Circuito Elctrico

Un circuito elctrico no es otra cosa que un conjunto de conductores y mecanismos de control. Los cuales son necesarios para que los aparatos elctricos funcionen correctamente. Cuando solo tenemos un punto de control (interruptor) se denomina circuito simple. Si el control lo realizamos desde dos puntos, es decir una bombilla y dos interruptores, el circuito ser conmutado.

Circuito de Potencia

Es la parte de la controladora que ms consumo de corriente necesita. Esta parte es la que se encarga de excitar los rels para activar un dispositivo a su salida, ya sea un motor de continua, una bombilla, entre otros.

Generalidades Sobre Aparatos de Mando y Proteccin

Equipos de Maniobra

Son todos aquellos aparatos que permiten el paso o la interrupcin de la corriente de red a una carga (motor, bobina, resistencias, entre otros).

Manuales

Son los que necesitan de un operario para su accionamiento. Los hay con poder de corte (pueden ser accionados en circuitos de baja carga) y sin poder de corte (deben ser maniobrados sin carga).Interruptores: son dispositivos con cierto poder de corte, para cerrar o abrir circuitos.-Las secciones de las piezas que cierran o abren el circuito deben estar convenientemente dimensionados, de la tal manera que permitan el paso de corriente sin que se genere recalentamiento excesivo.- Al abrirse el circuito, la chispa que se produce debe apagarse rpidamente, antes que se forme un arco elctrico, que daara fcilmente los contactos. Por ello la separacin de stos debe realizarse con un movimiento rpido, o mediante el sistema de apertura brusca.- Existe variedad de modelos: rotativo, de cuchillas, entre otros.Pulsadores: aparato de maniobra con poder de corte. Se diferencian de los interruptores porque cierran o abren circuitos solamente mientras acten sobre ellos una fuerza exterior, recuperando su posicin de reposo (inicial) al cesar dicha fuerza, por accin de un muelle o resorte.Seccionadores: son aparatos de maniobra sin poder de corte y que por consiguiente pueden abrir o cerrar circuitos nicamente cuando estos estn en vacio (sin carga).

Automticos

Son dispositivos diseados para abrir o cerrar circuitos en funcin de los valores que adquieran ciertas magnitudes fsicas como temperatura, presin, espacio, tiempo, entre otros. Los ms utilizados son los interruptores automticos o disyuntores, cuya funcin especfica es la de abrir circuitos bajo condiciones anormales, aunque tambin pueden utilizarse como simples interruptores. El disyuntor puede actuar por sobrecargas, cortocircuito, sobretensin o por disminucin de tensin. Al producirse cualquiera de estas anomalas se desconecta automticamente interrumpiendo el circuito. Para recuperar su estado normal basta accionarlo manualmente (rearme manual).

Principales Caractersticas de un Interruptor Automtico

Capacidad de Maniobra

Es el nmero mnimo de maniobras que se pueden hacer con l.

Poder de Corte

Este nos indica la corriente mxima que puede interrumpir sin peligro de que se dae. En este grupo de aparatos automticos de maniobra estn tambin los Contactores. Por la importancia que este aparato tiene en el tema de controles y automatismos, se le dedica un estudio especial ms adelante.

Equipos de Proteccin

Son Equipos destinados a interrumpir el circuito (poniendo fuera de servicio la lnea de alimentacin) cuando se presentan irregularidades en su funcionamiento, particularmente por sobrecargas o sobre intensidades.Existen dispositivos destinados a la proteccin de cortocircuitos y de sobrecargas.Fusibles: son conductores calibrados expresamente para el paso de determinadas cantidades de corriente (por consiguiente ms dbiles que el resto de los conductores del circuito), de manera que al producirse un cortocircuito, este se interrumpir inmediatamente (por el bajo punto de fusin que tiene), evitando daos mayores en las cargas o el mismo circuito en s. Los hay de muchos tipos: tapn, bayoneta, cartucho, cuchilla, entre otros.Aparatos de Proteccin Automticos: son equipos construidos solamente para proteger contra sobrecargas (no contra cortocircuitos). Los ms utilizados son los rels trmicos, termomagnticos y electromagnticos.

El Contactor

Es un Equipo de maniobra automtico con poder de corte, y que por consiguiente puede cerrar o abrir circuitos con carga o en vacio.Se le define como un interruptor accionado o gobernado a distancia por accin de un electroimn.

Partes de un Contactor

Carcaza: soporte fabricado en material no conductor (plstico o baquelita) sobre el cual se fijan los componentes de los contactos.Circuito electromagntico: est compuesto por unos dispositivos cuya finalidad es transformar la electricidad en magnetismo, generando un campo magntico lo ms intenso posible. Propiamente constituira un electroimn de un contactor. Est compuesto de bobina, ncleo y armadura.Bobina: es un arrollamiento de alambre, con un gran nmero de espiras, que al aplicrsele tensin crea un campo magntico. El flujo generado da lugar a un par electromagntico, superior al par resistente de muelles de la armadura, atrayndolo hacia el ncleo Ncleo: es una parte metlica, generalmente en forma de E, y que va fija a la carcasa. Su funcin es concentrar y aumentar el flujo magntico que genera la bobina (colocada en la parte central del ncleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura.Armadura: elemento similar al ncleo, en cuanto a su construccin, peor que a diferencia de estos una parte mvil, cuya finalidad principal es cerrar el circuito magntico, cuando se energice la bobina, porque en estado de reposo debe estar separado del ncleo. Se aprovecha de esta propiedad de movimiento que tiene para colocar sobre l una serie de contactos (parte mvil del contacto) que se cerraran y abrirn siempre que la armadura se ponga en movimiento.Contactos: son elementos que tienen por objeto cerrar o abrir una serie de circuitos. Un contacto est compuesto por dos partes fijas (ubicadas en la carcasa) y una parte mvil (ubicada en la armadura); de igual manera, son la parte ms delicada de contactor, y por consiguiente deben cuidarse con especial esmero, de manera que los circuitos que establecen funcionen normalmente. En el contactor encontramos dos tipos de contactos: principales y auxiliares.Principales: son los contactos que tienen como finalidad realizar el cierre o apertura del circuito principal, a travs del cual se transporta la corriente al circuito de utilizacin (carga). Deben estar debidamente calibrados, para permitir el paso de intensidades requeridas por la carga sin peligro de deteriorarse.Auxiliares: son aquellos contactos que tienen por finalidad el gobierno del contactor (especficamente de la bobina) y de su sealizacin. Pueden ser abiertos o cerrados, y como estn hechos para dar paso nicamente a pequeas corrientes (alimentacin de la bobina y elementos de sealizacin), suelen ser normalmente ms pequeos que los contactos principales.Sistema de Enclavamiento

Elctrico

Por contacto auxiliar: es un sistema simple y se realiza utilizando un contacto auxiliar normalmente abierto, el mismo es aplicado para mantener energizada la bobina del contactor luego de soltar el botn de arranque.Mecnico: consiste en la interconexin mecnica entre dos o ms Contactores, el cual permite accionar los diferentes Contactores sin necesidad de energizar sus bobinas. Cabe destacar, que dicha maniobra es mayormente utilizada para bloqueos mecnicos de seguridad evitando que uno o ms Contactores cierren a su vez.

Eleccin del Contactor

Al elegir un contactor deben tenerse presente los siguientes factores:1.- tensin y potencia nominales de la carga.2.- clase de arranque del motor.3.- nmero aproximado de accionamientos (conexiones por hora).4.- condiciones de trabajo: ligera, normal, dura, extrema, entre otros, como podra ser el caso de la calefaccin elctrica, ascensor, gras, maquinas impresoras, entre otras.5.- tensin y frecuencias reales de alimentacin de la bobina.6.- si es para el circuito de potencia o nicamente para el circuito de mando, o para ambos.7.- tensin de aislamiento del contactor.

Daos en los Contactores

Las averas ms frecuentes en los Contactores se pueden producir por las siguientes causas:1.- el contactor no queda realimentado (autosostenido). Puede estar originado por conductores interrumpidos en el circuito o bien por conexiones mal hechas en el contactor o en los pulsadores (contactos con conductores aislados, tornillos mal apretados, entre otros).2.- fallas en el contactor por: Calentamiento excesivo. Desgate prematuro. Presin dbil de los resortes. Contactos corrodos o soldados.3.- fallas en la bobina por: Sobretensin, sobreintensidad o cortocircuito. Desconexin en los bornes por vibracin excesiva del circuito electromagntico. Calentamiento excesivo (normalmente no debe pasar de 80 C).4.- fallas en el circuito electromagntico: Falla mecnica en alguna de las partes que lo constituyen. Escasa fuerza magntica para atraer la armadura. Deficiencia en la desconexin. Tanto este caso como el anterior puede estar causado por deficiencias en los muelles (resortes) por estar muy flojos o muy tensos. Circuito magntico ruidoso y vibracin excesiva, debido a la falta o fallas en las espiras de sombra.

Elementos de Mando

Son todos aquellos aparatos que actan accionados por el operario. Los ms importantes son los pulsadores, selectores, manipuladores. Se tiene una gran variedad de ellos, tanto por su apariencia y forma exterior, como por la funcin que van a realizar.

Por su Apariencia y Forma Exterior

1.- Pulsadores: Rasantes: que impiden maniobras involuntarias. Salientes: de accionamiento ms cmodo. Son los ms usados. De llave: para accionamiento de gran responsabilidad. De seta: para accionamientos en situacin de emergencia. Luminosos: con sealizacin incorporada.

2.- Selectores o Interruptores Giratorios: se encuentran a su vez en variedad de formas: simples, de maneta, de llave, entre otros.

Por la Funcin que Realicen

Los elementos antes citados cumplen ms o menos con las mismas funciones: abrir y cerrar circuitos. De all que cualquiera de ellos puede clasificarse en: Normalmente cerrado (NC): para abrir un circuito. Normalmente abierto (NA): para cerrar un circuito. De desconexin mltiple: para abrir varios circuitos independientes. De conexin mltiple: para cerrar varios circuitos independientes. De conexin-desconexin: para abrir un circuito y cerrar otro al mismo tiempo. De conexin-desconexin mltiple: para abrir y cerrar varios circuitos contemporneamente.Respecto a los de conexin-desconexin (sencilla o mltiple) debemos tener un cuidado especial por cuanto la apertura y cierre de los circuitos pueden efectuarse de diferentes maneras.

Elementos Auxiliares de Mando

Son equipo que, a diferencia de los pulsadores, no son accionados por el operario, sino por otros factores, como son tiempo, presin, temperatura, accin mecnica, entre otros, y que regularmente son de ruptura brusca. La combinacin de los Contactores, elementos de mando y auxiliares de mando, darn lugar a instalaciones totalmente automatizadas.Finales de Carrera o Interruptores de Posicin: son aparatos destinados a controlar la posicin de una parte en una mquina o la misma mquina.En cuanto a los contactos, tienen uno cerrado y uno abierto y se comportan exactamente como los de un pulsador de conexin-desconexin. Su aplicacin va dirigida a la parad o inversin del sentido de desplazamiento de las mquinas, por lo que se convierten en dispositivos de los que depende la seguridad de la mquina, el material y el mismo personal.Los interruptores de posicin o finales de carrera se caracterizan por:La apertura y cierre de sus contactos debe ser muy rpida (corte brusco), aun para movimientos lentos.Una duracin mecnica y elctrica mxima.Un fcil ajuste y conexin.Rels de Tiempo o Temporizadores: son aparatos que cierran o abren determinados contactos al cabo de un tiempo debidamente establecido.

Tipos de Temporizador

Al trabajo: (ondelay) su contacto temporizado actan despus de cierto tiempo de haber sido energizado.Al reposo: (off delay) sus contactos temporizados actuaran solamente despus de cierto tiempo de que el temporizador haya sido desenergizado.Presostato: son aparatos que accionan circuitos elctricos, al transformar cambios de presin de instalaciones neumticas o hidrulicas, en seales elctrica.Termostato: son aparatos que abren o cierran circuitos en funcin de la temperatura que los rodea (no deben confundirse con el rel trmico).Detectores Fotoelctricos: son dispositivos compuestos esencialmente de un emisor de luz asociado a un receptor fotosensible, para lograr su accin solo basta con variar la intensidad luminosa emitida.

Elementos de Sealizacin

Son todos aquellos dispositivos cuya funcin es llamar la atencin sobre el correcto funcionamiento o paro anormales de la mquina.

Clases de sealizacin

Acstico:son seales perceptibles por el odo, entre las ms usadas tenemos: timbre, zumbadores, chicharras, entre otros.pticos: son seales perceptibles por la vista. Visuales: son smbolos indicativos de la operacin que se est realizando.Luminosos: son lmparas pilotos de diferentes colores los cuales representan una funcin especfica universalmente establecidas.

Elementos de Proteccin

La finalidad principal de estos dispositivos es proteger la mquina o circuito de carga general, contra posibles daos producidos especialmente por el paso de intensidades muy altas. Debe tenerse presente que estos dispositivos no slo cumplen la funcin de proteccin sino de maniobra y sealizacin, puesto que el mismo cuenta con contactos auxiliares que permiten abrir el circuito principal de control y a su vez, emitir una sealizacin (auditiva o visual) indicando la falla.Rel Trmico: son elementos de proteccin contra sobre carga, cuyo principio de funcionamiento se basa en la deformacin de ciertos materiales (bimetlicos) bajo el efecto del calor, y as accionar bajo una temperatura determinada, sus contactos auxiliares que desenergizen todo el sistema.Rel Trmico Diferencial: su funcionamiento se basa en la diferencia de su curvatura de los tres bimetales en un rel trmico normal al fallar una fase, para lo cual se emplean dos regletas (placas de fibra) que detectaran estas diferencias de curvatura y actuaran sobre los contactos auxiliares del rel interrumpiendo inmediatamente el circuito de mando.Rels Electromagnticos: sirven para la proteccin de circuitos para fuertes sobrecargas, dispositivo de respuesta inmediata, su funcin est basada en la fuerza producida por un electroimn sobre una armadura metlica, cuando la corriente que absorbe al motor es muy superior a la nominal.

Automatismos Elctricos

Automatismos

Automatizar una accin implica el empleo de sistemas de control capaces de sustituir total o parcialmente al hombre en determinadas tareas, ejerciendo las acciones de formas fiables y satisfactorias

Componentes de un Sistema Automtico

La parte ms importante de un automatismo est compuesta por:-Los sensores-El mando manual-Los rels auxiliaresEl sensor es un elemento capaz de detectar la variacin de una seal fsica y transmitirla al control central.Los sensores se construyen de diferentes formas para que puedan percibir:-Variacin de temperatura-Humedad-Presin-Caudal-Posicin fsica-Presencia de gas-Aproximacin fsicaMando Manual

Se dice que un sistema es automtico cuando no necesita la intervencin directa del hombre para su puesta en marcha. Si es preciso que para el inicio de la marcha el hombre manipule un interruptor o un pulsador el sistema se llama semiautomtico. Este tema trata de los sistemas semiautomticos.

Rels

El rel es como un contactor de pequeas dimensiones, en que los contactos soportan muy pequeas intensidades de corriente.La armadura de un rel se asemeja al brazo de una balanza N (figura 1), de modo que ste bascula sobre un eje. Al conectar una corriente continua, entre los puntos 1 y 2, el electroimn E, atrae a su armadura N, venciendo la fuerza del muelle M, o en otros casos, el de una lmina L. Cuando cesa la corriente, la fuerza del muelle vuelve a la posicin inicial la armadura N.muy pequeas intensidades de corriente. La armadura de un rel se asemeja al brazo de una balanza N (figura 1), de modo que ste bascula sobre un eje. Al conectar una corriente continua, entre los puntos 1 y 2, el electroimn E, atrae a su armadura N, venciendo la fuerza del muelle M, o en otros casos, el de una lmina L. Cuando cesa la corriente, la fuerza del muelle vuelve a laposicin inicial la armadura N.

Figura 1. Rel Solidario con la armadura N, y unido por piezas aislantes, est el doble contacto C; que en el extremo tiene, por la parte superior, y la inferior, una pieza de una aleacin especial (pintada de negro en la figura), capaz de resistir las pequeas chispas que se producen al cerrar o abrir el circuito de corriente.Cuando el rel est en reposo; es decir; no hay corriente en la bobina E, existe una comunicacin elctrica entre los puntos A y C; cuando se excita la bobina, el efecto electromagntico del carrete atrae al ncleo, abrindose el contacto A C, y al mismo tiempo, cerrndose el contacto B C. Se puede decir del rel, que es igual que un conmutador con mando elctrico.Existen rels que actan a la vez con ms de un conmutador, no existiendo en teora lmite para el nmero de contactos que han de abrir o cerrar al mismo tiempo.

Figura 2. Diversas Presentaciones Comerciales de Rels

Figura 3. Rel Auxiliar Con Dos Contactos Abiertos Y Dos CerradosContactos Auxiliares

Los contactores normalmente solo tienen un contacto auxiliar abierto, con frecuencia la automatizacin de una maniobra requiere ms de un contacto, para ello se utilizan los rels auxiliares y tambin los contactores auxiliares, que se aaden al contactor, a la mayora de los contactores se les puede aadir un contacto auxiliar abierto o cerrado. Tambin hay boques de dos contactos, de tres o incluso cuatro. En la figura 4, se ve un bloque de contactos auxiliares con tres contactos abiertos (NO) y uno cerrado (NC).

Figura 4. Contactos Auxiliares, Para Montar Sobre Contactor

Temporizadores

El temporizador retrasa la accin del contacto, la bobina acta, y todos los contactos que se mueven con ella; pero el contacto con dispositivo temporizado permanece en la misma posicin hasta que no transcurre el tiempo previsto y luego acta, los temporizadores pueden ser:-Con retraso a la desconexin-Con retraso a la conexinPor la forma en que se produce la conexin/desconexin los temporizadores pueden ser:-Trmicos-Neumticos-Electrnicos

Figura 5. En Primer Trmino Rel Neumtico Con Retraso Graduable A La Conexin

Figura 6. Rel Temporizado Electrnico

Programadores

Cualquier dispositivo que tenga un contacto que se abra o cierre, respondiendo a un tiempo graduable es un programador. Cuantos ms contactos tengan, ms caros sern. El reloj puede ser mecnico o electrnico, y los contactos normalmente son de tipo conmutador, al abrir un contacto se cierra otro.

Figura 7. Reloj Analgico Con Un Contacto Programable

Figura 8. Reloj Digital Con Dos Contactos Programables Y Reserva De 72 Horas

Figura 9. Autmata Con Reloj Digital Interno Y Varios Contactos Programables

Principales Maniobras Semi-Automticas

Hay una serie de maniobras muy utilizadas como son:-Inversin de giro, para mquinas que funcionan en doble sentido, como son las gras, los ascensores, y las mquinas herramientas.-Doble alimentacin automtica, para cuando falta la corriente de alimentacin y se sustituye por la alimentacin alternativa.-Arrancadores, por sistema estrella tringulo, o arranque por resistencias estatricas.-Motores de varias velocidades por conmutacin de polos.

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGACORONEL AGUSTN CODAZZIBARINAS ESTADO BARINAS

Barinas, Junio de 2014