El Mundo Del Automatismo 203i5p

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EL MUNDO DEL AUTOMATISMO EL OR Y SU ENTORNO


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Introducción

INTRODUCCIÓN

Concluida la primera entrega, “EL MUNDO DE LA ILUMINACIÓN”, iniciamos “LOS OTROS MUNDOS DE LA ELECTRICIDAD”. Le corresponde ahora el protagonismo al or, primer actor de la saga de los automatismos. En interés de una lectura amena recurriremos a los mismos recursos que utilizamos en otras entregas, es decir, a la figura de KWITO, A LA VUELTA ATRÁS Y AL ANECDOTARIO. La previsión para esta entrega, EL MUNDO DEL AUTOMATISMO, es de 100 páginas aproximadamente.

El mundo del automatismo

El or inaugura una era importante, la que nos toca vivir. Su funcionamiento es sorprendente simple, pero sólo escuchar el sonido que emite, al entrar en funcionamiento, nos da una idea de la seguridad que ofrece. Tendrá sus fallos, pero cumple perfectamente su misión y basta con leer el número de maniobras capaz de realizar para entender que es un elemento que responde.

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EL AUTOR Luis Poza Alonso, Ingeniero Técnico, Especialista Universitario en Calidad Industrial. Una sugestiva vida profesional. En 1991 inició una serie de programas en radio, titulados La electricidad en el hogar, que se retransmitieron nueve años y alcanzaron cierto renombre. En 1995, buscando otros canales de comunicación, empezó la aventura de escribir, colaborando en revistas técnicas como Electro Noticias, Electro Aragón, RTC y otras. Simultaneando esa actividad con cursos y conferencias sobre energías renovables, materiales, automatismos e iluminación. En 2002, escribe para Grudilec El mundo de la iluminación, que termina en 2005. Actualmente continúa la colaboración con El mundo del automatismo. Un adjetivo que lo define es, apasionado. Por la técnica… Y… por la vida…

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Índice

ÍNDICE Historia del or . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 7 Ventajas de la utilización de ores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 13 El or electromagnético

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 15

El or electromagnético actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 17 Clasificación de los ores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 19 Funcionamiento, identificación de bornes, características de utilización y posición de funcionamiento del or electromagnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 25 Hablemos de relés electromagnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 29 Elementos de un automatismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 33 En busca de la protección completa: Los fusibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 37 Elección de un or electromagnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 41 Los auxiliares de mando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 43 Interruptores final de carrera-Limitadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 51 La lógica cableada

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 55

Lógica directa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 57 Lógica negada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 59 Teoría básica del motor eléctrico

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 61

Temporizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 69 Presostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 75 Termostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 79 Esquemas básicos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 83

Detectores y sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 89 Nuestro amigo el ascensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pág. 101


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a) Lámpara de Edison b) Patente de la lámpara c) Dinamo de Edison d) Generador de Pearl Street (1900). a)

b)

c)

d)

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Historia del or

HISTORIA DEL OR Para situarnos, veamos cómo eran las circunstancias en aquel entonces, en los inicios de la era de la electricidad… En el periodo 1845 y 1870 se hicieron diversas modificaciones en los generadores y motores eléctricos, con lo que se mejoró, sustancialmente, su funcionamiento. En un principio estas máquinas presentaban diferentes problemas, a saber, baja eficiencia, inestabilidad en el funcionamiento, poca fiabilidad, etc. Fue necesario un gran esfuerzo de investigación e ingenio para sortear los obstáculos, desconocidos hasta entonces… Así, por ejemplo, en 1870, el francés Zénobe Théophile Gramme alcanzó voltajes muy altos en un generador eléctrico. En 1881, por medio de una ingeniosa combinación, Charles Brush logró que el voltaje del generador tuviese siempre un valor constante, sin importar la cantidad de corriente que proporcionara el aparato. Entre los primeros en reconocer los factores que causaban pérdidas en un generador estaban los estadounidenses Edward Weston y Thomas A. Edison, quienes aumentaron la eficiencia de los generadores del 50 al 90 por ciento. Hacia principios de la década de 1890 se empezaron a utilizar conjuntos de generadores conectados en paralelo, con lo que se logró producir grandes cantidades de electricidad. Para mover los generadores se usaban máquinas de vapor, y ocasionalmente saltos hidráulicos. En octubre de 1879, después de muchas experiencias infructuosas y de haber gastado la considerable cantidad, para aquel entonces, de 40.000 dólares, el estadounidense Thomas Alva Edison (1847-1931)


logró construir una lámpara incandescente en la que un filamento de carbón emitía luz, al hacerle pasar una corriente eléctrica, durante más de 40 horas. El famoso inventor colocó su filamento dentro de un bulbo de vidrio, en el que produjo vacío. Edison logró fabricar la bombilla de una manera muy eficiente y con este invento se abrió un campo extraordinario de aplicación, que provocó la necesidad de construir generadores eficientes de electricidad. Otra contribución decisiva, que Edison aportó, en 1881, fue la central eléctrica, o sea, una planta en la que se generaba electricidad y desde allí mismo se distribuía. Esto ocurrió en la ciudad de Nueva York. Incorporaba un generador de corriente continua, conectado a una red de líneas que distribuían la electricidad a muchas partes de la ciudad, tal como en aquel entonces ya se hacía con el gas y el agua. Al ofrecer el servicio de la luz eléctrica al público, Edison dejó atrás a todos sus competidores. Una vez que la electricidad pudo ser generada y distribuida para la iluminación, se aprovechó para ser utilizada como fuerza motriz, mediante el empleo de motores eléctricos. Se puso así a disposición de la industria y de los transportes un nuevo medio universal y barato de distribución de energía que dio un gran impulso a la utilización de los motores eléctricos. Así se creó la industria eléctrica pesada. Otro hecho de gran trascendencia se dio entonces: el inicio del laboratorio de investigación industrial, en el que la investigación científica se entrelazó estrechamente con los avances tecnológicos y con la producción. Uno de los primeros laboratorios de

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esta naturaleza fue el que creó Edison en Menlo Park, que en sus orígenes fue un pequeño cobertizo para ensayar inventos. A pesar de los extraordinarios logros de Edison, tubo problemas con la corriente eléctrica que utilizaba, que como sabemos era corriente continúa. En efecto, y en primer lugar, la utilización de circuitos en paralelo requirió que los cables fueran de gran sección, lo que provocaba altos costos. En segundo lugar, y de mayor importancia, al aumentar la demanda de iluminación se incrementaron las cargas que implicaron corrientes eléctricas enormes. Por lo tanto era necesario enviar corrientes elevadas a través de elevadas secciones de cobre. La alternativa era construir muchas plantas generadoras de electricidad cercanas a los s, con el respectivo aumento considerable de la inversión.

Una muestra de los primeros alternadores.

segundo es la frecuencia de la corriente y se mide en hercios (Hz); así, una corriente de 50 Hz es aquella que varía 50 veces en un segundo.

De inmediato quedó en evidencia que el sistema de corriente continua, que se ramificaba dos kilómetros fuera de la planta, estaba muy limitado. Por otro lado, la transmisión de corriente eléctrica de alto voltaje a largas distancias, por medio de cables relativamente de poca sección, podría ser la solución. La objeción era que un generador de corriente continua produce corriente con un voltaje determinado que no se puede modificar y por tanto, no existía forma de reducir el voltaje al valor que se necesitaba, en particular en el uso doméstico. Hemos de mencionar que cuando hablamos de alto voltaje nos referimos a decenas de miles de voltios, mientras que el valor para los s es de 398-230 voltios. La solución a estos dilemas se encontró con la construcción de generadores de corriente alterna por un lado, y la invención del transformador por el otro. Estos dos dispositivos basan su funcionamiento en la ley de inducción de Faraday… Una vez que Faraday descubrió la inducción electromagnética pudieron construirse los primeros generadores que producían corriente eléctrica que variaba o alternaba al transcurrir el tiempo; el número de veces que el valor de la corriente cambia en un

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Foto de Nikola Tesla.

En 1888 Nikola Tesla obtuvo una patente por un generador polifásico alterno que producía gran potencia eléctrica; muy pronto este tipo de máquina fue la más usada. Hoy en día se emplean generadores que son versiones muy mejoradas del generador polifásico de Tesla. Los primeros generadores fueron diseñados para que produjeran corrientes que tenían diferentes valores de sus frecuencias: los de 25 / 33,5 / 40 / 50 / 60 / 90 / 130 / 420 Hz fueron los más usados. Con el tiempo se ha convenido en utilizar 50 Hz en muchos países como los de la UE o 60 Hz, en los de influencia de los EE.UU.



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El motor de Tesla.

Un inventor francés, Lucien H. Gaulard, y un ingeniero inglés, John D. Gibbs, obtuvieron en 1882 una patente para un dispositivo que ellos llamaron generador secundario. De esta manera incorporaron a un sistema de iluminación la corriente alterna. El sistema que ellos patentaron fue una versión poco práctica de lo que hoy en día llamamos un transformador. El primer transformador fue, de hecho, construido por Faraday cuando realizó los experimentos en los que descubrió la inducción electromagnética. El aparato que usó fueron dos bobinas enrolladas una encima de la otra. Al variar la corriente, continua por cierto, que circulaba por una de ellas, cerrando o abriendo el interruptor, el flujo magnético a través de la otra bobina variaba y se inducía una corriente eléctrica en la segunda bobina. Pues bien, este dispositivo es precisamente un transformador. Faraday no puso mayor atención en él, ya que estaba interesado en otras cuestiones. En el transcurso de los años varios experimentadores trabajaron con diferentes versiones de transformadores. Un transformador funciona de la siguiente forma: supongamos que se construye un núcleo de hierro como se muestra en la figura. Si en un extremo del núcleo se enrolla un cable para formar una bobina A, y por ésta circula corriente continua, resulta que el campo magnético producido por esta corriente (según la ley de Ampère) queda confinado dentro del núcleo de hierro; prácticamente no hay campo fuera del núcleo.


Esto ocurre si el núcleo está construido de sustancias llamadas ferromagnéticas, como el hierro, cobalto, etc. Ahora bien, si la corriente que circula por la bobina varía con el tiempo, el campo magnético producido también variará, y por tanto también cambiará el flujo de este campo a través del núcleo. Si ahora se enrolla otra bobina, la B, en otra parte del núcleo, de acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday sabemos que se inducirá una corriente a lo largo de la segunda bobina. A la bobina A se le llama primario del transformador y a la B el secundario. Las características de la corriente inducida en B dependen del número de espiras que hay en cada una de las bobinas. Mientras mayor sea el número de espiras en el secundario, mayor será el voltaje inducido en él. Por ejemplo, si el voltaje en el primario es de 125 V, y en el primario hay 100 espiras, mientras que en el secundario hay 2.000 espiras, la relación será:

espiras en el secundario espiras en el primario

=

2.000 1.00

= 20

Por lo tanto, el voltaje inducido en el secundario será 20 veces el voltaje del primario, o sea 20 x 125 V = 2 500 V.

Interior de un transformador.

Por otro lado, a medida que el voltaje aumenta en el secundario, la corriente que circula en él disminuye en la misma proporción. Si, en nuestro ejemplo, por el primario circula una corriente de 3 amperes, por el

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secundario circulará una corriente 20 veces menor, o sea, 3/20 = 0.15 amperes. Este ejemplo nos ilustra las características de un transformador: si el voltaje inducido aumenta en el secundario la corriente inducida disminuye en la misma proporción, e inversamente, si el voltaje disminuye, la corriente aumenta en la misma proporción. Un dato muy importante es que un transformador solamente funciona con corrientes que varían con el tiempo, pues en estas circunstancias es cuando el flujo magnético cambia y se puede inducir una corriente en el secundario. Por tanto, con corriente continua no funciona el transformador.

Interior de una central eléctrica.

En la década de 1890 el crecimiento de los sistemas de corriente alterna fue muy vertiginoso.

Fue Bláthy el primero en usar la palabra “transformador”. En marzo de 1886 entró en funcionamiento una planta construida bajo la dirección de Stanley en el pueblo de Great Barrington, Masachusetts. Esta planta operó con corriente alterna, con un generador que produjo una tensión de 500 V y que alimentó un conjunto de lámparas situadas a una distancia de alrededor de 2 km. Por medio de transformadores redujeron el voltaje a 100 V, valor requerido para hacerlas funcionar. Y para demostrar que se podía transmitir la electricidad a distancias mayores por medio de un transformador, elevaron el voltaje a 3.000 V, y luego lo redujeron a 100 V. El resultado fue un gran éxito y de inmediato Westinghouse inició la manufactura y venta de equipos para distribuir electricidad por medio de corriente alterna. Al mismo tiempo Schallenberger inventó un medidor de energía eléctrica consumida, para poder cobrarla en forma precisa. Todo esto, unido al hecho de que el costo de la transmisión era relativamente barato, dio inicio a la utilización de la energía eléctrica por medio de corriente alterna, sistema que aún utilizamos en la época actual. Edison y sus asociados pelearon contra la utilización de la corriente alterna tanto en la prensa como en los tribunales. Sin embargo, su lucha estaba perdida. Muy pronto la corriente continua dio paso a la alterna debido a su flexibilidad, conveniencia y bajo costo. Tres años después del éxito con su planta, Edison quedó postergado.

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Cataratas del Niágara.

En las cataratas del Niágara, se instalaron enormes generadores que iniciaron su servicio en 1895 y alimentaron de electricidad a lugares lejanos, algunos situados a centenares de kilómetros. De esta manera muy pronto se establecieron sistemas de transmisión en muchos países, tendencia que continúa hasta la fecha. En la figura, que aparece a continuación, se presenta el esquema de un sistema de distribución de energía eléctrica que nace de una planta generadora y que va hasta una ciudad muy alejada. A la salida de la planta, un transformador eleva el voltaje para iniciar la distribución. En la cercanía de la meta se inicia el descenso del voltaje por medio de transformadores que se encuentran en subestaciones, descenso que se va realizando de manera gradual para poder alimentar a s con diferentes necesidades.



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Dibujo de un sistema de distribución de electricidad, desde la planta generadora hasta los diversos consumidores. Es posible merced a los transformadores.

Henry, Joseph (1797-1878), científico americano, autodidacta. Fue profesor en Princeton de 1832 a 1846. Sus principales contribuciones científicas se centraron en el campo del electromagnetismo, siendo el descubridor del fenómeno de la autoinducción. La unidad de la inductancia, conocida como “henrio”, inmortaliza su nombre.

Joseph Henry.

De ascendencia escocesa, nació en Albany, estado de Nueva York. Allí trabajaba en un almacén, al salir de la escuela, y a los trece años de edad fue aprendiz de relojero. Se entusiasmó por el teatro y trabajó en él. Su interés por la ciencia se despertó a los 16 años, al leer un libro científico popular.


Llegó a estar interesado por el magnetismo terrestre, que entonces era, como hoy, un asunto científico importante. Esto lo condujo a experimentar con electromagnetismo. Su aprendizaje como relojero le dio la agilidad y habilidad suficiente para la construcción de las baterías y de otros aparatos. Oersted y otros habían observado efectos magnéticos de corrientes eléctricas, pero Henry fue el primero en enrollar hilos de cobre aislados, alrededor de un soporte para obtener electroimanes de gran potencia. Antes de salir de Albany, construyó uno para Yale que levantaría 1.600 kg, el más grande del mundo en aquella época. En la experimentación con tales imanes, observó el gran arco que se generada cuando el circuito se abría, y dedujo la característica conocida como autoinducción, es decir la peculiaridad de inercia de un circuito eléctrico. La autoinducción de un circuito tiende a evitar que la situación varíe, es decir, que la corriente cambie; si está fluyendo una corriente, la autoinducción tiende a mantenerla, de ahí el origen de la chispa, o si se aplica una fuerza electromotriz la autoinducción presenta una gran oposición (resistencia) a la corriente. Averiguó que la autoinducción se ve afectada, de forma directa, por la configuración del circuito, especialmente por la disposición de las espiras. También descu-

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brió cómo hacer bobinas inertes, bobinando el alambre en sentido contrario.

inducción mutua (la base de transformadores), mientras que a Joseph Henry se le relaciona con el descubrimiento de la autoinducción. Es importante destacar que fabricó el primer relé electromagnético, de ahí que en este trabajo le atribuimos la paternidad del or. También fue quien desarrolló un galvanómetro y el timbre.

Joseph Henry en una demostración de su descubrimiento.

Mientras realizaba estos experimentos, Michael Faraday hizo un trabajo similar en Inglaterra. Joseph Henry siempre fue lento en publicar sus resultados, y no era consciente del trabajo de Faraday. Se reconoce hoy a Faraday como el descubridor de la

Cómo está constituido un timbre.

Dinamos de Gramme.

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Ventajas de la utilización de ores

VENTAJAS DE LA UTILIZACIÓN DE ORES Imprescindibles en circuitos donde predominan muchas maniobras de cierre y apertura. Su valor radica en la relación normalmente elevada entre la intensidad comandada, es decir, la que atraviesa los os principales y la necesaria para activar la bobina del electroimán. Sus ventajas evidentes son: Economía de tiempo y esfuerzo. Ya que construir interruptores de cierta potencia para tensiones e intensidades elevadas es muy costoso amén de presentar dificultades de manipulación, no exentas de peligro. Por otro lado conseguir maniobras repetitivas de forma manual, es decir con la intervención directa del operador, es difícil. Sin embargo, con el uso de ores y una maniobra adecuada, se puede garantizar el trabajo. Seguridad. Los ores elevan la seguridad eléctrica de una instalación, al poderse alojar en armarios lo suficientemente protegidos y aislados que impiden al operador estar próximo a los arcos eléctricos que gestionan aquellos, en su interior. Además permite, como luego veremos, elegir la tensión de mando a unos valores totalmente inocuos para el ser humano, reduciendo más el riesgo de electrocución, al manipular pulsadores y botoneras.

Esto también faculta a un sólo operario a actuar sobre varias máquinas a la vez de una forma no excesivamente obsesiva. Control múltiple. O sea, posibilidad de controlar un motor desde varios puntos y sobre todo, posibilidad de desconectarlo. Esto sería muy difícil hacerlo con un mando manual ya que deberían existir enclavamientos difíciles de montar y de accionar. Posibilidad de automatismos fiables. Con el control manual es muy complicado hacer intervenir elementos como termostatos, presostatos, manómetros, finales de carrera u otros dispositivos más refinados, como fotocélulas o temporizadores, cosa que es facilísima con el auxilio de ores, ya que no es necesario que los os que provocan la entrada o la salida superen una capacidad mayor que la necesaria para activar las bobinas. Control de motores. El arranque, aceleración y paro de un motor es posible hacerlo sin que éste sufra, gracias a los ores. Ahorro importante en conductores. El uso de ores optimiza la sección tanto de los cables principales como los de mando.

Ahorro de espacio.

Antesala de la automación futura.

El armario, que aloja la maniobra, puede estar distanciado de la máquina, si esta no permite espacio para colocarlo.

El desarrollo de los automatismos por ores ha permitido seguir avanzando en el desarrollo de nuevos elementos, como los semiconductores, diodos, transistores, tiristores, triacs y de los autómatas programables.

Sin embargo los pulsadores de marcha y paro, con un diámetro de 22,5 mm, pueden ser colocados en una pequeña superficie.


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Ventajas de la utilización de ores

a. Bobina

b. os principales.

c. os auxiliares.

Simbología de un or.

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El or electromagnético

EL OR ELECTROMAGNÉTICO Hemos leído que a mediados del siglo XIX, la electricidad empezó a utilizarse de forma progresiva. En esas circunstancias los circuitos necesitaban cada vez más potencia, y fue imprescindible, para su intervención y control, desarrollar un elemento capaz de gestionar intensidades cada vez mayores.

¡Un interruptor enorme, peligroso y atenazado por los cables! ¡El operario no podría resistir una jornada normal sin solicitar la baja por agotamiento!

Un simple interruptor sólo permitía un paso a su través como máximo de 6 amperios.

Antiguos interruptores de cuchillas.

Circuito básico con una bombilla como receptor.

Se hizo necesario desarrollar nuevos interruptores, más potentes, conocidos como “de cuchillas”, conectados con cables de secciones de acuerdo con la potencia que se estaba tramitando. Imaginemos una grúa cuyo operador, situado a una distancia prudente, para no sufrir daño, sostiene en sus manos un interruptor al que acciona para subir o bajar la carga…


Conmutador rotativo y de paquete.

Los primeros intentos de lograr algo operativo no se hicieron esperar:

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El or electromagnético

1904

1952

or al aire trifásico de corriente alterna con circuito magnético en forma de arco y os de cobre.

or al aire trifásico de corriente alterna con núcleo deslizante y os de doble ruptura.

1912

1970

Primer or en aceite de corriente alterna del mundo con os de cobre en forma de tulipán y doble ruptura.

or al aire trifásico de corriente alterna con os de doble ruptura y de aleación noble.

1931

La nueva generación

or en aceite tetrapolar con transmisión directa y en caja aislante.

or con módulo amplificador Módulo de os auxiliares. Relé térmico.

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El or electromagnético actual

EL OR ELECTROMAGNÉTICO ACTUAL Definimos un or electromagnético como aquél interruptor de corriente mandado a distancia, preparado para grandes frecuencias de operación, que vuelve a la posición de reposo cuando la fuerza de accionamiento deja de actuar sobre él. Insistimos en que el mando a distancia presenta dos ventajas importantes: primero, la instalación puede efectuarse con una evidente economía, pues bastan dos hilos, de una sección muy pequeña respecto al cableado principal, que unan la bobina del relé con el puesto de mando; segundo, aísla al operario de los puntos peligrosos de la instalación. El or sólo puede adoptar dos estados: uno estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otro inestable, cuando es accionado y mantenido por su sistema de operación.

Elementos esenciales de un or.

La parte de mando es el electroimán, que es el elemento motor del or, está constituido por un núcleo magnético y una bobina. El núcleo magnético está formado por chapas laminadas de hierro al silicio, sujetas por remaches y aisladas entre sí, cuando el or está destinado a trabajar con corriente alterna, o es de acero macizo en caso de trabajar con corriente continua. La razón de esta dife-


rencia se justifica diciendo que, en alterna, las corrientes de Foucault calientan el núcleo y aumentan las pérdidas; y un modo de evitar parte de estas pérdidas es usando chapas laminadas. Además, estos núcleos deben poseer la propiedad de tener bajo poder coercitivo, que significa el que no se imanten, con el fin de no retener la parte móvil del electroimán, llamada armadura, cuando haya cesado la fuerza de atracción creada por el campo de la bobina. Otra diferencia existente entre los núcleos magnéticos, además de la ya mencionada, consiste en una espira en cortocircuito, que recibe el nombre de espira de sombra, o espira de Frager, que llevan los núcleos para corriente alterna. Sirve para evitar que la armadura tiemble sobre el núcleo cada vez que la corriente magnetizante y el flujo correspondiente pasen por cero, dos veces cada periodo, y la armadura pueda abrirse momentáneamente. La espira de sombra evita el “tacleteo” y sus consecuencias, debido a que, por su disposición, tal y como se aprecia en la siguientes figuras, el flujo principal induce en ella una corriente alterna y ésta, a su vez, un flujo auxiliar desfasado del principal 120º, de manera que, cuando el flujo principal pasa por cero, el auxiliar mantenga un valor tal, que impida que la armadura se abra.

Disposición de la espira de sombra.

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El or electromagnético actual

Efecto de desplazamiento del flujo que produce la espira de sombra.

Cuando cesa la corriente de excitación de la bobina, un muelle a tal efecto empuja la armadura en sentido opuesto y ésta vuelve a su posición de reposo. Los ores generalmente pueden operar corrientes del orden de 6 a 12 veces

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la intensidad nominal. Se caracterizan por su poca inercia mecánica y rapidez de respuesta; resultando elementos indispensables en las tareas de automatización. Si se combinan con relés adecuados, térmicos, por ejemplo, pueden emplearse para la protección de las cargas (generalmente motores) contra ausencias de fase, sobretensiones, sobrecargas, corrientes inversas, etcétera. En estos casos el relé térmico actúa sobre el circuito de operación del or mediante un o conmutado, 95-9698, que permite avisar acústicamente u óptimamente, cuando se produce su disparo. Cabe añadir que para la protección contra cortocircuitos, de la unión ormotor, deben utilizarse otros elementos, colocados aguas arriba, como por ejemplo cartuchos fusibles.



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Clasificación de los ores

CLASIFICACIÓN DE LOS ORES 1

nica y un funcionamiento silencioso. La mejora tecnológica de los ores al aire hizo que aquellos dejaran de utilizarse pues resultaban de mayor costo y requerían la renovación periódica del aceite.

Clasificación por el tipo de accionamiento. ores neumáticos: Se accionan mediante la presión de un gas (aire, nitrógeno). ores hidráulicos: Se accionan por la presión de un líquido (aceite). ores electromagnéticos: Su accionamiento se realiza a través de un electroimán.

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ores para corriente alterna. ores para corriente continúa.

En este trabajo sólo nos referiremos a estos últimos; pues su sencillez de construcción, unido a su robustez, volumen reducido, bajo consumo, poco mantenimiento y precio económico, los han convertido en el modelo de mayor empleo en la actualidad. 2

Cabe destacar que estos últimos requieren una construcción de sus os y cámaras de arco muy estudiadas, pues la corriente no se anula naturalmente y la energía almacenada magnéticamente no se disipa durante el proceso de interrupción del circuito.

Clasificación por la disposición de sus os. ores al aire: La apertura de los os se produce en la cámara correspondiente pero en el medio natural, el aire.

La explicación: en corriente continua, el arco no sufre ningún paso por cero de las alternancias porque estas no existen.

ores en vacío: La apertura de los os se produce en cámaras especialmente diseñadas y donde existe el vacío. ores al aceite: La apertura de los os se produce en el seno de un baño de aceite. Para grandes potencias se usaban, en tiempos no muy lejanos, década de los 60, ores en baño de aceite, caracterizados por sus buenas propiedades mecánicas, ya que el aceite refrigeraba los os y proveía un efecto amortiguador que aseguraba una larga duración mecá-


Clasificación por la clase de corriente.

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Clasificación por el nivel de tensión. ores de baja tensión: Hasta 1000 V. ores de alta tensión: Más de 1000 V.

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Clasificación por la característica de la carga conectada. ores de potencia: Utilizados para la conexión de cargas importantes o principales.

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ores auxiliares: Intervienen para que el mando se produzca o para la conexión de cargas más livianas, o secundarias. Construcción de un or electromagnético. Contienen los siguientes elementos constructivos principales: Una envolvente aislante, para contener y permitir el trabajo en el interior de los elementos de trabajo. Incorpora también los orificios de fijación del or al chasis del armario donde pueda ir alojado o el enganche con resorte, para poder sujetarlo sobre carril DIN. os: os principales: Son los instalados en las vías principales para la conducción de la corriente de servicio, destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia (todo o nada). Generalmente tienen dos puntos de interrupción (son dobles) y están abiertos en reposo. Según el número de vías de paso de corriente, el or será bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías merced a un puente que los aloja. Suelen sufrir desgaste con el tiempo y pueden cambiarse fácilmente. Dado el precio que tiene actualmente un or, es una solución obligada. Son los elementos del or sometidos al trabajo más duro, lo que obliga a los fabricantes a poner especial interés en su elaboración. Los os deben reunir las siguientes cualidades: alta conductividad eléctrica y térmica, pequeña resistencia al o, débil tendencia a soldarse, buena resistencia a la erosión producida por el arco, dureza elevada, gran resistencia mecánica y poca tendencia a formar óxidos o sulfuros, que poseen elevada resistencia eléctrica. Es difícil encontrar un material que reúna estas cualidades; por ello habrá que buscar la solución en las aleaciones. Entre las más importantes se pueden nombrar: plata-cio (buena

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conductora y elevada dureza) y plataníquel (buena conductora y resistente al arco eléctrico). Estas dos aleaciones se usan cuando los ores realizan muchas maniobras/hora o controlan corrientes elevadas. Para un número reducido de maniobras, se puede usar la aleación platino-iridio. Los ores de pequeña capacidad o relés, que controlan valores pequeños pueden incluso dotarse de os de oro o cobre; éste último si se pretende una solución más económica. La forma de los os tiene también una importancia decisiva, sobre todo para la vida de los mismos. A primera vista, podría parecer que unos os planos y de gran superficie son los más adecuados; sin embargo, es preciso tener en cuenta que es imposible conseguir un perfecto paralelismo entre ambas superficies en el momento de la conexión y desconexión y ello hace que no se utilice toda ella. Dándoles forma convexa, se obtendrá una superficie menor; pero, a igual fuerza, la presión será mayor en este caso. Por otra parte, esta forma favorece la extinción del arco, auque no lo elimine completamente. Así las cosas, os típicos son los que seguidamente se muestran:

Diversas formas de acabado los os.

os auxiliares: Son los acoplados mecánicamente a los os principales, encargados de abrir y cerrar los circuitos auxiliares y de mando del or; asegurando los enclavamientos y conectando las señalizaciones. Pueden ser del tipo normalmente abierto (NA) o normalmente cerrado (NC).



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Generalmente tienen dos puntos de interrupción y son de dimensiones reducidas, pues actúan sobre corrientes relativamente pequeñas.

inglés, Normally Open y para el cerrado un NC que coincide, en inglés con, Normally Closed.

Suelen llevar un sistema muy sofisticado, que les obliga a un roce o deslizamiento forzado, con el fin de limpiarlos, o sea de eliminar todo resto de suciedad que impida una buena conexión. Se conoce como dispositivo autolimpiante. También podemos encontrarnos, sobre todo, en finales de carrera, con una curiosidad consistente en una plaquita portaos, inclinada, que incluye sólo tres bultitos, los os.

En Portugal a los os se le designa como NA (Normalmente aberto) y NF (Normalmente fechado).

Hay situaciones en que por un número excesivo de maniobras se llegan a pegar. Llegado ese momento no queda otro remedio que sustituirlos y esto consiste en prescindir totalmente del bloque y poner otro nuevo.

Bobina:

A veces no están todas las cámaras utilizadas y simplemente cambiamos las conexiones de sitio, aprovechando otros os con la misma función.

Está construida para resistir los choques magnéticos provocados por el cierre y la apertura de los ores así como las fuerzas electromagnéticas debidas al paso de la corriente por sus espiras.

Elemento que genera una fuerza de atracción al ser atravesado por una corriente eléctrica. Según el modelo de or se monta sobre una o dos partes del circuito magnético.

Suelen llevar amortiguadores. Son muy resistentes a las sobretensiones, a los choques, a las atmósferas agresivas y están bobinadas de hilo de cobre esmaltado reforzado. Existen modelos sobremoldeados. Su tensión de alimentación puede ser de 12, 24, 110 y 230 V de corriente alterna o continua. Para mayor seguridad de funcionamiento, suelen calcularse de manera que, aún con tensiones del 10 % por encima y por debajo del valor nominal, el accionamiento sea correcto. Cómo pueden ser los os.

Según el país de procedencia del or, NA designa un o Normalmente Abierto en reposo (de ahí el “normalmente”), o sea, tal como está en la caja de embalaje. El NC será Normalmente Cerrado. Sin embargo no es de extrañar que nos encontremos un NO para designar, en


Cuando una bobina supuestamente no funciona y hemos comprobado su falta de continuidad y no tenemos un repuesto a mano, siendo fundamental no interrumpir la producción de la máquina donde actúa el or al que pertenece, no estaría de más intentar acceder, en su interior, al inicio del bobinado, para verificar si éste se ha soltado o no. Es posible que se haya cortado el fino hilo esmaltado y con mucho cuidado podamos soldarlo al terminal.

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Recordemos que no es necesario pelar el hilo esmaltado (muy difícil por su escasa sección) pues el calor de la soldadura eliminará el esmalte y tendremos una unión satisfactoria. El hilo esmaltado es del tipo SOLDA, que permite la soldadura directamente.

Reluctancia

Inductancia

En cuanto al comportamiento, según se alimenten con corriente continua o alterna, se aprecian grandes diferencias. Alimentadas con corriente continua, la oposición sólo se debe al valor de la resistencia óhmica, debiendo por ello poseer muchas espiras y ser de hilo fino. Cuando se usan en alterna, la corriente absorbida no depende sólo de la resistencia óhmica sino también de la reactancia. En posición de reposo, la reactancia del electroimán es baja, ya que el entrehierro es grande; como consecuencia, la bobina absorbe una gran intensidad de corriente en la conexión. Cuando la estructura magnética se cierra, la reactancia aumenta y la intensidad de corriente disminuye hasta su valor nominal. Por esta razón, la bobina para alterna se construye con hilo más grueso y menos espiras que la bobina para continua. Ahora bien, si por cualquier circunstancia el cierre no es perfecto, la corriente por la bobina es superior a la nominal, lo que puede provocar un calentamiento que la llegue a fundir. ¿Qué le ocurre a una bobina de corriente alterna? Lo hemos leído pero conviene insistir ya que está en juego toda la teoría del magnetismo. Veamos: La bobina presenta una resistencia pequeña, constante, pero una reactancia elevada, cuando el circuito magnético está cerrado, dependiendo, prácticamente, de esta reactancia, el valor de la corriente consumida. Cuando el electroimán está abierto la reluctancia de su circuito es elevada, o sea la reactancia de su bobina es pequeña, lo que significa un consumo de corriente muy superior a la normal, permanentemente consumida en circuito cerrado.

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Reactancia

Impedancia

Intensidad

En alterna, la corriente que pasa por la bobina viene limitada por la impedancia del circuito, que es variable en las diferentes fases de trabajo. En consecuencia, con el circuito magnético abierto la impedancia es pequeña, debido al gran entrehierro y la punta de corriente en el cierre será elevada (puede alcanzar 5 a 6 veces la del circuito cerrado, según la forma del circuito magnético). A medida que se cierra el circuito magnético su impedancia aumenta y en consecuencia la corriente disminuye hasta el valor nominal correspondiente al circuito magnético cerrado. Esta circunstancia no tiene tanta importancia en corriente continua, pues la corriente absorbida es siempre igual.

Armadura: Otros fabricantes la llaman martillo, parte móvil del or que forma parte del circuito magnético. Desplaza los os principales y auxiliares por la fuerza de atracción de la bobina.



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Núcleo:

Cámaras de extinción o apagachispas:

Designado también como yugo, es la parte fija por la que se cierra el flujo magnético producido por la bobina.

Son los recintos en los que se alojan los os y que provocan que el arco de ruptura se alargue, divida y finalmente se extinga.

Muelles antagónicos: Son los encargados de devolver los os a su posición de reposo una vez que cesa la fuerza de atracción.


Marcado: Identificación de cada uno de los bornes.

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ores auxiliares, colaboran en la maniobra con los ores de potencia.

ores auxiliares. Tipos.

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Funcionamiento, identificación de bornes, características de utilización y posición de funcionamiento del or electromagnético

FUNCIONAMIENTO, IDENTIFICACIÓN DE BORNES, CARACTERÍSTISCAS DE UTILIZACIÓN Y POSICIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL OR resorte de presión de los polos y del o de los resortes de retorno de la armadura móvil. El circuito magnético está preparado para resistir los choques mecánicos provocados por el cierre y la apertura de los os y los choques electromagnéticos debidos al paso de la corriente por las espiras de la bobina. Con el fin de reducir los choques mecánicos, a veces, se instalan amortiguadores. Radiografía de un or. 1 Parte fija del circuito magnético. 2 Parte móvil del circuito magnético. 3 Bobina. 4 Cables de conexión. 5 Unión mecánica. 6 Puente aislante. 7 os móviles, 3 en este ejemplo. 8 Conexión de la parte de potencia. 9 os fijos, 3, para la conexión entre la red y el receptor.

Si el or se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y los de parada en serie con la bobina. Simbología e identificación de bornes. Los bornes de conexión de los ores se nombran mediante cifras o códigos de cifras y letras que permiten identificarlos, facilitando la realización de esquemas y las labores de cableado. - Los os principales se identifican con una sola cifra, del 1 al 16.

Cuando la bobina del or se excita por la circulación de corriente, el núcleo atrae a la armadura y arrastra los os principales y auxiliares, estableciendo el circuito entre la red y el receptor. Este desplazamiento puede ser: Por rotación, pivote sobre su eje.

- Los os auxiliares se identifican con dos cifras. Las cifras de unidades o cifras de función indican la función del o: * 1 y 2, o normalmente cerrados (NC). * 3 y 4, o normalmente abiertos (NA).

Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.

* 5 y 6, o de apertura temporizada, decalada.

Combinación de ambos movimientos, rotación y traslación.

* 7 y 8, o de cierre temporizado, decalado.

Cuando la bobina deja de ser alimentada, se abren los os por efecto del

- La cifra de las decenas indica el número de orden de cada o en el contac-


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tor. En un lado se indica a qué or pertenece.

haber efectuado una desconexión en carga.

- Las bobinas de un or se identifican con las letras A1 y A2, y B1 y B2, si llevan doble arrollamiento. En su parte inferior se indica a qué or pertenece.

Servicio temporal: conectando la corriente de servicio sin interrupción por un tiempo insuficiente para alcanzar el equilibrio térmico, pero permaneciendo en reposo un tiempo suficiente para enfriarse hasta la temperatura ambiente. Las normas establecen servicios temporales de 10, 30, 60 y 90 minutos.

- El or habitualmente se denomina con la letra K o C seguida de un número de orden. Características de utilización. 1) Corriente de servicio. Para desarrollar este concepto debemos hacer las siguientes definiciones: Corriente nominal térmica (Ith): es la que puede ser soportada por los os principales del or durante 8 horas en ausencia de arcos de ruptura y permaneciendo dentro de los límites fijados de calentamiento. Corriente de servicio: es la máxima intensidad que puede controlar un or en las condiciones de utilización exigidas por la carga. Estas condiciones se hallan definidas por las normas. La corriente térmica nominal es un valor único y característico para cada or, mientras que la corriente de servicio varía con la utilización a la que se aplique el mismo; pues los distintos tipos de trabajos dan lugar a diferentes regímenes de calentamiento y enfriamiento.

Servicio intermitente: conectando y desconectando la corriente de servicio cumpliendo ciclos de trabajo, sin alcanzar el equilibrio térmico ni en la conexión ni en la desconexión. Las normas establecen servicios intermitentes con cotas superiores de 6, 30, 150, 600 y 1200 maniobras por hora. 3) Categoría de servicio. La categoría de servicio está relacionada con el poder de ruptura del or. Las normas han determinado 4 categorías de servicio para aplicaciones de corriente alterna y 5 para aplicaciones en corriente continua; que representan las condiciones más corrientes de utilización y difieren por los poderes de ruptura exigidos. Las categorías de servicio, para corriente alterna y en función de la misma, algunas aplicaciones de los ores son: AC1

2) Clase de servicio. La clase de servicio está relacionada con la vida útil del or, generalmente expresada en miles o millones de maniobras. Las normas correspondientes establecen las siguientes clases de servicios: Servicio permanente: conectando la corriente de servicio sin interrupción por tiempo indefinido. Servicio de 8 horas: conectando la corriente de servicio sin interrupción por un tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio térmico, pero inferior a 8 horas. Al final de ese período el or debe

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Cargas puramente resistivas o ligeramente inductivas, para calefacción eléctrica, iluminación incandescente. En funcionamiento normal = conexión y desconexión al 100 % de la corriente nominal del aparato receptor. AC2 Motores asincrónicos de rotor bobinado, para mezcladoras, centrífugas. En funcionamiento normal = conexión al 250 % de la corriente nominal y desconexión al 250 % de la corriente nominal del aparato receptor.



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AC3 Motores asincrónicos de rotor en cortocircuito, para aparatos de aire acondicionado, compresores, ventiladores. En funcionamiento normal = conexión al 600 % de la corriente nominal y desconexión al 100 % de la corriente nominal del aparato receptor. AC4 Motores asincrónicos para trabajo pesado (intermitente, frenado contracorriente) grúas, ascensores. En funcionamiento normal = conexión y desconexión al 600 % de la corriente nominal del aparato receptor.

Las categorías y aplicaciones, para corriente continua, son: DC1 Cargas puramente resistivas o débilmente inductivas, para calefacción eléctrica. En funcionamiento normal = conexión y desconexión al 100 % de la corriente nominal del aparato receptor.

nominal (constante de tiempo hasta 2 ms) del aparato receptor. DC4 Motores serie, con desconexión a motor en rotación, nunca a motor frenado. En funcionamiento normal = conexión al 250 % de la corriente nominal (constante de tiempo hasta 7,5 ms) y desconexión al 100 % de la corriente nominal (constante de tiempo hasta 10 ms) del aparato receptor. DC5 Motores serie, con desconexión a motor frenado, inversiones del sentido de giro. En funcionamiento normal = conexión y desconexión al 250 % de la corriente nominal (constante de tiempo hasta 7,5 ms) del aparato receptor. La constante de tiempo citada resulta del cociente entre la inductancia y la resistencia del circuito. Cabe acotar que en CC generalmente se emplean ores unipolares.

4) Tensión de servicio. DC2 Motores derivación, con desconexión a motor en rotación, nunca a motor frenado. En funcionamiento normal = conexión al 250 % de la corriente nominal (constante de tiempo hasta 2 ms) y desconexión al 250 % de la corriente nominal (constante de tiempo hasta 7,5 ms) del aparato receptor. DC3 Motores derivación, con desconexión a motor frenado, inversiones del sentido de giro. En funcionamiento normal = conexión y desconexión al 250 % de la corriente


La tensión de servicio está relacionada con las propiedades dieléctricas del or. Las normas establecen que en funcionamiento normal, los ores deben poder conectar con entre el 90 y el 110 % de su tensión nominal.

5) Posición de funcionamiento. Normalmente se fijan en posición vertical, sin embargo existen ores que iten una inclinación de 22º 30’ en cualquier dirección, respecto a la posición normal por exigencias de los organismos de control naval.

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El or al desnudo

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Hablemos de relés electromagnéticos

HABLEMOS DE RELÉS ELECTROMAGNÉTICOS Procede conocer este elemento, ahora que ya sabemos algo del or. Un relé, también, es un actuador mediante el cual se puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo muy reducido.

Tipos de relés - Electromagnéticos convencionales. - De Núcleo Móvil. - Tipo Reed. - Polarizados.

Estructura de un relé En general, podemos distinguir en la estructura de un relé los siguientes bloques: • Bobina y sus terminales de conexión. • Parte móvil, que genera, al actuar, un clic característico. • Circuito de salida, constituido por uno o varios os, simples o conmutados. Las características generales de cualquier relé son: • El aislamiento entre los terminales de entrada y de salida. • Fácil conexión a la fuente de alimentación. • Posibilidad de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida. • Las dos posiciones de trabajo en los os de salida de un relé se distinguen por: - En estado abierto, alta impedancia.

Relés electromecánicos convencionales Son los más antiguos y también los más utilizados. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los os dependiendo de si es NO ó NC (normalmente abierto o normalmente cerrado), o conmutándolos (os inversores). Están formados por una bobina y unos os los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna.

- En estado cerrado, baja impedancia.


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Relés de Núcleo Móvil Éstos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus os, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes). Este modelo se utiliza mucho en automoción.

Se utilizan mucho en maniobras que sirven para proteger s, a la entrada de intrusos. Imaginemos, por ejemplo una puerta o ventana. Para evitar un cableado absurdo, lo que se hace es poner, sobre el quicio de estas, un potente imán, que incluso puede pasar inadvertido si lo empotramos. El relé está en la parte fija con el cableado que lo alimenta. También puede ocultarse.

Relés Polarizados

Relé tipo Reed Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los os (pueden se múltiples) montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos os se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla. Los relés Reed pueden estar formados exclusivamente por la ampolla de vidrio y el o interior. Para activarlo basta con aproximar a la ampolla un imán.

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Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de o. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los os. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo los os ó cerrando otro circuito (o varios).

Normalmente, como se aprecia en la figura, un relé suele llevar patillas, tipo faston (medidas 6,3 x 0,8; 2,6 x 0,8 por ejemplo), o lengüetas, o conectores tubulares, con la intención de enchufarlo a una base a la que se pueden conectar todos lo circuitos actuando, simplemente con un destornillador, sobre las bornas de tornillo que forman la dotación de esta base.



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Aplicaciones típicas de los relés La más utilizada es la que se conoce como “relevador” y que se resume diciendo que hay ocasiones en que se sabe que un

Esquema de un relé de o simple.

o no puede soportar la intensidad de un circuito, simplemente porque tiene poca superficie. En este caso hay que “reforzarlo” y para ello nada mejor que el auxilio de un relé.

Esquema de un relé de os conmutados.

Relevar: - Exonerar de un peso o gravamen. - Remediar o socorrer. - Exaltar o engrandecer una cosa.


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Elementos de un automatismo

ELEMENTOS DE UN AUTOMATISMO

MANIOBRA AUTOMÁTICA

CIRCUITOS DE POTENCIA

CIRCUITOS DE MANDO

ORES

ELEMENTOS DE MANDO

PROTECCIÓN: Relés térmicos y fusibles

PRESOSTATOS

PULSADORES

TERMOSTATOS

SELECTORES

TEMPORIZADORES

MANIPULADORES

DETECTORES

PILOTOS

DE PROXIMIDAD

FINALES DE CARRERA

Se ha comentado que el or es el ejecutor de una maniobra automática, se encarga de controlar la potencia del circuito, pero por sí mismo es incapaz de gestionar ninguna instalación, sobre todo actuar sobre un motor, sin el auxilio de una serie de elementos que completan la maniobra. Un lugar importante de estos elementos lo ocupa el relé térmico, necesario para proteger al motor de sobreintensidades y los fusibles, que protegen el conjunto or motor de cortocircuitos. Después podemos mencionar los pulsadores de marcha, de paro, selectores y finales de carrera cuya función está lejos de


AUXILIARES DE MANDO

toda duda y a los que se conoce como auxiliares de mando.

*Fiabilidad: se entiende por la misma la capacidad de un componente de presumir de una larga vida sin deteriorarse. Lo interesante es saber qué valor tiene esa vida.

Añadamos un sinfín de elementos más, que rematan la acción automática, que permiten, si son de suficiente *fiabilidad, pres-

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cindir, en cierto modo, de la **intervención humana. Estamos hablando de presostatos, termostatos, cédulas de detección, inductivas y capacitivas, relés temporizados. Les llamaremos elementos de mando, pues son ellos los que controlan y ordenan el inicio o fin de una maniobra.

**La intervención humana es imprescindible, pero en su ausencia, es decir, cuando esta no es posible y como ejemplo podemos mencionar el vuelo de una nave espacial hacia un planeta muy lejano, es preciso garantizar una durabilidad de los sistemas y para ello se recurre a duplicarlos y si es necesario a triplicarlos. Esta acción tiene un nombre y es el de “sistemas redundantes”.

RELE TÉRMICO BIMETÁLICO Los relés térmicos bimetálicos constituyen el sistema más simple y conocido de la protección térmica por control indirecto, es decir, por calentamiento del motor a través de su consumo. Los bimetales están formados por la soldadura al vacío de dos láminas de materiales de muy diferente coeficiente de dilatación (generalmente invar y ferroniquel). Al pasar la corriente eléctrica, los bimetales se calientan y se curvan, con un grado de curvatura que depende del valor de la corriente y del tiempo.

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Aspecto de un relé térmico.

En caso de sobrecarga, al cabo de un determinado tiempo definido por su curva característica, los bimetales accionan un mecanismo de disparo y provocan la apertura de un o, a través del cual se alimenta la bobina del or de maniobra. Este abre y desconecta el motor. Se supone que el disparo se provoca por el desplazamiento, suma de empujes de las tres deformaciones proporcionales de los bimetales y la duda es si se produce el descargo cuando falla una fase. La respuesta es que el térmico debe poseer la característica de ser “diferencial” para poder comportase en esta circunstancia, porque… En los relés térmicos diferenciales se dispone de un sistema mecánico para la protección contra fallos de una fase. Si durante la marcha del motor se interrumpe una fase (p.e. L3), el bimetal de esta fase se enfría y desplaza hacia la izquierda la regleta superior. Con ello se consigue una carrera adicional en el extremo de la palanca, de forma que con una menor deformación de los otros dos bimetales se produce el disparo.



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Otra forma de verlo:

El sistema de protección por relés térmicos bimetálicos es generalmente utilizado por ser, con mucho, el más simple y económico, pero no por ello se deben dejar de considerar sus limitaciones, entre las cuales podemos destacar las siguientes: • Curva de disparo fija, no apta para arranques difíciles. • Ajuste impreciso de la intensidad del motor. • Protección lenta o nula contra fallos de fase, dependiendo de la carga del motor.

El efecto resultante es un desplazamiento de la curva de disparo según la línea de trazos de la curva característica, de forma que éste se produce con una intensidad inferior a la nominal (generalmente a 0,85 de la nominal)… Pero se trata, pues, de una protección contra fallos de fase muy relativa, ya que el tiempo de disparo depende de la intensidad que esté consumiendo el motor. Si en el momento del fallo de fase esta intensidad fuera inferior al valor ajustado en el relé, éste no dispararía o lo haría en un tiempo muy grande. En cualquier caso se trata de un disparo lento, ya que incluso con la intensidad nominal habría que esperar un tiempo de aproximadamente 100 segundos. Por otra parte, los relés térmicos tienen una curva de disparo fija y está prevista para motores con arranque normal, es decir, con tiempos de arranque del orden de 5 a 10 segundos. En los casos de arranque difícil (p.e. en centrifugadoras, molinos, grandes ventiladores, etc.), que tienen un mayor tiempo de arranque, la curva de disparo resulta demasiado rápida y el relé térmico disparará durante el arranque. Para evitarlo hay que recurrir a algún procedimiento especial como puentear el térmico durante el arranque o alimentarlo a través de transformadores saturables, que, además de encarecer considerablemente el arrancador, supone emplear procedimientos sin fundamento físico porque en realidad lo que se hace es engañar a la protección.


• Ninguna señalización selectiva de la causa de disparo. • Imposibilidad de autocontrolar la curva de disparo. Los relés térmicos (o simplemente térmicos) significan un método indirecto de protección ya que operan en función de la corriente que el motor está tomando de la red. En base a ella evalúa un determinado estado de calentamiento de los arrollamientos del motor. Constituyen un excelente medio de protección, pero no protegen al motor cuando el calentamiento de éste se produce por causas ajenas a la corriente que está tomando de la red. En esos casos, se recomienda el uso de sensores en los bobinados del motor, capaces de medir exactamente la temperatura interna del mismo y de un equipo que analice el estado de temperatura del motor y decida en consecuencia. Por otro lado, en el caso particular de falta de fase, el motor se calienta y hay un aumento en el consumo de corriente, lo cuál hace actuar al térmico. El relé térmico siempre debe estar regulado al valor de funcionamiento del motor; sólo si está a plena carga, es decir al valor de la placa de características del motor; y nunca a un valor superior al nominal. Los térmicos suelen tener señalización de relé disparado, botón de disparo, botón de reposición automática o bloqueo de reconexión, y dos os auxiliares para desconexión del or, o un o

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inversor, para señalizar a distancia el defecto. En resumen, si la corriente del motor sobrepasa los valores itidos, el térmico acciona un o auxiliar y éste, a su vez, actúa sobre el or que desconecta de la red al equipo sobrecargado. Las curvas de desconexión del térmico deben seguir lo más cerca posible las variaciones de la temperatura del motor, midiéndola a través de la corriente que éste toma de la red. Cuanto mayor es esta corriente más rápido actúan estos relés (característica de tiempo inverso como los fusibles). Para lograr una correcta desconexión debe eliminarse la influencia de la temperatura ambiente sobre los bimetales de la protección térmica; esto se logra por un dispositivo compensador. Habitualmente las curvas de desconexión son independientes de la temperatura ambiente entre -25 °C y +55 °C. En ciertos casos es conveniente que el térmico no vuelva automáticamente a su posición de "conectado" una vez que haya actuado; sobre todo en automatismos que puedan llevar a una serie de maniobras no deseadas (por ejemplo, en bombas de elevación de agua).

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Cuando el motor es controlado por medio de pulsadores, de cualquier forma debe ser puesto en marcha mediante su pulsador de arranque. En este caso, es práctico que el relé vuelva solo a su posición de conectado automáticamente. Ambas variantes están incluidas en algunos modelos. Una ligadura o botón permite conectarlo en automático (o sea sin reset), o bien conectarlo en manual (es decir con reset). El mismo botón permite reconectar el or.

RESET MANUAL (H) Presionar el pulsador azul para reconectar.

RESET AUTOMÁTICO (A) Reconecta automáticamente.

Como se ha dicho, el relé debe ser ajustado al valor real de consumo del motor; dicho ajuste puede realizarse durante el funcionamiento del equipo.



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En busca de la protección completa: los fusibles

EN BUSCA DE LA PROTECCIÓN COMPLETA: LOS FUSIBLES La maniobra donde interviene un or tiene sus puntos débiles que hemos de controlar.

El relé térmico, ya presentado, se ocupa de la protección contra sobreintensidades del motor, Pero ¿quién controla los cortocircuitos? ¿Quién protege al motor y al or de los efectos destructores de estos? La respuesta es sencilla: los cortacircuitos. CORTACIRCUITOS FUSIBLES DE BAJA TENSIÓN Los cortacircuitos fusibles son el medio más antiguo de protección de los circuitos eléctricos y se basan en la fusión por efecto de Joule de un hilo o lámina intercalada en la línea como punto débil. Tienen formas y tamaños muy diferentes según sea la intensidad para la que deben fundirse, la tensión de los circuitos donde se empleen y el lugar donde se coloquen. El elemento metálico interior de un fusible tiene sección circular cuando la corriente que controla es pequeña, o está formado por láminas si la corriente es grande. En ambos casos el material de que están formados es siempre un metal o aleación de bajo punto de fusión a base de plomo, estaño, zinc, etc.

Los fusibles de tipo gl se utilizan en la protección de líneas, estando diseñada su curva de fusión "intensidad-tiempo" para una respuesta lenta en las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos. Los fusibles de tipo aM, especialmente diseñados para la protección de motores, tienen una respuesta extremadamente lenta frente a las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos. Las intensidades de hasta diez veces la nominal (10 In) deben ser desconectadas por los aparatos de protección propios del motor, mientras que las intensidades superiores deberán ser interrumpidas por los fusibles aM. La intensidad nominal de un fusible, así como su poder de corte, son las dos características que definen a un fusible. La intensidad nominal es la intensidad normal de funcionamiento para la cual el fusible ha sido proyectado, y el poder de corte es la intensidad máxima de cortocircuito capaz de poder ser interrumpida por el fusible. Para una misma intensidad nominal, el tamaño de un fusible depende del poder de corte para el que ha sido diseñado, normalmente comprendido entre 6.000 y 100.000 A.

Fundamentalmente encontraremos dos tipos de fusibles en las instalaciones de baja tensión: • gl (fusible de empleo general). • aM (fusible de acompañamiento de Motor).


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Un gran inconveniente de los fusibles es la imprecisión que tiene su curva característica de fusión frente a otros dispositivos que cumplen el mismo fin, tales como los interruptores automáticos. Esto equivale a decir que la banda de dispersión de los fusibles es mayor que la de los interruptores automáticos, pese a que el fabricante solamente facilita la curva media de los fusibles.

tren en la relación 1:1.6, deben de poder desconectar de forma selectiva.

Otro inconveniente de los fusibles es la facilidad que tienen de poder ser usados con una misma disposición de base, hilos o láminas no adecuadas.

La intensidad nominal mínima del fusible de protección de un motor se determina a partir de la intensidad de arranque y del tiempo de arranque del mismo. En un arranque normal un fusible no debe fundir ni envejecer.

Así mismo, la independencia de actuación de los fusibles en una línea trifásica supone un serio problema, ya que con la fusión de uno de ellos se deja a la línea a dos fases, con los inconvenientes pertinentes que ello conlleva. La selectividad entre fusibles es importante tenerla en cuenta, ya que de ello dependerá el buen funcionamiento de los circuitos. Idéntico problema se nos presentara con la selectividad de los interruptores automáticos. Entre la fuente de energía y el lugar de defecto suele haber varios aparatos de protección contra cortocircuitos. Para desconectar la zona afectada, es necesario que los fusibles reaccionen de forma selectiva, es decir, debe desconectar primero el fusible más próximo al lugar de defecto. Si por alguna causa este fusible no responde correctamente, debe actuar el siguiente, y así sucesivamente. La selectividad entre dos fusibles se determina gráficamente mediante la comparación de ambas características de disparo; para ello, las curvas, a la misma escala, no deben cortarse ni ser tangentes. Esto es cierto en el caso de sobrecargas y pequeñas intensidades de cortocircuito, pero no lo es en el caso de intensidades muy grandes de cortocircuito, ya que aquí los tiempos de fusión son extremadamente cortos y solamente es posible la selectividad en fusibles con una notable diferencia de valor nominal de la intensidad. Según la norma VDE 0636, los fusibles cuyas intensidades nominales se encuen-

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La norma CEI 269-2, no es tan exigente, y dice que sólo los fusibles cuyas intensidades nominales estén en la relación 1:2 pueden desconectar de forma selectiva. Intensidad nominal mínima isible en un fusible aM.

En los motores de jaula de ardilla (arranque directo) la intensidad de arranque es aproximadamente de 4 a 8 veces la intensidad nominal. El tiempo de arranque depende del par de giro del motor y del momento de inercia de todas las masas a acelerar; este tiempo suele estar comprendido entre 0,2 y 4 segundos, pudiendo ser mayor en casos especiales de "arranque difícil". En los motores de anillos rozantes y motores de jaula con arranque estrellatriángulo, la intensidad de arranque suele estar comprendida entre 1,1 y 2,8 veces la intensidad nominal. El tiempo de arranque en estos casos varía muy ampliamente. Para tiempos de arranque de hasta 5 segundos, la intensidad nominal del fusible puede ser igual a la intensidad nominal de empleo del motor, pero para valores iguales o superiores es conveniente determinar la intensidad nominal del fusible, teniendo en cuenta las curvas características intensidad-tiempo de arranque del motor y del relé térmico de protección. Seguidamente veamos el caso de un motor cuya intensidad de arranque es seis veces el valor nominal y el tiempo es de cinco segundos. La intensidad nominal mínima del fusible la podemos obtener mediante la intersección de dos líneas, la determinada por el tiempo de arranque tA y la correspondiente a 0,85 de la intensidad nominal IA. El punto así determinado nos marca el límite inferior de la banda de dispersión del fusible, por lo



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Es, básicamente, un interruptor automático, cuya característica de disparo es exactamente igual a la del relé térmico. Puede incluir el disparo por falta de fase, la compensación de temperatura ambiente y un disparo magnético ajustado para proteger adecuadamente al térmico. Por eso el guardamotor, dentro de ciertos límites, reemplaza al conjunto [or + térmico + fusibles].

tanto el fusible elegido deberá pasar por encima de este punto. Observando la curva característica de la protección térmica F1 y la curva característica del fusible elegido F2, podremos observar cómo la actuación de relé térmico se extiende hasta diez veces la intensidad nominal (intersección de F1 con F2), y a partir de este valor será el fusible el encargado de proteger el motor. EL GUARDAMOTOR Lo incluimos aquí porque es un dispositivo que reúne las necesidades de un arranque directo en un solo aparato. Interviene en la maniobra más sencilla, la del arranque de un motor de poca potencia, hasta 12,5 KW.


Si bien logra reunir en un solo aparato las cualidades de tres, con las consecuentes ventajas de espacio, tiempo de montaje y cableado, tiene una limitada capacidad de ruptura, que le impide ser colocado en cualquier instalación. Sin embargo, para instalaciones domiciliarias, inclusive edificios, el guardamotor satisface todos los requerimientos. Por su parte, su condición de interruptor le da una reducida vida útil con una limitada frecuencia de maniobras. Su accionamiento es manual, por lo que es necesario accionarlo de frente. Por ello, son muy limitadas las posibilidades de realizar con él automatismos. Para evitar la destrucción de alguno de los elementos de la instalación se puede efectuar una combinación de dispositivos para aprovechar las bondades de cada uno de ellos. Estas combinaciones sólo son factibles con algunos guardamotores ya que éstos tienen la propiedad de limitar las corrientes de cortocircuito, protegiendo de esta manera al or.

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Elección de un or electromagnético

ELECCIÓN DE UN OR ELECTROMAGNÉTICO

• La tensión nominal de funcionamiento, en voltios (V).

• La corriente de corte, que depende del tipo de categoría de servicio y se obtiene a partir de la corriente de servicio, amperios (A).

• La corriente de servicio (Ie) que consume, en amperios (A).

Los pasos a seguir para la elección de un or son los siguientes:

Es necesario conocer las siguientes características del receptor:

1. Obtener la corriente de servicio (Ie) que consume el receptor. Potencia mecánica (Pm) (kW)

Corriente de servicio (Ie) (A) 220 V

380 V

0,75

3

2

1,1

4

2,5

1,5

6

3,5

2,2

8,5

5

3

11

6,5

4

14,5

8,5

5,5

18

11,5

7,5

25

15,5

10

35

21

11

39

23

15

51

30

22

73,5

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2. A partir del tipo de receptor, obtener la categoría de servicio. 3. A partir de la categoría de servicio elegida, obtener la corriente de corte (Ic) con la que se obtendrá el calibre del contador. Con estos valores se consultan las tablas provistas por los fabricantes para elegir el or más apropiado. Estas tablas dan los límites garantizados de aplicación de cada uno de los modelos de ores, para cumplir con las normas correspondientes. Cabe señalar que estas tablas también permiten la selección del relé térmico y el fusible adecuado para la aplicación.

• La naturaleza y la utilización del receptor, o sea, su categoría de servicio. Categoría de servicio

Ic / Ie

Factor de potencia

AC1

1

0,95

AC2

2,5

0,65

AC3

1

0,35

AC4

6

0,35


Por tal se entiende una serie de elemen-

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Elección de un or electromagnético

Todos los parámetros que hemos comentado aparecen en esta tabla de seis ores.

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Los auxiliares de mando

LOS AUXILIARES DE MANDO

tos que pueden activar, parar y señalizar una maniobra automática.

Marcado 2: os móviles.

Nos estamos refiriendo a los pulsadores de marcha, paro, selectores, actuadores de mando y a los pilotos de señalización. Todos ellos están formados por una parte externa, que es la que vemos al acercarnos a un cuadro eléctrico, sujeta a la tapa del cuadro de forma tal que es difícil que pueda soltarse o girar, lo que seria un peligro para la seguridad de la maniobra. El sistema consiste, normalmente, en un aro, situado en la parte oculta, con dos tornillos que lo comprimen contra el cuadro. En este aro entra la cabeza del pulsador como una bayoneta. Y una parte oculta a la que suele llamarse cámara de os, en el caso de los pulsadores, selectores y actuadores y zócalo portalámparas, en el caso de los pilotos. Esta cámara acostumbra engancharse a la cabeza mediante clips. Suelen poder acoplarse hasta tres cámaras. Marcado 1: empujador.

Características constructivas de los pulsadores El diámetro más utilizado es de 22,5 mm ya que es un tamaño muy adaptable, que ocupa poco espacio y resulta muy operativo. También existe una medida mayor, 30,5 mm, pero se destina a lugares donde no importa el tamaño. El grado de protección suele se IP 40, pero también existe una protección mayor IP 65 y finalmente otra superior, IP 66, conseguida con la incorporación de capuchones de goma.


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Téngase presente que hay situaciones donde el dedo que acciona un pulsador puede no estar seco, tener grasa o cualquier otra sustancia que pudiera entrar en o con las cámaras de os y alterar el resultado deseado, con el consiguiente peligro.

Modelos de cabezas de accionamiento. En la figura podemos ver distintos modelos.

La protección eléctrica es muy importante, debe existir un aislamiento perfecto entre el dedo actuador y los os con tensión, por ello, hoy en día, todas las marcas los fabrican de CLASE II. Duración mecánica: Se asigna a los pulsadores una duración de 2 millones de maniobras, A los selectores y manipuladores con retención, 500.000 maniobras y a los pulsadores de paro de emergencia, 300.000 maniobras. Estos elementos pueden ser empotrados en es de espesor de 1a 6 mm. Capacidad de los os: > 1 x 0,5 mm2 pero < de 2 x 2,5 mm2. El funcionamiento de los os:

Modelos de cámaras de os. Son el complemento de las anteriores. Es interesante el de cierre anticipado y el de apertura retardada.

Suelen ser de accionamiento lento, autolimpiante por arrastramiento. Respecto a su montaje suele haber dos tipos: • Tras cuadro, que significa que en la tapa del cuadro se encuentra el pulsador y la cámara de os. • Fondo cuadro. En este caso en la tapa se queda la cabeza y en el fondo del cuadro la cámara de os. La fuerza de de apertura positiva, que es aquella que nos asegura la apertura del o, tiene un valor de 15N en un pulsador normal y 40 N en un pulsador seta. La velocidad de accionamiento tiene un valor máximo de 20 mm/s y un valor mínimo de 10 mm/s.

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Los selectores tienen otro aspecto y se llaman así por su carácter selectivo.

Manipuladores. Son como una palanca de cambios.

2 posiciones 3 posiciones

5 posiciones

4 posiciones

Pilotos. 3 posiciones

3 posiciones

Pulsadores dobles. Simplifican el montaje cuando eso es lo que deseamos.


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Las maniobras se deben señalizar de tal forma que se nos advierta de su estado. Para ellos recurrimos a los pilotos de señalización. Están formados por una parte externa que se llama carátula y puede tener, como luego veremos, distintos colores, pero no arbitrarios sino fruto de lo que se detalla en la norma correspondiente. Dentro de la carátula se aloja una lámpara de señalización. La parte oculta lleva una base o zócalo con un portalámparas, generalmente de bayoneta Ba9s, para que no se afloje y pueda falsear un estado que no es cierto. Es importante destacar que no se deben permitir lámparas fundidas, por lo que acabamos de decir. Como se da la circunstancia de que la duración de estas pequeñas lámparas es muy baja, 5.000 ó 10.000 horas, hay que recurrir a diversos artilugios, que enumeramos:

• Alimentación directa con corriente alterna o continua, lámpara de 2W, no muy aconsejada. • Conjunto resistencia lámpara en serie. Así rebajamos la tensión, en la lámpara, a 110 -125 V y su vida se ve sensiblemente aumentada. • Utilizando lámparas multiled a 48 V podemos alcanzar las 50.000 horas de funcionamiento. Rebajar la tensión a esos 48 V se logra con una resistencia en serie. • El uso de una pastilla intermitente en serie permite incrementar la vida de la lámpara. • Un pequeño transformador rebaja la tensión a 6V y así podemos conseguir mayor duración. • Combinando alguno de estos sistemas se logra también buenos resultados.

¿Qué es un multiled? Es un conjunto de diodos LED,s, normalmente 7, de un diámetro de 3 mm, unidos en paralelo. ¿Qué es un diodo LED? Aconsejamos a nuestros lectores leer, en EL MUNDO DE LA ILUMINACIÓN, la parte correspondiente a estas fuentes de luz del futuro. No obstante recordamos que son semiconductores que generan luz. Cada día se diseñan nuevos diodos con mayor eficiencia y sobre todo con una vida estimada de 50.000 a 100.000 horas.

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Finalmente, en los últimos esquemas, podemos ver cómo, gracias aun diodo, es posible verificar todas las lámparas de un enorme cuadro sinóptico, de una central eléctrica, por ejemplo.

El funcionamiento es sencillo: Todas las lámparas llevan un línea adicional de un sólo hilo, que gracias al carácter conductor, en un sentido, del diodo, es posible alimentarlas, al activar el interruptor de test, si interferir en sus circuitos.

Aparatos de mando y señalización, 22 mm. Selección del color de conformidad con IEC 60204-1


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Pulsadores luminosos. Simplifican la maniobra y ayudan a localizar todos los elementos.

Selectores

Esquema

Selectores luminosos. Lo mismo que en el caso anterior.

Finalmente, presentamos un resumen de los esquemas de actuación de los selectores y combinadores.

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Los auxiliaresContadores de mando

Selectores

Esquema

Conviene tomar los datos mencionados del catálogo del fabricante con el que trabajemos pues no todos tienen ni los mismos valores ni las mismas características. Así, por ejemplo, hay fabricantes que incorporan, a la gama de pulsadores y pilotos, un elemento curioso, un zumbador, con el que se puede advertir una perturbación en la maniobra.

Veamos cómo es:

Cajas montadas. Son una alternativa cuando se quiere hacer llegar la maniobra desde el cuadro a otros lugares donde sea preciso también controlarla. Otra aplicación es cuando no hay sitio en el propio cuadro de la maniobra.

Selectores


Esquema

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Interruptores final de carrera - Limitadores

INTERRUPTORES FINAL DE CARRERA - LIMITADORES GENERALIDADES Y APLICACIONES

Los finales de carrera significan un paso más en la evolución del automatismo industrial, que exime al hombre de tareas de control repetitivas y monótonas.

tener presente al diseñar una función. Una de ellas, muy importante sin duda, es que no debe utilizarse nunca un final de carrera como tope mecánico.

Son sinónimo de acción y de movimiento. Cualquier máquina, léase prensa, cizalla, plegadora o ascensor incorpora estos elementos de forma masiva. Tal vez en este último es donde se entiende más la función perfecta del final de carrera. Si no estuviera instalado en el lugar exacto para la parada no nos fiaríamos de este medio de desplazamiento entre pisos. La fiabilidad de funcionamiento hace que nos sintamos seguros. Veamos cómo actúan.

Existen muchas variantes de éste tipo de interruptores, para aplicaciones típicamente industriales, con diversas características.

os con ruptura brusca.

Hay que intentar adaptar el más idóneo en cada aplicación particular. Sin embargo, prevalecen unas condiciones, de aplicación general, que conviene


En cualquier aplicación, en máquinas, en equipos automatizados, etc., se debe colocar siempre que sea necesario, un tope mecánico independiente, con el fin de evitar que un final de carrera efectúe ésta función, para la cual no ha sido diseñado. Posiblemente algún modelo de interruptor final de carrera puede soportar este esfuerzo, durante un tiempo limitado, pero con ello se perjudica gravemente su fiabilidad y eficacia, llegando a corto plazo a su deterioro o simplemente su destrucción inevitable. Una de las particularidades que se le exigen es su precisión respecto a la reiteración del punto de conmutación. Pues en el caso de que reciba impactos mecánicos (al actuar como tope mecánico), se desplaza inevitablemente su posición, y con ello se modifica su punto de ruptura respecto al actuador, y con ello queda afectado el comportamiento eléctrico del sistema. En aplicaciones de seguridad, la Normativa actual no sólo prohíbe utilizar un interruptor como tope mecánico, sino que incluso, en la mayoría de los casos, exige

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un sistema de fijación física, que impida su posible desplazamiento, bien sea mediante unos pitones de posicionado complementarios, o mediante un diseño del interruptor que no permita su posterior desplazamiento, una vez instalado. Además y de forma periódica, hay que supervisar su posición correcta y su fijación mecánica. Al diseñar la aplicación del interruptor de este tipo, se debe procurar que un posible desplazamiento de la parte móvil actuadora, no incida en el mismo interruptor, sino que debe ofrecer salida libre, más allá del interruptor, para el caso de un sobrerecorrido inesperado de la parte móvil. Generalmente, los interruptores final de carrera suelen accionarse mediante dispositivos como son los de pistón directos, los tipo telescópicos, los que llevan rodillo, las palancas con rodillo, las palancas abatibles, y las palancas oscilantes con rodillo. En cada caso, existen unos ángulos de ataque previstos por el fabricante, que limitan el ángulo de incidencia de la parte móvil, de tal forma, que no resulte perjudicado el interruptor, debido a un ángulo inadecuado de accionamiento, y por ello es aconsejable consultar los datos técnicos del fabricante. En el caso de un accionamiento mediante leva, o rampa móvil, al pistón directo del interruptor, se produce un desdoblamiento del par de fuerza aplicado al pistón, y con ello se genera un rozamiento lateral, en la guía del mismo, que a medio plazo puede deteriorar dicha guía, debido al posible juego mecánico creado por el desgaste lateral. En el caso de accionamiento directo, en el mismo sentido que permite el propio pistón, no se genera éste desgaste lateral indeseado, pero hay que procurar que no se llegue a producir la situación de tope mecánico, por el propio final de carrera. Con éste fin, existen algunos modelos de actuador, que disponen de un sistema telescópico, elástico, que ite su desplazamiento más allá del punto de conmutación, sin por ello perjudicar la fiabilidad

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del interruptor, ya que existe un post-recorrido de seguridad, generalmente suficientemente importante, para evitar que el movimiento actuador, llegue al final de su recorrido propio. Sin embargo, generalmente resulta más aconsejable utilizar una palanca con rodillo, capaz de efectuar la función eléctrica con facilidad, y al mismo tiempo dar salida, sin riesgo alguno, al actuador móvil de la máquina. Las palancas oscilantes, y todas sus versiones (que suelen ser muchas), son en la mayoría de los casos, la solución óptima, ya que su versatilidad ofrece niveles de fiabilidad, difícilmente comparables con las palancas directas. Otro punto a tener en cuenta, es la forma con que se deja de actuar al final de carrera: Hay que evitar un salto brusco al soltar el actuador, ya que en tal caso pueden generarse rebotes mecánicos, o incluso rebotes eléctricos, debido a la inercia del sistema de accionamiento.

Un final de carrera con palanca oscilante, puede ocasionar problemas a corto plazo, si se suelta de forma abrupta, una vez accionado, y esto es debido a la inercia de la palanca y su rodillo, al efectuar su retorno de forma muy rápida, por el resorte propio de recuperación. Así resulta aconsejable disponer de un ángulo de caída en la leva o en la rampa de accionamiento, que evite dicho retorno libre e incontrolado de la palanca y su rodillo, sobretodo en casos de palancas de dimensiones medias y grandes. Los rodillos o ruedas de accionamiento, situados en las palancas, también requie-



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ren una selección adecuada por el diseñador de la máquina o del sistema, a fin de aplicar el material más adecuado a su futuro trabajo. Existen rodillos de materiales muy diversos, plásticos, metálicos, de acero inoxidable, de goma, etc. etc., y según el tipo de aplicación, deberá seleccionarse el material más adecuado, y tener en cuenta que a veces puede resultar más adecuado un rodillo plástico, que uno metálico, siempre dependiendo del actuador, de su perfil, y de su material. Los rodillos metálicos, debido a su masa superior, aumentan el momento de inercia del conjunto rodillo más palanca, cosa no siempre deseable a medio o largo plazo. Una revisión periódica del sistema palanca y rodillo puede evitar problemas e incidencias del sistema. Frecuentemente se pueden suministrar recambios de palancas con rodillo, o del rodillo suelto, según cada fabricante, pudiendo así reducir el coste económico de la reparación, de forma importante. También resulta posible, en muchos casos, obtener recambios originales del cabezal oscilante, o incluso de alguna de sus partes sometidas a desgastes, o que aconsejan su recambio debido a una maniobra indebida, causante de su destrucción. No se dude en consultar su posible suministro, como recambio suelto.

Definiciones y terminología técnica • FM. Fuerza de mando. Fuerza necesaria aplicar al órgano de mando para desplazarlo de la posición de reposo (PRP) a la posición de trabajo (PTR). • FAP. Fuerza de apertura positiva. Fuerza aplicada al órgano de mando para cumplir la maniobra positiva de apertura. • FCT. Fuerza de carrera total. Fuerza aplicada al órgano de mando para alcanzar la carreta total (CT).


• FR. Fuerza de relajamiento. Valor hasta el que hay que reducir la fuerza de mando (FM) de manera que permita el retorno del mecanismo a la posición de relajamiento (PRL). • PRP. Posición de reposo. Posición del órgano de mando cuando no se le aplica ninguna fuerza mecánica exterior. • PA. Posición de acción. Posición del órgano de mando respecto a su fijación en el momento en que una fuerza de acción provoca el funcionamiento del mecanismo de acción brusca. • PTR. Posición de trabajo. Posición del órgano de mando cuando la fuerza aplicada lo ha llevado al valor de carrera capaz de un funcionamiento mecánico y eléctrico fijado. • PAP. Posición de apertura positivo. Posición del órgano de mando en el momento en que una fuerza provoca la maniobra positiva de apertura. • PFC. Posición de final de carrera. Posición del órgano de mando cuando la fuerza aplicada lo ha desplazado hasta los límites efectivos de la carrera aceptable sin acarrear deterioro. • PRL. Posición de relajamiento. Posición del órgano de mando en el momento en que el mecanismo de acción brusca vuelve a su estado inicial. • CA. Carrera de aproximación. Distancia entre la posición de reposo (PRP) y la posición de acción (PA). • CTR. Carrera de trabajo. Distancia entre la posición de reposo (PRP) y la posición de trabajo (PTR).

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• CAP. Carrera de apertura positiva. Desplazamiento mínimo del órgano de mando que asegura la maniobra positiva del o en la apertura.

• CD. Carrera diferencial. Distancia entre la posición de acción (PA) y la posición de relajamiento (PRL).

• CT. Carrera total. Distancia entre la posición de reposo (PRP) y la posición de final de carrera (PFC).

FUERZAS - POSICIONES - CARRERAS

Posición del órgano de mando

Circuito eléctrico

Final de carrera con cápsula Reed para ambientes explosivos.

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AUTOMATISMOS 55-78.qxp:AUTOMATISMOS 55-78.qxp

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La lógica cableada

LA LÓGICA CABLEADA Para desarrollar esquemas, de forma sencilla, conviene recurrir al álgebra de Boole. ¿Quién fue su artífice? Breve historia

George Boole George Boole nació el 2 de noviembre de 1815 en Lincoln, Lincolnshire, Inglaterra. Realizó sus estudios, primero en una escuela local y luego en una escuela de comercio. Su padre le inició desde muy joven en matemáticas y le enseñó como construir instrumentos ópticos. A la edad de doce años tradujo una oda escrita en latín del poeta Horacio. A los dieciséis años fue asistente de un maestro. A pesar de que su curiosidad se centraba en los idiomas, en 1835, abrió una escuela y empezó a estudiar matemáticas por su cuenta. Examinó los trabajos de Laplace y Lagrange y a partir de notas de los mismos realizó su primera obra. Duncan Gregory, editor del periódico matemático en Cambridge le propuso estudiar en la universidad, a lo que Boole tuvo que negarse debido a que el dinero que obtenía de la escuela lo utilizaba para mantener a sus padres. Publicó un trabajo acerca de ecuaciones diferenciales, que le hizo merecedor de una medalla otorgada por la Sociedad Real.


En 1849, obtuvo el puesto de director de matemáticas en la Universidad Queens y allí trabajó durante el resto de su vida. En 1854 publicó sus estudios sobre las teorías matemáticas de lógica y probabilidad. Boole redujo la lógica a una forma de álgebra sencilla, naciendo así lo que se conoce como álgebra booleana, que influyó, de forma notable, en el desarrollo de los circuitos eléctricos y en la informática. Fue galardonado con honores de la universidad de Dublín y Oxford, siendo elegido miembro de la Sociedad Real en 1857. Su esposa Mary, era sobrina de Sir George Everest, de quien se le dio el nombre al Monte Everest. Murió de pulmonía, a los 49 años, el 8 de diciembre de 1864 en Ballintemple, Couny Cork, Irlanda.

Utilidad del álgebra de Boole. Para interpretar lo que se presenta a continuación, sólo será necesario saber que en un o caben dos estados, uno, activado o cerrado, al que asignamos con la cifra 1 y otro inactivado o abierto, al que asignamos con la cifra 0. Para simplificar el resultado interesa hacer un extracto del mismo, recurriendo a “la tabla de la verdad”, que no es ni más ni menos que un reflejo de las anotaciones que suelen hacerse cuando realizamos un juego de lógica.

Puerta lógica Una puerta o compuerta lógica, es la expresión física en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores.

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La lógica cableada

Podemos trabajar y experimentar con relés o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica. Por ejemplo, para la función Y (AND) colocamos interruptores en serie.

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Basta que uno de éstos tenga la condición de «abierto», para que la salida de la compuerta Y sea = 0, mientras que para la ejecución de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores debe ser en paralelo.



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La lógica cableada

LÓGICA DIRECTA Puerta SI (IF)

Puerta Y (AND)

Símbolo de la función lógica SI.

Símbolo de la función lógica Y.

Función

Su símbolo es un punto (·), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B.

La puerta lógica SI, realiza la función igualdad. Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SI es:

Función

La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND, realiza la función de producto lógico. Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es: Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta SI Entrada A

Salida A

0

0

1

1

Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta AND Entrada A

Entrada B

Salida AB

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Su definición se puede dar, como una compuerta que entrega un 1 lógico sólo si todas las entradas están a nivel alto 1.


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La lógica cableada

Puerta O (OR)

Puerta OR-exclusiva (XOR)

Símbolo de la función lógica O.

Símbolo de la función lógica O-exclusiva.

La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR, realiza la operación de suma lógica.

La puerta lógica O-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo.

Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:

Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente: Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta OR Tabla de verdad puerta XOR

Entrada A

Entrada B

Salida A + B

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

Podemos definir la puerta O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico si al menos una de sus entradas está a 1.

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Entrada A

Entrada B

Salida A

B

Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los unos en las entradas son impares. Ej.: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas).



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La lógica cableada

LÓGICA NEGADA Puerta NO (NOT)

Puerta NO-Y (NAND)

Símbolo de la función lógica NO.

Símbolo de la función lógica NO-Y.

Función

Función

La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función de inversión o negación de una variable lógica.

La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado.

Ecuación

Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es:

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NAND es:

Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta NOT

Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta NAND

Salida

Entrada A

Entrada B

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Entrada A

Se puede definir como una puerta que proporciona el estado inverso del que esté en su entrada.


Salida

Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que proporciona a su salida un 0 lógico únicamente cuando todas sus entradas están a 1.

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La lógica cableada

Puerta NO-O (NOR)

Puerta equivalencia (XNOR)

Símbolo de la función lógica NO-O.

Símbolo de la función lógica equivalencia.

La puerta lógica NO-O, más conocida por su nombre en inglés NOR, realiza la operación de suma lógica negada.

La puerta lógica equivalencia, más conocida por su nombre en inglés XNOR, realiza la función booleana AB+A'B'. Su símbolo es un punto (·) inscrito en un círculo.

Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOR es:

Ecuación

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XNOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente: Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta OR Salida

Tabla de verdad puerta XNOR

Entrada A

Entrada B

0

0

1

Entrada A

Entrada B

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

Podemos definir la puerta NO-O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico sólo cuando todas sus entradas están a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo de operadores.

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Salida

Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona un 1 lógico, sólo si las dos entradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1. Con lo visto anteriormente ya podemos dedicarnos a la representación de esquemas.



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Teoría básica del motor eléctrico

TEORÍA BÁSICA DEL MOTOR ELÉCTRICO Introducción Gracias al motor eléctrico se ha conseguido reducir notablemente el trabajo que realiza el hombre para su supervivencia. El motor eléctrico es un dispositivo simple, en principio, que convierte energía eléctrica en energía mecánica. Con el paso de los años, los motores eléctricos han cambiado substancialmente en diseño, no obstante los principios básicos de operación han seguido siendo iguales. Mencionaremos los fenómenos de magnetismo y los principios básicos del motor de C.A. Magnetismo Sabemos que un imán permanente atraerá objetos de metal cuando el objeto está cerca o en de o con dicho imán. El imán puede hacer esta función permanentemente debido a su fuerza magnética propia, definida como "campo magnético". En la Figura a, el campo magnético de dos imanes permanentes se representa por las "líneas del flujo". Estas líneas del flujo nos ayudan a visualizar el campo magnético de cualquier imán aunque sean invisibles (podemos materializarlas espolvoreando limaduras de hierro sobre un papel y acercándolo al campo magnético). Las líneas del flujo se dibujan con la dirección indicada, es decir, del polo N al polo S. Líneas de flujo

Imán

Imán de herradura

Figura a. Las líneas del flujo de un campo magnético viajan del polo N al polo S.


El número de líneas del flujo varía de un campo magnético a otro. Cuanto más fuerte es el campo magnético, mayor es el número de las líneas del flujo que se dibujan para representar el campo magnético. Un campo magnético similar se produce alrededor de un conductor eléctrico, cuando circula corriente a través del mismo, Figura b-1. Sus líneas del flujo definen el campo magnético en forma de círculos concéntricos alrededor del conductor. La "regla de la mano izquierda" véase la Figura b-2. indica que sí se señala con el pulgar de la mano izquierda la dirección de la corriente, los dedos señalarán la dirección que presenta el campo magnético.

Conductor Líneas de flujo

Campo magnético

Corriente

Paso de corriente

Figura b. El paso de corriente eléctrica en un conductor genera un campo magnético representado por las líneas concéntricas de flujo alrededor del conductor.

Cuando el conductor conforma una bobina (véase Figura c), todas las líneas individuales del flujo producidas por cada sección del mismo forman un gran campo magnético alrededor de la bobina. Igual que en el imán permanente, estas líneas del flujo salen del norte de la bobina y vuelven a entrar en la bobina por el polo sur. El campo magnético de una bobina es mucho

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mayor que el campo magnético generado alrededor de un simple conductor antes de integrarse en aquella. Líneas de flujo

Figura c. Las líneas magnéticas que genera un conductor, en forma de bobina, salen del polo N y entran al polo S.

Este campo magnético alrededor de la bobina puede reforzarse aún más, enrollando ésta en un núcleo de hierro o metal similar, ya que el alma de metal presenta menos resistencia a las líneas del flujo que el aire. (Así es como se realiza la bobina del estator de un motor, bobina de hilo esmaltado de cobre sobre chapas de hierro). El hecho de que un campo magnético sea producido por una bobina significa que, cuando se invierte la corriente, los polos cambian de situación debido al cambio de dirección del flujo magnético (véase Figura d). Si este fenómeno magnético no se presentara, el motor de CA no existiría.

Propulsión magnética de un motor El principio de actuación de los motores se puede demostrar fácilmente usando dos electroimanes y un imán permanente. La corriente pasa a través de la bobina No. 1 en dirección al polo Norte y a través de la bobina No. 2 en dirección al polo Sur. Un imán permanente con un polo Norte y Sur es la pieza móvil de este motor simple. En la figura e-A el polo Norte del imán permanente está enfrente del polo Norte del electroimán. De manera semejante, los polos Sur están uno enfrente del otro. Como los polos magnéticos iguales se rechazan, el imán permanente empieza a girar. Cuando la fuerza de atracción entre los polos opuestos llega a ser lo suficientemente fuerte, el imán gira permanente. El imán giratorio continúa cambiando de dirección hasta que los polos opuestos se alinean. En este punto el rotor normalmente se detendría por la atracción entre los polos diferentes (Figura e-B).

Bobina 1

Bobina 1

Bobina 1

Bobina 2

Bobina 2

Bobina 2

Figura e. Propulsión magnética del motor.

Figura d. Los polos de una bobina electromagnética cambian cuando la dirección del flujo cambia.

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Sí la dirección de la corriente en las bobinas electromagnéticas es invertida repentinamente, se invierte la polaridad de las dos bobinas. Los polos otra vez serán iguales y se repelerán entre ellos. (Figura e-C). Por lo tanto, el imán permanente continuaría rotando. Este dispositivo sencillo es un motor en su forma más simple. Un motor real es más complejo, y, sin embargo, el principio es igual.



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Operación básica del motor de CA Un motor de CA tiene dos partes eléctricas básicas: un "estator" y un "rotor", como se muestra en la Figura f. El estator está en la parte fija. Consiste en un grupo de electroimanes individuales dispuestos de una manera tal que formen un cilindro hueco, con un polo de cada cara de los imanes hacia el centro del grupo. El término, "estator" se deriva de la palabra estático. El rotor es la parte que gira, que consiste en un grupo de electroimanes dispuestos alrededor de un cilindro, con sus polos haciendo frente a los polos del estator. El rotor se localiza dentro del estator y montado en el eje del motor. El término "rotor" se deriva de la palabra rotar. Si cambiamos progresivamente la polaridad de los polos del estator, de una manera tal que su campo magnético combinado rote, el rotor seguirá girando con el campo magnético del estator.

B-1 son los polos N y C-1 y B-2 son los polos S. El rotor se ve forzado a rotar 60 grados para alinearse con los polos del estator según lo demostrado en la figura. En el tiempo 3, B-1 y A-2 son los polos N. En el tiempo 4, A-2 y C-1 son los polos N. Al realizarse cada cambio, los polos del rotor son atraídos por los polos opuestos en el estator. En consecuencia, como el campo magnético del estator rota, el rotor se ve forzado a rotar con él.

Tiempo 1

Tiempo 2

Tiempo 3

Tiempo 4

Figura g. Rotación del campo magnético de un motor de CA.

Electroimanes

Motor trifásico.

Rotor Estator

Figura f. Componentes eléctricos básicos de un motor de CA.

En la Figura g se muestra como van rotando los campos magnéticos del estator. De acuerdo con la figura, el estator tiene seis polos magnéticos y el rotor tiene dos polos. En el tiempo 1, los polos A-1 del estator y el C-2 son polos Norte y los polos opuestos, A-2 y C-1, son los polos sur. El polo S del rotor es atraído por los dos polos N del estator y el polo N del rotor es atraído por los dos polos del sur del estator. En el tiempo 2, la polaridad de los polos del estator se cambia de modo que ahora el C-2 y


Para producir un campo magnético que rota en el estator de un motor de CA trifásico, se necesita que las bobinas del estator estén correctamente conectadas a la fuente de alimentación de corriente. La conexión para un estator de 6 polos se muestra en la Figura h. Cada fase de la fuente de alimentación trifásica está conectada con los polos opuestos y las bobinas asociadas se bobinan en la misma dirección. Como

Alimentación C.A. trifásica

Figura h. Cómo se conecta a la red trifásica el interior de un motor con un estator de seis polos.

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hemos visto en la Figura d, la polaridad de los polos del electroimán es determinada por la dirección de la corriente que circula por la bobina. Por consiguiente, si dos electroimanes opuestos del estator se bobinan en la misma dirección, la polaridad de los polos debe ser contraria. Por lo tanto, cuando el polo A1 es N, el polo A2 es S. Cuando el polo B1 es N, B2 es S y así sucesivamente.

Carcasa Estator

Rotor

Partes de un motor.

Los devanados que hemos visto en el interior del motor se conectan exteriormente de la forma siguiente, para dar lugar a los dos tipos posibles de conexión de un motor normal de jaula de ardilla.

Conexión en Estrella

Conexión en triángulo

Figura i. Cómo se puede conectar a la red trifásica un motor.

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La placa de bornes superior (conexión estrella) la conectaríamos a una red trifásica de 400 V. Y la de abajo a una red trifásica de 230 V. Hasta este punto poco se ha dicho acerca del rotor. En los ejemplos anteriores, se ha asumido que los polos del rotor son bobinas como los polos del estator. Así es exactamente cómo funciona un motor de CA síncrono. Sin embargo, la mayoría de los motores de CA que son utilizados actualmente no son motores síncronos. En lugar de eso, los motores de inducción son los que prevalecen en la industria. ¿Cuál es la diferencia del motor de inducción? La gran diferencia es la manera en la que se provee la corriente al rotor. Ésta no es ninguna fuente de alimentación externa; en lugar de eso, se utiliza la técnica de inducción, que es un fenómeno natural que ocurre cuando un conductor (las barras de aluminio en el caso de un rotor, véase el Figura j) se mueve a través de un campo magnético existente o cuando un campo magnético se pasa a un conductor. En cualquier caso, el movimiento relativo provoca que la corriente eléctrica circule por el conductor. Esto se refiere al flujo "inducido". En otras palabras, en un motor de inducción el flujo del rotor no es causado por cualquier conexión directa de los conductores a una fuente de voltaje, sino por la influencia de los conductores del rotor que provocan el corte de las líneas del flujo producidas por los campos magnéticos del estator. La corriente inducida en el rotor da lugar a un campo magnético alrededor de los conductores del rotor según lo mostrado en la Figura k. Este campo magnético alrededor de cada conductor del rotor hará que cada conductor actúe como un imán permanente, según lo ya explicado. Como el campo magnético del estator es alterno debido al efecto de suministro de C.A. trifásica, el campo magnético inducido del rotor será atraído y seguirá la rotación. El rotor está conectado con el eje del motor, así que el eje rotará y conducirá la carga acoplada a éste.



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Aluminio Cierre metálico

Barras de aluminio Chapas de hierro Eje

una velocidad un poco menor que la del campo magnético rotativo. Por esto, su velocidad de giro es siempre inferior a la velocidad de sincronismo, aumentando esa diferencia a medida que aumenta la carga resistente del motor.

Figura j. Construcción de un rotor del motor de inducción de CA.

Campo rotativo creado en los conductores del rotor gracias a la intensidad inducida.

Aguja imantada

Masa circular metálica

Motor Síncrono Motor Asíncrono Rotor Rotación

Campo magnético rotativo del estator

Figura k. Cómo el voltaje se induce en el rotor, dando por resultado un flujo en los conductores del rotor.

Más detalles sobre las diferencias entre el motor síncrono y asíncrono Si giramos un imán en forma de U, con una velocidad ns, alrededor de una brújula, observaremos que la velocidad n1, que adquiere la aguja será: n1= ns.

El funcionamiento de un motor asíncrono trifásico se entiende muy bien con el símil de la escalera metálica. El imán, en su desplazamiento v, provoca una variación de flujo en los segmentos cerrados de la escalera, que inducen una fuerza electromotriz f.e.m., e = - (dȠ/dt) que crea una intensidad y esta genera una fuerza F = I LB, que hace a la escalera desplazarse pero nunca a la velocidad del imán porque si lo hiciera no habría ni oposición, ni variación de flujo ni f.e.m. inducida, ni movimiento. Hemos captado que la escalera es el desarrollo de la jaula de ardilla del inducido de un imán.

Estamos en presencia de un motor síncrono. Si hacemos lo mismo sobre una masa circular metálica, la velocidad n2 que esta adquiere es: n2<ns. Se trata de un motor asíncrono. Hemos visto que el campo magnético rotativo induce un campo magnético en el rotor que se opone al primero, resultando un par que hace que el rotor gire en el mismo sentido del giro del campo magnético rotativo. Para que el campo magnético pueda producirse el rotor tiene que girar a


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Sistemas de arranque de los motores asíncronos trifásicos de rotor en cortocircuito o jaula de ardilla. Par de arranque Suponiendo que un motor de inducción comercial de jaula de ardilla se haga arrancar con el voltaje nominal (arranque a través de la línea), desarrollará un par de arranque que hará que aumente su velocidad. Al aumentar su velocidad a partir del reposo (100 por cien de deslizamiento), disminuye el deslizamiento. Esto hace que la velocidad aumente todavía más, reduciéndose en forma simultánea el deslizamiento y el par que desarrolla el motor de inducción. Deslizamiento El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad de un motor de inducción y la velocidad de sincronismo.

máximo exceden (en el caso normal) al par resistente. Por lo tanto la velocidad del motor aumentará, hasta que el valor del deslizamiento sea tan pequeño que el par que se desarrolla se reduzca a un valor igual al par resistente. El motor continuará trabajando a esta velocidad y valor de equilibrio del deslizamiento hasta que aumente o disminuya el par aplicado. En la figura se muestra la relación entre los pares de arranque, máximo y nominal a plena carga que desarrolla un motor de inducción, en función de la velocidad de éste y del deslizamiento. Se indica la corriente y el par desarrollados en el rotor del motor y el valor del deslizamiento desde el instante del arranque (punto a) hasta la condición de funcionamiento en estado estable (en general entre marcha en vacío y marcha a plena carga, puntos c y d) cuando los pares desarrollado y aplicado son iguales.

La velocidad de sincronismo es: n = 60 f/p Donde: - f: Frecuencia de la red a la que esta conectada la máquina (hercios). - p: Número de pares de polos que tiene la máquina. - n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto). Curva Característica.

Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 50 Hz (frecuencia típica en Europa), la máquina girará a 1500 r.p.m. El deslizamiento de ese motor a 1460 r.p.m sería 1500 -1460 = 40 r.p.m. El deslizamiento depende de la carga del motor. Las cargas más grandes producen más deslizamiento y por eso velocidades más bajas. El par desarrollado en el arranque y el valor del deslizamiento que produce el par

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Cuando se conecta un motor de estas características directamente a la red, éste absorbe una intensidad muy fuerte de la línea en el momento del arranque, lo que puede afectar no sólo a la duración de los aparatos de conexión, sino a las líneas que suministran energía eléctrica. Estas fuertes corrientes sobrecargan las líneas de distribución, pudiendo producir caídas de tensión y calentamiento en los conductores de las mismas. Por esta razón, las compañías de energía prescriben reglamen-



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taciones para reducir dichas corrientes de arranque a unos valores que sean aceptables. El arranque directo está permitido para motores que posean una potencia inferior a 5,5 Kw. Una forma de reducir la corriente de arranque es reducir la tensión aplicada al motor, con ello también se disminuye el par efectivo de arranque, ya que al disminuir la tensión, el flujo del estator también disminuye y con él la f.e.m. inducida en el rotor y la intensidad rotórica. El par de arranque disminuye con el cuadrado de la tensión. Existen diferentes métodos para reducir la corriente de arranque disminuyendo la tensión: - arranque estrella-triángulo: Es uno de los métodos más conocidos. Consiste en conectar primero el motor en estrella para, una vez arrancado, conmutar a la conexión en triángulo. Para que esto se pueda llevar a cabo, se debe utilizar un motor que esté preparado para funcionar a la tensión inferior conectado en triángulo. Así, por ejemplo, un motor de 230/400 podrá ser arrancado en una red de 230 V. Si a un motor de las características indicadas se le conecta primero en estrella, cada una de las bobinas del mismo quedará sometida a una tensión, inferior que si hubiese conectado en triángulo. Con ello se consigue que la intensidad en el


arranque quede disminuida casi a la tercera parte respecto al arranque directo en conexión en triángulo. El par también queda reducido a la tercera parte, lo que conviene tenerlo en cuenta si el motor arranca con toda la carga. Por esta razón, conviene que el motor arranque en vacío o con poca carga. - arranque con resistencias estatóricas: Consiste en reducir la tensión que producen unas resistencias conectadas en serie con el estator. Este sistema tiene el inconveniente de que consigue disminuir la corriente en función lineal de la caída de tensión producida. Sin embargo, el par queda disminuido con el cuadrado de la caída de tensión, por lo que su aplicación, se ve limitada a motores en los que el momento de arranque resistente, sea bajo. - arranque por autotransformador: Consiste en conectar un autotransformador en la alimentación del motor, de esta forma se consigue reducir la tensión de entrada y con ella la corriente de arranque. El par de arranque queda reducido en este caso en la misma proporción que la corriente, es decir, al cuadrado de la tensión reducida. Este sistema proporciona una buena característica de arranque, aunque posee el inconveniente de su alto precio.

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Corriente de carga nominal de los motores asíncronos

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Temporizadores

TEMPORIZADORES

Trataremos de explicar el funcionamiento básico de los distintos tipos de temporizadores con los que nos vamos a encontrar. Hemos pasado de funciones muy simples, desde su puesta en escena, a otras variadísimas y complejas que facilitan muchas tareas repetitivas. Como ejemplo indicaremos que hace unos 30 años era difícil encontrar un temporizador pausa-impulso regulable. Hoy en día la propuesta de modelos de los fabricantes es inmensa, incluso no todos coinciden en el mismo tipo de fabricados. Por este motivo aconsejamos a nuestros lectores consultar catálogos actualizados para localizar su necesidad y solicitarla con acierto.

El temporizador es un tipo de relé, con la diferencia sobre estos, que sus os no cambian de posición instantáneamente, sólo una vez transcurrido el tiempo marcado de antemano. Modelos Existen infinidad de modelos: 1. Temporizadores neumáticos El más simple es el neumático, cuyo símil puede ser una ventosa en la que practicamos un pequeño orificio que obligará a desprenderse de la superficie donde está adherida, al cabo de un tiempo. Cuanto mayor sea la sección de ese orificio el tiempo que tardará en desprenderse será menor. Cámara de aire Ajuste de tiempo

Introducción El temporizador es un elemento que incorpora, normalmente, un o conmutador temporizado, y algún o más, como luego veremos. Lleva también una escala de tiempo, de fácil manipulación. Seleccionando, en una especie de dial, un valor de tiempo, una vez conectado y transcurrido ese lapso, se produce la conmutación y así queda el conjunto hasta que se produzca una desconexión del aparato, al pulsar el paro de la maniobra, o por una ausencia de tensión o porque se ha creado otra situación peligrosa, que obliga a desconectar y a analizar la maniobra, por ejemplo el disparo del térmico.


Filtro Membrana

Temporizador neumático al trabajo. Comienzo de la temporización.

Pero vamos a analizarlo con más detenimiento: El funcionamiento real del temporizador neumático está basado en la acción de un fuelle que se comprime al ser accionado por el electroimán.

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Temporizadores

Al tender el fuelle a ocupar su posición de reposo la hace lentamente, ya que el aire ha de entrar por un pequeño orificio, de diámetro variable que al modificar su tamaño cambia el tiempo de recuperación del fuelle y por lo tanto la temporización. Consta esencialmente de las siguientes partes:

2. Temporizadores electromecánicos Cuando se hace obligada la exactitud, existen otros modelos como los electromecánicos, basados en un motor síncrono y embrague que arrastra un conjunto de engranajes, con la precisión de la relojería tradicional, consiguiendo su objetivo, para tiempos muy altos.

• Un filtro por donde penetra el aire comprimido, un vástago de latón.

Los temporizadores electromecánicos a rearme automático están equipados de:

• Un fuelle de goma solidario con un tornillo de regulación para el paso de aire y un resorte antagonista situado en el interior de este fuelle. El tornillo de regulación asegura la regulación progresiva de la temporización; las gamas de temporización cubren desde 0.1 segundos a 1 hora.

• Un embrague normal y durante la temporización ese electroembrague está en tensión.

• Una bobina electromagnética para corriente continua o alterna, según los casos. • Un juego de os inversores de ruptura brusca, solidarios al temporizador neumático por medio del vástago. El mismo aparato ite los dos tipos de temporización, a la conexión y a la desconexión, simplemente hay que accionar o cambiar, según modelos, la palanca oportuna.

• O un embrague inverso, que durante la temporización está fuera de tensión. Los temporizadores a rearme manual necesitan una intervención manifiesta, para el inicio de un nuevo ciclo, a fin de reposicionar el botón de regulación sobre el valor de temporización. Inconvenientes: • Tamaño respetable, para montajes tras cuadro de 96 X 96 ó 144X144, y fondo cuadro. • Precio elevado, debido al mecanismo.

El funcionamiento es el siguiente: Dispuesto el aparato para temporizar a la conexión, el fuelle, que ha estado comprimido, empieza a desplegarse, arrastrando el vástago, hasta transcurrir el tiempo prefijado que es cuando aquél actúa sobre el resalte del o de ruptura brusca, produciéndose la conmutación. Al disponer el aparato para la temporización a la desconexión se invierte el movimiento del vástago y hace que éste actúe al desconectar la bobina de la forma anterior.

3. Temporizadores electrónicos Finalmente, aparecieron los electrónicos con salida relé o transistor PNP y NPN. Ventajas: • Tiempos variables y de cualquier magnitud. • Gran precisión. • Variedad de maniobras. • Tamaño reducido.

Inconvenientes: • Tiempos cortos. • Precisión dudosa, lo que limita su uso a situaciones de baja exigencia.

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• Posibilidad de instalación den carril DIN. • Precio razonable. • Gran fiabilidad.



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Hemos comentado que pueden llevar más de un o, es cierto, porque iten incorporar un o conmutado instantáneo y otro, también conmutado, temporizado. La función del instantáneo suele ser realimentar la maniobra y el funcionamiento es el siguiente: Al poner en tensión el temporizador, escuchamos el ruido típico de la conmutación de un o, el instantáneo, y al cabo del tiempo marcado en el dial se oye el otro sonido, el producido por el o temporizado.

• Temporizador a la conexión: cuando conectamos la bobina, y la mantengamos así, los os cambiarán pasado el tiempo que tengan programado. Una vez desconectada estos vuelven inmediatamente a su posición de reposo. • Temporizador a la desconexión: al activar la bobina los os cambian inmediatamente y es al desconectarla cuando temporizan, pasado el tiempo programado retornan a la posición de reposo. • Pausa-impulso. El símil puede ser un generador de impulsos donde es posible regular los dos valores, el de pausa y el de actuación. Termina al desconectar el temporizador. Tiene un ruido característico, un tic-tac, si es que lleva salida de os, que se corresponden con el choque de estos.

Funciones básicas Las tres funciones básicas que han caracterizado los temporizadores desde su invención son: • Temporización a la conexión o al trabajo. • Temporización a la desconexión o al reposo. • Pausa impulso, trabajo- reposo.

Existen dos posibilidades de montaje • Fondo de armario Destinado a ser montado en el interior de un armario y se accede al mismo, abriéndolo. Para su fijación se suele recurrir a una base enchufable con lengüetas tipo faston o bien una base del tipo octal o undecal pudiéndose así sustituir de forma rápida, en caso de fallo. Otra forma habitual de presentarse es para ser fijado sobre carril simétrico DIN. • Empotrable Destinado a ser montado empotrado, en el frontal de un , con el fin de ser accesible a su manipulación por el operador. Suele fijarse con garras.

Simbología.

Tipos de temporización.

La elección de uno o de otro se basa en la necesidad o no de estar cambiando el tiempo con mucha frecuencia. Las medidas frontales suelen ser 48x48, 72x72, 96x96 y hubo modelos de 144x144, todo ello en milímetros.

Cómo se representan:

Esquema 1


También puede presentarse en formato modular de 1 o más módulos de 17,5 mm de ancho. Esquema 2

Actualmente, como ya hemos indicado, la oferta es muy variada.

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Temporizadores

Tipos de temporización Vamos a estudiar las distintas posibilidades con las que podemos encontrarnos bajo las siguientes claves de interpretación: U: R: T: C (Y1): ~:

Alimentación Relé de salida o carga Temporización Mando Indefinido~

4. Totalizador Después de la conexión totaliza el tiempo de apertura de un o. El relé de salida "R" (o la carga) cambia de estado al final de la temporización. 1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

1. Retardo a la conexión

5. Calibrador

Ciclo único de temporización que se inicia a la conexión.

Después de la conexión, un impulso (> 50 ms) o un o mantenido origina el cambio de estado del relé de salida "R" (o la carga) que vuelve a cambiar al final de la temporización.

El relé de salida "R" (o la carga) cambia de estado al final de la temporización. 1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

Observación: Procedimiento que permite alargar o acortar una información (señal, impulso...). 1 relé

2. Doble temporización ciclo único impulso retardado El relé de salida "R" (o la carga) cambia de estado al final del tiempo T1, durante el tiempo T2.

3. Temporización combinada cierre-apertura Después de la conexión, el cierre del o de mando C (Y1) origina el inicio de la temporización T. El relé de salida "R" (o la carga) cambia de estado al final de aquella. Después de la apertura del o C, el relé "R" vuelve a cambiar después de una segunda temporización T igual a la primera, después de la cual el relé vuelve a cambiar de estado. 1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

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2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

6. Temporización al cierre y a la apertura del o de mando Al cierre ya la apertura del o de mando C (Y1), el relé de salida "R" (o la carga) cambia de estado durante la temporización. 1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

7. Función C: Temporización a la apertura del o de mando (aparato alimentado) Después de la conexión, el cierre del o de mando C (Y1) origina el cambio de estado del relé de salida "R" (o la carga). La temporización se iniciará a la apertura de este mismo o.



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Temporizadores

El relé "R" vuelve a su posición inicial al final de la temporización. 1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

8. Intermitente simétrico Ciclo repetitivo que pone alternativamente en reposo y en trabajo el relé de salida "R" (o la carga) durante tiempos iguales. Función D: El ciclo se inicia en la posición reposo del relé "R".

Con el fin de que no coincida la punta de intensidad de la salida de la conexión estrella con la punta de intensidad de la entrada de la conexión triángulo, existe la posibilidad de una temporización regulable que permite crear una pausa y al final de ésta entra el o de triángulo. A la conexión el o "estrella" se cierra instantáneamente y se inicia la temporización. Al final de la temporización el o "estrella" se abre, Ti. Tras una pausa de 40 a 100 ms, el o "triángulo" se cierra y permanece en esta posición hasta que la tensión de alimentación se interrumpa.

1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

9. Función Di: El ciclo se inicia en la posición trabajo del relé "R".

12. Totalizador con memoria a por señal de entrada El temporizador totaliza los tiempos de cierre del o de mando (c1). El rearme se efectúa únicamente por la vuelta al origen (c2).

1 relé 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

10. Doble temporización Ciclo repetitivo de dos tiempos regulables independientemente. A cada temporización corresponde alternativamente un estado diferente del relé de salida "R" (o la carga).

b por señal de alimentación El temporizador totaliza los tiempos de presencia de la tensión de alimentación (u). El rearme se efectúa únicamente por la vuelta al origen (c2).

Observación: El ciclo se inicia en la posición reposo del relé "R". 2 relés temporizados o 2 relés, uno de ellos instantáneo

11. Arranque "Estrella Triángulo" Es un temporizador por pasos destinado a gobernar la maniobra de arranque estrella triángulo.


13. Temporización al final del impulso del o de mando Tras la conexión, la apertura del o de mando origina el cambio de estado del relé de salida "R" (o la carga) y el inicio de la temporización. Al final de la temporización el relé "R" vuelve a su estado Inicial de reposo.

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Temporizador electromecánico

Cambio de la escala de tiempo

Índice móvil Escala de tiempo

Dimensiones 72 x 72 mm

Temporizadores electrónicos

Detalles

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Presostato

PRESOSTATOS Introducción Permite el control de la presión de un fluido, ya sea gas, ejemplo aire, o líquido, agua o aceite.

justo el valor que separa una de otra, y que en los buenos presostatos tiene un valor pequeño y no tanto en los de peor calidad. Los presostatos se emplean en multitud de aplicaciones de los campos de la industria y comercio: Botón de ajuste de rango (Opcional: tapa protectora para ajuste con herramienta)

Esquema

Forma un todo hermético cuya comunicación entre el mismo y el volumen que deseamos vigilar se hace a través de una tubería con rosca gas, por supuesto, que termina en ese espacio. El proceso empieza en una cámara interna del presostato donde una membrana plana o pistón detecta las oscilaciones del fluido en cuestión las transmite y acciona un o, normalmente conmutado e instantáneo que cierra la bobina de un or que activa el motor de un compresor, una bomba de impulsión o una de achique. La membrana puede llegar a ser de acero inoxidable para el control de fluidos como aceite, ya que éste podría atacarla si fuera de goma. Una premisa esencial es que el presostato esté siempre en posición vertical, siendo conveniente crear en el tubo una estrangulación o un bucle para evitar golpes de presión en el fuelle. Como en toda actuación existe una inercia, debemos distinguir la presión máxima, que es a la que el mecanismo conmuta y provoca el paro, la presión mínima que provoca la marcha y el diferencial, que es


Protección IP66 (aparatos con rearme externo, IP54)

Cubierta de poliamida (Opcional: cubierta sin ventanas)

Fuelle de acero inoxidable

Conmutador unipolar (SPDT). Recambiable. Varios tipos de sistemas de os y os dorados opcionales.

Conexión de presión

• Para el control y la regulación de las condiciones de presión en medios líquidos o gaseosos en tuberías, tanques, calderas, etc. en fluidos. • Usados en procesos industriales, técnica de refrigeración, neumática e hidráulica. • Para el control de la presión en circuitos de refrigeración y sistemas de lubricación de aceite para una amplia variedad de máquinas. • Además del control automático y la limitación de la presión, los presostatos se usan para iniciar y finalizar procesos varios de regulación y control, para programar secuencias de funciones y mostrar señales.

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Presostato

Los aparatos de control de presión se usan para conectar o desconectar los motores en las bombas, compresores, reguladores de la aspiración, válvulas de electroimán y sistemas de suministro de aire comprimido, en función de la presión que rija el equipo.

Por ejemplo para que un compresor arranque a 1,5 bar y pare a 0,1 bar. Principal: 1,5bar Diferencial: 1,4bar -0,2

DIFF 4

Ajuste En primer lugar debe ajustarse la presión superior y luego la inferior, sin que varíe la primera.

1,5 0,7 8

Para un ajuste más preciso, es conveniente utilizar un manómetro. Los presostatos se identifican con presiones altas.

2. Presostato de alta

Si tratamos con elementos que controlan el vacío, hablaremos de vacuoestatos.

El presostato de alta es un elemento de seguridad que tiene la función de parar la instalación cuando la presión de ésta es excesiva.

Aplicaciones

La escala principal es de parada y suele poner "STOP".

La industria del frío es donde mayor uso se hace de los presostatos por ello veamos algunas de sus variadas aplicaciones: 1. Presostato de baja

El diferencial es de arranque. Por ejemplo queremos que el compresor pare a 20bar y vuelva arrancar a 15bar. Principal: 20bar Diferencial: 5bar

El presostato de baja es el responsable de parar el compresor antes de que éste llegue hacer el vacío en la instalación.

El rearme de la mayoría de estos presostatos es manual.

Este presostato está formado por dos escalas:

El diferencial en algunos modelos no es regulable y viene fijado a 3bar.

• La principal o gama que es la escala de arranque. • El diferencial, que es la que restada a la principal nos da la presión de paro. La presión a la que ha de arrancar el compresor será la correspondiente a la temperatura que ha de haber en el recinto a enfriar.

8

DIFF 5

20 2 32

De lo contrario si es inferior tendremos falsas arrancadas y si es superior el compresor no arrancará hasta que la temperatura de la cámara no sea elevada.

3. Presostato de condensación

La presión de parada será normalmente entre 0 y 0,1 bar.

En verano, cuando la presión de condensación es alta, el presostato pone en

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Este presostato se emplea para mantener una presión de alta constante durante todo el año, mediante los ventiladores.



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Presostato

marcha el ventilador/es del condensador. Cuando la presión de alta disminuye, los vuelve a parar.

refrigerante que al comprimirlo se evapora, esto provoca que se igualen las presiones y haría saltar el presostato.

La escala principal es de arranque y todos llevan rearme automático.

Estos presostatos llevan rearme manual.

Por ejemplo queremos que el segundo ventilador del condensador arranque a 18 bares y pare a 15: Principal: 18 bar.

5. Válvula solenoide Ya que hemos hablado de presostatos, un complemento lo constituye la válvula solenoide:

Diferencial: 3 bar. 8

DIFF 5

15 0,7 32

4. Presostato diferencial de aceite Todos los compresores que van lubricados con bomba de aceite deben llevar presostato diferencial de aceite. El presostato tiene dos entradas, una que va conectada a la parte de baja del compresor y la otra a la salida de la bomba de aceite.

Presión de baja

Bomba de aceite

La presión con la que trabaja la bomba es la diferencia entre la presión de baja y la que obtenemos a la salida de la bomba, el resultado es de 4 bar. Si las dos presiones fueran iguales significa que la bomba no funciona y para el compresor. El presostato tiene un retardo ya que la bomba aparte de aceite también recoge


Se les llama así en contraposición con las válvulas manuales, las más antiguas, o las motorizadas Las válvulas solenoides pueden ser de dos tipos, de vástago, que lo incorporan las válvulas pequeñas y algo antiguas, y de membrana. Todas tienen sentido de circulación, deben funcionar en posición horizontal con la bobina hacia arriba y su consumo eléctrico es muy pequeño. Pueden ser NC o NA, es decir, normalmente (sin tensión en la bobina) abierta o normalmente (sin tensión en la bobina) cerrada. En el segundo caso cuando la bobina no tiene tensión la válvula está cerrada mediante un muelle y la presión de alta se queda en la parte superior. Cuando excitamos la bobina hacemos subir el vástago y abre la válvula. La bobina no hace ningún esfuerzo ya que no tienen que vencer ninguna presión.

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Presostato

Manómetro

Aire comprimido

Lámpara indicadora de presión decreciente y creciente

Equipo de prueba para ajustar el presostato.

Ajuste de escala Diferencial

Ajuste de escala Diferencial

Funcionamiento de los os, ajuste para presión creciente.

Funcionamiento de los os, ajuste para presión decreciente.

Ajuste de escala Diferencial mecánico

Funcionamiento de los os, ajuste para presión diferencial decreciente.

Ajuste de rango Presión de entrada Diferencial mecánico Presión diferencial (diferencial natural) que corresponde al ajuste de zona neutra más pequeño. a: La zona neutra y la presión de entrada pueden variar en este intervalo sin dar lugar al cierre de los os 2-1 o 2-3.

Funcionamiento de los os, ajuste de zona neutra.

Altura entre el conector del depósito y el presostato.

Longitud min. del tubo horizontal.

Presostatos para el control del nivel de líquidos.

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Termostatos

TERMOSTATOS Introducción Controlan la temperatura y por su forma de actuar pueden ser de o o de ambiente y por su constitución interna de bimetal o de tubo capilar, acabado o no, en bulbo.

Es decir, crestas muy acusadas… Debemos tratar de conseguir algo como esto:

• Los de o de caracterizan por llevar una superficie lisa, que se aplica, generalmente sobre una tubería. Suelen llevar un muelle para permitir su fijación. El mecanismo es un bimetal que provoca la ruptura brusca de un o.

Que viene a ser una “modulación” suave.

• Los de ambiente recuerdan en su comportamiento a los de las viviendas y cumplen la misma misión pero en el orden industrial. También suelen llevar un bimetal aunque lo más propio es que lleven un circuito hermético de un gas, cuyas oscilaciones, en volumen se trasmiten también a un o instantáneo.

La distancia entre cresta y valle es el diferencial.

• Finalmente los de inmersión llevan un tubo capilar, dentro de un vástago o caña que se incorpora al líquido y el resto es parecido a lo ya comentado, es decir ese tubo capilar lleva un gas dilatable que transmite las variaciones de temperatura. Los elementos presentados hasta ahora son sistemas todo o nada, es decir, los estados lógicos serán el 0 de desconectado y el 1 de conectado. Para evitar actuaciones del equipo donde se integren de esta naturaleza:

Para conseguirlo usaremos elementos con pequeño diferencial. Ajuste El diferencial mecánico es el diferencial que se ajusta en el disco de diferencial del termostato. El diferencial térmico (diferencial de funcionamiento) es la diferencia con la cual funciona el sistema. El diferencial térmico es siempre superior al diferencial mecánico y depende de tres factores. 1) la velocidad de circulación del fluido, 2) la velocidad de cambio de temperatura del fluido, y 3) la transmisión del calor El fluido La reacción más rápida se obtiene con un fluido que tiene un elevado calor específico y una alta conductibilidad térmica. Por tanto resulta conveniente elegir un fluido que satisfaga estas condiciones (siempre y cuando exista la posibilidad de elegir). La velocidad de circulación del fluido tiene tam-


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Termostatos

bién su importancia. (Una velocidad de circulación óptima para fluidos es de 0.3 m/s).

Un diferencial demasiado pequeño dará lugar a cortos periodos de funcionamiento con riesgo de oxidaciones periódicas. Un diferencial demasiado grande producirá grandes variaciones de temperatura. Ejemplo 1 Regulación de una caldera de calefacción central. La temperatura de una caldera de calefacción central alimentada por combustible líquido debe ser regulada por un modelo con las siguientes características. Temperatura máx. 76°C. Temperatura mín. 70°C. Diferencial 76-70 = 6°C.

El rango se ajusta utilizando el mando de ajuste (5), observando al mismo tiempo la escala principal (9). Es preciso utilizar herramientas para ajustar los termostatos provistos de una tapa de cierre hermético. El diferencial se ajusta por medio del disco de diferencial (19).

1. Conectar el quemador de gasoil a los terminales 2-1 del termostato. 2. Ajustar el termostato en 70°C utilizando el mando manual (5). 3. Ajustar el disco de diferencial (19) en 3. Este valor se obtiene del nomograma del aparato.

El valor diferencial obtenido puede ser establecido comparando el valor ajustado en la escala principal y el valor de escala del disco de diferencial, con la ayuda del nomograma para el termostato en cuestión.

Cuando la instalación ha estado funcionando durante algún tiempo, se determinará si el diferencial térmico es satisfactorio. Si es demasiado amplia, se reducirá el diferencial mecánico del termostato. A = Ajuste de rango; B =Diferencial obtenido; C = Ajuste del diferencial.

Se observará en el nomograma, que trazando una línea desde 160°C en la escala A, pasando por 2 en la escala C, puede leerse en la escala B un valor de 6°C para el diferencial. Para garantizar un funcionamiento conveniente de la instalación, se necesita un diferencial apropiado.

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Presión del fluido isible en el receptáculo del sensor en función de la temperatura.



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Termostatos

Termostatos diferenciales: aplicación Un termostato diferencial es un conmutador unipolar eléctrico. La posición de los os del conmutador está controlada por la diferencia de temperatura entre los dos sensores del termostato. Se utiliza en instalaciones de tratamiento, instalaciones de ventilación, así como en instalaciones de refrigeración y calefacción donde se necesita mantener una diferencia de temperatura determinada, comprendida entre 0 y 20°C, entre dos fluidos. Se utiliza uno de los sensores como referencia mientras que el otro se utiliza como variable controlada indirectamente. (La variable controlada directamente es el diferencial de temperatura).

Cuando la diferencia entre las temperaturas de los sensores de baja y de alta temperatura disminuye, el eje principal se mueve hacia abajo. El brazo de o es desplazado hacia abajo por el casquillo de guía de tal manera que los os 1-4 se abren y los os 1-2 se cierran cuando se alcanza la diferencia de temperatura ajustada. Los os del conmutador vuelven a su posición inicial cuando la diferencia de temperatura ha aumentado hasta el valor ajustado más el diferencial de o fija, de aproximadamente 2°C.

Funcionamiento Los termostatos diferenciales están provistos de un conmutador. Cuando la temperatura diferencial disminuye por debajo del valor ajustado, los os 1-4 se abren y los os 1-2 se cierran. Cuando la temperatura diferencial sube hasta el valor ajustado en el rango más el diferencial de o fijo, los os 1-2 se abren y los os 1-4 se cierran. I. Los os se cierran cuando la temperatura diferencial disminuye por debajo del valor de rango ajustado.

1. Sensor para la temperatura más baja. 5. Disco de ajuste. 9. Escala. 32. Sensor para la temperatura más elevada

El termostato diferencial tiene dos elementos de fuelle: un elemento de baja temperatura cuyo sensor debe situarse en el fluido que tiene la temperatura más baja, y un elemento de alta temperatura cuyo sensor debe situarse en el medio que tiene la temperatura más elevada.

II. Los os se cierran cuando la temperatura diferencial sube por encima del valor de rango ajustado en la escala más el diferencial de o fijo.

Diferencial Ajuste de escala

El muelle principal tiene una característica rectilínea. Dentro del rango de diferencial puede ser ajustado para diferentes diferenciales de temperatura por medio del disco de ajuste.


Funcionamiento de los os cuando la temperatura diferencial disminuye.

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Termostatos

Ejemplo 2

Ajuste de rango:

Una alarma deberá ser activada si la temperatura diferencial del agua de refrigeración, de un refrigerador de aire rebasa los 5°C.

5-2°C = 3°C

Se elige un termostato con un rango de 0-15°C y una diferencial de o fija de 2°C.

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Cuando la temperatura diferencial rebasa el valor de rango ajustado más la diferencial de o fija (3+2 °C), se activa una alarma.



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Esquemas básicos

ESQUEMAS BÁSICOS En la figura siguiente se aprecia el mismo esquema en versión unifilar.

En estos circuitos debemos diferenciar dos partes: Circuito de potencia: es el encargado de alimentar al receptor (p.e. motor, calefacción, electrofreno, iluminación, etc.). Está compuesto por el or (identificado con la letra K), elementos de protección (identificados con la letra F como pueden ser los fusibles F1, relé térmico F2, relés magnetotérmicos, etc.) y un interruptor trifásico general (Q). Estará dimensionado a la tensión e intensidad que necesita el motor.

Circuito de mando: es el encargado de controlar el funcionamiento del or. Normalmente consta de elementos de mando (pulsadores, interruptores, etc. identificados con la primera letra con una S), elementos de protección, bobinas de ores, temporizadores y os auxiliares. Este circuito está separado eléctricamente del circuito de potencia, es decir, que ambos circuitos pueden trabajar a tensiones diferentes, por ejemplo, el de potencia a 400 V de C.A. y el de mando a 24 V de C.C. o de C.A. Como ejemplo adjuntaremos una serie de esquemas de mando: 1. Marcha de KM1 por impulsos a través de SM. En caso de detectar sobrein-

En la figura se muestra el circuito de potencia del arranque directo de un motor trifásico.


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Esquemas básicos

tensidad, F2 desconectará KM1 hasta que sea rearmado el relé térmico. 2. Esquema de Marcha – Paro, de un or con preferencia del paro. Con SM conectamos KM1 y al soltarlo sigue en marcha porque el o de KM1 realimenta a su propia bobina. La parada se realizará mediante SP y por protección térmica a través de F2.

5. Conexión de varios ores con dependencia entre ellos. Averiguar si se enciende H1 y qué ores son necesarios para hacerlo.

Solución: Para que se encienda H1 deben entrar K3 y K4. Para que entre K4, deben cerrarse K2, K5 y K1. Al cerrar K2 se abre K3 (si hemos accionado antes K1, sino no entra). El piloto no se enciende. 3. Marcha – Paro igual que el anterior pero con preferencia de la marcha sobre el paro.

6. Inversión de giro de un motor trifásico. Para lograr la inversión de giro de un motor basta con montar dos ores en paralelo, uno le enviará las 3 fases en un orden y en otro intercambiará dos de las fases entre si, manteniendo la tercera igual. El esquema de potencia quedará como sigue.

4. Dos pulsadores de marcha (S2 y S4) y dos paros (S1 y S3). El disparo del térmico lo denuncia el piloto conectado a 97-98.

En el esquema de mando tendremos que tener la precaución de que los dos ores no puedan funcionar a la vez, ya

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Esquemas básicos

que ello provocará un cortocircuito a través del circuito de potencia. Para evitarlo se montarán unos os cerrados, llamados de enclavamiento, en serie con las bobinas de los ores contrarias. A estos enclavamientos se les considera “eléctricos”. En el mercado también existen ores ya construidos a tal efecto que incluye un enclavamiento mecánico para una seguridad adicional, consistente en una palanca de dos brazos y que funciona de una forma muy simple ya que al entrar un or, es casi imposible que pueda entrar el otro.

pulsadores de marcha (S2 y S3) y parada a través del o del relé térmico F2 o pulsador S1. Ambos ores no pueden funcionar a la vez (enclavamientos eléctricos). La marcha de un or debe pasar por paro. En caso de avería por sobreintensidad lucirá HAv.

8. Inversor de giro sin pasar por paro. Mando de dos ores a través de los pulsadores S2 y S3. Parada del

7. Inversor de giro pasando por paro. Mando de dos ores mediante dos

motor por avería F2 o el pulsador S1. Sólo puede funcionar uno y la inversión de marcha no es necesario pasar por paro.


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Esquemas básicos

Arrancador estrella-triángulo con seccionador portafusibles

Arranque de un motor de 2 velocidades de enrollamientos separados, con disyuntor magnético.

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Esquemas básicos

Arrancador-inversor de 2 velocidades en conexión Dahlander.

Circuito de control.


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Detectores y sensores

DETECTORES Y SENSORES 1. Detectores Discretos Generalidades

La simbología tiene en cuenta el tipo de detector y el tipo de salida, indicando dichas características según las figuras referenciadas en 1 y 2 .

Son elementos electrónicos que, con la sola presencia del elemento a detectar, varían la señal de salida. No hace falta que hagan o físico con dicho elemento. Trabajan sumergidos en agua, aceite, polvo, etc. Se eligen por el material del objeto a detectar, y por el entorno y el ambiente donde van a ser instalados. Los materiales de los objetos a detectar se dividen básicamente en metálicos y no metálicos. Debe tenerse en cuenta las siguientes condiciones del ambiente: • Humedad

Tipo de Salida

• Temperatura

Pueden ser principalmente de dos tipos, en función de la corriente de carga que van a controlar.

• Acidez • Polvo • Ambiente explosivo Tipos de Detectores Los más usuales son los siguientes: • Inductivos • Capacitivos • Ópticos • Ultrasónicos

Simbología según DIN 1219


Para corrientes de cierta importancia, como por ejemplo bobinas de ores, donde la corriente puede llegar a algunos amperios, se utilizan los de salida a Relé (o o libre de potencial), pudiendo ser la salida tipo NA o NC. Para cargas pequeñas, generalmente elementos electrónicos, la salida es a transistor con colector abierto, pudiendo ser del tipo PNP o NPN. Es raro ver salidas a colector cerrado (equivalente a un NC). En todos los casos de salida a transistor, debe tenerse presente que si se manejan elementos de carga inductivos tales como relés, pueden aparecer sobretensiones externas al sensor producto de la autoinducción de dichos elementos, que pueden dañar el transistor de salida.

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Para protegerlos, deben agregarse al circuito elementos tales como diodos con polaridad inversa que cierren el circuito de la sobretensión.

Diagramas de cableado

Una variante de estos, cuando se debe trabajar en C.A., son los de salida a Triac.

Alimentación En general, estos elementos se colocan lejos de sus fuentes de alimentación externas, y su electrónica tiene su propia fuente de alimentación interna de tensión regulada, por lo que permiten alimentarlos en un amplio rango de valores de tensión, por ejemplo de entre 15 y 90V., independizando su elección de los valores de la tensión disponible y de la distancia de su ubicación desde la fuente principal. Tipo de Conexión En función del circuito de control que se pretenda armar, los detectores pueden ser de distintos tipos: A 3 hilos:

de C.C. de C.A.

A 2 hilos:

de C.C. de C.A.

A 3 hilos de C.C. Son los más comunes, y pueden ser de salida a relé o a transistor. Los de salida a relé pueden ser tipo P o tipo N dependiendo de la polaridad que entrega el o del relé. A su vez, el o puede ser NA o NC. Los de salida a transistor, pueden ser a colector abierto tipo P (o PNP) o tipo N (o NPN).

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2. Detectores Inductivos

Zona activa

Se componen de un circuito oscilador LC donde el inductor es el elemento detector, y un condensador tiene un valor tal que pone al sistema en resonancia.

Poseen una zona activa próxima a la sección extrema del inductor, que está estandarizada por normas para distintos metales. Esta zona activa define la distancia máxima de captación o conmutación Sn.

Un circuito comparador mide la tensión del condensador con respecto a una tensión patrón prefijada.

La distancia útil de trabajo suele tomarse como de un 90% de la de captación:

Cuando el circuito oscilador está en resonancia, la tensión en el condensador es máxima.

Para acero SAE 1020 d (mm)

12

18

30

dn (mm)

7,2

10,8

18

En esas condiciones, el comparador no entrega salida. Principio de la detección inductiva Cuando se coloca una placa metálica en el campo magnético del detector, las corrientes inducidas constituyen una carga adicional que provoca la parada de las oscilaciones. En esas circunstancias, la tensión en el condensador cae, y el comparador entrega una salida proporcional a la diferencia entre la máxima y la que ahora existe en el condensador. Detecta cualquier tipo de metal porque inducen corriente en el elemento que se acerca.

Su = 0,9 x Sn Para otros metales se dan valores relativos al acero: material A°I° K

0,9

CrNi

Bronce

AI

Cu

0,8

0,6

0,5

0,4

S = k x Sacero

Cuando la zona activa debe contarse desde la carcasa de un equipo, o desde alguna placa base o superficie plana de algún dispositivo, se dispone de detectores de montaje embutido.

Composición Física

Si se debiera montar más de un detector, se debe respetar una distancia mínima entre los mismos. Aunque depende de las recomendaciones del fabricante, en general


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puede considerarse de 1 a 1,5 veces el diámetro. Para detectores enfrentados, se toma 2 veces el diámetro.

Tensión residual En condiciones de abierto, nunca llega a hacer o franco debido a la tensión en la unión del transistor. Por eso, sin la carga de otro transistor de control, muchas veces no llega a conducir. Su valor es Vr = V – V carga = 0,4 a 2,5 V.

Cuando la zona activa no está enrasada, se dispone de detectores de montaje saliente, los que deben guardar una distancia mínima con cualquier otro elemento metálico que pueda distorsionar la medición. Esta distancia debe ser del orden de 2 diámetros. Campo de acción Dentro de la zona activa, el inductor tiene un alcance delimitado por un arco de circunferencia de radio d desde el borde exterior hacia el centro.

Para los de salida a transistor, la carga máxima puede estimarse en función del diámetro en: Para

Ø12 - Imax = 50 mA. Ø18 - Imax = 200 mA. Ø30 - Imax = 400 mA.

Modelo para dos hilos Van en serie con la carga. Si la corriente de vacío es alta, pueden llegar a accionar relés muy sensibles, obligando a poner una resistencia en paralelo con el relé. Tal vez no lo accione, pero si no se pone la resistencia puede provocar calentamiento en la bobina al no completarse el cierre del circuito magnético.

Precisión del alcance Tanto para montaje empotrado como sobresaliente está en el orden del 5%. Distancias de Actuación Dentro de la zona activa, se definen distancias de on y off, con una histéresis o banda muerta entre ambas, de modo de evitar oscilaciones.

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Como no puede cerrar en forma franca, porque quedaría sin tensión de alimentación, la tensión residual debe ser alta para que pueda funcionar el circuito de la fuente interna. Generalmente está entre 5 y 7 V. No permite poner más de dos o tres en serie sin modificar la tensión de alimentación. No permiten como carga una lámpara incandescente (por ejemplo una señalización



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luminosa), porque al encontrar el filamento frío la resistencia es aproximadamente cero, es como si se aplicara la tensión directamente. Podrían quemarse. Velocidad de respuesta La frecuencia que detectan es de 1000 Hz y se prueban con dientes y ranuras pasando por delante y midiendo la salida con osciloscopio.

• Alcance útil (Su). El alcance útil se mide dentro de los límites isibles de la temperatura ambiente (Ta) y de la tensión de alimentación (Ub). Debe estar comprendida entre el 90% y el 110% del alcance real: 0,9 Sr < Su < 1,1 Sr. • Alcance de trabajo (Sa). Es el campo de funcionamiento del aparato. Está comprendido entre el 0 y el 81% del alcance nominal (Sn): 0 < Sa < 0,90Sn.

Ventajas e inconvenientes VENTAJAS: • Muy buena adaptación a los entornos industriales estáticos. • Duración independiente del número de maniobras. • Detectan sin o físico. • Exclusivamente objetos metálicos a una distancia de 0 a 60 mm. • Cadencias de funcionamiento elevadas.

RESUMEN DE LA DETECCIÓN INDUCTIVA Composición del detector

INCONVENIENTES: • Detección de solamente objetos metálicos. • Alcance débil.

• Los detectores de proximidad inductivos permiten detectar sin o objetos metálicos a una distancia de 0 a 60 mm.

3. Detectores Capacitivos Terminología • Alcance nominal (Sn). Alcance convencional que sirve para designar el aparato. No tiene en cuenta las dispersiones (fabricación, temperatura, tensión). • Alcance real (Sr). El alcance real se mide con la tensión de alimentación asignada (Un) y a la temperatura ambiente asignada (Tn). Debe estar comprendida entre el 90% y el 110% del alcance real (Sn): 0,9 Sn < Sr < 1,1 Sn.


Tienen una composición similar a los inductivos, siendo en este caso el inductor fijo y el condensador el elemento sensor. Presentan una superficie expuesta al ambiente que constituye una de las placas del condensador, que frente el ambiente posee una capacidad tal que el circuito LC está en resonancia. Poseen un oscilador similar a los inductivos que dependiendo de la capacidad varía su frecuencia, al cambiar la geometría o el dieléctrico del condensador.

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Detectan cualquier material sea magnético o no, metálico, plástico, líquido, etcétera porque varía la constante dieléctrica. Diagrama en Bloques

RESUMEN DE LA DETECCIÓN CAPACITIVA Composición Física

Principio El detector crea un campo eléctrico. La entrada de un objeto altera el campo, provocando la detección.

Composición del detector Zona activa Poseen una zona activa próxima a la sección extrema similar a los inductivos, que define la distancia máxima de captación o conmutación Sm. La distancia útil de trabajo suele tomarse como de un 90% de la de captación. Distancias Mínimas para montaje múltiple Al igual que los inductivos, existen los de montaje embutido y de montaje saliente. Como en los inductivos, cuando se montan varios sensores próximos entre sí, deben respetar distancias mínimas entre ellos. Aplicación Es muy común utilizarlos como detectores de nivel, especialmente para polvos y líquidos inflamables.

Un detector de proximidad capacitivo se basa en un oscilador cuyo condensador está formado por 2 electrodos situados en la parte delantera del aparato. En el aire (er = 1), la capacidad del condensador es C0. er es la constante dieléctrica y depende de la naturaleza del material. Cualquier material cuya er > 2 será detectado. • Los detectores cilíndricos Ø 18 o 30 mm y paralelepípedos tienen un potenciómetro de ajuste (20 vueltas) que permite ajustar la sensibilidad. • Según el tipo de aplicación, será necesario adaptar el ajuste, por ejemplo: Para aumentar la sensibilidad de objetos de débil influencia (er débil): Papel, cartón, vidrio, plástico... Para mantener o reducir la sensibilidad de objetos de fuerte influencia (er fuerte): Metales, líquidos.

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Sistemas • NO EMPOTRABLE (a) Campo eléctrico • EMPOTRABLE (a) Campo de compensación (b) Campo eléctrico

Ventajas e inconvenientes VENTAJAS: • Detectan sin o físico, cualquier objeto. • Muy buena adaptación a los entornos industriales.

4. Detectores Ópticos Son elementos que mediante la emisión y recepción de un haz de luz, generalmente infrarroja, detectan cualquier elemento que provoque la interrupción de dicho haz. Pueden ser en el espectro de la luz visible o invisible, y la señal emitida puede llevar algún tipo de modulación, por ejemplo, ser una onda cuadrada de 5kHz., que se demodula en el receptor, para evitar accionamientos intempestivos, debido, por ejemplo, a reflejos de la luz visible. De esa manera permiten ser usados en la intemperie a la luz del día, por ejemplo en control perimetral de cercos. Según los modelos de detectores y los requisitos de la aplicación, la emisión se realiza con luz:

• Estáticos, duración independiente del número de maniobras.

• Infrarroja (caso más habitual).

• Cadencias de funcionamiento elevadas.

• Luz visible roja.

• Ultravioletas (materiales luminiscentes). • Luz visible verde (lectores de códigos).

INCONVENIENTES:

• Láser rojo (focalización reducida).

• Puesta en servicio. • Alcance débil. • Depende de la masa.

Aplicaciones • Detección de objetos aislantes y conductores.

El emisor puede estar constituido por fototransistores, fotodiodos, y el receptor por LDR (fotorresistencias), que son celdas de cio cuya resistencia varía con la luz. En función del recorrido que se le provoca al haz, se pueden clasificar en diferentes tipos: • De óptica alineada • De óptica reflexiva.

• Se detecta la masa del objeto. • Puede ser sólido o líquido.

A su vez pueden ser:

• El alcance depende de la constante dieléctrica del material.

a) Directa b) Indirecta De óptica alineada Son de muy bajo costo de electrónica, pero caros en definitiva porque las lentes deben de ser de buena calidad. Se usan para montaje a la intemperie pero, además necesitan filtros para evitar accionamientos inesperados.


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Permiten cubrir grandes distancias (aprox. 100 metros), pero se dificulta su alineación.

Debido a que el haz emitido forma un cono al igual que el recibido, tienen una distancia mínima de funcionamiento. También deben calibrarse en función del color del objeto a detectar.

Para evitar esto, se modula la luz con una señal codificada, y además, se trabaja en bandas no visibles. Tal vez con esto, las distancias sean mucho menores, pero se evitan señales intempestivas. Se usan en control perimetral.

b) de reflexión indirecta (por reflexión en espejos). De óptica reflexiva Este tipo de sensores, detectan el reflejo del haz emitido bien en el objeto a detectar o bien en un pequeño espejo colocado convenientemente. Por ese motivo, emisor y detector están montados sobre el mismo cuerpo. Se dividen en dos tipos: a) de reflexión directa (o reflexión en el objeto)

El principio es similar a los de óptica alineada pero, como emisor y receptor están juntos, debe hacerse rebotar el haz sobre un espejo, detectando cualquier objeto que interrumpa su camino. Hay que tener cuidado que el elemento detectar no tenga superficies brillantes, porque efectuará detecciones erróneas. Para evitar esto, se recomienda montarlos en ángulo. Los de recepción directa pueden usarse en reflexión indirecta, pero hay que recordar que poseen una zona muerta.

Detectan por color. Lo único que no detecta es negro opaco. Para evitar accionamiento intempestivo, se utiliza luz polarizada.

Los elementos reflectantes pueden ser de diversos tipos, pero los más comunes son los del tipo ojos de gato.

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RESUMEN DE LA DETECCIÓN FOTOELÉCTRICA

Ventajas de la detección fotoeléctrica gran alcance. Detección por barrera.

Los dos procedimientos de detección fotoeléctrica:

• Gran alcance (hasta 60 m). • Detección precisa, gran capacidad de reproducción. Por blocaje de la luz emitida

Por reenvío de la luz emitida

Terminología

• Detección independiente del color del objeto. • Buena resistencia a los entornos difíciles (polvo, suciedad, etc.).

• Corriente residual (Ir) La corriente residual (Ir) corresponde a la corriente que atraviesa el detector en estado bloqueado (abierto). Característica propia de los detectores, técnica de 2 hilos. • Tensión residual (Ud) La tensión residual (Ud) corresponde a la caída de tensión en las bornas del detector en estado pasante.

Inconvenientes • 2 elementos a cablear. • El objeto que se va a detectar debe ser opaco. • Debe realizarse una alineación precisa y delicada, ya que el detector emite en infrarrojos (invisible).

(Valor medido para la corriente nominal del detector). Característica propia de los detectores, técnica de 2 hilos.

Ventajas de la detección fotoeléctrica medio alcance. Detección por espejo.

• Retardo a la disponibilidad Tiempo necesario para garantizar la utilización de la señal de salida de un detector en su puesta en tensión. • Tiempo de respuesta

• Medio alcance (hasta 15 m).

Retardo a la acción (Ra): Tiempo que transcurre entre el instante en el que el objeto que se va a detectar entra en la zona activa y el cambio de estado de la señal de salida. Este tiempo limita la velocidad de paso del móvil en función de sus dimensiones.

• 1 solo detector para cablear.

Retardo al desaccionamiento (Rr): Tiempo que transcurre entre la salida del objeto que se va a detectar en la zona activa y el cambio de estado de la señal de salida. Este tiempo limita el intervalo entre 2 objetos.

• Debe realizarse una alineación precisa.


• Emisión de luz roja visible. • Detección precisa e independiente del color del objeto. Inconvenientes • El objeto debe ser opaco y más grande que el reflector.

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Ventajas de la detección contra objeto.

5. Detección ultrasónica

• Un solo detector para cablear. Principio • El principio de la detección ultrasonido se basa en la medida del tiempo transcurrido entre la emisión de una onda ultrasónica y la recepción de su eco. Inconvenientes • Bajo alcance. • Sensibilidad a las diferencias de color o plano posterior. • Orientación del objeto difícil, ya que el detector emite en infrarrojos (invisible).

Fibra óptica

• La fibra se comporta como un conductor de luz.

• El transductor (emisor-receptor) genera una onda ultrasónica pulsada (de 200 a 500 kHz según el producto) que se desplaza en el aire ambiente a la velocidad del sonido. • En el momento en el que la onda encuentra un objeto, una onda reflejada (eco) vuelve hacia el transductor. Un microcontrolador analiza la señal recibida y mide el intervalo de tiempo entre la señal emitida y el eco.

Terminología

• Los rayos de luz que entran con un determinado ángulo se dirigen hasta el lugar deseado con un mínimo de pérdidas.

• Alcance nominal (Sn)

• El amplificador se encuentra a distancia.

• Zona ciega

Valor convencional para designar el alcance. Zona comprendida entre el lado sensible del detector y el alcance mínimo en el que ningún objeto puede detectarse de forma fiable.

• Las dimensiones son mínimas. • Este sistema permite detectar objetivos muy pequeños (del orden de mm) y la propia detección es muy precisa. • Según la aplicación se usan fibras de plástico o de vidrio.

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Ventajas e inconvenientes

– El nivel: – De pintura de diferente color en botes.

VENTAJAS • Sin o físico con el objeto, posibilidad de detectar objetos frágiles, como pintura fresca. • Detección de cualquier material, independientemente del color, al mismo alcance, sin ajuste ni factor de corrección.

– De granulados plásticos en tolvas de máquinas de inyección...

Sistemas

• Función de aprendizaje para definir el campo de detección. • Aprendizaje del alcance mínimo y máximo. Precisión ± 6 mm. • Muy buena resistencia a los entornos industriales. • Aparatos estáticos, sin desgaste. INCONVENIENTES • Zona ciega. • Algunos dan falsas alarmas.

Aplicaciones

1= Directo 2= Directo con reenvío

• Los detectores por ultrasonidos permiten detectar, sin o alguno, cualquier objeto con independencia: – Del material (metal, plástico, madera, cartón...). – De la naturaleza (sólido, líquido, polvo...). – Del color. – Del grado de transparencia. • Se utilizan en aplicaciones industriales para detectar por ejemplo: – La posición de las piezas de la máquina. – La presencia de parabrisas cuando se monta el automóvil.

3= Reflex 4= Reflex con reenvío

– El paso de objetos en cintas transportadoras: Botellas de vidrio, embalajes de cartón, pasteles…


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Nuestro amigo el ascensor

NUESTRO AMIGO EL ASCENSOR Describir cómo funciona un ascensor, ahora que ya sabemos algo sobre ores, térmicos, motores, finales de carrera, temporizadores y detectores, viene a ser la culminación de este trabajo, dada la total intervención de los mismos en su funcionamiento.

Breve historia del ascensor A pesar de que las grúas y ascensores primitivos, accionados con energía humana y animal o con norias de agua, estaban en uso ya en el siglo III a.C., el ascensor moderno es en gran parte un producto del siglo XIX. La mayoría de los elevadores del siglo XIX eran accionados por una máquina de vapor, directamente o a través de algún tipo de tracción hidráulica.

No podemos detraernos de explicarlo a fondo, máxime cuando lo estamos utilizando día a día y tal vez nos estemos habituando a sus chirridos, paradas a distinto nivel, e incluso lleguemos a ser indiferentes al sonido que emite la alarma cuando algún vecino se quede colgado. Recapitulemos: Seamos sensibles a lo que oímos y por ende avisemos al servicio técnico cuando algo suene mal y sobre todo cuando notemos cierto olor a quemado… Es cierto que, aunque nosotros no lo hagamos, alguien vela en la comunidad para que, al menor síntoma, se revise lo que falla. Por algo pagamos puntualmente el recibo de gastos generales…

Antes de proponer un esquema, veamos cómo es el ambiente que rodea a nuestro querido ascensor… Pero previamente deberíamos conocer su historia…


A principios del siglo XIX los ascensores de pistón hidráulico ya se usaban en algunas fábricas europeas. En ese modelo la cabina estaba montada sobre un émbolo de acero hueco que caía en una perforación cilíndrica en el suelo. El agua forzada dentro del cilindro a presión subía el émbolo y la cabina, que caían debido a la gravedad cuando el agua se liberaba de dicha presión. En las primeras instalaciones la válvula principal para controlar la corriente de agua se manejaba de forma manual mediante

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sistemas de cuerdas que funcionaban verticalmente a través de la cabina. El control de palanca y las válvulas piloto que regulaban la aceleración y la deceleración fueron mejoras posteriores. En el precursor del ascensor de tracción moderno las cuerdas de elevación pasaban a través de una rueda dirigida por correas, o polea, para hacer contrapeso en las guías. La fuerza descendente que ejercen los dos pesos sostenía la cuerda estirada contra su polea, creando la suficiente fricción adhesiva o tracción entre las dos como para que la polea siguiera tirando de la cuerda.

En 1880 el inventor alemán Werner von Siemens introdujo el motor eléctrico en la construcción de elevadores. En su invento, la cabina, que sostenía el motor debajo, subía por el hueco mediante engranajes de piñones giratorios que accionaban los soportes en los lados del hueco. En 1887 se construyó un ascensor eléctrico, que funcionaba con un motor eléctrico que hacía girar un tambor giratorio en el que se enrollaba la cuerda de izado. En los siguientes doce años empezaron a ser de uso general los elevadores eléctricos con engranaje de tornillo sin fin, que conectaba el motor con el tambor, excepto en el caso de edificios altos. Los ascensores eléctricos se usan hoy en todo tipo de edificios. El edificio Sears-Roebuck en Chicago, de 110 pisos, tiene 109 ascensores con velocidades de hasta 549 m/min.

En 1853 el inventor y fabricante estadounidense Elisha Otis exhibió un ascensor equipado con un dispositivo (llamado seguro) para parar la caída de la cabina si la cuerda de izado se rompía. En ese caso, un resorte haría funcionar dos trinquetes sobre la cabina, forzándolos a engancharse a los soportes de los lados del hueco, así como al soporte de la cabina.

PARTES CONSTITUYENTES

Esta invención impulsó la construcción de ascensores.

1. Cuarto de máquinas

El primer ascensor o elevador de pasajeros se instaló en Estados Unidos, en un comercio de Nueva York. En la década de 1870, se introdujo el ascensor hidráulico de engranajes de cable.

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En él se encuentra el conjunto motor que produce el movimiento y la parada del ascensor. Está compuesto por la máquina propiamente dicha, el motor eléctrico y el freno.



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En aras de embellecerla, muchas comunidades deciden revestir los es y colocar pesados pisos de mármol y espejos. Estos trabajos, casi siempre, los llevan a cabo empresas que saben mucho sobre decoración pero desconocen la problemática y circunstancias que envuelven a los ascensores. Porque habitualmente las reformas hacen insuficiente la potencia del motor original, provocando un desequilibrio entre cabina y contrapeso. De esta forma se alteran negativamente las condiciones de funcionamiento del conjunto tractor, y por ende del ascensor. Cada uno de los elementos es de vital importancia para el funcionamiento seguro de la instalación. El motor eléctrico, de diseño especial para ascensores, es el encargado de generar un movimiento rotativo que, para el caso de los de una velocidad, está entre 700 y 1400 vueltas por minuto. Conectado, mediante un acoplamiento a la máquina, y a través del sistema reductor, se imprime al eje de la polea tractora la velocidad de desplazamiento de la cabina. Éste se produce por adherencia entre la polea y los cables de acero, que están vinculados a la cabina y al contrapeso. Se completa el conjunto con el freno, que es del tipo electromagnético y son sus zapatas las que producen la detención del equipo cuando cesa el suministro eléctrico al motor. El estado de mantenimiento de todos y cada uno de estos componentes es de fundamental importancia, para garantizar una vida útil prolongada y un buen servicio del ascensor. Nunca debe hacerse sustitución de elementos que no se ajusten estrictamente al que corresponda, desde el punto de vista de las características técnicas y calidad, respecto de los del diseño original. Como ejemplo de las cosas que no deben hacerse, pero que con mucha frecuencia se observan, mencionemos el aumento de peso de la cabina.


En este tipo de reformas siempre debe intervenir una empresa de ascensores de reconocida capacidad. Volvemos a recordar, tras el inciso, que el conjunto tractor está compuesto por la máquina propiamente dicha, el motor y el freno. Hemos hecho referencia al motor para ascensores de una velocidad. Son los más comunes y se utilizan para velocidades nominales de la cabina que van de 30 m/minuto (metros/minuto) a un máximo de 45 m/min. Independientemente de los variados modelos de ascensores, con distintos equipamientos y prestaciones, cuando se pretende superar esta velocidad, es necesario recurrir a otras opciones que brinda la técnica. Efectivamente, dado que la detención de la cabina se produce por acción del freno, que actúa mecánicamente sobre un cilindro solidario al eje de la máquina, puede intuirse que con las variaciones de la carga que existan en la cabina, es decir que esté vacía o con carga máxima, o aún peor, cuando ésta se haya excedido, la detención frente al nivel de piso será imprecisa. Si a ello se le suma desgaste en el freno o mala regulación de éste, los desniveles que se producen en las paradas son importantes. Este es el motivo por el que en elevadores de una velocidad, ésta no debe superar

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la indicada anteriormente y la carga máxima, para una prestación razonable, no debe ser superior a 300-350 kilos, es decir, para cuatro o cinco pasajeros. Cuando uno o ambos parámetros son superiores, una solución económica y de servicio aceptable es la aplicación de un motor de dos velocidades. Se utilizan para velocidades nominales de cabina de entre 45 m/minutos y 75 m/min. La más común es 60 m/min. Además de ser más rápidos, estos ascensores tienen bastante buena nivelación, que se produce a baja velocidad, es decir entre 1/3 y 1/4 de la velocidad nominal, o sea que antes de llegar al piso deseado un mecanismo efectúa el cambio de velocidad y funciona en baja velocidad hasta la posición de nivelación, que se realiza con un frenado suave y preciso. Como puede deducirse, el sistema de freno es el mismo que para el ascensor de una velocidad pero al frenar en baja velocidad se permite mayores variedades en la carga a transportar, con mejor nivelación.

intervenga personal de mantenimiento para su restablecimiento. Significa un inconveniente en la utilización, que afecta a los s, por la supresión temporal de servicio de un elemento fundamental como es el ascensor. Pero esta práctica indebida, de exceder el peso a transportar, trae consecuencias peores que la mencionada y que van desde la repercusión económica, ya que genera un desgaste prematuro e incorrecto de la instalación, hasta graves problemas que eventualmente pueden comprometer seriamente la seguridad de los s y aún atentar contra sus vidas. Con el avance de la tecnología hoy se puede recurrir, con costos razonables, a elementos que solucionan el problema o lo previenen. Uno de ellos y que puede adaptarse a cualquier ascensor es la colocación de una báscula o galga extensiométrica.

Por último merece la pena aclarar que el motor de dos velocidades posee dos bobinados distintos, uno para cada velocidad. Si bien es un sólo motor, podemos imaginar que son dos, conectados a la misma máquina, cada uno actuando para la velocidad específica a la que fue diseñado. De hecho, así nacieron y en instalaciones muy antiguas todavía pueden observarse. Se ha comentado el comportamiento de ascensores de una y dos velocidades, y cómo estos últimos brindan un mejor servicio, particularmente respecto de la nivelación frente a amplias variaciones en la carga transportada. No obstante es casi una constante que la carga máxima prevista para los ascensores sea superada en la práctica y aún en los de dos velocidades los desniveles en las paradas son pronunciados. Cuando esto ocurre en la parada de la planta calle, sótano o aparcamiento inferior, actúa una seguridad que suprime el servicio de toda la instalación y es necesario que

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Las hay de distinto tipo, algunas se colocan en la parte inferior del piso de la cabina, otras en los cables de tracción, algunas sobre el bastidor. En definitiva lo que hacen, cualquiera sea el sistema, es medir la deformación de algún elemento de la cabina por aumento de peso. A todas se las puede regular para que cuando la carga llegue a la máxima



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isible se detenga la instalación, se envíe una señal al control de maniobras, de modo que el ascensor no se ponga en movimiento hasta que el peso no disminuya, es decir hasta que algún pasajero abandone la cabina.

2. Limitador de velocidad Si bien los hay de distintos tipos, básicamente consiste en dos poleas, una instalada en el cuarto de máquinas y la otra, alineada verticalmente con la primera, en el fondo del hueco.

En las distintas versiones de instalación están aquellas que acompañadas de un buen control de maniobras, no sólo indican un exceso de peso, también impiden el funcionamiento del ascensor, si habiendo carga, ésta no alcanza un mínimo establecido, de gran utilidad para vedar la posibilidad de viajes a niños de corta edad solos, que por descuido de los mayores intentaran tal imprudencia. Todas estas circunstancias son transmitidas a los s por intermedio de pantallas en la cabina o mediante sintetizadores de voz, dependiendo de la sofisticación del sistema elegido. Dentro del conjunto de elementos, que componen la instalación de un ascensor, hay algunos que afectan a la seguridad y están destinados a actuar sólo en emergencias, es decir, cuando otros componentes, los de acción permanente e imprescindibles para el uso por alguna razón fallan y ponen en peligro al equipo y a los s. Precisamente son a los que muchas veces se los desatiende, ya que de cualquier modo, en condiciones normales de uso del ascensor, son imprescindibles. Lo trágico es descubrir que están fuera de servicio o accionan defectuosamente en el momento en que la coyuntura los convierte en protagonistas. Esa sutil diferencia que hay entre que actúen o no es la que determina la posibilidad de un accidente o su evitación, y consiguientemente el daño o no a pasajeros y equipos. Las consecuencias suelen plantearse como impredecibles, pero siempre de resultados graves. Vamos a mencionar tres de esos elementos muy relacionados entre sí, describiendo su funcionamiento y su importancia como salvaguarda de la seguridad.


A través de ambas pasa un cable de acero especial para ascensores, cuyas puntas se sujetan, una a un punto fijo del bastidor de la cabina, y la otra a un sistema de palancas cuyo extremo se encuentra en la parte superior de ese bastidor. Conectado de esta forma el cable acompaña a la cabina en todos sus viajes, haciendo rotar las poleas según el movimiento que le imprime la velocidad nominal de la cabina. Es importante entender que este cable es absolutamente independiente de los cables de tracción, es decir que no interviene en la sustentación de la cabina ni en el contrapeso, ni en la transmisión del movimiento generado por la máquina tractora. Sólo acompaña a la cabina por arrastre. En la polea superior del limitador, la que está en el cuarto de máquinas, a través de algún sistema, se produce una detención brusca del cable, cuando la velocidad de dicha polea se incrementa en un 25% respecto de la nominal. Esa detención brusca del cable, sumada a que la cabina continúa su acelerado des-

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censo, hace que el extremo que está unido al sistema de palancas lo accione. Pero ¿de qué modo puede la polea del limitador aumentar su velocidad? Sólo cuando la cabina aumenta también en 25% su velocidad nominal, que puede ocurrir, entre varias razones, por sobrecarga acompañada de otros factores particulares, como por ejemplo, corte de los cables de tracción, u otras causas que no tiene caso analizar en esta ocasión. Lo que sí debe quedar claro es que con un fuerte incremento de la velocidad o, aún peor, en caída libre de la cabina, las consecuencias para los s ocasionales serían fatales. Felizmente, el sistema de palancas que acciona el cable del limitador de velocidad de la forma ya descripta es el denominado paracaídas, a la vez que acciona un o que corta el suministro de energía eléctrica al motor, parándolo.

Los denominados de disipación de energía o hidráulicos pueden utilizarse para cualquier velocidad de cabina pero, por su costo, sólo se los usa donde son imprescindibles, es decir, para altas velocidades. En cualquiera de ellos, su intervención queda reservada para cuando, por cualquiera de las razones antes mencionadas, la cabina llega a la última parada inferior con un aumento de la velocidad nominal, pero ésta no llega a justificar la activación del limitador de velocidad. 4. El patín retráctil Qué es y cómo puede prevenir accidentes en ascensores.

Fundamentalmente hay dos tipos de paracaídas: instantáneos y progresivos. Los primeros se utilizan para ascensores de baja velocidad nominal: no más de 60 m/minuto, y como su nombre indica, una vez accionado detiene la cabina en forma instantánea. Para velocidades superiores de cabina las consecuencias que podrían padecer los s con una detención brusca de ésta, por acción del paracaídas, serían terribles.

Todo de ascensores sabe que ninguna puerta de rellano correspondiente a estas instalaciones debe abrirse, si en ese nivel no se encuentra la cabina detenida.

Por ello el frenado se produce en forma progresiva.

Para que esto sea así, cada una de esas puertas cuenta con una cerradura electromecánica.

Sin entrar en detalles técnicos cabe señalar que todo el sistema de palancas lo que hace, en definitiva, es liberar unas cuñas o rodillos que se encuentran en una caja junto a las guías. Cuando sucede el desastre las guías son mordidas por las cuñas o rodillos y se produce la detención salvadora de la cabina. 3. Amortiguadores También los hay de dos tipos y se los coloca en la parte más baja del hueco. Para bajas velocidades nominales de cabinas son los denominados de acumulación de energía o de resorte.

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No importa si se trata de puertas automáticas o manuales, ni si estas últimas son de tijera, plegadizas, corredizas o batientes. Todas, con el diseño que corresponda, poseen un elemento que combina un aspecto mecánico con otro eléctrico. Es decir, sólo cuando éste elemento esté mecánicamente trabado, mediante el gancho de doble uña, queda habilitada la parte eléctrica que permite el funcionamiento del ascensor. Si se libera el cierre queda impedida la cabina de funcionar ya que se produce la apertura de un o eléctrico.



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Antes de seguir con el tema, vale la pena hacer una aclaración muy significativa: excluyendo las instalaciones que cuentan con puertas automáticas, (en las que no hay intervención del para su accionamiento), en todas las que poseen cualquier variante de puertas manuales el mayor motivo de accidentes se registra por fallos o mala utilización de las cerraduras electromecánicas.

difícilmente ésta parará justo a nivel del rellano.

Desgraciadamente hay que añadir que casi siempre los accidentes así ocurridos resultan fatales.

En los registros de accidentes figuran caídas de adultos, niños y hasta varios casos de perros.

De ahí la importancia de comprender el funcionamiento adecuado y el cuidado que debe prodigarse a estos elementos.

Pero sin llegar a estos casos extremos ese tirón de las puertas para abrirlas sin la cabina detenida provoca un desgaste prematuro y rotura de las cerraduras electromecánicas.

Todo lo que se comenta a continuación está relacionado con puertas de rellano de accionamiento manual. ¿Qué debe suceder para que la cerradura se libere cuando la cabina está en el nivel del piso? Todas, no importando el modelo, tienen un pasador o un brazo con una rueda que al ser oprimido permite la liberación. ¿Y qué es lo que lo oprime? En la cabina hay un elemento normalmente llamado patín o cama que es el encargado de esa función. En las instalaciones antiguas, el patín era un trozo de madera convenientemente adosado al lateral de cabina, que con el desplazamiento de ésta en su natural recorrido entre paradas extremas, va oprimiendo en su pasaje cada una de las ruedas de todas las cerraduras de puertas que encuentre en su camino, independientemente de que sea un rellano de destino del viaje o no. Esto provoca, entre otras cosas, que un que desea abordar el ascensor y lo ve pasar sin detenerse en ese piso, con sólo abrir la puerta logrará la detención de la cabina. ¿Pero, es eso lo adecuado? No y jamás debe hacerse. Por razones de inercia, desde la apertura (inexacta en cuanto al momento) de la puerta hasta la detención real de la cabina,


Esto es sumamente peligroso, particularmente si el ascensor llevara dirección ascendente. El espacio que queda entre la cabina mal detenida y el piso del rellano, es un nefasto al hueco y ha provocado muchas muertes.

La solución llegó al desarrollarse un tipo de patín, que desde hace muchos años se usa, convirtiéndose en aplicación obligatoria en instalaciones nuevas, según lo establecido en todos los reglamentos internacionales. La particularidad es que el patín viaja retraído en la cabina. Sólo cuando el control de maniobras, mediante la correspondiente señal eléctrica, le indica que está la cabina detenida en la parada pertinente, se expande y acciona el pasador de la cerradura electromecánica de ese piso, permitiendo que la puerta se abra. El proceso inverso se da cuando el ascensor es requerido desde otro piso: el patín se retrae antes de la partida y sólo se expande al llegar a él. Queda claro que durante todo el viaje de la cabina, como el patín está retraído, no va oprimiendo en su avance los pasadores de las cerraduras de las puertas de rellanos que no son destino de detención. Ello impide que se abra puerta alguna, aunque se intente, como sucede con el patín fijo. Siendo el patín retráctil un elemento fundamental de seguridad para los s, y que además impide inconvenientes y roturas de cerraduras por mal uso, evitando

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reposiciones prematuras, no debe dudarse en solicitar su instalación en ascensores que no lo poseen.

una cabina. Hay distintos comportamientos y esas diferencias conforman los tipos de maniobras. Maniobra automática simple

CONTROL DE MANIOBRAS Tipos de maniobras y su utilización más conveniente.

En la cabina hay tantos pulsadores como pisos servidos y en rellanos uno por cada ascensor que haya. Desarrollo de funcionamiento: Para subir: Para que el que entra en la cabina pueda pulsar el piso de su destino, sin que el ascensor pueda ser requerido por otra llamada, debe tener una preferencia de entre 5 y 6 segundos, sobre los pasajeros que llaman desde los rellanos. Si a la cabina entran varios pasajeros, primero debe pulsar el que va al piso más bajo. Cuando la cabina llega a ese nivel, y ha salido el pasajero y se han cerrado las puertas, se podrá oprimir el botón del piso siguiente y así sucesivamente.

El control de maniobras es sin duda el cerebro que gobierna y controla todo el funcionamiento de un ascensor. Interviene en los elementos de seguridad, en la apertura y cierre de puertas automáticas cuando las hay, en la interpretación de la información que puede enviarle una báscula o galga extensiométrica y consecuentemente en las acciones que correspondan, en la puesta en marcha y detención de la cabina, etc. En definitiva tiene múltiples funciones de accionamiento, puesta en marcha, detención y control de seguridades. Dependiendo del tipo de control, también ejecuta algunas acciones especiales y programables que más adelante se indicarán. De todas las tareas que realiza, una de vital importancia para los s, por tener una relación directa con la utilización efectiva del o de los ascensores, es el comportamiento de la instalación cuando se produce una llamada desde un rellano o

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Para bajar: Los pasajeros en los rellanos llaman la cabina con los correspondientes pulsadores, ésta responderá siempre que no esté efectuando algún viaje, es decir que sólo registrará y atenderá la llamada cuando esté inactiva. Llegada la cabina al piso y abordada por el pasajero, éste dispone de los segundos de preferencia que tiene sobre cualquier otro de piso, para ordenar su viaje. Análisis de la maniobra: Es la maniobra más barata, por lo cual hay una gran cantidad de ascensores que la poseen. Es aceptable para edificios de viviendas de baja altura y pocos departamentos, pero en la práctica se utiliza para cualquier tipo de inmueble. Dado que es la maniobra de más bajo rendimiento, son muchos los lugares que tienen serios problemas de movimiento vertical



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para los habitantes o pasajeros ocasionales ya que genera muchos viajes con la cabina casi vacía o a medio llenar, provoca un gasto de energía muy grande por distancias recorridas que serían evitables con otras maniobras, amén de un desgaste prematuro de toda la instalación y tiempos de espera excesivamente altos para los s. A ello debe sumarse que por deficiencias de mantenimiento, no siempre funciona adecuadamente la preferencia en órdenes impartidas desde la cabina respecto de los rellanos. Es corriente entrar al ascensor y empezar a pasear por distintos niveles antes de poder llegar al deseado. Maniobra selectiva colectiva en descenso En la cabina hay tantos pulsadores como pisos y en rellanos uno sólo por cada ascensor que haya. Desarrollo de funcionamiento: Los ascensores que poseen ésta maniobra, cuentan con una memoria en la que se registran desde la cabina las órdenes de subida o bajada que se impartan. De las que se produzcan desde los pisos, solo se registrarán en esa memoria las órdenes de bajadas. Las órdenes que se producen en la cabina tienen preferencia de 5 a 6 segundos sobre las de los rellanos. Con las puertas cerradas el ascensor queda en posición de funcionamiento. Para subir: Cuando acceden los pasajeros a la cabina, pulsan los botones de los pisos deseados. Al subir el último y cerradas las puertas, el ascensor arranca automáticamente y va parando en cada nivel registrado hasta llegar al último piso marcado. Durante la subida no atiende ninguna llamada exterior, es decir de pasajeros que estén en rellanos, salvo que esté registrada


alguna de un piso mas alto que el nivel mas alto marcado por s de la cabina en ascenso. Si esa situación se diera, al acceder el pasajero, con la preferencia ya enunciada, decidirá el sentido de marcha, si se pulsa un piso mas alto el ascensor ascenderá aunque hubiera registradas llamadas para descender. Para bajar: En bajada irá atendiendo ordenadamente, en forma automática, tanto las llamadas de pisos como las órdenes de cabina. Efectuada ésta simplificada descripción de funcionamiento, vale añadir aspectos que aclaran la situación. El rendimiento de ésta maniobra es significativamente superior a la anterior. Para transportar la misma cantidad de pasajeros en una cabina de idénticas características, debe recorrer mucho menor distancia y generalmente muchas menos detenciones y arranques. Lo que redunda en menor gasto de energía, menor desgaste de la instalación, es decir que se prolonga la vida útil y es menor el tiempo de espera para los s. Es recomendable en edificios de viviendas, particularmente si poseen muchos apartamentos y gran altura. Maniobra selectiva colectiva en ascenso y descenso En la cabina hay tantos pulsadores como pisos servidos y en rellanos una botonera por cada ascensor, pero con dos pulsadores, uno para subida y otro para bajada, salvo en la primera y última planta. Desarrollo de funcionamiento: Los ascensores que poseen ésta maniobra, cuentan con una memoria en la que se registran, tanto desde la cabina como desde los rellanos, todas las órdenes impartidas, ya sean de subida como de bajada.

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Para subir: Cuando acceden los pasajeros a la cabina, pulsan los botones de los pisos deseados. Al subir el último y cerradas las puertas, el ascensor arranca automáticamente y va parando sucesivamente en cada nivel registrado por los pasajeros de la cabina y además en los pisos registrados por los s que desde los rellanos hayan pulsado llamadas para subir. No atenderá las llamadas para bajar que se hayan efectuado en los pisos, pero quedarán registradas en la memoria. Sin embargo, si se diera el caso de una llamada de piso para bajar, que se efectúe desde un nivel superior al último que haya sido llamado para subir, si la atenderá. Para bajar: En bajada irá atendiendo las llamadas de todos los s que desde los rellanos hayan pulsado el botón de bajada. A medida que los pasajeros acceden a la cabina, oprimen el pulsador del piso que desean, quedando registrados. Siempre en descenso la cabina se irá deteniendo en todos los pisos registrados, tanto desde la cabina como desde los rellanos, hasta alcanzar la planta baja o el nivel mas bajo registrado. Tiene un excelente rendimiento. Es superior a las anteriores. Para transportar la misma cantidad de pasajeros en una cabina de idénticas características, debe recorrer menor distancia y efectuar menos detenciones y arranques, lo que produce ahorro de energía, menor desgaste de la instalación en su conjunto, prolongando su vida útil y menor tiempo de espera de los s. Es recomendable en edificios en que por su uso se producen viajes entre pisos intermedios, como por ejemplo inmuebles para oficinas, hoteles, sanatorios, etc. Se ha intentado utilizar en edificios para viviendas y el resultado no suele ser el deseado, debido a que por desconocimien-

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to, en general, o por travesuras, en el caso de niños, desde los rellanos se pulse para llamar al ascensor subida y bajada simultáneamente. Esto hace que se registren en la memoria ambas órdenes que se cumplirán inexorablemente. Una de ellas útil y necesaria, pero la otra, en el mismo piso después de un recorrido de ida y vuelta, innecesaria. En contra de lo buscado aumenta el consumo de energía, el desgaste prematuro de la instalación y el tiempo de espera de los s. Este es un ejemplo de cómo un buen producto, mal utilizado genera problemas en lugar de beneficios. Es importante cuando se posea ésta maniobra, inculcar hasta el aburrimiento la utilización adecuada. Hay muchos edificios utilizados para oficinas, en los cuales los ascensores tienen maniobra automática simple. Por último vale la pena hacer mención de la posibilidad y los beneficios de tener maniobras coordinadas para más de un ascensor. Si en un mismo hueco o en huecos cercanos, hay mas de un ascensor que sirven a los mismos rellanos, pueden utilizarse las maniobras ya descriptas, colectivas selectivas en descenso o en descenso y ascenso, dependiendo del uso del inmueble, pero coordinadas. Se convierten en dobles, triples, etc. dependiendo de la cantidad de ascensores que se posea. Es una verdadera maniobra única para el grupo, con lo que se logra el máximo rendimiento para el conjunto. Existe una sola botonera por piso para todos los ascensores, que pulsada logrará que llegue una sola cabina, la que esté en mejores condiciones de distancia y carga fundamentalmente. Conviene aclarar que si la maniobra es colectiva selectiva en ascenso y descenso los botones de rellanos tendrán un pulsador de subida y uno de bajada.



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Desde el punto de vista de funcionamiento de las cabinas no hay variantes respecto a lo ya descrito. Esta disposición sólo interviene en las llamadas de rellanos otorgando magníficos beneficios. Con los actuales microprocesadores, pueden programarse tantos parámetros como las condiciones del inmueble lo determinen y efectuando variantes en los programas en la medida que las circunstancias lo requieran. Para concluir se reseñarán las funciones más importantes: Piso de estacionamiento: En una batería de ascensores, puede programarse, en función de las características de tráfico del inmueble, distintas formas de quedar estacionados los ascensores cuando no están viajando. Un ejemplo: Para una batería de dos ascensores funcionando en doble, una disposición muy utilizada es tener como piso estación, de uno de ellos, la planta baja. Queda así a disposición de los pasajeros que llegan al edificio, no atendiendo las llamadas de los pisos, que lo hará el otro cuya parada estación puede ser la última utilizada o la situada en el piso mas alto o en uno del medio. Existe la salvedad de que si en ese ascensor están bajando y se produce alguna llamada de pisos superiores al que se encuentra la cabina superior en ese caso puede responder el que tiene piso estación en planta baja. Prioridad de tráfico en ascenso o descenso: Se utiliza mucho en edificios de oficinas que poseen baterías de ascensores. En la hora punta de entrada del personal se otorga prioridad en el ascenso. Todos los ascensores o los que se desee incluir en la metodología, cumplen la orden


desde las cabinas y los rellanos de subir. Concluido su viaje ascendente, cada cabina regresa a planta baja para continuar con el ciclo. A la hora punta de salida se invierte el proceso. La primera cabina va al piso más alto requerido y comienza su descenso pasando a recoger distintos pasajeros. Cuando se completa su carga isible, va directamente a la planta baja y sale otro que repite el proceso. Maniobra manual: Mediante una llave, en forma temporal y para alguna función determinada puede excluirse del sistema de maniobras coordinadas alguno de los ascensores de la batería. Por ejemplo, que el conserje necesite repartir correspondencia en todos los pisos. De éste modo dispone de una cabina que sólo responderá las órdenes emitidas desde la botonera de la misma, no acatando las llamadas exteriores. Después de utilizado, con el simple giro de una llave se reintegra al sistema. Maniobra de inspección: Se utiliza para mantenimiento y reparación de los equipos. Consiste en dos pulsadores que se encuentran en la parte superior del bastidor de cabina y que sólo quedarán habilitados al ser accionada una llave conmutadora. Cuando se utiliza éste sistema, sólo por personal de mantenimiento, ese ascensor se excluye de las funciones que cumple en la batería de maniobras coordinadas. Sólo se desplazará a muy baja velocidad, y con un operario que oprima en forma constante uno de los pulsadores antes mencionados, según quiera subir o bajar. Después de un breve repaso de las maniobras más comunes y sus posibilidades, se le devuelve a su comportamiento habitual.

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Es conveniente destacar que en los modernos controles, dotados de microprocesadores, pueden programarse una gran cantidad de funciones y registrar fallos de los equipos, así como todo tipo de información muy útil para s y personal de mantenimiento. Mencionaremos un ejemplo de cada tipo. Pueden programarse, para que no paren en determinados pisos o para aumentar, en condiciones específicas de uso, la velocidad de apertura y cierre de las puertas automáticas cuando las haya. Y conocer el promedio de viajes diarios, número de arranques por hora, número de viajes a cada piso, etc. El hecho de que se acumulen, a través de un código, los fallos que pueden sufrir los equipos, brindan al personal de mantenimiento la información necesaria que hace mínimo el tiempo no operativo de los ascensores, ya que el responsable del arreglo va directamente al problema.

Las secuencias posteriores son parecidas a las descritas en el caso anterior…Pero puede existir algo diferente y es… ¡un sistema de autorescate! Consiste en otra batería más potente de elementos recargables que va a permitir al motor del ascensor sólo y exclusivamente girar en sentido de giro descendente hasta dejar a la cabina enrasada con el piso inferior. Estos dos incidentes deben quedar registrados para poder eliminar la causa que los produjo, sobre todo el primero. En el segundo supuesto todo se reestablece al volver el fluido eléctrico pero la batería se habrá descargado y habrá que pensar en que debe recargarse en un periodo muy breve de tiempo, no sea que se cumpla lo de “no hay dos sin tres”.

Finalmente hemos de considerar qué ocurre cuando el ascensor se cuelga entre dos plantas, sin motivo aparente. Avisamos, pulsando la alarma. Si tenemos la suerte de que algún vecino nos oye avisará al portero o al servicio técnico y al llegar la ayuda irrumpe en el cuarto de máquinas, y trata, moviendo el volante, de hacer descender la cabina hasta el piso inferior, para nivelarla, y así poder abrir la puerta y liberarnos. Si se produce un corte de fluido y nos quedamos en situación parecida a la anterior hemos de pensar que en la cabina existe un aplique de iluminación de emergencia que funciona con una batería de elementos recargables de níquel cio, que suele tener una autonomía de una hora, con lo cual podremos ver. También la alarma tiene algo parecido que nos va a permitir pedir ayuda.

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Con todo lo expuesto, es decir, con las advertencias que se han comentado, podemos desarrollar un esquema de una maniobra de ascensor para un inmueble de tres plantas. Quede entendido que es una versión. Existen múltiples en función del nivel de exigencias que se soliciten. Está claro que con los modernos automatismos, basados en microprocesadores (lógica programada), podemos lograr muchas funciones que con la lógica cableada sería difícil o muy complicado conseguir.



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