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Investigación.
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2.-DEFINICION DE CONTROL ELECTRICO El Código Eléctrico Nacional (CEN) de Venezuela, del año 1990, define
un controlador de la siguiente manera: “Un dispositivo o grupo de dispositivos que sirve para gobernar, de alguna manera predeterminada, la energía eléctrica suministrada a los aparatos a los cuales está conectado.” (pg. 22) La Asociación Nacional de Manufacturadores Eléctricos (NEMA), de los Estados Unidos de América, en su publicación ICS-1-2000, página 6, define el control eléctrico exactamente igual a la definición citada para el controlador por el CEN.
Para efectos del presente trabajo se considera un control eléctrico como un conjunto de elementos eléctricos o electrónicos que accionan contactos; todos interconectados eléctricamente a través de conductores, con el propósito de establecer una función de control sobre un equipo o conjunto de equipos. La función de control consiste en permitir o cerrar el paso de energía eléctrica al equipo o a parte de éste. Muy a menudo un sistema de control que actúe de la manera descrita anteriormente recibe el nombre de control: todo o nada, prendido o apagado, on – off, abierto o cerrado, 1 – 0 , etcétera. Los elementos que conforman un sistema de control eléctrico se pueden clasificar de acuerdo a la función que desempeñan. Se definen las siguientes funciones dentro del sistema de control eléctrico:
Maniobras. Mando manual. Mando auxiliar o automático. Señalización. Protección.
Para la ejecución de cada una de estas funciones existen elementos especializados; entonces dentro del sistema de control eléctrico tenemos: Elementos de maniobras, elementos de mando, elementos auxiliares de mando, elementos de señalización y elementos de protección. En la figura 1.1 se muestra en un diagrama general, los diferentes elementos que componen el control eléctrico, todos ellos interrelacionados para producir la función de control del sistema.
3.-ELEMENTOS DE MANIOBRAS. En los circuitos de control eléctrico la función de maniobras consiste en
energizar o desenergizar los equipos de potencia del sistema; tales como motores eléctricos, cargas de alumbrado, calentadores, etc.
Elementos de maniobras son todos aquellos aparatos que permiten el paso o la interrupción de la corriente de la red a una carga eléctrica.
Los elementos de maniobras pueden agruparse de la siguiente manera: • Elementos de maniobras manuales. • Elementos de maniobras automáticos. • Aparatos de protección.
A continuación detallaremos cada uno de estos elementos. 3.1.-ELEMENTOS DE MANIOBRAS MANUALES.
Son aparatos que requieren la acción de un operador para ejecutar la operación de energización o desenergización de una carga o equipo eléctrico. Estos dispositivos pueden tener poder de corte o no. El poder de corte se refiere a la capacidad que posee el aparato para interrumpir una corriente o para conectar una carga. La capacidad de corte se expresa por lo general en amperios o Kilo-amperios. Los principales elementos de maniobras manuales usados en controles eléctricos son los siguientes:
• Interruptores. • Pulsadores. • Seccionadores.
A continuación se estudian brevemente cada uno de estos elementos.
3.1.1.-INTERRUPTORES.
De acuerdo con la norma IEC 60947-1, los interruptores son aparatos con cierto poder de corte para abrir y/o cerrar circuitos bajo carga normal y circunstancialmente en condiciones de sobrecarga. Puede soportar cierto tiempo las condiciones anormales de corriente durante un cortocircuito pero no las interrumpe. Se construyen diferentes modelos de interruptores; basculantes (apagadores), rotativos, de cuchillas, etc.
Sus principales características técnicas son las siguientes: • Tensión nominal.
• Número de polos.
• Corriente nominal.
• Capacidad de interrupción.
• Sistema constructivo.
En la figura 1.2 se muestra un diagrama para el accionamiento de un motor a través de un interruptor trifásico manual. La red trifásica se conecta al motor a través de un grupo de fusibles y un interruptor. El interruptor se encarga de conectar y desconectar al motor. En la figura 1.3 se muestra el símbolo usado para representar un interruptor de acuerdo con las normas IEC 60617.
3.1.2.-PULSADORES.
Son aparatos de maniobra con cierto poder de corte. Se diferencian de los interruptores porque cierran o abren circuitos mientras actúa sobre ellos una fuerza externa (del operador o usuario) en el mecanismo de accionamiento, el dispositivo retoma su posición de reposo una vez que cesa la fuerza aplicada. El más familiar de estos aparatos son los usados en las bocinas de automóviles y timbres residenciales.
Las características eléctricas principales son similares a las reseñadas para los interruptores manuales. En los circuitos de control eléctrico son usados mas a menudo como elementos de mando, que como elementos de maniobras.
En la figura 1.4 se muestran varios grupos de pulsadores. En la figura 1.5 se muestran símbolos de pulsadores accionados por diferentes mecanismos.
3.1.3.-SECCIONADORES.
Según la norma IEC 60947-1, los seccionadores son aparatos de maniobras sin poder de corte capaces de abrir y/o cerrar circuitos cuando están sin carga o cuando es despreciable la corriente a interrumpir o establecer.
En la figura 1.6 se muestran seccionadores tripolares típicos usados en controles eléctricos.
Las principales características técnicas de los seccionadores son las siguientes:
• Tensión nominal.
• Número de polos.
• Corriente nominal.
• Sistema constructivo.
• Si alojan o no fusibles.
En la figura 1.7 se muestran símbolos normalizados por la IEC para seccionadores en diferentes formas constructivas.
3.2.-ELEMENTOS DE MANIOBRAS AUTOMATICOS.
Son dispositivos diseñados para abrir y/o cerrar circuitos en función de las magnitudes que alcanzan ciertas variables físicas tales como: corriente, voltaje, frecuencia, temperatura, presión, espacio, tiempo, etcétera.
Los más importantes son los interruptores automáticos o disyuntores; que son aparatos de conexión - desconexión de circuitos; capaces de establecer, soportar e interrumpir corrientes bajo condiciones normales del circuito, así como establecer, soportar durante un tiempo determinado e interrumpir corrientes de cortocircuito.
El disyuntor puede actuar por sobrecargas, cortocircuitos, sobrevoltaje o por bajos voltajes. Al producirse cualquiera de estas anomalías desconectan automáticamente la fuente de alimentación del circuito. Para volver a recuperar el circuito se procede a una acción de rearme manual.
Uno de los interruptores automáticos más usado es el breaker, el cual
protege los circuitos ramales y alimentadores de instalaciones eléctricas.
Sus principales características técnicas son las siguientes:
• Tensión nominal.
• Número de polos.
• Corriente nominal.
• Capacidad de interrupción.
• Sistema constructivo.
• Variables físicas que lo accionan.
Los contactores también pueden ser agrupados dentro de los aparatos automáticos de maniobras. Estos se estudiarán con detalle más adelante.
En la figura 1.8 se muestra un grupo de aparatos automáticos de maniobras usados de manera común en circuitos de control eléctrico.
En la figura 1.9 se muestran algunos símbolos usados para representar elementos de maniobras automáticos, de acuerdo con la norma IEC-60617. Como se verá más adelante la representación de los contactores se hace mediante otros símbolos.
3.3.-APARATOS DE PROTECCION.
Son dispositivos destinados a interrumpir la alimentación del circuito cuando se presenta una irregularidad en su funcionamiento, particularmente sobrecargas y cortocircuitos.
Dentro de esta categoría se ubican dos elementos particulares:
• Fusibles.
• Aparatos de protección automáticos.
3.3.1.-FUSIBLES.
Son conductores calibrados para permitir el paso de una determinada magnitud de corriente, de manera tal que al producirse una sobrecorriente el conductor se fundirá y desconecta la fuente de alimentación de la carga.
En los circuitos de control eléctrico se usan comúnmente los fusibles como elementos de protección contra cortocircuitos y no contra sobrecargas.
Los fusibles se construyen de una gran diversidad de formas: tapones, bayonetas, cartuchos, cuchillas, alambre, etcétera. En la figura 1.10 se muestra un grupo de fusibles típicos.
En la figura 1.11 se muestra el símbolo usado para representar un fusible según la norma IEC.
3.3.2.-ELEMENTOS DE PROTECCION AUTOMATICOS.
Son aparatos destinados a brindar protección contra sobrecargas y no contra cortocircuitos. Se usan en combinación con los contactores para despejar los problemas de sobrecarga en el circuito.
Los más utilizados son los relés térmicos, termomagnéticos y electromagnéticos, todos serán estudiados más adelante.
4.-EL CONTACTOR. El contactor es un aparato de maniobra automático con poder de corte,
se usa para abrir y/o cerrar circuitos en carga o en vacío. Es definido también como un interruptor gobernado a distancia a través de su electroimán.
Es el corazón de los circuitos de control eléctrico; se encarga de las maniobras de potencia del sistema, conectando o interrumpiendo la energía que fluye hacia las máquinas o equipos sujetos a control.
En la figura 1.12 se muestra un grupo de contactores de varios fabricantes importantes.
En la figura 1.13 se muestra el símbolo usado para el contactor según la norma IEC.
4.1.-PARTES FUNDAMENTALES DEL CONTACTOR.
Un contactor es una estructura muy simple; consta de las siguientes partes:
• Carcaza.
• Circuito electromagnético.
• Contactos.
En la figura 1.14 se muestra un diagrama con los diferentes componentes del contactor.
Se detallan a continuación cada una de las partes que componen el contactor.
4.1.1.-CARCAZA.
Es el órgano de sustentación de todos los demás componentes del contactor, se construye de material aislante (plásticos o baquelita). El material de construcción debe ser capaz de soportar altas temperaturas y tener buena resistencia mecánica. En la figura 1. 12 se pueden apreciar diferentes tipos de carcazas que conforman el contactor.
4.1.2.-CIRCUITO ELECTROMAGNETICO.
El circuito electromagnético no es más que el electroimán del contactor; es donde se crea un fuerte campo magnético que permite el accionamiento de los contactos del contactor. El circuito está constituido por los siguientes elementos:
• Bobina.
• Núcleo.
• Armadura.
BOBINA: Es un arrollamiento de alambre conductor (generalmente de cobre), con un gran número de vueltas que se arrolla sobre una formaleta rectangular. Por los terminales de la bobina se conecta una fuente eléctrica y al circular una corriente por la bobina se genera un fuerte campo magnético que circula por el núcleo y la armadura del circuito.
La tensión de alimentación de la bobina puede ser de corriente alterna (AC) o continua (DC). La magnitud de la tensión aplicada es variada: 24, 48, 120, 220 voltios, etcétera. En la figura 1.15 se muestra un grupo de bobinas para contactores.
En la figura 1.16 se muestran los símbolos utilizados para representar las bobinas de contactores, según la norma IEC.
NÚCLEO: Es una estructura metálica conformada por láminas de hierro apiladas, por lo general tiene forma de E y va sujeta firmemente a la carcaza. Su función es concentrar el flujo magnético creado por la bobina. En los contactores con bobinas de AC se agregan bobinas de sombra en el núcleo a fin de evitar el zumbido y las vibraciones.
ARMADURA: Es un elemento similar al núcleo en cuanto a construcción, pero se diferencian en que la armadura es móvil, su finalidad es la de cerrar el circuito magnético cuando se energiza la bobina, ya que en estado de reposo está separada del núcleo.
Sobre la armadura se adosan los contactos móviles, los cuales se mueven solidariamente con esta.
4.1.3.-CONTACTOS.
Son los elementos cuyo objetivo es cerrar o abrir los circuitos conectados al contactor. Un contacto está compuesto de dos partes fijas colocadas en la carcaza y una parte móvil ubicada en la armadura.
Los contactos del contactor deben soportar las corrientes de carga impuestas por los equipos a los cuales sirven, además, las corrientes de sobrecarga que pueden ocurrir en condiciones anormales de operación, o bajo condiciones de fallas por cortocircuitos. Los puntos de contacto deben resistir altas temperaturas y son construidos en aleaciones a base de: plata-cadmio, plata-níquel, plata-paladio, etcétera.
En un contactor los contactos pueden clasificarse así:
De acuerdo con la función que tienen:
• Contactos principales.
• Contactos auxiliares.
De acuerdo con el estado del contacto:
• Contacto normalmente abierto.
• Contacto normalmente cerrado.
En la figura 1.17 se muestra un esquema, donde se puede observar los contactos clasificados en las formas señaladas.
CONTACTOS PRINCIPALES: Son los contactos que tienen por finalidad realizar el cierre o apertura del circuito principal, a través del cual se transporta la corriente al circuito de utilización o carga.
Los contactos de los contactores se diseñan para llevar corrientes desde pocos amperios hasta valores de corrientes muy elevados, lo cual hace que las exigencias de los materiales y las técnicas para extinguir los arcos eléctricos formados en la conmutación sean muy rigurosas.
Algunos sistemas usados para extinguir el arco eléctrico en los contactos de un contactor u otro elemento de maniobra son los siguientes:
Soplo con aire a presión: consiste en aplicar un chorro de aire seco sobre el arco en el mismo instante de la apertura de los contactos. Es necesario entonces disponer de aire a presión y seco para realizar la conmutación.
Soplo magnético: Es una técnica que alarga el arco eléctrico para aumentar su resistencia, en el momento que se abren los contactos, la mayor resistencia hace más difícil la circulación de corriente. La corriente que circula por los contactos que se están abriendo, crea a
su alrededor un campo magnético, el cual es intensificado a través de un núcleo de láminas y el cual por repulsión magnética tiende a hacer más largo el camino de la corriente, consiguiendo el mismo efecto del soplo de aire.
Baño de aceite: La técnica consiste en sumergir los contactos eléctricos en aceite dieléctrico (aislante), de tal forma que ya no es aire lo que separa los dos contactos sino un material con mayor resistencia dieléctrica, por lo tanto no hay ionización del aire.
Cámaras desionizadoras: Se evita que el aire alcance altas temperaturas que favorezcan la ionización, algunos interruptores usan cámaras de vacío para accionar sus contactos.
Transferencia y fraccionamiento del arco: Se usa un sistema de guías de arco con el propósito de dividir el arco principal en arcos menores para que su extinción sea más fácil.
CONTACTOS AUXILIARES: Son aquellos contactos que tienen por finalidad manejar señales eléctricas débiles energizando: elementos de señalización, bobinas del contactor, y otros elementos de bajo consumo de corriente eléctrica. Los contactos pueden estar abiertos o cerrados. Un contactor puede tener uno o varios contactos auxiliares en su estructura, además, la mayoría de los contactores tienen mecanismos donde pueden ser colocados contactos auxiliares adicionales, los cuales pueden ser adquiridos en forma separada.
CONTACTOS NORMALMENTE ABIERTOS (NA): Son contactos que no presentan continuidad eléctrica en sus extremos cuando la bobina del contactor está desenergizada. Por lo tanto; cuando se energiza la bobina el contactor cierra estos contactos.
CONTACTOS NORMALMENTE CERRADOS (NC): Son contactos que presentan continuidad eléctrica en sus extremos cuando la bobina del contactor está desenergizada. Por lo tanto; cuando se energiza la bobina el contactor abre estos contactos.
En la figura 1.18 se muestran tres contactores con sus respectivos contactos principales y auxiliares:
El contactor A tiene tres principales normalmente abierto y dos auxiliares normalmente abiertos también. Esto se denota de la siguiente manera:
3NA + 2NA.
Utilizando la misma notación el contactor B se denota:
3NC + 1NC + 1NA.
De igual forma el contactor C se denota:
3NA + 2NA + 1NC.
4.2.-FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR.
Al conectar una fuente eléctrica apropiada en los terminales de la bobina, circulará una corriente eléctrica creando un campo magnético muy intenso en el núcleo de hierro del
contactor, este campo atrae con fuerza la armadura la cual a su vez arrastra consigo los contactos móviles del contactor. De esta manera los contactos son accionados (abriendo los que están cerrados y cerrando los que estén abiertos). Al ser desenergizada la bobina los contactos retornan a su posición de reposo por efecto de un resorte o muelle que separa la armadura del núcleo.
En la figura 1.19 se muestra un esquema del contactor en estado normal y accionado.
4.3.-VENTAJAS EN EL USO DE CONTACTORES.
Es posible realizar maniobras en circuitos de potencia que tienen corriente muy elevada usando contactores cuya bobina consumeuna pequeña corriente. Por ejemplo se puede gobernar un contactor para 200 amp. con una bobina que consume apenas 0.35 amp. a 220 voltios.
• Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas o repetitivas.
• Posibilidad de gobernar un motor desde varios emplazamientos.
• Seguridad del personal, al realizar las maniobras desde sitios alejados de la carga.
• Automatización del arranque de motores y de muchas otras aplicaciones interconectando elementos auxiliares de mando.
4.4.-SELECCION DE CONTACTORES.
Para la selección del contactor se deben tener en cuenta los siguientes
factores:
• Tensión y potencia nominales de la carga. (voltaje y corriente nominal).
• Tipo de arranque del motor.
• Número aproximado de accionamientos (conexiones por hora).
• Condiciones de trabajo: ligera, normal, dura, extrema, etc. Como son las aplicaciones de calefacción eléctrica, ascensores, grúas, máquinas impresoras, etc.
• Tensión y frecuencia de la bobina del contactor.
• Nivel de aislamiento del contactor.
• Grado de protección.
5.-ELEMENTOS DE MANDO.
Son todos aquellos dispositivos que abren y cierran circuitos de muy baja potencia (circuitos de mando) y que son accionados por un operador o usuario.
5.1.-TIPOS DE ELEMENTOS DE MANDO.
Los elementos de mando pueden ser agrupados de diversas formas. Se discutirán en el curso las siguientes formas de agrupamiento:
• Según su apariencia y forma externa.
• Según la función que realizan.
5.1.1.-SEGUN SU APARIENCIA Y FORMA EXTERIOR.
En este grupo se ubican los siguientes elementos de mando:
PULSADORES: Los pulsadores de mando se definen igual que los pulsadores usados para maniobras, la diferencia fundamental es que los pulsadores de mando manejan intensidades de corriente muy pequeñas en comparación con los pulsadores de maniobras. Pueden presentar diferentes formas:
• Rasantes: que impiden maniobras involuntarias.
• Salientes: de accionamiento más cómodo.
• De llave: para accionamiento de gran responsabilidad.
• De seta (hongo): para accionamiento de emergencia.
• Luminoso: con señalización incorporada.
En la figura 1.20 se muestra un conjunto de pulsadores típicos y en la figura 1.5 se mostraron símbolos asociados a pulsadores según norma de la IEC.
SELECTORES O INTERRUPTORES GIRATORIOS: son dispositivos que permiten controlar o seleccionar una determinada parte del circuito o una determinada función del sistema. Por ejemplo los selectores de apagado, función manual o función automática de un sistema de bombeo. Los hay de diversas formas:
Simple y de maneta: se refiere al asa de agarre. • De llave: para accionamiento autorizado. • De dos y tres posiciones: se refiere a selecciones posibles con el
aparato.
En la figura 1.21 se muestran algunos selectores típicos. En la figura 1.22 están los símbolos utilizados para los selectores de acuerdo con la norma IEC.
MANIPULADORES: Son elementos de mando bastante especializados que se usan muy a menudo en los controles de las grúas puentes. Son parecidos a las palancas de control que usan los juegos de video; tales como el nintendo. Se pueden conseguir en las siguientes presentaciones:
Manipulador de dos posiciones. • Manipulador de cuatro posiciones.
En la figura 1.23 se muestra un manipulador típico. En la figura 1.24 se muestra el símbolo del manipulador de acuerdo a la norma IEC.
5.1.2.-SEGUN LA FUNCION QUE REALIZAN.
Los elementos de mando tienen la función de abrir y/o cerrar
circuitos, lo cual va a depender del número de contactos que tienen y el
estado que presenta cada contacto (NA o NC). Estos pueden ser
clasificados de la siguiente manera:
• Normalmente cerrado (NC): para abrir un circuito.
• Normalmente abierto (NA): para cerrar un circuito.
• De desconexión múltiple (dos o más NC): para abrir varios circuitos a la vez.
• De conexión múltiple (dos o más NA): para cerrar varios circuitos a la vez.
• De conexión - desconexión (1NA + 1NC): para abrir un circuito y cerrar otro al mismo tiempo.
• De conexión - desconexión múltiple (dos o más NA + dos o más NC): para abrir y cerrar varios circuitos al mismo tiempo.
Cuando el elemento de mando es de conexión - desconexión, ya sea simple
o múltiple se presentan tres formas de realizar la conmutación de los
contactos. En la figura 1.25 se muestran los tres tipos de accionamiento
posible entre los contactos NA y NC.
En la figura 1.25 A; al accionarse el elemento de mando, el contacto cerrado se abre en el mismo momento que el contacto abierto se cierra. En la figura 1.25 B; al accionar el elemento el contacto cerrado se abre, mientras que el contacto abierto permanece unos instantes abierto antes de cerrarse. Por último en la figura 1.25 C; se tiene que al efectuarse la acción de mando sobre el dispositivo, ambos contactos permanecen cerrados por un breve tiempo antes de que se abra el contacto NC. Muchos circuitos de control requieren de una clara especificación del tipo de accionamiento de contactos de conexión - desconexión.
5.1.2.-SEGUN LA FUNCION QUE REALIZAN.
Los elementos de mando tienen la función de abrir y/o cerrar
circuitos, lo cual va a depender del número de contactos que tienen y el
estado que presenta cada contacto (NA o NC). Estos pueden ser
clasificados de la siguiente manera:
• Normalmente cerrado (NC): para abrir un circuito.
• Normalmente abierto (NA): para cerrar un circuito.
• De desconexión múltiple (dos o más NC): para abrir varios circuitos a la vez.
• De conexión múltiple (dos o más NA): para cerrar varios circuitos a la vez.
• De conexión - desconexión (1NA + 1NC): para abrir un circuito y cerrar otro al mismo tiempo.
• De conexión - desconexión múltiple (dos o más NA + dos o más NC): para abrir y cerrar varios circuitos al mismo tiempo.
Cuando el elemento de mando es de conexión - desconexión, ya sea simple
o múltiple se presentan tres formas de realizar la conmutación de los
contactos. En la figura 1.25 se muestran los tres tipos de accionamiento
posible entre los contactos NA y NC.
En la figura 1.25 A; al accionarse el elemento de mando, el contacto cerrado se abre en el mismo momento que el contacto abierto se cierra. En la figura 1.25 B; al accionar el elemento el contacto cerrado se abre, mientras que el contacto abierto permanece unos instantes abierto antes de cerrarse. Por último en la figura 1.25 C; se tiene que al efectuarse la acción de mando sobre el dispositivo, ambos contactos permanecen cerrados por un breve tiempo antes de que se abra el contacto NC. Muchos circuitos de control requieren de una clara especificación del tipo de accionamiento de contactos de conexión - desconexión.
En la figura 1.26 se muestran los símbolos usados para representar los contactos de conexión – desconexión señalados anteriormente y en correspondencia con la norma IEC.
6.-ELEMENTOS AUXILIARES DE MANDO.
Son aparatos accionados (abren y/o cierran contactos) por variables físicas del sistema sujeto a control, tales como: posición, tiempo, temperatura, presión, etcétera. Junto con los elementos de mando se constituyen en el centro del sistema de control y son los que permiten la automatización del mismo. Existe una gran variedad de elementos que se pueden agrupar como auxiliares de mando. Se estudiarán los siguientes:
• Interruptores de posición o finales de carrera.
• Relés de tiempo o temporizadores.
• Interruptores de presión o presostatos.
• Interruptores de temperatura o termostatos.
• Detectores de proximidad.
• Detectores fotoeléctricos.
• Programadores de levas.
• Interruptores de nivel.
• Otros detectores.
6.1.-INTERRUPTORES DE POSICIÓN O FINALES DE CARRERA.
Son dispositivos que accionan sus contactos de acuerdo a la posición alcanzada por una máquina o por parte de ésta. Es necesario que la máquina entre en contacto con el dispositivo a fin de accionarlo. Por lo general poseen como mínimo un contacto NA y otro NC, los cuales actúan en forma simultánea.
Son construidos en diferentes modalidades dependiendo del tipo de accionamiento mecánico que se desee, entre los más destacados están:
• Accionamiento de pistón.
• Accionamiento por rodamiento.
Accionamiento por bola. • Accionamiento por resorte. • Etcétera.
En la figura 1.27 se muestra un conjunto de interruptores de posición de diferentes formas y fabricantes. En la figura 1.28 se señalan el símbolo utilizado para representar los finales de carrera de acuerdo a la norma IEC.
6.2.-RELE DE TIEMPO O TEMPORIZADORES.
Son aparatos que abren y/o cierran sus contactos un cierto tiempo (ajustado por el usuario u operador) después de haber energizado o desenergizado (dependiendo del tipo) su mecanismo de accionamiento. Los contactos que accionan de esta manera reciben el nombre de contactos temporizados. Además de los contactos temporizados, un temporizador puede tener contactos de acción instantánea.
Los temporizadores se pueden clasificar de acuerdo a la forma como accionan sus contactos temporizados en: Temporizadores al trabajo y temporizadores al reposo.
6.2.1-TEMPORIZADORES AL TRABAJO (on delay). Es un temporizador cuyos contactos temporizados accionan un cierto tiempo después de energizar su mecanismo de funcionamiento.
6.2.2-TEMPORIZADORES AL REPOSO (off delay). Es un temporizador cuyos contactos temporizados accionan un cierto tiempo después de desenergizar su mecanismo de funcionamiento.
6.2.3.-PRINCIPIOS DE CONSTRUCCIÓN Y FORMA DE OPERACIÓN DE LOS TEMPORIZADORES.
Se pueden conseguir temporizadores con los siguientes principios de accionamiento:
• Temporizadores eléctricos. • Temporizadores electrónicos. • Temporizadores neumáticos.
TEMPORIZADORES ELÉCTRICOS: Son construidos sobre la base de mecanismos de relojería, accionado por un pequeño motor eléctrico y un embrague electromagnético. El motor entra en funcionamiento y un cierto tiempo después el embrague acciona los contactos. TEMPORIZADORES ELECTRÓNICOS: El accionamiento es producido por circuitos electrónicos digitales de alta precisión. TEMPORIZADORES NEUMÁTICOS: Son los de diseño más antiguo, pero de amplio uso todavía en la actualidad, la razón es que no son sensibles a las perturbaciones eléctricas ya que su mecanismo de accionamiento es fundamentalmente mecánico. Se usa una membrana adosada a un sistema de muelles que se expande y contrae con la entrada y salida de aire regulable a través de un orificio.
En las figuras 1.29 muestran algunos tipos de temporizadores y en la figura 1.30 los símbolos relacionados con temporizadores según la norma IEC.
6.3.-INTERRUPTORES DE PRESION O PRESOSTATOS. Son dispositivos que accionan sus contactos NA y/o NC de acuerdo a las variaciones de presión de un fluido sujeto a control. Los presostatos pueden ser de membrana o de sistema tubular.
6.3.1.-PRESOSTATOS DE MEMBRANA. En estos aparatos las variaciones de presión del fluido son transmitidas a una membrana elástica y ésta a su vez se transmite a un pistón y una serie de mecanismos que accionan los contactos eléctricos. 6.3.2.-PRESOSTATOS TUBULARES.
Los presostatos tubulares usan el principio del tubo Bourdon, el cual es un tubo enrollado que se deforma con las variaciones de presión del fluido. La deformación es transmitida a un mecanismo que acciona los contactos eléctricos.
En la figura 1.31 se representan varios interruptores de presión. En la figura 1.32 se muestra la simbología asociada al presostato según la norma IEC.
6.4.-INTERRUPTORES DE TEMPERATURA O
TERMOSTATOS.
Son dispositivos que accionan sus contactos NA y/o NC de acuerdo a las variaciones de temperatura de un fluido sujeto a control. Los termostatos pueden ser de láminas bimetàlicas o de tubo capilar.
6.4.1.-TERMOSTATOS BIMETALICOS. Estos se basan en la acción directa de la temperatura sobre una placa compuesta por la unión de dos láminas metálicas que tienen diferentes coeficientes de dilatación térmica. Al calentarse la placa se deforma, transmitiendo su deformación a un mecanismo que acciona los contactos eléctricos. 6.4.2.-TERMOSTATOS DE TUBO CAPILAR. Los termostatos de este tipo tienen un tubo largo y de diámetro muy reducido el cual se encuentra relleno de un gas. Las variaciones de temperatura se transforman en variaciones de presión del gas dentro del tubo, estas variaciones de presión son proporcionales a la temperatura y se usan sistemas similares a los de los presostatos de membrana para accionar los contactos eléctricos. En la figura 1.33 se muestran varios termostatos típicos usados en controles eléctricos. En la figura 1.34 se presenta la simbología usada para representar los termostatos según la norma IEC.
6.5.-DETECTORES DE PROXIMIDAD. Son dispositivos electrónicos que accionan contactos electrónicos NA y/o NC, de acuerdo a la presencia o ausencia de un objeto, sin necesidad de entrar en contacto con él, para esto el detector crea un campo eléctrico o magnético que interactúa con el objeto a detectar. Los detectores pueden ser del tipo inductivo o capacitivo.
6.5.1.-DETECTORES INDUCTIVOS. Son detectores que basan su principio de accionamiento en las perturbaciones que provoca la cercanía de un objeto al campo electromagnético creado por el dispositivo. El objeto a detectar debe ser metálico magnético, en caso de otros materiales la detección o el alcance del detector se ven comprometidas. En la figura 1.35 se muestra un esquema de un detector de proximidad inductivo, en el cual se destaca el campo creado por el detector y el alcance que este tiene.
Por lo general el alcance va desde unos milímetros hasta unos cuantos centímetros. El detector debe ser energizado con corriente alterna (ac) o continua (dc).
En la figura 1.36 se muestran detectores inductivos típicos y las formas de conectarlos en los circuitos de control. En la figura 1.37 se muestra la simbología asociada con los detectores de proximidad inductivos. 6.5.2.-DETECTORES CAPACITIVOS.
Son detectores que basan su principio de accionamiento en las perturbaciones que provoca la cercanía de un objeto al campo eléctrico
creado por el dispositivo. El objeto a detectar puede ser de cualquier material. El detector funciona como un condensador cuya capacidad varía con la presencia de un objeto en sus cercanías.
En la figura 1.38 se muestra un esquema de un detector de proximidad capacitivo, en el cual se destaca el campo creado por el detector y el alcance que este posee.
Por lo general el alcance va desde unos milímetros hasta unos cuantos centímetros. El detector debe ser energizado con corriente alterna
(ac) o continua (dc). En la figura 1.39 se presentan detectores capacitivos típicos, así como algunas aplicaciones comunes. En la figura 1.40 se muestra la simbología asociada al detector capacitivo según la norma IEC.
6.6.-DETECTORES FOTOELÉCTRICOS. Son dispositivos electrónicos compuestos esencialmente por un emisor de luz y un receptor fotosensible. Para detectar la presencia o ausencia de un objeto, se requiere que éste interrumpa o haga variar la intensidad de luz del haz que va del receptor al emisor. Al hacer la detección el dispositivo acciona sus contactos electrónicos
Existen tres sistemas de detección fotoeléctrica: • Detectores fotoeléctricos de barrera. • Detectores fotoeléctricos tipo reflex. • Detectores fotoeléctricos de proximidad.
Se estudiarán brevemente cada uno de ellos en las siguientes secciones. 6.6.1.-DETECTORES FOTOELÉCTRICOS DE BARRERA. Son detectores en los cuales el emisor y el receptor están separados. El objeto a detectar pasa a través de una barrera de luz interrumpiendo el haz y produciendo la señal de detección. En la figura 1.41 se muestra un esquema de estos detectores. Son detectores de gran alcance, los hay de varios metros. En la figura 1.42 se muestran algunos detectores fotoeléctricos de barrera típicos.
6.6.2.-DETECTORES FOTOELÉCTRICOS REFLEX. Son detectores en los cuales el emisor y el receptor están en una misma caja. El objeto a detectar pasa a través de una barrera de luz interrumpiendo el haz y produciendo la señal de detección. La barrera de luz es reflejada en un reflector y dirigida al receptor. En la figura 1.43 se muestra un esquema de estos detectores. Su alcance es menor que los anteriores. En la figura 1.44 se muestran detectores fotoeléctricos reflex típicos.
6.6.3.-DETECTORES FOTOELÉCTRICOS DE PROXIMIDAD.
Son detectores en los cuales el emisor y el receptor están en una misma caja. El objeto a detectar pasa a través de un haz de luz y lo refleja hacia el receptor produciendo la señal de detección. Como se nota el accionamiento se produce cuando hay luz en el receptor, lo que difiere de los dos sistemas anteriores cuyo accionamiento se produce cuando no hay luz en el receptor. En este sistema el objeto debe tener buenas cualidades reflectivas para su aplicación. En la figura 1.45 se muestra un esquema de estos detectores. Su alcance es mucho menor que los anteriores.
En la figura 1.46 se muestran detectores fotoeléctricos de proximidad típicos. En la figura 1.47 se muestra la simbología asociada a los detectores fotoeléctricos según la norma IEC. En la figura 1.48 se muestran algunas formas comunes de conectar los detectores fotoeléctricos.
Los detectores fotoeléctricos son aplicados a una gran cantidad de procesos industriales, en la figura 1.49 se muestra un conjunto de aplicaciones comunes.
6.7.-INTERRUPTORES DE NIVEL. Son dispositivos que accionan sus contactos eléctricos de acuerdo al nivel alto y bajo de un líquido en los recipientes. Estos interruptores de nivel son ampliamente utilizados en la industria en los sistemas de protección contra alto o bajo nivel, en los cuales pueden ser accionados por flotador o por electrodos.
Existen muchas variantes constructivas de interruptores de nivel, en la figura 1.50 se muestran esquemas de estos dispositivos con algunas aplicaciones. En la figura 1.51 se muestra el símbolo asociado a los interruptores de nivel según la norma IEC.
