Conceptos Fundamentales de Circuitos de Mando

1. Los componentes que deben emplearse para realizar la función de arranque deberán conectarse en serie.
2. Los esquemas de control se dibujan siempre en estado vertical u horizontal.
3. El pulsador de arranque es de un tipo de contacto normalmente abierto.
4. El enclavamiento eléctrico es un contacto auxiliar normalmente abierto.

Preguntas y Respuestas sobre Circuitos de Mando

• Pregunta: ¿Qué ocurriría si no existiera el contacto KM1 en paralelo a SB2?
• Respuesta: El motor solamente funcionaría mientras esté accionado SB2.
• Pregunta: ¿Cómo saber en todo momento que el motor está en marcha?
• Respuesta: Se ha conectado una lámpara en paralelo con la bobina KM1.
• Pregunta: ¿Qué sucederá si cambio el pulsador SB2 por un interruptor?
• Respuesta: Da lo mismo, el circuito de mando sigue funcionando normalmente.

Sensores en Automatismos

Tipos de Sensores

Dentro de la categoría de sensores ópticos hay dos tipos principales:

• Sensores de proximidad
• Mecánicos (Limit Switches)

Los sensores de proximidad capacitivos son similares a los inductivos. La principal diferencia es que el sensor capacitivo produce un campo electrostático en vez de un campo electromagnético.

Esquemas de Automatismos Eléctricos

La descripción estructural/procesal de un automatismo eléctrico se realiza con dos esquemas:

• Esquema de Mando: Representa la parte de control del automatismo. En él figuran los elementos de mando, medida, señalización y regulación.
• Esquema de Potencia: Representa los elementos que transportan la energía para alimentar los receptores de gran consumo (fundamentalmente motores).

Auxiliares de Mando y Dispositivos de Conexión

Auxiliares de Mando

Los elementos que aparecen en el esquema de mando se denominan auxiliares de mando:

• Actuadores: Transforman una acción externa al automatismo en una señal eléctrica. Ej.: pulsador, finales de carrera.
• Receptores: Consumen energía eléctrica para realizar algún trabajo o señalizar alguna acción. Ej.: avisador acústico, contactor.

Pulsadores

Pulsador: Elemento electromecánico de conexión y desconexión. Para activarlo hay que actuar sobre él, pero al eliminar la actuación, el pulsador se desactiva por sí mismo.

• NA = NO = Contacto normalmente abierto.
• NC = Contacto normalmente cerrado.

Interruptores

Elemento electromecánico de conexión y desconexión al que hay que accionar para activarlo y también para desactivarlo. Su nombre, atendiendo a las normas, es pulsador con enclavamiento.

Conmutadores

Elemento electromecánico de conexión y desconexión, que tiene una posición de reposo y varias de accionamiento, pudiendo comportarse estas como interruptor o como pulsador. Ej. conmutador de tres posiciones con enclavamiento y mando mecánico-manual rotatorio.

El Contactor (Relé)

El contactor es un elemento mecánico de conexión con una sola posición de reposo y accionado generalmente mediante electroimán.

• Debe ser capaz de establecer, soportar e interrumpir la corriente que circula por el circuito en condiciones normales de funcionamiento.
• Debe soportar las condiciones de sobrecarga de servicio (arranque de motores), pero no otras (cortocircuitos).

Constitución de un Contactor

Electroimán: Elemento motor del contactor. Partes:

• Circuito magnético: parte móvil más fija.
• Bobinas.
• Contactos principales (polos): Elementos encargados de establecer e interrumpir la corriente del circuito de potencia. Según su número pueden ser bipolar, tripolar o tetrapolar.
• Contactos auxiliares: Se utilizan en el circuito de mando.
  • Instantáneos: NC, NA o una combinación de ambos.
  • Temporizados.

Bloques de Contactos Auxiliares

Puede aumentarse el número de contactos auxiliares de un contactor mediante el acoplamiento de bloques de contactos auxiliares. Sus contactos cambian simultáneamente con los del propio contactor.

Relé Temporizador (con Retardo)

Los contactos asociados se abren o se cierran un tiempo después del cambio de estado de su órgano de mando.

Retardo a la Conexión (TON)

• Activación: Los contactos basculan después del tiempo regulado.
• Desactivación: Los contactos vuelven instantáneamente a la posición de reposo.

Retardo a la Desconexión (TOF)

• Activación: Los contactos basculan instantáneamente.
• Desactivación: Los contactos vuelven a la posición de reposo tras el tiempo regulado.

Marcado de Bornes (Norma CEI-IEC)

De acuerdo con la última recomendación CEI-IEC, el marcado de los bornes se hará con orientación vertical, alineado con los conductores de alimentación de los aparatos.

Contactos Principales de Potencia

La referencia de sus bornas consta de una sola cifra:

• De 1 a 6 en aparatos tripolares.
• De 1 a 8 en aparatos tetrapolares.

Contactos Auxiliares

Las referencias de las bornas de contactos auxiliares constan de dos cifras:

• La primera cifra (cifra de las decenas) indica el número de orden del contacto en el aparato.
• La segunda cifra (cifra de las unidades) indica la función del contacto auxiliar.

Contactores y Relés Auxiliares

El contactor está encuadrado como un elemento de control de potencia en los sistemas automáticos eléctricos. Una propiedad que caracteriza al contactor es que produce una separación galvánica total entre el circuito que entrega la energía eléctrica y el que la recibe. Esto lo diferencia de los recientes contactores electrónicos, en los que siempre existe una pequeña corriente.

Constitución y Funcionamiento Detallado del Contactor

Electroimán

Es el elemento motor del contactor, compuesto por un electroimán (formado por un circuito magnético y una bobina). El circuito magnético suele tener una parte fija y otra móvil (normalmente armaduras) separadas por un entrehierro. Este último evita todo riesgo de remanencia y se realiza por falta de metal o insertando un material amagnético. Para que la armadura móvil vuelva a su sitio, se dispone de un muelle antagonista.

Polos del Contactor

Son los encargados de establecer o interrumpir la corriente en el circuito de potencia. Tienen que estar dimensionados para permitir el paso de la corriente nominal del contactor en servicio continuo, sin calentamiento anormal.

Tienen una parte fija y otra móvil. Los polos están equipados normalmente con plata, óxido de cadmio (inoxidable de gran resistencia mecánica y al arco eléctrico). A veces están equipados con un dispositivo para la extinción del arco eléctrico.

Características Operacionales del Contactor

• Abre y cierra (gobierna) corrientes de elevado valor (las de los receptores) mediante corrientes de pequeño valor (la necesaria para activar la bobina del contactor).
• Puede funcionar de forma continua o intermitente.
• Permite el mando a distancia con conductores de pequeña sección en grandes potencias, según cómo se dispongan los elementos de mando.
• Es robusto y fiable.
• En condiciones normales, no sometido a sobrecargas de tipo eléctrico y condiciones atmosféricas desfavorables, tiene una duración prolongada (millones de maniobras).
• Protege al receptor ante las caídas de tensión importantes (apertura instantánea por debajo de una tensión mínima).
• Mediante el contactor se pueden realizar circuitos simples o muy complejos.

Criterios para la Elección de un Contactor

• Tipo de corriente, tensión de alimentación de la bobina y la frecuencia.
• Potencia nominal de la carga.
• Condiciones de servicio: ligera, normal, dura, extrema. Existen maniobras que modifican la corriente de arranque y de corte.
• Si es para el circuito de potencia o de mando y el número de contactos auxiliares que necesita.
• Para trabajos silenciosos o con frecuencias de maniobra muy altas es recomendable el uso de contactores estáticos o de estado sólido.
• Por la categoría de empleo.

Temporizadores

En muchos sistemas automáticos es necesaria la utilización de retardos en las acciones a realizar.

Existen 3 tipos de temporizador:

• Retardo a la conexión: El paso de contactos abiertos a cerrados se realiza un tiempo después de la conexión del órgano de mando.
• Retardo a la desconexión: Cuando los contactos pasan de cerrado a abierto transcurrido un tiempo de retardo.
• Retardo a la conexión-desconexión: Es una combinación de los tipos anteriores en un único aparato.

Interruptores y Dispositivos de Protección

Interruptores

Es un dispositivo de mando y maniobra mecánico capaz de establecer, soportar e interrumpir las corrientes de un circuito en funcionamiento normal. No cumple ninguna función de protección en el circuito.

Interruptor Seccionador

Es la variante más usual y combina las características del interruptor (apertura y cierre en carga) con las del seccionador (corte visible, distancia de apertura de los contactos o la resistencia a una onda de choque).

Interruptores Automáticos o Disyuntores

Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en las condiciones normales del circuito en el que está instalado.

Relés Térmicos

Son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas (se pueden utilizar tanto en corriente continua como en alterna). Normalmente se fabrican insensibles a los cambios de temperatura (compensados), son sensibles a una pérdida de fase y se pueden rearmar manual o automáticamente en función del ajuste seleccionado.

Arranque de Motores Trifásicos de Inducción

Arranque Estrella – Triángulo (Y-∆)

Con el arranque estrella-triángulo se persigue reducir la corriente en el momento del arranque al alimentar una tensión menor con la conexión en estrella. Con ello se consigue que la intensidad baje a la tercera parte de la intensidad que se produciría en un arranque directo.

Una vez alcanzado el 80% de la velocidad nominal, se pasa el motor a la alimentación en triángulo (∆). Su principal inconveniente es que el par de arranque de la máquina se reduce en la misma proporción. En el paso de Y a ∆ la máquina quedará un instante desconectada de la alimentación. Este arranque es adecuado para motores que arranquen en vacío o a media carga, como ventiladores o bombas.

Objetivos del Arranque Estrella-Triángulo

1. Disminuir la corriente de arranque para evitar caídas de tensión en la línea.
2. Lograr un arranque más suave para evitar golpes mecánicos en el motor.
3. En un suministro de 400 voltios, solo los motores cuya placa lo permita.

Los motores de mayor potencia (5,5 o 6 HP) se configuran en estrella-triángulo o con un partidor suave. El relé térmico va cerca del motor.

Consecuencias de Dejar el Motor en Estrella

Pregunta: ¿Qué pasa si se deja más tiempo en estrella?

Respuesta: Sí, se puede dejar en estrella, pero se tendrá una pérdida de par (torque) y, por ende, de rendimiento. Se debe considerar para qué aplicación se necesita el motor en ese conexionado.

Debe saber que cuando los motores mencionan dos tensiones (como 380/660V), la menor tensión corresponde a la conexión triángulo y la mayor a estrella. Al quedar conectado en estrella, el motor consumirá una mayor corriente, ya que con la mayor corriente suple la menor tensión para desarrollar toda su potencia. La mayor corriente producirá un mayor calentamiento al motor. Este mismo efecto sucede cuando un motor trabaja con menor tensión de la nominal, en que aumentará el consumo de corriente.

Simbología y Señalización

Lámparas de Señalización o de Alumbrado

Si se desea expresar el color o el tipo de las lámparas de señalización o de alumbrado en los esquemas, se representará con las siglas de la siguiente tabla:

Significado de Colores de Señalización

Tipos de Pulsadores según su Forma

Los pulsadores sirven para enviar un impulso al sistema. Atendiendo a su forma, distinguimos 3 grupos:

• Rasante: La superficie del pulsador está a ras del borde de la botonera, evitando así toda maniobra inesperada.
• Saliente: Permite su utilización con guantes.
• De Seta: Tiene un diámetro mayor en el borde exterior que en el interior y se utiliza para intervención rápida en parada de emergencia. Es de color rojo para facilitar su identificación.