UD 4.- Automatización con relé programable
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INSTALACIÓN DE BOMBAS
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1. ENUNCIADO La práctica consiste en el cableado y verificación de un cuadro eléctrico para el control de una instalación de bombeo formada por dos bombas centrífugas que llenan un tanque elevado desde un pozo situado en un nivel inferior. El pozo superior tiene la finalidad de dar presión suficiente al abastecimiento de agua de un pueblo y tiene conectado a él una red de distribución. Figura 1
El cuadro eléctrico contiene los circuitos de mando y fuerza de la instalación (Figura 3): Circuito de fuerza: -
-
Se controlarán dos bombas centrífugas accionadas por sendos motores trifásicos de corriente alterna. Cada una contará con el correspondiente contactor que la pondrá en funcionamiento y su protección térmica correspondiente. Ambas comparten una misma protección contra cortocircuitos. Es supuesto de partida que el cuadro se alimenta desde otro cuadro principal en el que se encuentran el resto de protecciones preceptivas según reglamento (protección contra sobretensiones y protección diferencial).
Circuito de mando: -
-
Las bombas se controlan con un relé programable Zelio SR1B122BD alimentado a 24v DC. El circuito de mando, por tanto, se alimenta desde una fuente de alimentación de 24v DC. Todos los elementos del circuito de mando se alimentan a esta tensión: pilotos de señalización, bobinas de los contactores, dispositivos de entrada, etc. En sus entradas se conectan los siguientes dispositivos: o o
o o
Pulsador de llave conectado en la entrada I1 (en el tablero montamos un pulsador normal con contacto NA). Flotador de nivel bajo del depósito conectado en la entrada I2 (en el tablero emplearemos un final de carrera, –B1, en lugar del flotador aunque se dispondrá de uno para estudiar su funcionamiento). Flotador de nivel alto del depósito conectado en la entrada I3 (en el tablero emplearemos un final de carrera, –B2, en lugar del flotador). Flotador del pozo, indica si el pozo se ha quedado sin agua, conectado a la entrada I4 (en el tablero emplearemos un final de carrera, –B3, en lugar del flotador).
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Contacto abierto del relé térmico de la bomba 1 (-F3), conectado en la entrada I5. Contacto abierto del relé térmico de la bomba 2 (-F4), conectado en la entrada I6.
En sus salidas se conectan los siguientes dispositivos: o o o o o o
Contactor de línea de la bomba 1 (-Q1), conectado en la salida Q1. Piloto de señalización -P1 conectado en paralelo con el contactor Q1 en la salida Q1. Contactor de línea de la bomba 2 (-Q2), conectado en al salida Q2. Piloto de señalización -P2 conectado en paralelo con el contactor Q2 en la salida Q2. Piloto de señalización -P3 de la habilitación de la instalación, conectado en la salida Q3. Piloto de señalización -P4 del mantenimiento, conectado en la salida Q4.
Para el montaje de la práctica se utilizará un panel didáctico similar al mostrado en la figura 2. Por tratarse de un panel didáctico tendremos que tener en cuenta algunas diferencias con lo que sería la instalación real: -
-
-
Los elementos que formarían parte de la tapa del cuadro en la instalación real (pulsador y pilotos de señalización) están situados a la derecha del panel didáctico. Para su cableado se ha de salir a través del bornero, y se dejarán los cables fuera de la canaleta. Los flotadores de la instalación real no se utilizan en la práctica. En su lugar, y para facilitar la comprobación manual del funcionamiento, empleamos finales de carrera. Se considerará que su cableado también es externo al cuadro, por lo que se realiza pasando por el bornero. Tendremos en cuenta que estarían situados físicamente en lugares diferentes. Los bornes del relé programable y la fuente de alimentación no se cablearán directamente, sino que sus bornes se cablean a través de unas regletas. Figura 2
Pilotos de señalización se cablean a través del bornero. En un cuadro real estarían en la tapa del cuadro.
-P4
-P3
Contactores de línea de las bombas. Llevarán acoplados debajo los relés térmicos.
-Q1
-Q2
Finales de carrera. Los utilizamos para simular los flotadores del depósito y del pozo. En la instalación real estarían emplazados en el lugar correspondiente.
-P2
-P1
Protección del circuito de mando. Protege a la fuente de alimentación.
-F3
-F4
-B2
Relé programable Zelio Protección del circuito de fuerza. Hace las veces de protección general del tablero.
-B3
-F1
-F2
-B1
-G1
-K1
-S1
Botonera. Se utiliza uno de los pulsadores NA como habilitación.
Fuente de alimentación del circuito de mando. Bornero –X1 y –X2. Se separarán los bornes de fuerza (230V a la izquierda) de los bornes de mando (24V a la derecha).
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INSTALACIÓN DE BOMBAS Figura 3
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Las condiciones de funcionamiento principales se pueden resumir en las siguientes: - La instalación se activa-desactiva (habilitación) mediante pulsaciones sucesivas en el pulsador –S1. - La habilitación se señaliza con encendido de la lámpara de señalización –P3. - Para que funcionen las bombas debe estar habilitada la instalación. - El sistema deberá llenar el depósito con los aportes de agua del pozo evitando los arranque repetidos de las bombas, para ello: o o o
El llenado del depósito se activa cuando se vacía el depósito, indicación que realiza el flotador –B1. El llenado funciona de manera ininterrumpida hasta que el depósito se llena completamente, indicación que proporciona –B2. El llenado del depósito no pude realizarse, en ningún caso, si no tenemos un nivel de agua suficiente en le pozo, indicación que suministra el flotador –B3.
-
Funcionamiento de las bombas cuando es necesario llenar el depósito: o Hora punta: El horario comprendido entre las 6:00 y las 16:00 horas y las 20:00 y las 22:00 se considera “hora punta”, horario donde la demanda de agua va a ser mayor. En este horario el llenado del depósito se realiza con las dos bombas simultáneamente para acelerar el llenado del depósito. o Horas valle: En el horario restante basta con que funcione una de las dos bombas. En cada arranque se irán alternando las dos bombas, de manera que se iguale lo más posible le tiempo de funcionamiento y el número de arranques de las dos. Durante este horario las bombas funcionan “en reserva”: si se produce el disparo térmico de cualquiera de las dos bombas deberá funcionar la otra.
-
Cuando cualquiera de las dos bombas alcanza las 500 horas de funcionamiento, o se produce el disparo de cualquiera de los térmicos se encenderá de manera intermitente le piloto de señalización –P4 del cuadro y muestra un aviso en pantalla.
-
Los temporizadores de mantenimiento se restablecen pulsando de manera prolongada (>5 segundos) en –S1. La puesta a cero muestra un aviso en pantalla
-
El sistema debe de ser capaz de almacenar en memoria los valores de los temporizadores de manera remanente, para no perderlos ante un corte de la alimentación.
A continuación se muestra el programa y la configuración de temporizadores, reloj y textos del relé:
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2. TAREAS A REALIZAR Las tareas a realizar en la práctica son las siguientes: 1. Cableado del montaje siguiendo el esquema de la figura 3 y las indicaciones dadas en el taller:
Se separará en la medida de lo posible el cableado de 24 V del cableado de 230 V. Se pondrá especial cuidado en las polaridades del circuito de mando, y se seguirá en el cableado de este el siguiente convenio: Cable + en color ROJO, Cable – en color NEGRO. Se separarán los bornes de fuerza de los de mando, situando estos últimos a la derecha y ordenándolos según su numeración ascendente de izquierda a derecha. Se harán todas las verificaciones oportunas del cableado antes de poner el tablero en tensión.
2. Conexión del panel y programación del ZELIO: La programación del relé se proporcionará en el taller y se instalará desde un PC con el software ‘Zelio Soft V1.5’. Se verificarán las áreas remanentes de la memoria del relé para configurarlas correctamente. Se seguirán las indicaciones del manual del ZELIO. 3. Verificación de la instalación y puesta en funcionamiento.
Se debe realizar la simulación de todas las situaciones de funcionamiento diferentes. Es conveniente modificar el valor de los contadores y temporizadores para así poder simular la instalación.
4. Añadir contadores de arranque para las dos bombas.
Como ejercicio de programación se propone añadir dos contadores de arranques para las bombas. No es necesario asociarlos con ningún bloque de texto.
4. COMPROBACIÓN Y CALIFICACIÓN VALORACIÓN Cableado
30%
Volcado de programa
25%
Puesta en servicio y simulación
25%
Contador arranques
10%
Tiempo
10%
Comprobado
Comprobado Calificación
Fecha
Fecha
Observaciones