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Automatización Industrial - Capítulo I
Automatización Industrial
Materiales y dispositivos de automatización industrial
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Contactores
Es el elemento más importante del automatismo. El contactor es una llave electromecánica, con una sola posición de reposo, accionado generalmente en forma eléctrica, que es capaz de establecer, soportar e interrumpir la corriente que circula por el circuito en condiciones normales, incluidas determinadas condiciones de sobrecarga en servicio. Su función en el circuito consiste en conectar y desconectar los elementos en el circuito de potencia y, además, interviene en la lógica del circuito de mando.
Los elementos principales del contactor
son: a) El circuito electromagnético (incluye bobina, núcleo y armadura). b) Los contactos principales o contactos de fuerza. c) Los contactos auxiliares. d) Sistema apagachispas o de extinción del arco eléctrico dentro del contactor. Podemos diferenciar dos tipos de contactores, los contactores principales y los contactores auxiliares.
Contactores principales
Estos contactores tienen contactos principales o de potencia, que son capaces de conectar, mantener y desconectar la intensidad del circuito de potencia, así como un contacto auxiliar, de poca potencia, utilizado en el circuito de mando.
Contactores auxiliares
Estos contactores únicamente tienen contactos auxiliares, que pueden ser del tipo normalmente cerrados NC o normalmente abiertos NA, y pueden soportar poca intensidad de corriente. Estos contactos se utilizan en los esquemas de mando activando receptores de poca potencia, que por lo general suelen ser de pequeño tamaño (lámparas de señalización, bobina de relé, bobina de contactor). Funcionamiento: Al energizar la bobina del contactor, todos los contactos se conmutan instantáneamente, o sea los contactos normalmente cerrados se abren y los contactos normalmente abiertos se cierran, manteniéndose en esa posición durante el tiempo
L1 L2
L3
A1 13 14 21 22 Contacto Auxiliar NA Contacto Auxiliar NC T1 T2 T3
6 5 4 3 2 1 Contactos principales
Armadura
Bobina
A2
A1 L1 L2 L3 1 2 3 Núcleo
13 21
A2 Circuito magnético 4 5 6
T1 T2 T3 Contactos principales o de fuerza 14 22
NA NC Contactos Auxiliares
Constitución de un contactor y su esquema de representación.
que la bobina se mantenga con tensión. Al desenergizar la bobina, sus contactos vuelven al estado de reposo en forma instantánea. La mayoría de los accionamientos eléctricos son realizados en la actualidad por motores trifásicos, la maniobra se hace generalmente con la ayuda de contactores, a excepción de pequeños motores individuales que pueden ser todavía accionados manualmente.
Accesorios para un montaje lateral
Estructura a prueba de polvo IP40
Accesorios para el montaje en la parte superior
Operación manual
Terminales claramente marcados Detalles
Accesorios para un montaje lateral: Colocación rápida de los módulos de contacto auxiliar y los módulos de bloqueo mecánico de los contactores inversores. Estructura a prueba de polvo IP40: Previene la entrada de sustancias extrañas a los puntos de contacto.
Accesorios para el montaje en la parte
superior: Colocación rápida de los módulos de contactos auxiliares. Operación manual: Permite una revisión fácil de los circuitos y ver si está encendido o apagado. Terminales claramente marcados: El tipo, clasificación y número de los terminales están claramente marcados y son fáciles de leer.
Condiciones a tener en cuenta para el dimensionamiento de los contactores
1. Tipo de carga (Resistiva, inductiva o capacitiva). 2. Tensión y frecuencia de la red eléctrica. 3. Potencia o corriente de la carga. 4. Categoría de servicio del aparato según las aplicaciones en Corriente Alterna. AC1: Cargas no inductivas o débilmente inductivas. Hornos de resistencia. AC2: Arranque de motores con rotor bobinado. Inversión de giro. AC3: Arranque de motores con rotor en cortocircuito (rotor tipo jaula de ardilla). AC4: Arranque de motores con rotor en cortocircuito. Inversión de giro. Categoría de servicio del aparato según las aplicaciones en Corriente Contínua: DC (DC1, DC2, DC3.) 5. Tiempo en que estarán cerrados sus contactos de fuerza y pasando corriente por ellos: 5.1. Empleo ininterrumpido: Los contactos de fuerza pueden permanecer cerrados durante un tiempo ilimitado, estando recorriendo por ellos la corriente nominal. 5.2. Empleo de 8 horas: Los contactos de fuerza pueden permanecer cerrados durante un tiempo determinado que les permita alcanzar su equilibrio térmico, sin sobrepasar las 8 horas sin interrupción. 5.3. Empleo temporal: Los contactos de fuerza pueden permanecer cerrados, circulando por ellos la corriente nominal durante un tiempo suficiente que les permita alcanzar el equilibrio térmico, seguido de un tiempo de reposo donde los contactos alcancen la temperatura ambiente. 5.4. Empleo intermitente: Constituido por una sucesión de ciclos iguales, con un tiempo de conexión y otro tiempo de desconexión, suficiente para que los contactos alcancen su equilibrio térmico. 6. Número de contactos auxiliares a utilizar en el circuito de mando. 7. Frecuencia y voltaje de trabajo de la bobina del contactor.
Contactores para maniobra de capacitores
En el instante en que se conecta un capacitor, esto aparenta ser un cortocircuito. La
gran cantidad de corriente en la conexión del capacitor dependerá del valor de la tensión alterna en el momento de conexión y de la impedancia de los cables de conexión , así como de la impedancia del transformador de alimentación. En algunas cargas sobre el condensador pueden suceder picos de corriente que llegan hasta valores 30 veces más altos que la corriente nominal del capacitor. Esto significa que en un capacitor trifásico, el golpe de corriente puede llegar a ser 180 veces más grande que el valor nominal de la corriente del capacitor. Una corriente tan elevada puede fluir a través del capacitor desde el inicio, cuando el golpe de corriente llega de la red de alimentación y el capacitor ya se encuentra activado. Un golpe de corriente tan elevado no es deseado ya que puede fundir los terminales de los contactos de fuerza del contactor, fabricados para cargas normales. Por esto se recomienda: • Limitar el pico de corriente mediante la instalación de una resistencia de limitación de corriente. • Utilizar un contactor especial para las cargas capacitivas. El funcionamiento del novedoso contactor está adaptado a las exigencias para la conmutación de cargas capacitivas. Los contactores tienen un sistema de tres contactos auxiliares que son conectados primeramente por 2 a 3 milisegundos, ligados en serie con 6 resistencias para la limitación de la corriente en la conexión del capacitor, dos unidades por fase, esto limita la corriente final a un valor que se encuentra dentro de las capacidades de conexión del contactor, luego son cerrados los contactos de fuerza, y son desligados los contactos auxiliares, con lo que se corta la corriente por la resistencia limitadora de corriente. De está forma los contactos transmiten el valor nominal de la corriente del capacitor, el cual no sufre ninguna sobrecorriente que pueda dañarlo prematuramente. La potencia de maniobra del contactor siempre debe coincidir con la potencia en KVAR del capacitor a conectar. El rango de los valores nominales del contactor tripolar depende de la marca, los más comunes son de 400 V desde 5 kVAR, 10 kVAR, 15 kVAR, 20 kVAR y 40 kVAR, dependiendo del fabricante.
Finales de carrera
Son aparatos destinados a controlar la posición de un dispositivo en una máquina por la posición de la misma máquina. Su aplicación va dirigida a la parada o inversión del sentido del desplazamiento por lo que se convierten en dispositivos de seguridad de los equipos y de las personas. Al actuar una fuerza mecánica sobre la parte saliente del interruptor, desplaza los contactos y abre o cierra los circuitos. De acuerdo al tipo de trabajo a realizar pueden ser: de pistón, de rodillo, leva con rodillo, etc.
Boya
Sirve para el control del nivel de líquidos, comandos de bombas, comandos de electro válvulas y sistemas de alarmas, etc.
Ventajas
El control es por principio electromecánico, exenta de mercurio. Contactos reversibles: permite el control de nivel superior e inferior.
Especificaciones técnicas
Capacidad eléctrica: 250 VCA – 15 A con carga resistiva – ó 1/3 CV. 120 VCA – 15 A con carga resistiva. Temperatura de operación: Máximo de 60º C.
Montajes y ajustes iniciales
1) Llenar el reservorio al nivel máximo de-
seado. Mantenga un margen de seguridad al borde del tanque, para evitar un eventual reboce del agua. 2) Colocar la boya en el reservorio hasta que ocurra el accionamiento de la boya, este punto determina el nivel máximo. 3) Vaciar gradualmente el reservorio, hasta que la boya sea nuevamente accionada. Este punto determina el nivel mínimo. 4) En caso de que sea nuevamente necesario ajustar el nivel mínimo, utilizar el contrapeso, conforme indica la figura. Ciertos tipos de bombas hidráulicas pueden ser dañadas si son utilizadas en vacío (sin agua), siempre se debe tener en cuenta esto. 5) Para disminuir el nivel mínimo, el contrapeso debe ser gradualmente alejado de la boya. Para aumentar el nivel mínimo, el contrapeso debe ser gradualmente aproximado a la boya. 6) Repetir los pasos 2 y 3 hasta llegar al ajuste ideal, y fijar el conductor en la parte superior del reservorio. 7) Para el control del nivel de agua en el reservorio inferior, desligamiento en el límite inferior, se desliga en el nivel inferior para que la bomba no trabaje en vacío. 8) Para el control del nivel de agua en tanques elevados, desligamiento en el límite superior, se desliga en el límite superior pues el tanque elevado ya se llena.
Recomendaciones
- Para la instalación utilizar siempre contactores y fusibles, de forma que el motor esté protegido contra eventuales problemas originados por la red eléctrica. - Asegúrese de que la potencia del dispositivo de control sea de la misma capacidad de la boya o menor. En el caso de motores de capacidad mayor al de la boya, es necesaria la utilización de un contactor o de un dispositivo de comando similar. - Este controlador de nivel no es indicado para el control de fluidos inflamables. - No se deben hacer uniones en los conductores de alimentación que eventualmente puedan entrar en contacto con el fluido existente en el reservorio. - Para el comando de motores monofásicos se puede usar la boya (ver su potencia) en su circuito de potencia, pero para comandos de motores trifásicos de potencia elevada se debe usar la boya en su circuito de mando.
Contrapeso
Interruptor a presión o presostato
Es un interruptor que actúa con la presión de un fluido. Si el presostato actúa con demasiada frecuencia (vibración de los contactos), verificar el volumen de aire del depósito de aire. Para un funcionamiento regular, el depósito de aire debe tener una capacidad adecuada.
Motor
F N Red
Disminuyendo o nivel mínimo 1 Conexión: La presión de conexión se aumenta al apretar la tuerca del campo 1 2 Desconexión: La presión de desconexión se aumenta al apretar la tuerca del diferencial 2
Instituto Técnico Superior de Electricidad ITC, Centro de Formación y Capacitación Profesional de Nivel Terciario reconocido por el MEC
El ITC cuenta con: Sedes propias. Aulas climatizadas. Biblioteca. Plantel de profesores de primer nivel. Patio de Maniobras de 23 kV/380/220 V. Generador de Emergencia. Laboratorios con materiales y equipos de última generación. Paneles solares.
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