automatizacion - sensores, actuadores y cuadros de control(2)

1Autmatas ProgramablesISA-UMH TDOC-2001

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Grupo de Tecnologa Industrial

Autmatas ProgramablesISA-UMH TDOC-2001

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Contenido

n Actuadores Accionamientos neumticos Contactores (rels) para accionamientos elctricos

n Conexin de sensores o captadores Finales de carrera (sensores de proximidad con contacto) Detectores inductivos Detectores capacitivos Detectores pticos

Detectores ultrasnicos

n Cuadros elctricos


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Actuadores

Accionamientosneumticos


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Accionamientos neumticos

Se utilizan en operaciones que impliquen desplazamientos lineales cortos (Transferencias, marcajes, expulsiones, embajes, ...)

Se actua sobre el cilindro neumtico mediante electrovlvulasconectadas a las salidas del autmata.

Cilindros neumticos Manipuladores Electrovlvulas Interfaces

electroneumticos


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n Tipos de cilindros neumticosn Simple efecto

empujar en un solo sentido y retornan automticamente al origen por la accin de un muelle. 3 vas y 2 posiciones

n Doble efecto empujar en ambos sentidos. 4 vas y 2 posiciones

n Accin diferencial permiten mantener el mbolo en cualquier posicin, aplicando presin a

ambos lados del mismo


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n Cilindro de simple efecto

n Cilindro de doble efecto

n Electrovlvulade doble efecto


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C1 C2

VB


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Actuadores

Contactores para accionamientos elctricos


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n Introduccin Un contactor es un interruptor el cual es accionado mediante un electroimn. Aplicando tensin a la bobina del electroimn se consigue la apertura o

cierre del interruptor.

Se divide en tres partes: Contactos de potencia a travs de los cuales se alimenta el circuito de potencia.

Contactos auxiliares para el gobierno y control del electroimn y otros elementos del circuito

Electroimn que acciona los contactos de potencia y los auxiliares.


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n Funcionamiento del contactor

Contactor en reposo Contactor conectado


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n Tipos

Invertir o arranque estrella-triangulo


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Md

ulo

de s

alid

as d

igit

ales

a r

el

L1

Q3.

0. 1

. 2. 3

n Mdulo de salidas a rel

M3

Contactor con bobina de 24VDC

24V

DC

Piloto o lmpara indicadora


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Conexin de sensores

Detectores deproximidad


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Conexin de sensores o captadores

n Sensores de proximidad Sensores que detectan si un objeto se halla o no en una determinada

posicin Tipos

n Interruptores mecnicos de posicin para determinar ejecucin demovimientos.

Microrruptores, finales de carrera, vlvulas limitadoras,....n Sensores de proximidad que funcionan elctricamente y sin contacto

Capacitivos, inductivos, pticos,....

Ventajas de los sensores de proximidad sin contacton Deteccin precisa y automtica de posiciones geomtricasn Deteccin sin contacto de objetos y procesosn Conmutacin rpidan No desgate mecnico, nmero ilimitado de ciclos de conmutacin,

ambientes peligrosos


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Conexin de sensores

Sensores de proximidad con contacto (finales de carrera)


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Detectores de proximidad con contacto

n Interruptores de posicin electromecnicos Se establece o se interrumpe un contacto elctrico por medio de una

fuerza externa. Vida til 10 millones de ciclos. Tiempos de conmutacin entre 1 y 10ms

Cuando se utilizan interruptores electromecnicos para operaciones de conteo, deben tenerse en cuenta los posibles rebotes de los contactos.


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n Finales de carrera


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n Finales de carrera

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n Ejemplos de uso de interruptores electromecnicos

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Alimentacin externa o interna 24 VDC

Entrada I0.1

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Alimentacin externa 24 VDC

Masa

Entrada I0.3


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Conexin de sensores

Sensores de proximidadsin contacto

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Detectores sin contacto

n Aplicaciones Deteccin sin contacto

n Detectar si hay un objeto en una determinada posicin


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Posiciconado de piezasn Centros de mecanizado, cilindros neumticos, ...

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Conteo de piezas y secuencias de movimienton Cintas transportadoras, dispositivos de clasificacin


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Medicin de velocidad de rotacinn Engranajes, ....

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Discriminacin de materialesn Deteccin de material, para suministrar o clasificar material


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Supervisin de herramientasn Verificacin de rotura de una broca

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Supervisin de niveles de llenadon Sensores pticos, capacitivos o ultrasnicos


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Medicin de velocidad

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Aplicacin para la proteccin de mquinas contra contactos peligrososn Prevencin de accidentes


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Deteccin de la forma de un objeton Disposicin de varios detectores de proximidad dispuestos siguiendo un

contorno

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Conexin de sensores

Sensores magnticos(Reed)


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Sensores magnticos (Reed)

n Sensores de proximidad magnticos Sensores de proximidad Reed

n Reaccionan ante los campos magnticos de imanes permanentes y deelectroimanes.

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n Ejemplos de aplicacin Detectores de posicin de cilindros


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n Detectores de posicin de un cilindro

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Conexin de sensores

Detectores inductivos


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n Detectores Inductivos.

Se utilizan para detectar la proximidad de piezas metlicas en un rango de distancias que va desde 1mm a unos 30 mm. Hasta 75mm

Como interruptores final de carrera con ventajas con respecto a los electromecnicos, tales como: ausencia de contacto con el objeto a detectar, robustez mecnica, resistencia a ambientes agresivos a altas temperaturas.

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n Detectores inductivos Slo materiales metlicos


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Alimentacin externa o interna de 24 VDC

Masa

Entrada I0.4

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n Detectores inductivos Aplicaciones



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n Aplicaciones Velocidad y sentido de rotacin

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Conexin de sensores

Detectores capacitivos


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n Detectores Capacitivos Materiales metlicos o no en el rango de distancias que va desde

1mm a unos 30 mm. pero su sensibilidad se ve muy afectada por el tipo de material y por

el grado de humedad ambiental y del cuerpo a detectar.

Las aplicaciones tpicas son, la deteccin de materiales no metlicos como vidrio, cermica, plstico, madera, aceite, agua, cartn, papel, etc.

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n Detectores capacitivos Observaciones sobre la aplicacin

n Sensibilidad respecto a la humedad elevadan Detectar objetos a travs de una pared no metlica. Pared inferior a 4

mm y constante dielctrica del material por lo menos 4 veces el de la pared.

n Por coste, deteccin de metales con inductivos y no capacitivos.n Objetos no metlicos, tambin posible utilizar pticos


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n Detectores capacitivos Observaciones sobre la aplicacin

n Sensibilidad respecto a la humedad elevadan Detectar objetos a travs de una pared no metlica. Pared inferior a 4

mm y constante dielctrica del material por lo menos 4 veces el de la pared.

n Por coste, deteccin de metales con inductivos y no capacitivos.n Objetos no metlicos, tambin posible utilizar pticosn Deteccin de objetos mate y negros

Objetos de goma, cuero, plstico y otros materiales dificiles de detectar por sensores pticos y los ultrasnicos muy caros. CAPACITIVOS

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n Aplicaciones Deteccin de suelas de goma negras


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n Aplicaciones Nivel de llenado de lquidos

n Sensor de proximidad capacitivo, encapsulado en plstico o en cristal de cuarzo

n A travs de un tubo de plstico o vidrio

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n Aplicaciones Verificacin del contenido de paquetes

n Comprobacin del contenido de una caja a travs del cartn


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n Aplicaciones

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Conexin de sensores

Detectores pticos


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Detectores pticos

n Sensores de proximidad pticos Luz roja o infraroja (roja visible) cable de fibra ptica

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Detectores pticos

n Margen de funcionamiento de los sensores de proximidad pticos Contaminacin polvo, virutas, etc. Interferencias en los sensores y

mal funcionamienton Ensuciamiento de las lentes de la ptica del sensorn De los reflectores.n Contaminacin del rayo de luzn Reflexin directa. La suciedad en el objeto a detectar.

Funcionamiento fiablen Hacerlo funcionar con suficiente margen operativo (ensayos previos,

seleccionando uno con suficiente margen de funcionamiento,...)n Utilizando sensores con ayuda al ajuste. Parpadeo de un LED en zonas

lmite de deteccin.n Sensores con indicacin automtica de ensuciamiento.


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Detectores pticos

n Barreras fotoelctricas directas Se componen de un sensor y de un receptor. El sensor est

dispuesto de tal manera que la mayor parte posible del haz de luz enviado por su diodo incide sobre el receptor.

ste evala la cantidad de luz recibida de forma tan clara que la puede distinguir de la luz ambiental o de otras fuentes de luz. Unainterrupcin del haz de luz origina una conexin de la salida.

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Detectores pticos

n Ventajas del sensor de barrera Incremento de la fiabilidad debido a la presencia permanente de luz

durante el estado de reposo Amplio alcance

Pueden detectarse pequeos objetos incluso a largas distancias Adecuado para ambientes agresivos Buena precisin de posicionado.

n Desventajas Dos elementos separados(emisor-receptor) conexiones

independientes No para objetos completamente transparentes (podra ajustarse)

Un fallo en el emisor es evaluado como objeto presente (importante en aplicaciones para prevencin de accidentes)


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Detectores pticos

n Aplicaciones Rotura de una broca

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Detectores pticos

n Aplicaciones Verificando objetos en envases transparentes

Altura

Lavado de coches


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Detectores pticos

Barreras fotoelctricas por reflexinn Alcance mayor que los de reflexin directa

Cortina fotoelctrica (barrera fotoelctrica por reflexin de 7 haces)n Todos los emisores de este Opto BERO especial estn dirigidos hacia

un reflector que refleja la luz a siete receptores del BERO. La salida lgica se conecta cuando se interrumpe uno de los haces de luz. Se pueden cubrir completamente un margen de 42 cm.

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Detectores pticos

n Ventajas Mejor fiabilidad dado que la luz permanentemente durante el estado

de reposo Instalacin y ajustes sencillos

El objeto a detectar puede ser reflectante, especular o transparente, siempre que absorba un porcentaje suficiente de luz

Mayor rango que los de reflexin directa

n Inconvenientes Objetos transparentes muy claros o brillantes pueden pasar

inadvertidos (se puede ajustar)

n Notas Un fallo en el emisor es evaluado como objeto presente Reflectantes deterioro por envejecimiento o suciedad


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Detectores pticos

n Aplicaciones Presencia y conteo de objetos

Ventaja Slo se necesita un reflector pasivo, frente a las barreras 2 activos

cableado

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Detectores pticos

n Aplicaciones Control de un bucle compensador Reflector una lmina o tres individuales


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Detectores pticos

n Aplicaciones Flujo de palets, contando botellas, botes, cajas; detectar personas,

parking

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Detectores pticos

n Emisores-captadores de luz por reflexin La luz del emisor da en un objeto. sta se refleja de forma difusa y una parte

de la luz alcanza la parte receptora del aparato. Si la intensidad de luz es suficiente, se conecta la salida.

La distancia de reflexin depende del tamao y del color del objeto as como del acabado de la superfice.

La distancia de reflexin se puede modificar entre amplios lmites mediante un potencimetro incorporado.

El emisor-captador energtico sepuede utilizar para detectar diferencias decolor.


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Detectores pticos

n Ventajas Propio objeto hace de reflector El objeto puede ser reflectante, especular o transparente y hasta

traslcido refleje suficiente

Permiten detectar en posicin frontal (a diferencia de barrera lateral) Dependiendo del ajuste del sensor los objetos pueden detectarse

selectivamente frente a un fondo

n Inconveniente La respuesta del sensor no es lineal. Luego no son tan adecuados

como los de barrera para una elevada precisin de respuesta lateral

n Notas El fondo en ausencia de objeto no se debe detectar Fallo emisor no objeto

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Detectores pticos

n Objetos con baja reflexin Plsticos negro mate, goma negra, materiales oscuros con superficies

rugosas, tejidos obscuros, acero pulido,... No reaccionan o slo lo hacen a distancias muy cortas

Soluciones alternativasn Barrera o retroreflexin para acercamiento lateraln Capacitivos o ultrasnicos para aproximacin frontal

n Influencia del fondo en el ajuste de la sensibilidad Si no hay clara diferencia entre el objeto y el fondo Emisores-captadores de luz por reflexin con borrado de fondo

n Pueden detectar objetos hasta una distancia de reflexin determinada. Todo lo que queda de fondo se borra.

n El nivel del foco se puede modificar


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Detectores pticos

n Borrado de fondo. Sensor de posicin

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Detectores pticos

n Aplicaciones Verificacin de la posicin de una pieza


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Detectores pticos

n Aplicaciones Control de forma y posicin

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Detectores pticos

n Aplicaciones Final del rollo de material


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Detectores pticos

n Aplicaciones Determinar la orientacin de un CI, detectar cajas de distinta altura,

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Detectores pticos

n Sensores de proximidad con captadores para fibra ptica se utilizan cuando: los dispositivos convencionales ocupan demasiado espacio. En reas con riesgo de explosin Permiten detectar con precisin la posicin de pequeos objetos


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Detectores pticos

n Ventajas de sensores pticos adaptados con fibras

Deteccin de objetos en reas de acceso restringido, por ejemplo, a travs de agujeros

Posibilidad de instalacin a distancia del cuerpo sensor (lugares peligrosos: calor, agua, radiaciones, riesgo de explosin,...)

Deteccin precisa de pequeos objetos Los elementos detectores pueden desplazarse

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Detectores pticos

n Aplicaciones Sensor de barrera con fibra ptica. Distincin entre una o dos capas

de tejido


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Detectores pticos

Masa

Entrada I0.4

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Conexin de sensores



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n Sensores de proximidad ultrasnicos Emiten sonido en el rango inaudible a cualquier frecuencia Recibe el eco

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n Velocidad esta limitada por la maxima frecuencia de repeticin de pulsos 1 Hz a 25 Hz


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n Ventajas: Rango relativamente alto (hasta varios metros) Deteccin del objeto independiente del color y del material Deteccin segura de objetos transparentes (ejem. Botellas de vidrio) Relativamente insensible a la suciedad y el polvo Posibilidad de desvanecimiento gradual del fondo Posibilidad de aplicaciones al aire libre Posibilidad de deteccin sin contacto con puntos de conmutacin de

precisin variable. La zona de deteccin puede dividirse a voluntad. Se dispone de versiones programables.

n Desventajas Objetos con superficies inclinadas, el sonido se desva. Reaccionan con relativa lentitud. Frecuencia de conmutacin mxima entre 1

y 125 Hz Ms caros que los pticos prcticamente el doble

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n Efecto del tipo de objeto Los materiales que absorben el sonido tales como telas gruesas,

lana, algodn, gomaespuma, lana de roca. barreras ultrasnicas Objetos reflectantes, transparentes o intensamente negros que no

podran con pticos

Lminas finas de material transparente de 0.1 mm se pueden detectar

n Posicin del objeto Dibujos prxima transparencia


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n Aplicaciones

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Conexin de sensores

Cuadros elctricos


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Cuadros elctricos

n Himel

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Cuadros elctricos


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Cuadros elctricos

n Canaletas

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Cuadros elctricos

n Canalizaciones


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Cuadros elctricos

n Canalizaciones

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Cuadros elctricos

n Para indentificacin de aparatos y conductores


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Cuadros elctricos

n Imgenes de diferentes marcados

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Cuadros elctricos

n Armario


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Cuadros elctricos

n Consideraciones tcnicas de montaje e instalacin para evitar las perturbaciones electromagnticas

n Una perturbacin electromagntica es una deformacin de la sealenviada por un captador (sensor, final de carrera,....) hacia un aparato de lgica programada. PROVOCANDO UNA ACCIN NO DESEADA

n Fuentes de perturbaciones electromagnticas: Los motores elctricos, alumbrado fluorescente, variadores electrnicos, rectificadores, equipos informticos,...

n El diseo del armario que evite las perturbaciones.n Precauciones

n Todas las partes metlicas de la instalacin y el cuadro interconectadas. Masa de referencia

n Separar cables de potencia de los cables de mandon Los elementos de control separados de los elementos de potencia. Si el

cuadro es muy grande (cuadro de potencia y cuadro de control)

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Cuadros elctricos

n Ejemplos


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Cuadros elctricos

n Cuadro elctrico (elementos de potencia)

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Cuadros elctricos

n Cuadro de potencia y de control


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Cuadros elctricos

n Cuadro de control

Borneros

PLC

S7-200MODULOS

Rels Contactor

Transformador de potencia

Fusibles

Diferencial

Automtico

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Cuadros elctricos

n Cuadro de control

automatizacion - sensores, actuadores y cuadros de control(2)

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