, derivación y compuesta. Mientras que los motores ac se pueden dividir en motores síncronos o asíncronos. Estos últimos lo subdividimos
en monofásicos y trifásicos.
Motor de cc
Los motores de cc están basados en el principio de inducción magnética, son reversibles en el sentido de que un motor puede ser a su vez generador. Si aplicamos una cc en su devanado, éste produce un movimiento
mecánico de giro en su eje, pero si nosotros giramos su eje de manera
mecánica, producirá un cc en su devanado.
| 193
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Dibujo esquemático de motor de CC
Escobillas
Armadura
Fuente de alimentación
Movimiento
producido por la
corriente eléctrica
contínua
Imán
Dibujo esquemático de un generador
Escobillas
Armadura
Electricidad
producida por el
movimiento
Movimiento inducido
de forma mecánica
Imán
Ejemplo
Este es el ejemplo de una dinamo o de un alternador de un vehículo, estos se usan para
generar cc, dan corriente directamente en el caso de la dinamo en una bicicleta o ciclomotor,
y cargan una batería en el caso de un vehículo.
En automatismos, los motores de cc se aplican sobre todo en el campo
de la electrónica de control.
194 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
A continuación, veremos los cuatro tipos de motores cc y su uso habitual:
Motor cc de excitación independiente
Son aquellos en los que tanto el rotor como el estator disponen de
dos fuentes de tensión independientes. Con ello, el campo del estator
es constante al no depender de la carga del motor, y el par de fuerza
es entonces prácticamente constante. Las variaciones de velocidad se
deberán solo a la disminución de tensión debida a la caída en el rotor.
Este sistema de excitación no se suele utilizar debido al inconveniente
de tener que utilizar una fuente exterior de corriente.
Transpaleta automática
Nota
Sin embargo, dada la estabilidad del par, sí que se usa en elementos de transporte de
cargas, como carretillas y transpaletas automáticas.
Motor cc de excitación serie
El estator y el rotor van conectados y alimentados por una misma
fuente de tensión. Con estos motores existe dependencia entre par y
| 195
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
velocidad, son motores en los que se hace disminuir la velocidad, con
un aumento de par.
Su campo de aplicación es aquel en el que siempre necesiten la
misma potencia, lleve la velocidad que lleve.
a)
b)
a) motor de arranque b) Servomotor
Ejemplo
Es el caso del motor de arranque de los vehículos o la base de los servomotores usados
en robótica.
Motor cc de excitación por derivación
El rotor y el estator están conectados en paralelo y alimentados
por una única fuente. También se denominan máquinas shunt, en
ellas un aumento de la tensión en el estator hace aumentar la velocidad de la máquina.
Estos motores tienen una velocidad que no disminuye prácticamente nada cuando aumenta el par. Los shunt son adecuados para
aplicaciones que necesitan una velocidad constante en todo momento. Se usa en el campo de aplicaciones de generación de corriente
continua, es decir para motogeneradores cc.
196 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Motogenerador de cc
Motor cc de excitación compuesta
Este motor tiene el estator compartido en serie y en paralelo con el
rotor. El arrollamiento en serie con el rotor está constituido por pocas
espiras de gran sección, mientras que el otro está formado por un gran
número de espiras de pequeña sección. Permite obtener por tanto un
motor con las ventajas del motor serie, pero sin sus inconvenientes.
Sabía que...
Debido a su procedencia histórica a los motores de corriente continua de excitación compuesta se les denomina motores compound.
Existen dos tipos de excitación compuesta:
~~ Compuesta
adicional: donde el sentido de la corriente en las espiras serie y paralelo es el mismo, por lo que sus efectos se suman.
~~ Compuesta diferencial: aquí el sentido de la corriente en las
espiras serie y paralelo es contrario y por lo tanto, los efectos de
ambos devanados se restan.
| 197
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Estos motores son algunas veces utilizados donde se requiere una
respuesta estable de par para un rango de velocidades amplio.
a)
b)
a) motor elevalunas b) Herramienta de corte
Ejemplo
Elevalunas de vehículos o herramientas eléctricas de trabajo.
Motor de ac
Estos motores funcionan para aplicar una corriente en el estator que,
debido a poseer varios devanados, produce un campo magnético giratorio
que atraviesa los conductores del rotor produciendo el movimiento de giro.
Importante
Diferencias motores ca y cc: los cc eléctricamente reciben fuerza electromotriz, tensión en
su devanado, y los ca lo hacen por inducción por intensidad. En su uso, los cc se controlan
con precisión de movimiento y los ca, no.
198 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Como hemos dicho anteriormente podemos clasificarlos en síncronos
y asíncronos:
Motor síncrono
Los síncronos son aquellos cuya velocidad de giro es constante y
depende de la frecuencia de la tensión de red y el número de pares
de polos con los que bobinamos el motor. Estos motores poseen una
expresión matemática que relaciona la velocidad, llamada velocidad
de sincronismo “n”, con la frecuencia de la red y el número de pares
de polos bobinados.
n = 60 x f/p
f: Frecuencia de la red donde se alimenta el motor en Hz.
p: Número de pares de polos.
n: Velocidad de sincronismo de la máquina en r.p.m.
Motor síncrono de ca
| 199
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Aplicación práctica
Queremos saber el número de polos que tiene un motor síncrono de corriente alterna.
Sabiendo que el fabricante nos dice que su velocidad de sincronismo es de 375 r.p.m.
SOLUCIÓN
Sabemos que la velocidad de sincronismo es: n = 60 x f/p
Donde la frecuencia f vale 50 Hz en España. Despejamos la fórmula y tenemos: P = 60 x f/n
= 60 x 50/375 = 8 pares de polos, c que si los multiplicamos por 2 polos que tiene cada par,
tendremos 16 polos.
Motor asíncrono
Estos motores son aquellos que constan de un rotor que gira a una
velocidad diferente a la del flujo giratorio de un síncrono. Podemos
dividirlos en monofásicos y trifásicos.
~~ Monofásicos:
son los motores asíncronos que solo reciben una
fase de la tensión de red; se dividen en tres tipos: los de bobinado auxiliar, de espiras en cortocircuito y los universales. Estos
motores, de forma genérica, se usan cuando no se puede usar un
motor trifásico por no ser la red de esta manera, pues presentan
peor cos ϕ y son de tamaño superior.
Nota
Además, estos motores no producen un campo giratorio, con lo cual necesitan un elemento
capacitivo para producirle el arranque.
200 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
}} Motor
asíncrono monofásico de bobinado auxiliar: estos motores llevan dos bobinados, uno principal y permanente y el
otro auxiliar para el arranque que desfasa 90º con respecto
al principal para producir el giro del campo.
Suele usarse en maquinas domésticas de distintos usos
como por ejemplo el motor de una lavadora.
Motor con condensador de bobinado auxiliar
}} Motor
asíncrono monofásico de espira en cortocircuito: estos
motores llevan una ranura longitudinal en la que se sitúa
una espira de cobre que realiza un cortocircuito que hace la
función de desfase de bobina auxiliar.
Estos motores también suelen usarse en lavadoras pero aun
más en máquinas herramientas y ventiladores. Son de los
más antiguos.
Motores espira en cortocircuito
para ventilar máquinas
| 201
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
}} Motor
asíncrono monofásico universal: Este motor puede
funcionar con cc o ca. Son dos bobinados, uno en el estator
y otro, de varios pares de polos en el rotor.
Suelen usarse para herramienta monofásicas, como taladros
amoladoras, atornilladores, etc.
Motor universal de un taladro de
mano eléctrico
~~ Trifásicos:
son motores a los que el campo magnético giratorio
que se le crea es generado por un sistema de tres fases desfasadas entre ellas 120º.
Importante
Estos motores son los más usados para la mayoría de aplicaciones industriales debido a
su bajo coste, la gran fiabilidad por su robustez y el bajo mantenimiento que necesitan.
Aunque necesitan mucha intensidad en el arranque.
Se dividen en dos tipos: los de rotor bobinado y los de rotor en
cortocircuito, comúnmente llamados de jaula de ardilla.
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
}} Motor
asíncrono trifásico de rotor bobinado: motores que
llevan en las ranuras del rotor unos bobinados dispuestos
en tríos para conectar cada unida del trío a una fase en
forma de estrella. Esta conexión une cada cabo de los tríos
a tres anillas normalmente de cobre que recibe el nombre
de colector. Sobre ese colector se fijan unas escobillas para
formar el dispositivo de arranque. El estator es similar al de
jaula de ardilla.
Estos motores suelen tener más averías que los de jaula de
ardilla, pero tienen la ventaja de tener un par de arranque
2,5 veces el par nominal y sin embargo, su intensidad en el
arranque es similar a la nominal. Suelen usarse para casos
en los que haya que vencer cargas en los arranques, como
en prensas.
a)
b)
a) Prensa plegadora b) Motor de la prensa
}} Motor
asíncrono trifásico de rotor en cortocircuito: los motores de jaula de ardilla reciben el nombre por el aspecto de su
rotor, que lleva unas barras de cobre en ranuras paralelas al
eje, aunque hoy en día lo que llevan son chapas que hacen
el mismo efecto y quitan peso y coste al motor.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Es el motor ideal para aplicaciones de velocidad constante,
pues su par de arranque es débil. El ejemplo concreto lo
tenemos en la mayoría de las máquinas industriales.
Motor de jaula de ardilla: A. Estator, B. Rotor
A
B
Importante
Los actuadores más usados en montajes de automatismos son trifásicos asíncronos de
corriente alterna y servomotores de corriente continua y su ubicación es atornillados en
soportes o bancadas.
2.3. Otros
En este apartado nos encontramos con una serie de elementos que se usan
para todo montaje eléctrico, pero que no pertenecen al grupo de sensores ni
actuadores. Son los accionamientos, las señalizaciones, cajas y canalizaciones.
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Accionamientos
Son elementos de funcionamiento todo o nada, es decir tipo interruptor;
se usan como elementos de mando por parte de los operarios para empezar o
terminar ciclos de la automatización, incluso para elegir un determinado ciclo
de funcionamiento. Estos son los pulsadores y los finales de carrera, pertenecen al grupo de mando instantáneo, su propiedad es la de recuperar su estado
de reposo en el momento en que se dejan de accionar. Pueden ser NO o NC.
Montaje
El montaje de los accionamientos depende del fabricante, nosotros
pondremos el ejemplo de una marca muy usada.
Pulsador
El pulsador está compuesto de tres partes: la cabeza es el elemento pulsador visible, suele ser de diferentes colores como rojo, verde,
amarillo, negro, blanco o azul. Además, puede ser a su vez luminoso.
El cuerpo es el elemento intermedio del pulsador, donde se inserta la
cabeza y entre ambos se sitúa la chapa con el agujero donde se va a
ubicar el pulsador. El cuerpo dispone de un tornillo que, tras haber
insertado la cabeza en el agujero de la chapa y en el cuerpo, se debe
apretar hasta que se quede totalmente firme. Por último tenemos el
contacto, pueden colocarse dos columnas de contactos de manera
infinita en un anclaje que tiene el cuerpo, pudiendo ser los contactos
NO o NC.
Partes y montaje de un pulsador con contacto NC y base de lámpara
Contacto
Cuerpo
Cabeza
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Además de los pulsadores propiamente dichos, existen otros tipos
de pulsadores que cuentan con características especiales, como los de
tipo interruptor, los de enclavamiento, con llave, de emergencia, etc.
Cada fabricante facilita un determinado pulsador para unas aplicaciones determinadas.
Cabeza de seta de emergencia
Nota
Hoy en día no existe una instalación automatizada donde no se instale una seta de emergencia, pues su labor de detener todo en un momento cualquiera la hace indispensable.
Final de carrera
El final de carrera o también llamado detector de posición, es un
simple pulsador mecánico que no es accionado de manera voluntaria
por el hombre, sino que se instala para dar una señas cuando un elemento que pasa por él lo pulsa.
Al igual que los pulsadores, los finales de carrera son de muy diversas formas y tamaños y sirven para una variedad amplísima de usos.
También están compuestos por tres partes: cabeza, cuerpo y contacto.
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Final de carrera y sus partes
Cabeza
Cuerpo con contacto en su interior
Ejemplo
En los ascensores de vivienda, cuando el ascensor toca un final de carrera, da un contacto
que significa que está en esa posición y el circuito de mando ordena o que se detenga
porque ha llegado a su destino o que arranque porque no ha llegado.
Señalizaciones
Las señalizaciones son una serie de elementos que se utilizan para indicar
el estado de funcionamiento de una instalación automatizada. Generalmente
son luminosas o acústicas.
Aparte de las señalizaciones luminosas que conocemos como pilotos o balizas, existen otras señalizaciones para vigilar variables de los procesos automáticos con más precisión. Estos son los paneles de señalización, que nos
informan de manera continua o intermitente con caracteres alfanuméricos para
indicarnos por ejemplo valores de presión, temperatura, etc. Aunque cada vez
más se están sustituyendo por pantallas o monitores.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Baliza
Pilotos
Panel
Importante
A la hora de montar estos elementos hay que prestar especial atención al código de colores
que debemos respetar por la norma vigente.
Cajas
La caja es un elemento que sirve para alojar pulsadores de cualquier tipo.
Existen distintos tipos de cajas según el material de fabricación. Pueden ser de
plástico o de metal. También pueden tener distintos alojamientos según lleve
un pulsador, dos, tres, etc.
Hoy en día a las cajas, también llamadas botoneras, las podemos encontrar
colgantes, como es el caso de los puentes grúa; en lugares semifijos, como son
los pupitres de trabajo -algunos, por su poco peso, se pueden desplazar unos
centímetros-; y por último, los fijados con tornillos a paredes o columnas.
Todos ellos son comunes, pues están conectados al cuadro de mando o
maniobra por cable, pero gracias a los avances de la radiofrecuencia cada vez
más se usan cajas de pulsadores inalámbricos, es decir sin cable.
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Caja tipo colgante
Cajas fijas
Caja inalámbrica
Importante
Una caja no solo se usa para ubicar pulsadores o accionamientos, en algunos casos y
siempre que haya espacio, la caja puede albergar bornes de conexionado para interconectar
distintos elementos de la instalación.
Canalizaciones
Esta parte es digna de mencionar debido a la importancia que tiene el importe económico de la instalación, así como la facilidad de la comunicación
entre elementos de control y mando.
Las canalizaciones están reglamentadas en el Reglamento Electrotécnico
de Baja Tensión REBT, aquí y en su instrucción técnica número 20, nos hablan
de los requisitos de la instalación de los conductores eléctricos. Éstos según el
caso deben ubicarse sobre tubo o bandeja.
Las canalizaciones en tubo pueden ser de plástico o metálicas tanto rígidas
como flexibles, por su aplicación y ubicación. Las bandejas también pueden
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
ser de plástico, aunque normalmente suelen ser de metal, abiertas o cerradas
con tapa, con cierre o perforadas.
Los fabricantes de bandejas disponen de una serie de accesorios que facilitan el montaje de la instalación, pueden disponer de cualquier perfil para
adaptarse al lugar en el cual se quiere realizar el montaje.
Bandeja de plástica
De metal
Montada en techo
3. Circuitos de fuerza y mando
En los circuitos de fuerza y mando aparecen una serie de elementos ubicados en los cuadros o armarios eléctricos, que van insertados sobre perfiles o
placas de montajes, mediante tornillos o con pestañas. Estos elementos son los
restantes de toda instalación de automatismos distintos de sensores, actuadores, accionamientos y señalizadores; es decir, contactores, relés, temporizadores, transformadores y protecciones.
3.1. Elementos de los circuitos de fuerza
En los circuitos de fuerza podemos encontrarnos protecciones, contactores
y relés térmicos. En los circuitos de mando nos encontramos relés, contactores, temporizadores, protecciones y transformadores. A continuación, veremos
uno por uno estos elementos.
Contactores
Los contactores son aquellos que permiten la conexión o desconexión de los
actuadores o receptores a la red eléctrica. Se clasifican según:
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
■■ Su
alimentación. Podemos diferenciar dos tipos: de corriente alterna y
de corriente continua. Aunque también por su tensión a 400 v, 230 v,
48 v, 24 v y 12 v.
■■ Su utilización. Pueden ser contactos principales, como es el caso de
los contactos de fuerza y contactos auxiliares que son los contactos de
mando.
■■ Su número de polos. Podemos dividirlos en monopolares, bipolares, tripolares y tetrapolares.
Partes
En cuanto a las partes de un contactor, hablaremos de bobina, contactos principales y contactos auxiliares.
Bobina
La bobina es un arrollamiento de hilo de cobre barnizado, para que
quede aislado entre vuelta y vuelta del arrollamiento. A través de esta
bobina se hace pasar una corriente entre sus extremos, ocasionándole
un campo magnético que es magnificado por un entrehierro granulado
para convertirse en un fuerte imán, el cual atrae a una parte metálica
móvil y provista de un muelle, donde se encuentra una parte de los
contactos que cierran o abren debido a esta fuerza de atracción.
A) Entrehierros y muelle B) Bobina
A
B
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Nota
La bobina se enrolla en baquelita y los materiales que se usan son paramagnéticos para
que no queden magnetizados a lo largo del tiempo de uso.
Nota
Una vez cesa la tensión entre los extremos de la bobina, la parte metálica móvil vuelve a
su posición original gracias al muelle.
Contactos principales
Los contactos principales o de trabajo, son los que permiten la
conexión o desconexión de los receptores, suelen ser contactos normalmente abiertos NO, aunque existen algunos contactores con los
contactos principales normalmente cerrados, NC, a estos contactos se
le llaman ruptores y suelen ser designados con la letra R.
Contactos principales
1-3-5 con 1-4-6
212 |
Contactos auxiliares
13-14
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Contactos auxiliares
Los contactos auxiliares pueden ser NC o NO, se suelen usar
para realizar la función memoria de la bobina, es decir, para realimentarla una vez deja de actuar el pulsador de marcha. Se conexiona paralelo a él.
Hay que mencionar que en ocasiones se necesitan unos pocos
contactos auxiliares y para ello, existen bloques de contactos auxiliares que se insertan sobre el frontal del contactor y quedan solapados
al mismo.
Bloque de 4 contactos auxiliares
Nota
Estos contactos normalmente aparecen solo en el esquema de mando.
Relé térmico
Este elemento es de protección, su finalidad es desconectar la carga de la
alimentación cuando la intensidad aumenta de la nominal. Pero no para desconectar en el arranque por la subida de intensidad inicial. Está formado por
contactos principales, contactos auxiliares, ajuste de intensidad, parada, reset
con puesta en manual o automático y botón de test.
| 213
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Sus contactos principales llevan la misma numeración que la de los contactores 1-3-5 y 2-4-6, con la diferencia de encontrarse cerrados siempre que
no haya sobreintensidades. Cada contacto internamente tiene un bimetal
que si se calienta por sobreintensidad se deforma y libera un trinquete que
permite la separación entre 1-2, 3-4, 5-6. Al mismo tiempo, dispone de dos
contactos auxiliares uno NO 97-98 y otro NC 95-96. Estos contactos se utilizan para desconectar, en caso de saltar el relé, todo el circuito de mando por
la apertura de 95-96 y para conectar una señalización de este suceso con el
contacto NO 97-98.
Relé térmico y sus partes
1
2
5
3
6
7
8
4
9
1. Plaquita de características
2. Conmutador selector RESET manual/
automático
3. Tecla STOP
4. Nº de pedido completo en el frontal del
aparato
5. Indicación del estado
6. Cubierta transparente precintable
(Para proteger el tornillo de ajuste
de la intensidad, la función TEST y el
posicionamiento de RESET manual/
automático)
7. Tornillo de ajuste de la intensidad
8. Borne de repetición de bobina (con montaje
a contactor)
9. Borne de repetición de contactos auxiliares
(con montaje a contactor)
Recuerde
El relé térmico es parte de un guardamotor, pues su cometido es protegerlo de posibles
sobrecalentamientos por exceso de intensidad. Es un elemento de protección del circuito
de fuerza.
214 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
El ajuste de intensidad aparece en la figura anterior con una ruleta negra
sobre la que hay unos números impresos. Estos números son los valores de
ajuste de la intensidad de trabajo de la carga que va conectada al relé.
El botón rojo o de test es un pulsador que verifica el buen estado del relé,
haciendo desconectar la carga si se presiona. El botón azul es el reset, si se
produce la falla en el relé éste saltaría y se debe pulsar una vez solucionada la
falla, si se encuentra en posición manual “letra M”; si está en la posición de
automático “letra A” se conectaría automáticamente en el momento que se soluciona la falla. Por último está el botón amarillo, que desconecta los contactos
de manera voluntaria al pulsarlo.
Relé
El relé es un elemento de mando para baja potencia; consiste en una bobina de menos potencia que la de un contactor, la cual tras ser excitada, acciona
una palanca liberando un contacto NC y cerrando un contacto NO.
Izquierda: relé en reposo Derecha: relé tras polarizar su bobina
Las bobinas de los relés, al igual que las de los contactores, pueden ser de corriente alterna o de corriente
continua y además pueden estar alimentadas a diferentes
tensiones. Los relés van insertados sobre zócalos y están
atornillados en la placa del cuadro o bien en un perfil.
Montaje de relé sobre zócalo
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Existen relés muy diferentes y según el fabricante podemos encontrarnos
diferentes tipos de zócalos para insertar su propio relé; esto quiere decir que
no todos los relés sirven para un mismo tipo de zócalo. Por este motivo siempre
es bueno conocer las especificaciones técnicas de los relés y el conexionado
sobre el zócalo.
Recuerde
Debido a esta diferenciación en los fabricantes, cada relé suele llevar impreso el esquema
de contactos para su uso, donde se reflejan los números de sus bornes y así facilitar su
conexionado.
Aplicación práctica
Conecte en serie los contactos NO del siguiente relé, que va ubicado en su zócalo.
A1
1
2
3
4
Relé
A2
5
11
6
12
7
13
8
14
SOLUCIÓN
Este relé va sobre un zócalo que tiene los mismos bornes que puntos de contactos aparecen en
el esquema del relé, con lo que al tener que conectar los contactos NO en serie, debemos unir
en serie los contactos 1-11, 2-12, 3-13 y 4-14. Esto lo conseguimos colocando un cable entre
el borne 11 y 2, otro entre el 12 y 3 y por último otro entre el borne 13 y 4, quedando en serie
todos los contactos NO.
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Temporizador
Normalmente son bloques temporizados que van encima de un contactor del
mismo modo que los grupos de contactos auxiliares. Son elementos que se usan
para retardar un tiempo determinado la conexión o desconexión de un contacto.
Su uso es esencial para el arranque de motores de estrella a triángulo.
Bloque temporizado con retardo a la
conexión entre 1-30 s. (on delay)
Además de los bloques temporizados existen otros tipos de temporizadores
o relojes programables que también van sobre perfil o atornillados, pero su
misión es la de cerrar o abrir un contacto con relación a la hora o momento
en que se quiere efectuar o partir de una señal de consigna que toma como
momento inicial a contar.
Reloj programable
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Transformadores
Por necesidades de seguridad en los sistemas automatizados, la gran mayoría de los accionamientos manuales, como pulsadores, deben manipularse
por operarios. Por este motivo es indispensable -además de que nos obliga la
normativa-, trabajar con tensiones no peligrosas como 24 v o 48 v. Aquí es
donde interviene el transformador.
En los montajes donde necesitamos estas tensiones, debemos instalar un
transformador. Éste no tiene gran tamaño, pero sí un peso considerado en
ocasiones. Normalmente, si no se necesitan muchos VA (voltios-amperios) de
potencia, los transformadores serán para perfil, de lo contrario, habría que
atornillarlos a la placa del cuadro o armario.
a)
b)
a) Transformador con bornero para atornillar en placa. b) Fuente de alimentación para perfil
Nota
Hoy en día existen fuentes de alimentación que se insertan en nuestro perfil sin ningún
problema.
Además, como sabemos, un transformador nos convertiría la corriente alterna de mayor tensión a alterna de menor tensión, pero si necesitamos corriente
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CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
continua, tendríamos que rectificarla con diodos y colocarle un condensador o
incluso estabilizarla.
Protecciones
Como bien sabemos, todas las instalaciones eléctricas deben tener una serie de elementos que aseguren la vida de la misma ante posibles cortocircuitos.
Tipos
Estos elementos pueden ser fusibles, seccionadores e interruptores
magnetotérmicos.
Fusible
Los fusibles son elementos cuya misión es la de fundirse y de esta
manera interrumpir el paso de la corriente cuando se produce un cortocircuito, para que de esta manera solo se dañe el fusible y no la instalación.
Estos son fabricados con distintos materiales; se monta uno por
fase y van alojados en habitáculos llamados porta-fusibles, que generalmente son atornillados a la placa del cuadro o armario, con alzas
aislantes en algunos casos.
Nota
También nos los encontramos como bornes porta-fusibles en perfil.
Los fusibles pueden ser de dos tipos por lo general: los de distribución y los de motor, también se subdividen a su vez en otros.
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
a)
b)
c)
d)
a) Porta-fusible bornero b) Fusible de cristal c) Porta-fusibles de perfil d) Fusible cerámico cilíndrico
de motor (aM), son los que protegen la instalación cuando
se produce corto en momentos de soportar puntas de intensidad
elevada, como en los arranques de máquinas eléctricas.
~~ Los de distribución (gG), son aquellos que protegen a cortocircuito y a sobrecarga cuando no existen puntas de tensión.
~~ Los
Además de los distintos tipos de fusibles existen distintos tipos de
tamaños y formas.
Importante
Los fusibles deben ponerse también a la salida de los transformadores, pues los fusibles
de línea protegen el primario del transformador, pero el secundario es independiente y
también tenemos que protegerlo.
Seccionadores
Son aparatos cuya función es la de interrumpir de manera total,
-omnipolar-, la corriente que alimenta a la instalación, para así dejarla
sin carga y poderla manipular para cualquier trabajo sin peligro de
electrocución.
220 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Los seccionadores pueden ser distintos aparatos, entre los cuales citaremos el seccionador eléctrico, el interruptor seccionador y el disyuntor.
El seccionador eléctrico o clásico es un dispositivo mecánico capaz
de mantener aislada una instalación eléctrica de la red, con un bloqueo
del mismo para no cerrar involuntariamente. Es de funcionamiento lento ya que es accionado mecánicamente por un operario. Y necesita un
corte anterior de un interruptor principal para dejarlo sin carga, pues de
lo contrario produciría un arco eléctrico peligroso para éste.
Seccionador mecánico
Nota
Este dispositivo no se usa en instalaciones automáticas tal y como se conocen, solo en
centros de transformación.
El interruptor seccionador es un dispositivo mecánico capaz de
realizar la desconexión de la instalación de manera homogénea y sin
riesgos para el operario. Se usa en instalaciones automáticas y es el
sustituto del seccionador clásico.
| 221
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Los interruptores seccionadores pueden en algunos casos ir acompañados de fusibles.
Interruptor seccionador
Un disyuntor o interruptor automático es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula, excede de un determinado valor o
se produce un cortocircuito. El disyuntor, a diferencia de los fusibles,
puede ser reutilizado “rearmado o reseteado”, evidentemente, cuando
se solucione la falla que ha producido el disparo del mismo.
Disyuntor en posición
de falla “verde y rojo”
Nota
Los disyuntores motor son los que protegen a un motor de un cortocircuito. Cuando este se
monta con un contactor y un relé térmico se le denomina guardamotor.
222 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
El proceso de rearme consiste en colocar la palanca en posición totalmente OFF “totalmente verde” y luego, tras solucionar el problema,
subirla hasta enclavarse en la posición ON “totalmente rojo”.
Interruptores magnetotérmicos
Son aquellos aparatos capaces de interrumpir el suministro eléctrico a una instalación de manera voluntaria sin necesidad de desconectar carga, o de una manera involuntaria por cortocircuito o sobrecarga.
Generalmente son de montaje en perfil y su elección es muy importante dependiendo de la aplicación y de la intensidad de consumo
necesaria. Las aplicaciones determinan la curva de trabajo y el calibre
determina la intensidad máxima admisible.
Detalle frontal de magnetotérmico, en el círculo rojo
observamos la curva y el calibre.
Las curvas determinan el campo de trabajo, que se ha normalizado
de la siguiente manera:
~~ Curva
B, usada para protección de generadores, personas y longitudes de cable grandes.
~~ Curva C, para protecciones generales.
~~ Curva D, para protecciones de carga con corrientes de arranque
hasta 10 veces superiores a las nominales.
~~ Curva Z, para proteger circuitos electrónicos.
Los calibres normalizados son los siguientes: 6 A, 10 A, 16 A, 20
A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A.
| 223
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Aplicación práctica
¿Qué magnetotérmico elegiremos para colocar en una instalación, donde el consumo nominal es de 15 A y el elemento es un motor con un arranque 4 veces superior a su consumo
nominal?
SOLUCIÓN
Tendremos que conocer su curva y su calibre. Como es para una corriente de arranque, se trata
de una curva D; estas curvas pueden aguantar hasta 10 veces su tensión nominal, con lo que
al ser 4 veces no hay problema. Para su calibre sabemos que su consumo es de 15 A, luego el
valor normalizado inmediatamente superior a 15 A es 16 A. Así que elegiremos un C 16.
4. Medios y equipos
Las instalaciones eléctricas en general deben de cubrir una serie de necesidades para poder llevar a cabo el montaje de la misma. Para ello, necesitamos
unos medios o aparatos, normalmente enfocados desde el punto de vista de la
seguridad de la instalación y de las personas.
Los equipos o conjuntos de elementos que cubren las necesidades requeridas para el funcionamiento de la instalación deben ir montados en cuadros
o armarios, también denominados cofres. De estos nos centraremos a continuación, pero antes hablaremos del grado de protección de un equipo o
aparato eléctrico.
4.1. Grado de protección de un equipo
Es el mayor o menor poder de protección que posee un equipo contra penetración de agentes ambientales sólidos y líquidos (Código IP) y contra los
impactos mecánicos externos (Código IK), siempre que puedan afectar a la
seguridad de los usuarios o al funcionamiento y longevidad del equipo. Las
Normas Técnicas (UNE - EN) existentes definen el grado de protección según
la penetración o el impacto.
224 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
■■ Protección
contra la penetración de objetos sólidos extraños o partes del
cuerpo humano o en contacto con él.
■■ Protección contra la penetración de agua.
■■ Protección contra los impactos mecánicos.
Elemento
Cifras o
letras
Letras del código
IP
Primera cifra
característica
Significado para la
protección del equipo
Significado para la
proteccion de personas
Contra el ingreso de
objetos extraños sólidos
Contra el acceso a partes
peligrosas con:
0
-- (no protegido)
-- (No protegido)
1
-- ≤ 50 mm de Ø
-- El dorso de la mano
2
-- ≤ 12,5 mm de Ø
-- Dedo
3
-- ≤ 2,5 mm de Ø
-- Herramientas
4
-- ≤ 1,0 mm de Ø
-- Alambre
5
-- Protegido contra el polvo
-- Alambre
6
-- Totalmente protegido
contra el polvo
-- Alambre
Contra la penetración
de agua con efectos
perjudiciales
Segunda cifra
característica
0
-- (No protegido)
1
-- Protegido contra las
caídas verticales de
gotas de agua
2
-- Protegido contra las
caídas de agua con
inclinación máxima de 15º
3
-- Protegido contra el agua
en forma de lluvia
4
-- Protegido contra las
proyecciones de agua
5
-- Protegido contra los
chorros de agua
6
-- Protegido contra los
chorros fuertes de agua
7
-- Inmersión temporal
8
-- Inmersión continua
Nomenclatura de códigos IP, según la UNE 20-324-93
| 225
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Así pues, estos códigos IP de penetración vienen normalizados según UNE
20-324-93 con dos cifras y 2 letras, la anterior tabla nos muestra estos códigos.
Importante
En ocasiones podemos encontrar en un IP una tercera cifra numérica, esto es porque la 3ª
cifra indica el grado IK. En estos casos el aparato o equipo eléctrico nos dice el grado de
penetración y de impacto.
Por lo tanto, un equipo eléctrico donde nos aparezca IP55, diremos que
está protegido contra la penetración de polvo y alambres, así como de chorros
de agua.
En cuanto al IK, los códigos aparecen indicados en la siguiente tabla:
Grado IK
IK00
IK01
IK02
IK03
IK04
IK05
IK06
IK07
IK08
IK09
IK10
Energía (J)
--
0,15
0,2
0,35
0,5
0,7
1
2
5
10
20
Masas y altura
de la plaza de
golpeo
--
0,2 kg 0,2 Kg 0,2 Kg 0,2 Kg 0,2 Kg 0,5 Kg 0,5 Kg 1,7 Kg
5 Kg
5 Kg
70 mm 100 mm 175 mm 250 mm 350 mm 200 mm 400 mm 295 mm 200 mm 400 mm
Nomenclatura de los códigos IK, según UNE - EN 50102
Aplicación práctica
Deseamos instalar un cuadro eléctrico con accionamientos para una estación de lavado a
mano con manguera a presión y al aire libre. ¿Qué grado de protección sería aconsejable
como mínimo?
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226 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
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SOLUCIÓN
1. Dado que la instalación es al aire libre, tendremos que cuidarnos de que no entre polvo
por ráfagas de viento, así como pequeños palos y objetos finos. La primera cifra sería
como mínimo un 5.
2. Dado que se trata de agua a presión y el cuadro tiene accionamientos, estará cerca de la
manguera a presión, luego es muy posible que se le arroje agua a presión por descuido
o cercanía, así que como mínimo le corresponde un 6.
3. En este caso la posibilidad de impacto es mínima, pues no existen elementos móviles
alrededor y normalmente se instala a un metro del suelo. Además, un grado de protección de agua a presión ya implica una dureza suficiente si no hay riesgo de impacto
como es este caso.
Concluyendo, nuestro valor será IP56.
Un equipo eléctrico donde nos aparezca IK06, diremos que puede soportar
un impacto de hasta un julio de energía o del golpeo al caerse 0,5 kg de 20
cm de altura.
4.2. Tipos de cuadros
Una vez vistos los grados de protección, nos centraremos en los cuadros
eléctricos o armarios. Estos elementos son dependientes de una serie de características como el tamaño del equipo eléctrico a instalar, su emplazamiento,
etc. Todos los cuadros eléctricos responden a una tipología a la que nos referimos a continuación.
Aislante
Son aquellos que se construyen con plástico, poliéster y fibra de vidrio, de
aspecto robusto y resistente a las acciones químicas y posee doble cámara de
aislamiento. Están preparados para montar los equipos con placas o sin ellas.
| 227
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Están indicados para atmósferas con gases, humedad y elementos que puedan
dañar a los equipos eléctricos contenidos dentro.
Nota
Pueden tener hasta un IP65.
Antideflagrantes
Son aquellos que pueden soportar temperaturas grandes de algo más de
200 ºC, y resisten explosiones de gases, son idóneos para instalaciones de
atmósferas explosivas y cumplen con las normas UNE EN 50015, entre otras.
Las condiciones de fabricación son similares a los blindados.
Armario antideflagrante de 400 x 400 x 200 mm
228 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Nota
Posee un IP65.
Blindado
Llamadas cajas blindadas son de chapa de acero pintadas con antioxidantes y anticorrosivos, tienen bisagras y una goma para la estanqueidad denominada junta hidrófuga.
Caja blindada
Nota
Son recomendadas para ambientes corrosivos y también cumplen un IP65 mínimo.
| 229
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Estanco
Son equivalentes a las cajas blindadas en cuanto a su fabricación, pero
además, poseen unos cierres a presión para asegurar su estanqueidad. Estos
también tienen IP65.
Nota
La gran mayoría de los cuadros eléctricos van anclados a la pared con unas pequeñas
pestañas que se apoyan en perfiles, o bien mediante tornillos o tirafondos con tacos, por
medio de unos agujeros realizados en su fondo.
Cerrado
Son básicos, poseen un IP54, tienen la parte inferior en el suelo sobre una
pequeña bancada o bien voladiza si se fijan a pared. En la parte inferior se
realizan unos orificios para entrada y salida de los conductores, que quedan
sujetos mediante prensaestopas.
Tienen una puerta con bisagras y una junta para evitar polvo. Su cierre es
simplemente por maneta sin presión, solo necesita que sea hermético.
Metálicos
Nos dan un IP55 como mínimo, tienen bordes con goma, puerta con bisagras, refuerzos verticales y son de chapa de acero. Van equipados con placas
perforadas o sin perforar, con montantes verticales, separadores e incluso
con troqueles.
Son los más usados en instalaciones de automatismos de medio y gran
tamaño, sus dimensiones son grandes, alrededor de 2 metros de altura y de
doble puerta de 0,8 metros de acho de puerta.
230 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Recuerde
Las bisagras de los armarios y cuadros no tienen una buena masa. Nunca olvide que
debemos poner un arrollamiento de cable de tierra y conectarlo a ella en el bornero, y así
estar protegidos de contactos indirectos.
De protección
Son similares a los metálicos pero llevan cerramientos que impiden el contacto con los elementos en tensión. También cumplen un IP55 como mínimo.
Cuadro con protector transparente
5. Normativa y reglamentación
Como ya hemos visto al principio de este capítulo, los fabricantes son los
que nos facilitan las características de los aparatos que usamos en la instalación. Ellos son los más interesados en cumplir las normas y reglas vigentes.
Por ello nos debemos centrar en conocer las normas y reglamentación de
instalaciones según el emplazamiento y uso.
| 231
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Según el REAL DECRETO 842/2002, de 2 de agosto, día que se aprobó
el REBT, Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en su artículo 6 sobre
equipos y materiales nos dice:
“1. Los materiales y equipos utilizados en las instalaciones deberán ser utilizados en la
forma y para la finalidad que fueron fabricados. Los incluidos en el campo de aplicación
de la reglamentación de trasposición de las directivas de la Unión Europea deberán
cumplir con lo establecido en la misma.
En lo no cubierto por tal reglamentación se aplicarán los criterios técnicos preceptuados
por el presente reglamento. En particular, se incluirán junto con los equipos y materiales
las indicaciones necesarias para su correcta instalación y uso, debiendo marcarse con
las siguientes indicaciones mínimas:
Identificación del fabricante, representante legal o responsable de la comercialización.
Marca y modelo.
Tensión y potencia (o intensidad) asignada.
Cualquier otra indicación referente al uso específico del material o equipo, asignado por
el fabricante.
2. Los órganos competentes de las Comunidades Autónomas verificarán el cumplimiento
de las exigencias técnicas de los materiales y equipos sujetos a este reglamento. La
verificación podrá efectuarse por muestreo”.
Como hemos leído, debemos usar de manera apropiada e inequívoca, según
lo dispuesto por el fabricante, todos los elementos que necesitamos para la
instalación, además de estar homologados por la CE.
Además, necesitamos instalar los aparatos que intervienen en la instalación
siguiendo las normas impuestas por las ITC -instrucciones técnicas complementarias-, de baja tensión, que van enumeradas de la 1 hasta la 51.
Prestaremos un especial interés a la ITC-BT-29, sobre instalaciones con
riesgo de incendio o explosión, a la ITC-BT-43 referida a instalación de receptores y prescripciones generales, a la ITC-BT-47 referida a la instalación de
receptores y motores y a la ITC-BT-51, sobre instalaciones de sistemas de automatización, gestión técnica de la energía y seguridad para viviendas y edificios.
232 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Recuerde
Todas las ITC son importantes y debemos conocerlas para realizar una instalación correctamente, además, de esta manera evitamos posibles problemas derivados de inspecciones
que puedan desautorizar la ejecución de la instalación.
6. Resumen
En este capítulo hemos aprendido a diferenciar entre una instalación cableada y una programada, sus ventajas e inconvenientes y los elementos más
comunes usados en las instalaciones cableadas.
Hemos conocido cómo es el funcionamiento y montaje de algunos sensores
más usados como el detector inductivo o capacitivo, el termostato, el interruptor de nivel, el presostato o vacuostato y los tres tipos de detectores fotoeléctricos. También hemos hecho lo propio con actuadores del tipo motor, conociendo los tipos de corriente continua, como los de excitación independiente,
en serie, en derivación y compuesta, y los de corriente alterna síncronos y asíncronos, los monofásicos de bobinado auxiliar y los de espira en cortocircuito,
o los trifásicos de rotor bobinado y de rotor en cortocircuito -jaula de ardilla.
Además, también hemos conocido el funcionamiento y montaje de los elementos de accionamiento más usados como pulsadores y finales de carrera;
señalizaciones de tipo luminoso como pilotos y balizas o acústicos; cajas fijas
o colgantes y canalizaciones para los conductores eléctricos.
En cuanto a los equipos de fuerza y mando, hemos estudiado su funcionamiento y la instalación de contactores, relés térmicos, relés, transformadores,
temporizadores y protecciones como fusibles, seccionadores e interruptores
magnetotérmicos, además de su emplazamiento en los cuadros eléctricos con
su grado de protección y tipos.
Finalmente, se han mencionado las normas del REBT y sus ITC.
| 233
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. Las instalaciones de automatismos ____________________ es recomendable
realizarlas con lógica ________________ mientras que los ________________
y pequeños es habitual hacerlos con lógica ______________________.
2. Relacione cada uno de estos detectores con su modo de sujeción.
a. Célula fotoeléctrica
b. Detector capacitivo
c. Termostato
Mediante tuerca y contratuerca.
Tornillo y tuercas o tacos.
Tornillo y tuercas sobre coliso.
3. El presostato mide presiones positivas y va roscado en la tubería, mientras que el
vacuostato solo mide presiones bajas y no va en tuberías.
Verdadero
Falso
4. Los detectores _________________ pueden ser de ___________ Tipos: el de
sistema _________________, de sistema ______________ y de sistema de
_____________.
5. Relacione el tipo de motor con su corriente de alimentación.
a. Motor de excitación independiente
b. Motor de bobinado auxiliar
c. Motor de rotor bobinado
Corriente Alterna Monofásica
Corriente Alterna Trifásica
Corriente Continua
| 235
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
6. Un _____________ o un final de _____________ está compuesto por tres partes:
_______________, y ________________ y todos ellos se distinguen por sus
distintas _______________.
7. Las cajas además de albergar accionamientos como pulsadores, pueden albergar si
existe espacio, bornes de conexión.
Verdadero
Falso
8. Relacione las siguientes fotos con su nombre.
a.
b.
c.
Contactos principales
Contactos auxiliares
Bobina
236 |
CAP. 4 | Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos
9. Al grado de protección de un equipo eléctrico a la penetración se le denomina IK y
el grado de protección al impacto es el IP.
Verdadero
Falso
10. En todos los equipos y materiales eléctricos debe como mínimo marcarse identificación del fabricante, representante legal o responsable de la comercialización;
marca y modelo; tensión y potencia (o intensidad) asignada y cualquier otra indicación referente al uso específico del material o equipo, asignado por el fabricante.
Verdadero
Falso
| 237
Capítulo 5
Mantenimiento y reparación de
automatismos eléctricos
Contenido
1. introducción
2. Averías en las instalaciones de automatismos.
Síntomas y efectos
3. Diagnóstico y localización de averías: pruebas,
medidas, procedimientos y elementos de
seguridad en instalaciones
4. Reparación de averías
5. Documentación
6. Elaboración de informes
7. Resumen
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
1. Introducción
Todas las instalaciones eléctricas, sean del tipo que sean, deben encontrarse en perfecto estado de funcionamiento desde que se termina el montaje de la
misma, hasta que dicha instalación deja de servir para la finalidad que se creó.
Esto solo se consigue llevando a cabo una serie de trabajos que tratan de conservar sus elementos, durante toda la vida útil de la instalación. Estos trabajos
reciben el nombre de labores de mantenimiento, o simplemente mantenimiento.
El mantenimiento en ocasiones es complejo y caro, pues no se trata de reparar elementos que en un momento dado se encuentran averiados o dañados
por el uso. A veces, se deben de cambiar ciertos componentes antes de que se
produzca una avería. Esto es comprensible, ya que las instalaciones de automatismos sirven normalmente para tareas y procesos productivos y una parada
en un proceso de este tipo, causada por avería en sus instalaciones, implica
pérdidas económicas para una compañía, las cuales, en algunos casos, -como
en grandes empresas de producción en cadena-, pueden ser millonarias.
2. Averías en las instalaciones de automatismos. Síntomas y efectos
Para poder solucionar las averías de una instalación es preciso conocer sus
partes, ya que no nos sirve de nada saber mucho de electricidad o de interpretación de esquemas si luego debemos de seguir los cables hasta encontrar la
ubicación del elemento averiado. El tiempo que destinamos en encontrar una
avería es muy importante para los procesos productivos.
Importante
Una manera de eliminar tiempo es tener constancia de la ubicación de los elementos que
intervienen en dichos esquemas.
| 241
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Debemos de saber cuáles son los elementos que se encuentran en el cuadro de maniobra, por qué canalizaciones van los conductores de emisores y de
receptores y finalmente, dónde se ubican los receptores y emisores.
2.1. Averías en cuadros de maniobra
El principal elemento que puede provocar una avería en esta ubicación, es
el elemento de mando por excelencia: el contactor o relé.
Debemos suponer que un contactor está perfectamente calculado para
su cometido, con lo cual su mal funcionamiento puede deberse a su electroimán o a su envejecimiento. Pero vamos a analizar posibles anomalías de su
funcionamiento:
La bobina no acciona los contactos
Esto puede ser debido a que se encuentre la bobina cortocircuitada o quemada, con lo que no puede producir un campo magnético. Un cable puede soltarse
en sus bornes A1-A2 si no se realiza reapriete de bornes cada cierto tiempo, ya
que por vibraciones o por temperatura es fácil que se aflojen los bornes.
Problemas mecánicos en los elementos que intervienen en el circuito magnético
Los principales problemas que pueden presentarse son:
■■ Ruido
en el contactor. Esta avería produce calentamiento en los contactos y se debe a la pérdida de la espira de sombra en el núcleo magnético
o a una suciedad excesiva en el mismo.
■■ Poca fuerza de atracción en los contactos. Esto se debe a que la bobina
se ha deteriorado y no tiene el suficiente campo magnético para cerrar
los contactos, este deterioro puede originarse por cortocircuito de algunas espiras de la bobina.
■■ No vuelve a su estado de reposo. El muelle ha perdido su elasticidad
y no tiene fuerza para regresar a su posición de reposo cuando deja de
actuar el campo magnético.
242 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
■■ Obstrucción
del elemento móvil del núcleo magnético. Debido al desgaste de la carcasa que envuelve al núcleo magnético, se produce la
rotura de las guías donde se desliza el elemento móvil del núcleo, impidiendo el cierre y la apertura de éste.
Los contactos no cierran o no abren
Este problema puede estar originado por las siguientes causas:
■■ Falta
de presión del campo magnético, por suciedad en los contactos
-entrada de elementos extraños-, o problema en el circuito magnético
por campo magnético débil.
■■ Deterioro de los contactos por sobrecalentamiento o exceso de uso.
■■ Contactos soldados, por sobreintensidad puntual con arco eléctrico que
produce la soldadura normalmente de uno de sus contactos, es debido
a anomalías de la carga. Estas anomalías pueden deberse a la caída de
la tensión de la red, a la caída de tensión en el circuito de mando, a las
vibraciones de los contactos de los circuitos de mando y por cortes de
tensión de pequeña duración.
Contactos limpios de un contactor tras
lijar su soldadura
Aparte del contactor o del relé, el resto de los elementos que intervienen
en el cuadro de mando suelen tener problemas de funcionamiento por causas
múltiples, pero generalmente debidas al envejecimiento del elemento afectado.
| 243
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Sabía que...
En los trabajos de mantenimiento se le da mucha importancia el reapriete de bornes de
todos los cuadros eléctricos cada cierto tiempo para evitar que se quemen.
Estas fallas del cuadro son detectables siguiendo el sentido de alimentación del esquema eléctrico de mando, pero podemos evitarlas mediante un
mantenimiento de tipo preventivo, que, como su nombre indica, intenta prevenir la avería antes de que se produzca.
Nota
En este tipo de avería por elementos envejecidos, el fabricante nos ayuda a sustituir el
elemento cuando tiene determinadas horas de trabajo y nos lo indica en sus especificaciones técnicas.
2.2. Averías en canalizaciones
Estos tipos de averías son simples cortes de los conductores, que pueden
ser ocasionados generalmente por daños ajenos a la propia instalación.
Por ejemplo, pueden existir roturas de cables por paso de vehículos por
zonas no autorizadas, por accidentes de caídas en altura, por animales que
rompen los conductores que se encuentran en arquetas o subterráneos, etc.
La manera de subsanar estas fallas es simplemente desconectar la carga
de la zona afectada y sustituir el cable o en su caso, si es viable, hacerle un
empalme.
244 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
Conductor mordido
Motivo general de la rotura
2.3. Averías en receptores
Los receptores son elementos que llevan normalmente un equipo de protección individual, como por ejemplo un relé térmico o una sonda de temperatura.
Normalmente pueden presentar fallas que no tienen grandes repercusiones y
que no van a más gracias a las protecciones, pero que debemos solucionar para
que no salten estas protecciones.
Suelen ser de origen mecánico debido al envejecimiento de sus partes, por
desgaste, aunque también pueden tener un origen eléctrico.
Fallos mecánicos
Los de origen mecánico todos se basan en producir una fricción al rotor de
un motor, con lo que se genera un aumento de carga sobre éste y se traduce en
un aumento de consumo de intensidad, que significa un calentamiento de su
bobinado por encima de sus condiciones de trabajo.
Importante
Es de interés mencionar que un mal engrase de los cojinetes de un motor es causa de aumento de carga o lo que es lo mismo, de intensidad. Este es un problema puramente mecánico.
| 245
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
La avería continúa con el sobrecalentamiento del bobinado que genera el
cortocircuito entre espiras y finalmente se produce la calcinación del bobinado
dejando de funcionar el motor.
La manera de evitarlo es realizar la medición de los conductores individuales de alimentación del motor con una pinza amperimétrica cada cierto tiempo,
normalmente recomendado por el fabricante.
Nota
Una vez medida, se toma nota de los valores y de la fecha de la lectura y esta se compara
con las posteriores para observar su aumento, si existiera.
Fallos eléctricos
Los de origen eléctrico se derivan de la tensión de alimentación, que pueden
repercutir sobre un actuador cuando están alimentados en la misma línea que
otros elementos que hayan tenido un incidente y se haya producido una caída
de tensión, una falta de fase, una sobretensión o un desequilibrio entre fases.
Todas estas posibles perturbaciones de la línea de alimentación pueden
provocar un aumento de la intensidad sobre el actuador y producirle un fin
equivalente al anteriormente mencionado en los de origen mecánico.
La manera de evitarlo sería protegiendo la línea de esas perturbaciones con
algunos elementos de protección como el relé térmico, la sonda de temperatura
y los relés electromagnéticos. Estos nos evitarían las sobrecargas prolongadas
de rango pequeño. Los fusibles, seccionadores, guardamotores e interruptores
de seguridad nos protegerían de cortocircuitos. Los relés térmicos diferenciales protegen de falta de fase. Y por último, la falta de tensión se protege con
contactores con alimentación propia o autoalimentación, aunque también con
relés de medida.
246 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
3. Diagnóstico y localización de averías: pruebas, medidas,
procedimientos y elementos de seguridad en instalaciones
Al igual que cuando terminamos una instalación eléctrica debemos de realizar una serie de revisiones y pruebas de forma ordenada y organizada, también
tenemos que realizar una serie de ensayos y medidas de comprobación del
funcionamiento de manera individual: de todos y cada uno de los elementos
que componen la instalación.
Nota
En realidad, para poder localizar la avería y dar un diagnóstico de ella debemos igualmente
realizar una serie de pruebas y ensayos con cierta medida y seguridad.
3.1. Procedimientos para localizar y diagnosticar una avería
Los pasos que debemos seguir, de manera orientativa, para localizar y diagnosticar una avería son los que siguen:
1. Detectar la avería.
2. Recabar información sobre causas de la avería.
3. Decidir dónde se centra el problema.
4. Tomar las medidas de seguridad oportunas.
5. Analizar el área afectada por la avería.
6. Dar la solución adecuada al problema.
Estos seis puntos son la base para solucionar una falla en la instalación. A
continuación, vamos a hablar de cada paso con mayor profundidad y así orientarnos y saber cuál es la forma correcta de actuar.
| 247
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Detectar la avería
Este paso es quizás la parte más complicada de todas, pues en ocasiones,
puede que una instalación funcione de manera anómala y no sepamos por qué.
Para detectar una avería debemos observar el elemento anómalo de la instalación, como por ejemplo, que un motor tenga temperatura poco usual o se pare
una cinta transportadora cuando no debe. Siempre que existe una avería, hay
al menos un elemento de la instalación que deja de funcionar de la manera
esperada o funciona mal, y nos da signos de que existe dicha avería.
Para ayuda de detección de averías, debemos llevar a cabo primero una
inspección ocular de los equipos, para comprobar si existe algún elemento de
protección saltado, como interruptores magnetotérmicos, fusibles, seccionadores, alguna parte móvil de los contactores funcionando incorrectamente, algún
relé de protección disparado, etc.
Pinza amperimétrica. Con ella podemos
medir la intensidad de corriente que circula
por un conductor y saber si es correcta.
Nota
Una conexión mal apretada puede dar tensión sin problema; pero una vibración o calentamiento pueden provocar un mal contacto y falta de tensión temporal que dificulten
encontrar con aparatos el fallo.
248 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
También tenemos los esquemas eléctricos que nos ayudan en gran medida
para orientarnos y encontrar el problema de la falla en la instalación. Junto a
los esquemas necesitamos aparatos de medida para realizar todas las pruebas
individuales de funcionamiento, tal y como si pusiésemos la instalación en
marcha; comprobaremos con multímetros para conocer las tensiones, intensidades, continuidad de elementos sin tensión, etc.
Recabar información
Se trata de conocer todos los motivos que han podido originar dicha falla,
como por ejemplo si ha habido sobretensiones de la red últimamente, si el
elemento es antiguo o lleva muchas horas de trabajo, si no tiene efectuada la
revisión adecuada, etc.
Todos los datos que creamos que pueden intervenir en la producción de la
avería detectada, deben ser tenidos en cuenta y valorarse con medidas y pruebas si fuese necesario.
Recuerde
La información más cuantitativa y, al mismo tiempo, más importante en una avería, nos la
da en sus especificaciones técnicas el fabricante del aparato que interviene directamente
en dicha avería.
Decidir dónde se centra el problema
Una vez recopilados todos los datos, debemos determinar dónde se centra
el problema, es decir, poder determinar la causa real de la avería.
Por ejemplo, tenemos que un motor no acciona tras darle marcha y comprobamos que el relé térmico está saltado, por sobrecarga del motor, -hemos
detectado la avería. Comprobamos que el relé está bien, con lo cual nos queda
| 249
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
centrarnos en el motor. Para salir del paso ponemos un motor nuevo y, tras
recabar datos, vemos que no hay problema con el motor nuevo. Pero el viejo
lo desmontamos y observamos que el rotor está duro, y además los cojinetes
están secos. Estudiamos los datos: miramos su historial de revisiones y vemos
que las tiene todas correctas, pero la última se retrasó un mes por vacaciones.
El motivo del aumento de carga del motor es que se haya atrasado un mes
el engrase de los cojinetes y se pusiera en marcha sin engrasar.
Este ejemplo nos da la idea de cómo debemos analizar la situación de una
avería con los tres primeros pasos, pero ¿y los siguientes?
Tomar las medidas de seguridad oportunas mediante el objeto real del suceso
Siguiendo con nuestro ejemplo, podemos decir que la medida de seguridad a tomar es que nunca saltaremos una revisión ni por vacaciones, con
lo que será necesario que en temporadas más o menos largas en desuso, se
revise el motor antes de su puesta en marcha. Esto se pondrá de manifiesto
en las hojas de mantenimiento y como nuevo punto importante en el historial
de la máquina.
Importante
Siempre que exista una causa-efecto se tomará como medida de seguridad para que no
vuelva a ocurrir.
Analizar el área afectada por la avería
Este es el momento de comprobar qué ha hecho alrededor del motor la
avería: si ha calentado cables de conexionado, si ha deteriorado el bobinado
250 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
del motor averiado, si se han llegado a gripar los cojinetes o simplemente se
pueden engrasar, etc.
Todo lo que se ha estropeado alrededor de la avería es un problema que
se debe de solucionar, en nuestro ejemplo hemos tenido suerte y solo se han
gripado los cojinetes, no se pueden engrasar.
Cojinete gripado
Dar la solución adecuada al problema
La solución del problema es la que deja todo tal y como estaba antes de la
avería, sin problemas. En nuestro ejemplo, la solución será solo cambiar los
cojinetes del motor y montarlo todo, y de esta manera guardar el motor reparado para otra posible avería.
Cojinete nuevo
| 251
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
4. Reparación de averías
Es evidente que no existe un modelo piloto para usar de base en cuanto a la
reparación de una avería. Todas las instalaciones son distintas básicamente por
la ubicación de sus elementos y equipos, sin embargo, todos los profesionales
que trabajan en el campo del mantenimiento e instalaciones eléctricas, tienen
claro un modus operandi elaborado a base de la experiencia.
El mantenimiento es la esencia de la reparación de cualquier avería, ya que
su reparación es labor del personal técnico que se encarga de asistir y velar por
el buen funcionamiento de la instalación.
Prensa. Máquina individual
Nota
El mantenimiento de una instalación puede ser correctivo, preventivo y predictivo. Todos
ellos ayudan a reparar averías o a prevenirlas.
252 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
A la hora de atender una avería debemos diferenciar si el problema produce
una parada de una máquina aislada la cual no afecta a la totalidad de la producción, o si de lo contrario, es una falla de un proceso en cadena que afecta
a toda una producción completa.
En el primer caso es más fácil encontrar la avería, pues tenemos relativamente más tiempo para ello, ya que se sigue sacando la producción adelante a
falta de lo que haga ese tipo de máquina averiada. Como en la figura siguiente,
que muestra una simple prensa.
En el segundo caso es aconsejable que actúe más de una persona pues,
es necesario encontrar la avería y subsanarla con la mayor rapidez para que la
parada sea lo menos costosa posible.
Robots de soldadura. Máquinas conjuntas de una cadena
Ya tenemos controlado el tipo de avería, ahora debemos actuar para detectarla, y un método apropiado será empezar a interpretar el esquema eléctrico donde
| 253
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
aparece el elemento afectado. Una vez localizado el esquema, empezamos a
tomar medidas y simular señales para detectar dónde se encuentra la falla.
Esto es difícil de explicar de manera genérica así que vamos a apreciarlo
mejor con una aplicación práctica sencilla de una máquina individual sencilla.
4.1. Aplicación práctica
Tenemos una máquina de climatización por evaporación. Está constituida
por una turbina que debe expulsar aire del interior del evaporativo al exterior (interior de la sala a climatizar) y una bomba de agua que se encarga de
humedecer el perímetro del equipo evaporativo. La máquina lleva un simple
sistema de arranque de marcha y paro con señalización de puesta en marcha y
de avería. Su esquema es el que sigue y el problema que vemos es que se ha
encendido una luz roja de avería y no funciona el equipo evaporativo. Resuelva
la avería con ejemplos de medición.
1 3 5
-F1
2 4
95
97
96
98
-KM1
-X
-S1
-S2
-H1GR
X1
-K
X2
254 |
2 4 6
1 3 5
-Fr2
-Fr1
2 4 6
1 3 5
-F2
95
97
96
11
98
-Fr1
A2
-K
1 3 5
-X
-Fr2
2 4 6
1 3 5
2 4 6
2 4 6
U1 V1 W1 PE
U1 V1 W1 PE
M
M
-M1
-M2
3~
3~
12
13
1
-Km1
14
14
A1
2 4 6
1 3 5
-KM2
Ventilador - M1
A1
A2
-H2RD
X1
X2
-H3RD
X1
X2
Bomba - M2
L1 L2 L3 N PE
-X
1 3
-Qm1
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
Solución
Lo primero que haríamos es conocer qué luz se ha encendido, comprobamos
cuál es, vemos que el indicador encendido tiene debajo la referencia H3RD.
En este momento nos fijamos en el esquema, es accionado por el contacto
NO 97-98 de Fr2. Luego, nos vamos al cuadro y observamos que el relé térmico
de la bomba está saltado. Antes de rearmarlo, averiguamos cuál es el motivo por
el cual ha saltado. Puede ser por un aumento de consumo o por una falta de
fase. Si es falta de fase, comprobamos tensión en la entrada con el polímetro;
nos ha dado en las bornes 1-3-5 de F2 400 v entre ambas, lo mismo hacemos
con 2-4-6, en este caso por ejemplo vemos que 4 y 6 no nos da 400 v, eso quiere
decir que un fusible está fundido y el problema ha sido un corto o un pico de
arranque muy alto.
Ya hemos encontrado la avería aparente, ahora nos falta saber por qué se ha
fundido ese fusible; en estos casos el motivo causante de la rotura del fusible
puede ser lo que hemos apuntado antes.
Para saber si es un corto desconectamos la carga (la bomba) y colocamos
el fusible nuevo, al mismo tiempo abrimos F1 para que no funcione el ventilador. Acto seguido, rearmamos Fr2 y damos marcha para enclavar el circuito de
fuerza y observar si vuelve a saltar el relé térmico.
En este caso y por ejemplo no ha sido así, con lo cual el corto debe encontrarse en la bomba.
Paramos el circuito y desconectamos F1, F2 y Qm1 por seguridad y vamos
a mirar dentro del equipo evaporativo la conexión de la bomba.
Aquí hemos visto que el eje de la bomba está partido y atrancado. Esto
implica que al arrancar el evaporativo, se origina un pico de intensidad alto
por el atranque del eje, lo que ocasionaría de nuevo la caída del relé térmico
y fusible fundido.
| 255
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Por otro lado, también hemos medido los bobinados y tienen todos sus
devanados una resistencia correcta.
Entonces, la recomendación en este ejemplo es el cambio de la bomba y la
reparación, si es posible, del eje de la bomba rota.
Una vez cambiada la bomba, la conectamos a su bornero y subimos Qm1,
F1 y F2. Y ya podemos ponerla en marcha.
Recuerde
Como hemos podido comprobar, el factor tiempo es muy importante y nos afecta a la hora
de solucionar la falla.
5. Documentación
En todo montaje o reparación de una instalación de automatismos eléctricos es necesario tener una serie de documentación que refleje las características de la instalación, desde su diseño hasta sus certificaciones.
Nota
Toda esta documentación está constituida por distintos documentos que informan de
diferentes conceptos que repercuten en la instalación.
256 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
La ITC-BT-04 nos determina cuál debe ser la documentación técnica necesaria para poder poner en servicio la instalación, además de cuáles serán los
trámites administrativos.
Los documentos técnicos de la instalación pueden ser redactados según
dos modalidades: por la elaboración de un proyecto, cuando la instalación lo
requiera o por una memoria técnica.
DOCUMENTACIÓN EN LAS INSTALACIONES
Instalador (2)
Certificado de instalación (5)
Archivo propio del instalador
Estadísticas
Expediente (archivo en la C.A.)
Titular instalación (2)
Custodia
Empresa
suministradora
(Contrato)
Relaciones de documentos en número de copias de una instalación. Total de copias: 5
El apartado 3 de la ITC-BT-04 nos habla de cuándo debemos realizar un
proyecto obligatoriamente como documentación, ya se trate de una nueva instalación o de reformas o modificaciones de una ya existente.
En la siguiente tabla veremos cuándo debemos realizar un proyecto de nueva instalación de manera obligatoria. A la izquierda se representa el grupo al
que pertenece la instalación, en el centro, el tipo de instalación según el lugar
de ubicación y a la derecha, el límite a partir del cual es obligatorio realizar el
proyecto, siempre referido a potencia alojada en la instalación.
| 257
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
ITC-BT-04 indica cuándo debemos elaborar un proyecto
Grupo
a
Tipo de instalación
Límites
Las correspondientes a industrias en general
P > 20 kW
Las correspondientes a:
b
- Locales humedos, polvorientos o con riesgo de corrosión
- Bombas de extracción o elevación de agua, sena industriales o no
P > 10 kW
Las correspondientes a:
c
- Locales mojados
- Generadores y convertidores
- Conductores aislados para caldeo, excluyendo las de las viviendas
P >10 kW
d
De carácter temporal para alimentación de
maquinaria de obras en construcción
De caracter temporal en locales o emplazamientos abiertos
P > 50 kW
e
Las de edificios destinados principalmente a viviendas, locales
comerciales y oficinas, que no tengan la consideración de locales
de pública concurrencia, en edificación vertical u horizontal
P > 100 kW
por caja gral.
de protección
f
Las correspondientes a viviendas unifamiliares
P > 50 kW
g
Las de garajes que requieren ventilación forzada
Cualquiera que
sea su ocupación
h
Las de garajes que disponen de ventilación natural
De más de
5 plazas de
estacionamiento
i
Las correspondientes a locales de pública concurrencia
Sin límite
Las correspondientes a:
j
- Líneas de baja tensión con apoyos comunes con las de alta tensión
- Máquinas de elecación y transporte
- Las que utilicen tensiones especiales
- Las destinadas a rótulos luminosos salvo que se consideren
instalaciones de Baja tensión según lo establecido en la ITC-BT 44
- Cercas eléctricas
- Redes aéreas o subterráneas de distribución
Sin límite de
potencia
k
Instalaciones de alumbrado exterior
P > 5 kW
l
Las correspondientes a locales con riesgo de
incendio o explosión, excepto garajes
sin límite
m
Las de quirófanos y salas de intervención
Sin límite
n
Las correspondientes a piscinas y fuentes
P > 5 kW
o
Todas aquellas que, no estando comprendidas en los
grupos anteriores, determine el Ministerio de Ciencia
y Tecnología, mediante la oportuna disposición
Según
corresponda
258 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
En el caso de tener que realizar el proyecto, en su memoria debemos expresar lo siguiente:
■■ Datos
del propietario:
 Características,
lugar y uso de la instalación.
y especificaciones de la canalización a usar.
 Características y sección de los conductores.
 Relación nominal de la carga a instalar y potencia, seguridad y
detalles necesarios para que cumplan las instrucciones técnicas
complementarias.
 Esquema unifilar y dispositivos de corte y protección a usar.
 Croquis del trazado.
 Cálculos justificativos del diseño.
 Tipo
Sabía que...
La realización de un proyecto no es válida por el simple hecho de realizarlo. Una vez elaborado
el proyecto se debe visar por el organismo competente de cada provincia para validarlo.
En cuanto a la memoria técnica nos centraremos a continuación.
5.1. Memoria técnica
Se redactará siempre que no sea necesaria la elaboración de un proyecto.
Para redactar la memoria técnica debemos usar un modelo de documento
determinado por el órgano competente de la comunidad autónoma. Dicha memoria irá firmada por el instalador o técnico encargado, que será el responsable
directo de que la instalación se adapte a las exigencias reglamentarias.
| 259
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
En esta documentación como en la de un proyecto deben aparecer:
■■ Datos
del propietario.
del responsable de la memoria con su firma y justificante de
competencia.
■■ Emplazamiento.
■■ Uso.
■■ Relación nominal de las cargas a instalar y potencia.
■■ Cálculos justificativos de la instalación de enlace y elementos de protección.
■■ Esquema unifilar y dispositivos de corte y protección a usar.
■■ Croquis del trazado.
■■ Datos
GENERALITAT VALENCIANA
MEMORIA TÉCNICA DE DISEÑO (MTD)
CONSELLERIA D’INDUSTRIA, COMERÇ I TURISME
Servel Territorial díndustria
A
TITULAR
APELLIDOS Y NOMBRE O RAZÓN SOCIAL
DNI-NIF
DOMICILIO (CALLE O PLAZA Y NÚMERO)
CP
MUNICIPIO
PROVINCIA
TELÉFONO
FAX
REPRESENTANTE (si procede)
B
DNI
EMPLAZAMIENTO Y USO DE LA INSTALACIÓN
EMPLAZAMIENTO
MUNICIPIO
PROVINCIA
USO AL QUE SE DESTINA (ITC-BT-04 / 3.1)
C
MEMORIA DESCRIPTIVA
C-1 CAJA GENERAL DE PROTECCIÓN
EMPLAZAMIENTO
ESQUEMA NORMALIZADO TIPO
CP
TELÉFONO
POTENCIA PREVISTA
SUPERFICIE (m2)
(MARQUE Y CUMPLIMENTE SOLO LAS CASILLAS DE AQUELLOS ELEMENTOS CUYA INSTALACIÓN SE VAYA A
EJECUTAR EN BASE A LA PRESENTE MEMORIA TÉCNICA DE DISEÑO)
ACOMETIDA
AÉREA
ACOMETIDA
SUBTERRANEA
INTENSIDAD
NOMINAL CGP
MONTAJE
SUPERFICIAL
A
INTENSIDAD
FUSIBLES
NICHO EN
PARED
A
Ejemplo de formato oficial de la memoria técnica de diseño en la Comunidad Valenciana
Todo esto corresponde a lo prescrito por la ITC-BT-04, pero nosotros debemos conocer algo más en cuanto a su redacción.
260 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
La memoria técnica debe comenzar con una introducción que nos hable del
objeto y alcance de la instalación. Seguiremos con una descripción breve del
diseño del equipo, su construcción y su ubicación.
Para la descripción es importante que aparezcan las necesidades del cliente;
aquí debemos reflejar el funcionamiento que desea el cliente con todos los datos
posibles, como el tipo de instalación, material a usar, red de alimentación, etc.
De igual manera, debemos reflejar las necesidades de uso, como puestos de
trabajo o mando y las necesidades de tiempo de uso: tiempo real, tiempo estimado, etc. Y por último, todas las características funcionales, como la humedad,
temperatura, ruido, vibraciones, etc. de la ubicación de la instalación.
Después sigue la parte más técnica donde aparecen las soluciones más
adecuadas, relaciones de receptores y en general todos los cálculos necesarios
para la instalación.
Para terminar debemos anexar una serie de documentación que refleje la
ubicación de los elementos que intervienen en la instalación, esquemas eléctricos, croquis y recomendaciones de mantenimiento de toda la instalación.
Nota
También es conveniente redactar un anexo sobre todo lo concerniente a seguridad y paradas
de emergencia, así como seccionadores y cortes de servicio eléctrico.
5.2. Esquema de la instalación
En las instalaciones automáticas tienen un especial interés los esquemas
eléctricos y electrónicos que se reflejarán en el proyecto o la memoria técnica.
Este interés se debe a que dada la complejidad de algunas instalaciones, se
debe pormenorizar cada uno de sus elementos para saber dónde se encuentran
| 261
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
desde el punto de vista funcional y cómo podemos localizar sus partes de una
manera cómoda, sencilla y rápida.
Los software informáticos actuales nos facilitan el diseño muchísimo, pero
además, tienen la ventaja de poder paginar cada uno de los esquemas que
intervienen en la instalación.
Nota
Son capaces de localizar un elemento del esquema e indicar en qué otros esquemas se encuentra este componente y sus partes auxiliares, e incluso lo resalta para facilitar su búsqueda.
Pero en la memoria técnica aparece todo en papel puesto que este es necesario no solo para la instalación o pruebas de puesta en marcha, sino para el
mantenimiento y vigilancia de la instalación, ya que ellos pueden ser necesarios en cualquier momento para su consulta.
Por este motivo los esquemas deben ser de una fácil lectura, empezando
desde la explicación del circuito eléctrico, pasando por la denominación correcta de sus componentes y continuando con las tablas de contactos de los
circuitos de mando, donde aparecerán la denominación de conductores y terminales, así como la determinación de bornes para reconocer la procedencia o
destino de asignación de cada cuadro.
Todo esto ya lo conocemos, excepto la lectura de la designación de las
partes de un componente y la paginación de los esquemas. Esta lectura es
muy importante; supongamos que tenemos 30 esquemas eléctricos, paginados
cada uno de ellos desde la página 1 a la 30. La línea de alimentación nos indica a la izquierda de la página que viene y a la derecha nos indica a la página
que va. En cuanto a los elementos, supongamos que en la página 6 aparece
un elemento, un contactor por ejemplo y en su tabla nos indica lo siguiente:
262 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
Figura ejemplo
13,14 3,10
21,22 22,5
1,2 1,5
3,4 1,6
5,6 1,7
Esta tabla de asignación representa los contactos de un contactor, son los
de la columna de la izquierda y son 3 contactos principales y 2 auxiliares. Al
tratarse de contactos auxiliares de un contactor se representa con el orden de
aparición delante, en nuestro caso sería el primer contacto auxiliar NO 13 y
14 y el segundo contacto auxiliar NC sería 21 y 22. Seguidamente, tenemos
los contactos principales que serían 1-2, 3-4, 5-6: esto nos indica que es un
contactor trifásico.
Recuerde
Como ya sabemos, 3 y 4 significa que es un contacto NO y 1 y 2, que es un contacto NC.
Está bien clara la columna de la izquierda que enumera los contactos de un
contactor, ahora pasemos a la columna de la derecha. Como vemos, tiene dos
números separados por un punto. El primer número nos indica el número de
página donde aparece dicho contacto y el segundo número nos indica en qué
columna de la tabla se encuentra.
Por tanto, en nuestro ejemplo se nos indica que ese contactor posee un contacto NO auxiliar en la página 3 y está en la columna 10. El contacto auxiliar
NC se encuentra en la página 22 y en la columna 5. Y de la misma forma, nos
dice que los contactos principales 1-2, 3-4, 5-6, se encuentran en la página 1
y ocupando las columnas 5, 6 y 7 respectivamente.
| 263
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Aplicación práctica
Dado el esquema siguiente escriba la tabla de asignación de KM3, KA1, KA2 y KA3.
3
1
1
3
4
5
8
9
97
96
13
96
14
22
12
X1
X1/10
X2
13
-H3
14
15
X2
14
22
X1
-KA3
-H2
A2
11
-H4
95
A1 96
-KM3
10
21
X1/9
X1/8
67 X1/6
32
95
-F12
-KM2
7
13
21
6
-KA1
A2
-KM1
13
43
A1 96
-F8
A2
A2
X2
-KA2
A2
-KA1
-H1
2
A1
A1
X1
-F4
A1 96
13
21
22
44
-S2
95
14
X1/2
-S1
-S3
-B4 P
31 68
-KA2
-B1 P
1 2
X1/7
X1/5
X1/3
X1/1
X1/4
-B3 P
-F12
-KA3
-KA3
-B2 P
Q1:6 1 -F14 2
-F8
96
-F4
14
97
21
-KM3
22
57
-KA1
58
97
14
A1
-Q1
A2
Q 1:2 1 -F13 2 13
16
17
SOLUCIÓN
Como podemos ver por las flechas, se trata de la página 2: debajo de KA1 y sobre el número 4 de
la tabla pondremos 57.58|2.5 y el 21.22|2.13; el primero nos dice que el contacto temporizado
NO del contactor KA1 está en la página 2 en la columna tabulada 5 y el segundo nos dice que
el contacto NC 21.22 del contactor KA1 está en la página 2 y en la columna tabulada 13. De la
misma manera, podemos conocer los de KA2; 67.68|2.10. El de KA3; 13.14|2.15 y 21.22|2.14.
Y por último KM3, 21.22|2.5.
Con lo que el esquema de la página dos podría quedar así:
Continúa en página siguiente >>
264 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
1
2
3
13.14
13.14
21.22 2.13 21.22
33.34
33.34
43.44
43.44
57.58 2.5 57.58
65.66
67.68 2.10
4
5
1.2 1.5
3.4 1.6
5.6 1.7
13.14
6
7
9
10
1.2
3.4
5.6
21.22
11
X2
-H3
A2
X2
1.13
1.14
1.15
2.5
12
X1
A1
-KA3
-H2
A2
1.2 1.9
3.4 1.10
5.6 1.11
13.14
8
X1
-KM3
A2
-KM2
A2
-KM1
A1
A1
A1
A1
A2
-KA2
A2
-KA1
-H1
X2
Q1:6 1 -F14 2
A1
X1
<< Viene de página anterior
13.14 2.15
21.22 2.14
33.34
43.44
13
14
15
16
17
5.3. Certificado de la instalación
Como sabemos, una instalación de automatismos está compuesta por muchos elementos y componentes que son fabricados por distintos fabricantes
que posiblemente sean también de distintos países. Para que una instalación
cumpla con todas las normas vigentes y puedan ser puestas en servicio, debe
tener sus elementos homologados y poseer un certificado donde demuestre
que esto es así efectivamente.
Para ello, en la ITC-BT-03, se nos habla de las certificaciones que pueden
dar los instaladores autorizados para la puesta en servicio de una instalación
eléctrica y obviamente, automatizada.
Recuerde
Las placas de identificación nos ayudan a conocer datos que nos puedan servir para el
mantenimiento o para solucionar averías en un momento dado, bien por el contacto con el
fabricante o por las características que refleja.
Pero además, la norma UNE EN 60439-1:2001, que trata sobre conjuntos
de aparamenta de baja tensión en su parte 1, -requisitos para los conjuntos de
| 265
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
serie y los conjuntos derivados de serie-, trata de la necesidad de colocar una
placa identificativa marcada con elementos indelebles y duraderos, además de
ser totalmente visibles, para demostrar con su simple lectura las especificaciones que necesita cada elemento para poder estar en regla sin necesidad de ver
la certificación de la instalación.
En esta placa aparecerá todo lo necesario para identificar un elemento eléctrico y debe, al menos, indicar los siguientes conceptos:
1. Responsable de la instalación, persona física y empresa instaladora.
2. El tipo o número que pueda determinar las características propias del
fabricante.
3. El registro de inscripción de la CEI 439-1.
4. Tipo de corriente y frecuencia en su caso, así como el tipo de neutro
previsto.
5. Tensión de aislamiento y de trabajo.
6. Tensión de control o mando.
7. Intensidad de corriente asignada y de trabajo, así como la de cortocircuito.
8. IP utilizado.
9. Condiciones de uso, dimensionado y peso.
Placa identificativa de cuadro eléctrico
Talleres eléctricos J.E.I
ref: 161167-1
EN 439-1
Tensión nominal = 3x380/220V ± 10% (50 Hz)
Tensión circuitos auxiliares = 24 V DC
Intensidad nominal = 600 A I. máx. admisible = 800 A
Intensidad de circuito máximo = 25 kA
IP 55 Temp. mín. = -20ºC / Temp. máx. = 40ºC
Medidas (mm): 2000 x 1200 x 400
Peso: 556 Kg
Al igual que el cuadro eléctrico nos muestra la veracidad de lo instalado con
su placa, el resto de elementos como máquinas rotativas y demás máquinas
266 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
accionadas por la instalación automática, deben llevar sus identificaciones
individuales de su fabricante.
Placa de identificación de motor asíncrono trifásico
Ejemplo
Por ejemplo, las placas de los motores.
5.4. Instrucciones generales de uso y mantenimiento
Otra documentación muy importante que necesitamos para la instalación y
montaje de automatismos eléctricos es, sin duda, la constituida por los documentos de mantenimiento y manuales de uso de la instalación.
Con ellos, una instalación está a salvo del envejecimiento y deterioro por
futuras averías, ya sean fortuitas o por el uso continuado.
Esta documentación debe proporcionarla el instalador al cliente una vez
terminada y en la entrega de la misma. Estos documentos están regulados
| 267
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
mediante la Norma UNE EN 60204-1, acerca de la seguridad y de los equipos
eléctricos en las máquinas.
Recuerde
Cuanta más información contengan estos documentos de uso y mantenimiento, menos
trabajo costará solucionar un problema derivado de una falla en la instalación.
Aquí debemos incluir una serie de documentos que relacionamos a continuación:
1. Una pequeña memoria descriptiva donde se reflejen de manera breve
y clara las características de la instalación y sus dimensiones, así
como los tipos de conexiones de alimentación de la red eléctrica y
protecciones.
2. Un diagrama funcional y de localización donde se visionen rápidamente los grupos de la instalación y su ubicación.
3. Datos de elementos externos de la instalación, como humedad, contaminación, temperatura, etc.
Ejemplo de diagrama funcional de un automatismo
Entrada
+
Controlador
-
Medida
268 |
Proceso
Salida
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
4. Los esquemas eléctricos, según norma, de toda la instalación y de
cada circuito que interviene.
5. Relación de elementos con su correspondiente frecuencia de revisión,
guía de ajuste de los elementos que lo requieran, lista de elementos
para recambios, copias de software y programas, en caso de autómatas programables, métodos de ensayos de funcionamiento, etc.
6. En los receptores, descripción de los mismos y conexionado, protecciones y repuestos, etc.
7. Descripción de operaciones especiales si las hubiera.
Estos puntos que hemos citado son el resultado de aplicar la normativa
vigente en cuanto a la puesta en servicio y entrega de la instalación.
Por otro lado, todos los documentos anteriormente citados deben cumplir la
normativa vigente por sí solos de manera individual.
Ejemplo
Los esquemas no pueden realizarse a mano y de cualquier manera, es obligatorio que estén
normalizados y sean muy claros.
5.5. Otros documentos
Hasta ahora, hemos hablado de todos los documentos necesarios para diseñar, instalar y entregar una instalación de automatismos eléctricos.
Existe una documentación que va más allá de la entrega y puesta en servicio de la instalación, y que además, nos va a determinar la durabilidad de la
misma. Se trata del historial de las máquinas o equipos de la instalación, que
genera día tras día la instalación con su mantenimiento.
| 269
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Para poder conocer cómo son estos documentos, es necesario primero hablar del mantenimiento y sus partes.
Definición
Mantenimiento se podría definir como los trabajos derivados de la conservación de una
instalación, con todos sus elementos y equipos, para que exista un máximo de productividad
en todo momento.
El personal de mantenimiento debe estar técnicamente formado y cualificado para poder manipular los elementos de la instalación con seguridad y sin
riesgo tanto para ellos como para las personas de su alrededor.
Todos los trabajos de mantenimiento están basados en tres grupos principalmente:
■■ Mantenimiento
correctivo. Este mantenimiento se basa en la reparación
de las averías o fallas que se producen en pleno funcionamiento de la
instalación. El personal que trabaja para acciones correctivas debe ser
rápido y eficaz, pues la parada de la instalación parcial o total implica
pérdidas de producción. El mantenimiento correctivo aporta una serie
de datos que se usarán para crear el documento del historial de una máquina, aparato o equipo perteneciente a la instalación. Con el tiempo, el
correctivo debe desaparecer o al menos reducir al máximo su frecuencia
de intervención.
■■ Mantenimiento preventivo. Es el mantenimiento que se realiza de manera
programada y con la instalación parada y sin funcionar, normalmente. En
este tipo de mantenimiento el personal va equipado con las herramientas
y piezas específicas de recambio, así como con la documentación necesaria para anotar elementos, tiempos, modificaciones, material usado, etc.
270 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
Nota
Este mantenimiento aporta mucha información a la documentación histórica de la instalación y nos sirve para mejorar las formas, frecuencias y métodos de trabajo respecto a
reparaciones y revisiones de la instalación.
■■ Mantenimiento
predictivo. Es un mantenimiento técnico y analítico
donde se elaboran documentos informativos de base estadística para
mejorar continuamente el rendimiento de la instalación y reducir las
intervenciones de averías de tipo correctivo, mejorar las intervenciones
del preventivo e, incluso, reducir su frecuencia de intervención, con el
único fin de reducir gastos con máximos de productividad.
Historial de máquinas y equipos
Todos los documentos históricos de correctivo y preventivo son la base de
los datos que se requieren para el predictivo, pero además, se suelen usar aparatos de medida especiales para analizar distintos elementos de la instalación,
como por ejemplo, una cámara termográfica que nos lee la temperatura del
elemento al que enfocamos.
De esta manera podemos determinar el campo térmico que irradia para
poder estudiar y analizar la opción de poner disipadores o ventiladores en los
equipos o armarios donde van dichos elementos y así evitar fallas con sobrecalentamientos por subidas de producción.
Una vez que hemos conocido cómo afecta el mantenimiento a la instalación
en sus tres tipos de actuaciones y la importancia del histórico, profundizaremos
en las características de este documento y de qué manera se puede elaborar.
Un histórico es un conjunto de hojas de trabajo que se van guardando en
una carpeta con el nombre de la máquina, aparato o equipo de la instalación
en donde hemos realizado el trabajo de mantenimiento.
| 271
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Cámara termográfica leyendo temperatura en
cableado de armario de protección
Importante
Cada vez que se realiza un trabajo predictivo o correctivo de un elemento de la instalación,
adjuntamos los datos a los que se refiere dicho trabajo para tener constancia de ellos.
Tipos
Esas hojas de trabajo son de dos tipos:
 El
primer tipo se lleva a cabo cuando se interviene a un correctivo.
Es un simple PARTE DE INTERVENCIÓN que nos indica la avería
producida y en qué máquina, aparato o equipo de la instalación ha
tenido lugar; también se anota el tiempo empleado en repararla, los
elementos que se han sustituido y el material utilizado, así como la
fecha y hora de la avería.
 El segundo tipo se realiza con el preventivo. Esta hoja de trabajo se
denomina HOJA DE VIDA si está elaborada y en ella viene reflejado:
272 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
~~ Nombre
de la máquina, aparato o equipo.
~~ Referenciación, año de fabricación y documentación de la misma.
~~ Referencias de inventario.
~~ Elementos a revisar. Por ejemplo, en un cuadro eléctrico, bornes,
ventilador, pulsadores, etc.
~~ Tipo de revisión.
Ejemplo
Reapriete de bornes, limpieza de filtros de polvo, holgura de eje de ventilador y verificación
de atornillado, etc.
~~ Periodicidad
de la revisión.
Ejemplo
Bimensual, bimestral, cada 1000 horas de trabajo, etc.
~~ Anomalías
detectadas.
~~ Observaciones.
~~ Cualquier
tipo de consideración que resulte del predictivo.
La periodicidad de revisión del mantenimiento vendrá determinada
por las especificaciones de los fabricantes contenidas en el manual de
instrucciones.
| 273
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
En el caso de detectar anomalías en algunos aspectos, se le asignará un
código numérico, por ejemplo 4 dígitos, los 2 primeros del número de máquina
y los 2 siguientes con el número de anomalía. Se cumplimentará el cuadro de
anomalías indicando este código y las acciones que se han llevado a cabo para
subsanarlas.
Cómo elaborar una hoja de vida
Para entender mejor cómo se elabora una hoja de vida, vamos a realizar una
aplicación práctica con un ejemplo claro.
Necesitamos elaborar una hoja de vida de un cuadro eléctrico provisto de 2
seccionadores de fusibles, 2 contactores trifásicos, 2 relés térmicos trifásicos,
14 bornes, 2 pulsadores y 2 señalizadores luminosos. Datos: la frecuencia de
revisión será trimestral, excepto para los luminosos, que será mensual.
■■ En
primer lugar, debemos colocar una cabecera donde indiquemos la
identificación de la persona responsable que va a ejecutar la revisión y
el tiempo que ha tardado en ejecutarla. Del mismo modo, en la cabecera
debemos de forma clara poner el año de esa hoja de vida.
■■ En segundo lugar, se debe colocar una subcabecera donde se identifique el equipo a revisar, indicando el tipo de máquina, su referencia, año
de fabricación, documentos y manuales del equipo; una referenciación
del inventario en cuanto a piezas y repuestos y finalmente una zona para
anotar los materiales que se usan en cada intervención.
■■ En tercer lugar, realizaremos una tabla donde indiquemos los elementos
a revisar del equipo, así como la frecuencia de revisión y una cuadrícula
con los meses del año donde se anotaría una “V” de visto, un OK de OK
o una “R” de revisado.
■■ En cuarto lugar, se debe reservar un espacio para indicar las anomalías
detectadas y otro espacio aparte, para anotar las acciones que la persona responsable ha adoptado para solucionar la anomalía.
■■ Por último, reservaremos al final un espacio destinado a anotar todas las
aclaraciones o aspectos importantes que se crean de interés, para tener
en cuenta en posteriores revisiones.
274 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
REVISIÓN REALIZADA POR:
AÑO DE HOJA DE VIDA:
TIEMPO EMPLEADO
TIPO DE MÁQUINA:
REFERENCIA:
DOCUMENTACIÓN Y MANUALES:
AÑO DE FABRICACIÓN:
REFERENCIA DE INVENTARIO:
MATERIAL UTILIZADO:
MÉS DE REVISIÓN
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
ELEMENTO A REVISAR:
Contactores
Relés
Apriete de bornes
Limpieza de envolvente
Señalizaciones
Accionamientos
Seccionadores
FRECUENCIA:
Trimestral
Trimestral
Trimestral
Trimestral
Mensual
Trimestral
Trimestral
ANOMALÍAS DETECTADAS
ACCIÓN ADOPTADA
OBSERVACIONES
Ejemplo de hoja de vida
6. Elaboración de informes
Para todo tipo de notificaciones en distintos ámbitos de la vida se han usado los informes, este término se puede definir de manera sencilla como “un
documento que se utiliza para dar a conocer el resultado de algún trabajo”,
pero no solo se informa de resultados, sino de más aspectos dependiendo del
tipo de informe, por lo que una definición más correcta sería la siguiente:
“Un informe es un comunicado, con un fin que es informar a una o varias
personas sobre un asunto determinado, como por ejemplo una situación, un
problema o un proceso específico. Este comunicado consiste en una serie de
| 275
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
datos y deben ser constatados mediante documentos e ilustrados por distintos
medios auxiliares como elementos estadísticos, gráficos, fotos, dibujos, esquemas, croquis, mapas, planos, etc.”
INFORME DE MANTENIMIENTO
INFORME
MÁQUINA/EQUIPO
UBICACIÓN
MANTENIMIENTO:
CONDICIÓN:
MECANISMO:
FECHA
No:
DEPARTAMENTO:
FECHA:
CÓDIGO:
MARCA:
SECCIÓN
P
C
PROBLEMA
Crítica
Media
Normal
Mecánico
SERIE
Eléctrico
Electrónico
INFORMO-TURNO
A
Otros
B
C
DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO REALIZADAS
Observaciones
EJECUTADO POR:
RECIBIDO POR:
FECHA:
Ejemplo de ficha de informe de mantenimiento
Nota
Los informes son en ocasiones algo extensos por la complejidad del asunto, para simplificar
se suelen usar fichas de informe como hemos visto en la figura anterior.
276 |
CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
Los informes tienen una utilidad muy amplia y son uno de los mecanismos
más usados e importantes en la empresa, ya que gracias a ellos se mantienen
informadas a todas las partes de la misma de las distintas materias y son la
base para la toma de decisiones.
6.1. Tipos de informes
Los informes son diferentes dependiendo de la forma de documentar, así
pues, existen informes expositivos, interpretativos y demostrativos.
■■ Informes
expositivos. Son aquellos informes donde se exponen solo hechos o acontecimientos sin sacar ningún tipo de conclusión. Este tipo
de informe es el que hace que el destinatario pueda tomar decisiones
de manera libre sin que influya en ellas para nada el propio informante.
■■ Informes interpretativos. Son aquellos informes que deben ser elaborados por expertos en el campo de la materia a informar, ya que su función
es ayudar respecto a una toma de decisiones.
Importante
Los informes interpretativos deben realizarlos expertos en la materia y además, no deben
faltar a la ética profesional para no manipular las decisiones que adopte la empresa a
raíz de dicho informe.
■■ Informes
demostrativos. Los informes demostrativos son aquellos que
utilizan muchos recursos de apoyo y gran cantidad de datos para demostrar su veracidad. Se realizan basándose en hechos, eficiencias, deterioros, situaciones concretas, etc.
Este tipo de informes se pueden redactar de dos modos diferentes, dependiendo del lugar en el cual se sitúe la conclusión del mismo.
| 277
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
Si la conclusión va al principio, a continuación se desarrolla el porqué de
esa conclusión inicial.
Si la conclusión va al final, el informe va explicando todas las razones desde
el principio hasta llegar a esa conclusión.
En el primer caso, nos encontramos con el formato más moderno, es rápido
pero puede perder eficacia si el destinatario del informe toma una mala decisión, causada por la precipitación y por no leer la demostración.
El segundo tipo es el tradicional, nos demuestra todos los datos y finaliza
con la conclusión. Por su formato, se presta más a la lectura exhaustiva, de
modo que el lector sí puede reflexionar y adoptar una decisión fundamentada.
6.2. Cómo elaborar un informe
Ya sabemos qué es un informe, para qué sirve, y qué tipos se utilizan. Ahora
vamos a seguir unas pautas que serán de ayuda para elaborar un informe de
manera general, aunque intentaremos centrarnos en el campo del mantenimiento de automatismos eléctricos, que es el que nos ocupa.
■■ Introducción.
De manera clara y breve expondremos el motivo del informe, el objetivo final que se persigue, si queremos exponer, interpretar o
demostrar el motivo del informe, de dónde obtenemos la información, y
finalmente qué datos vamos a usar en él.
■■ Cuerpo. Es la parte gruesa del informe donde interviene la literatura
y desarrollo del texto, donde se ajustan las aclaraciones de los datos
recopilados y los materiales auxiliares que se han preparado de apoyo.
Antes de redactar el cuerpo o texto del informe, es conveniente realizar
un guión de trabajo para poder organizar el texto por pasos. En cuanto a
la estructura del cuerpo, presentaremos la recopilación de datos de manera cronológica y los datos de ellos derivados. Determinaremos la idea
resultante estableciendo la causa por consecuencia del suceso. Aclararemos contradicciones si las hubiese, se hará, si procede, un análisis
crítico y una valoración final con una síntesis al final del texto.
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CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
■■ Conclusiones.
Son el resumen de los resultados del cuerpo anteriormente elaborado con todos los componentes anexos como auxiliares.
Recuerde
Dependiendo de si el informe tiene la conclusión al principio o al final, tendremos que
permutar el punto 3º con el 2º o viceversa.
■■ Datos.
No se deben añadir al final en un anexo, sino que conforme
se expone el cuerpo del informe, se deben de incorporar todos los elementos estadísticos, gráficos, fotos, dibujos, esquemas, croquis, mapas,
planos, etc., pertinentes.
■■ Documentación. Se trata de la bibliografía necesaria, utilizada para la
elaboración del informe, como libros, revistas, monográficos, etc.
7. Resumen
En este capítulo hemos aprendido a conocer algunas de las averías más
frecuentes que nos encontramos en los montajes de automatismos eléctricos;
hemos conocido distintas fallas típicas del montaje y de qué forma podemos
solucionarla y repararla.
Sabemos cómo buscar la avería y determinar dónde está localizada, todo
esto mediante el seguimiento de esquemas eléctricos, medidas con aparatos,
pruebas de funcionamiento y siempre teniendo en cuenta todos los dispositivos de protección y las acciones de seguridad necesarias a la hora de realizar
pruebas y simulaciones.
Hemos comprobado que existen diferentes tipos de avería y se nos ha
mostrado cómo seguir un modus operandi general, basado en la experiencia,
para repararla.
| 279
Montaje y reparación de automatismos eléctricos
También se han descrito cuáles son los documentos necesarios para poder diseñar y montar una instalación automática eléctrica, explicando cuándo
necesitamos elaborar un proyecto y cuándo no; cómo está constituida una
memoria técnica; cuáles son las representaciones gráficas, diagramas y esquemas eléctricos a documentar. Hemos conocido qué es un certificado de la
instalación y quién puede certificarla.
Además, sabemos ya cómo debemos entregar una instalación y qué instrucciones de uso y mantenimiento debemos proporcionar al propietario de la
instalación para tenerla siempre en perfecto estado de funcionamiento.
Finalmente, hemos conocido los distintos tipos de mantenimiento de una
instalación y sus hojas de trabajo. Asimismo, sabemos cómo elaborar un informe de algún acontecimiento importante relativo a la instalación y así poder
mejorarla o extraer conclusiones necesarias en un momento dado.
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CAP. 5 | Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. Las averías que podemos encontrarnos en los receptores pueden ser de _________
____________________________, generalmente, aunque también puede ser de
__________________________.
2. Para diagnosticar una avería debemos seguir los pasos siguientes en este orden:
tomar las medidas de seguridad oportunas, detectar la avería y dar la solución adecuada al problema.
Verdadero
Falso
3. A la hora de ________________ una avería, debemos saber si es una de una máquina
___________________ o de un grupo dependiente o en __________________.
4. ¿Qué instrucción técnica complementaria del reglamento electrotécnico de baja
tensión nos dice si una instalación necesita elaborar un proyecto o solo una memoria técnica?
5. En resumen, una memoria técnica debe tener una introducción que hable del objeto
y el alcance de la instalación y después deben ir los esquemas.
Verdadero
Falso
6. Enumere tres ventajas de un software informático que elabore esquemas eléctricos.
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
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Montaje y reparación de automatismos eléctricos
7. La certificación de una instalación eléctrica de automatismos debe de realizarla
una persona cualificada para este fin y la instrucción técnica que lo refleja es la
ITC-BT-03.
Verdadero
Falso
8. Unos de los principales __________________ que debemos dejar como instrucción general de uso y mantenimiento, son los _________________ eléctricos, la
relación de __________________ con su _______________ de revisión y la
__________________ de operaciones especiales.
9. Relacione los siguientes documentos de mantenimiento:
a. Hoja de vida.
b. Parte de intervención.
c. Análisis de rendimiento.
Correctivo
Preventivo
Predictivo
10. Los informes que podemos elaborar pueden ser redactados según la forma con la
que vamos a documentar, exponiendo, interpretando o demostrando.
Verdadero
Falso
282 |
Bibliografía
Monografías
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Madrid: Paraninfo, 2004.
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Legislación
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