CURSO_INSTALADOR_ELECTRICISTA_CEAC_8.pdf

7/25/2019 CURSO_INSTALADOR_ELECTRICISTA_CEAC_8.pdf

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CONSTRUC

E N I N í

Curso

de

Instalador

Electricista

CEAC

) N Y

TÉ C N IC OS

Unidad didáctica

utomatismos

y

cuadros eléctricos

I)



§§§ Unidad didáctica 8

C U R S O D E

INSTALADOR ELECTRICISTA

Automatismos

y cuadros eléctricos (I)

«Mil *VU



I n t roducc ión

P rimera parte de tres unidades dedicadas al módu lo de Au tomatis mos y cu ad ro s

-

eléctricos, elementos fundamentales en cualquier instalación eléctrica. No en vano,

los automatismos se definen como el conjunto de circuitos que permiten controlar

una máquina o un conjunto de el las de forma automática para que puedan real izar

un ciclo o un proceso determinado.

Para ¡r conociendo ambos elementos, iniciaremos la unidad con una introducción

en la que se describen las partes de un automatismo, su lenguaje, los automatismos

cableados y programados, la simbología, etc. además de definir un buen número de

conceptos sobre aparamenta eléctrica. De hecho, sobre la aparamenta eléctrica

profundizamos en un capítulo específ ico. En él real izamos una clasif icación

completa de la misma, es decir, una clasificación general (aparamenta de alta

tensión, de media y baja tensión) y una clasificación específica para cada una de

ellas. El objetivo es que queden claras las funciones y qué papel juegan los distintos

componentes eléctricos con los que el técnico electricista trabaja.

A continuación pasamos a los cuadros eléctricos, tanto los cuadros de mando como

los de control (ambos t ipos descr i tos deta l ladamente) deben inc lui r las

protecciones necesarias porque muchas veces se someten a condiciones de trabajo

adversas. Por tal motivo dedicamos un capítulo específ ico a los dispositivos de

protección. En él, se describen elementos como son los distintos tipos de relés

(térmicos, electromagnéticos, de control tacométrico, etc.), los interruptores

magnetotérmico y diferencial, los seccionadores, etc.

Los contactores también merecen capítulo aparte por su importancia al permitir

éstos abrir o cerrar un circuito eléctrico a distancia. Lo mismo hacemos con los

relés de mando y aparatos auxi l iares. Ambos los clasif icamos y describimos sus

caracterís ticas y funcio nes d etal lada mente.

Finalmente, ahondamos en los esquemas de mando y control. En el los se

representan todos los cables y bornes de conexión que forman el automatismo. Así,

describimos los sistemas de conmutación (conjunto de elementos que forman el

autom atismo ), las funcio nes lógicas fundame ntales (F unción Y, Fu nción 0 y Función

INVERSOR), los elementos principales de un esquema de mando (circuito de

al imentación, protectores, reparaciones, disposición de los elementos, etc.) o los

circuitos de memoria.



ESQUEMA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN A LOS AUTOMATISMOS

1. Partes de un automatismo

2. El lenguaje de los automatismos

3. Sistema Analógico y Sistema Digital

4. Automatismos cableados y

programados

CONCEPTOS GENERALES DE LA

APARAMENTA ELÉCTRICA

1. C once ptos ge nerales relativos a la

aparamenta eléctr ica

2. Conceptos específicos para identificar y

elegir la aparamenta

3. Condiciones ambientales de

funcionamiento

4. Otras definiciones

5. Régimen transitor io

CLASIFICACIÓN DE LA APARAMENTA

ELÉCTRICA

1. C lasific ación gene ral

2. Clasificación de la aparamenta de baja

tensión

3. Instalación de la aparamenta bajo

envolvente

4. Condiciones de utilización de la

aparamenta según su aplicación

5. Maniobras

6. Elementos auxil iares

7. Tipos de servicio

8. Instrucciones de instalación,

funcionamiento y mantenimiento

9. Condiciones ambientales normales

10. Condiciones fuera de los valores

normales

11. Límites de ob ligado func iona miento

12. Se cciones normales de los condu ctores

redondos de cobre (tabla 7)

DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

1. C once ptos g enera les

2. Disposit ivos de protección

3. Reglas de protección contra

sobrecargas

LOS CONTACTORES

1. C once ptos básicos

2. Clasificación

3. Simbología y referenciado

4. C ontactor elec tromagné tico

RELÉS DE MANDO Y APARATOS AUXILIARES

1. C lasific ación de los relés

2. Relés auxiliares o de mando

3. Relés temporizadores

4. Otros relés

5. Elementos auxiliares de mando y

señalización

6. Elementos de señalización

ESQUEMAS DE MANDO Y CONTROL

1. Los automatis mos eléctr icos

2. Los sistemas de conmutación

3. Las funciones lógicas fundamentales

4. Elementos principales de los esquemas

de mando

5. Los circuitos con memoria

6. Memoria con retención eléctr ica



INTRODUCCIÓN

A L O S A U T O M A T I S M O S

Cada vez más se hace necesario el uso de diferentes tipos

de automatismos para poder ejecutar ios trabajos de con-

trol industrial o doméstico en aplicaciones tan diversas co -

rno e accionamiento de motores eléctricos, el control y re-

gulación de un sistema de calefacción en una vivienda o

controlando el ciclo de refrigeración de unas cámaras frigo-

ríficas de una empresa cárnica.

Aunque el campo de aplicación lo podemos ampliar a la mayoría de sectores econó-

micos: industria, comercio, transporte, comunicaciones, domótica, agricultura,

ganadería, pesca...

PRO DUCTO FINAL I



INTROD UCC IÓN A LOS AUTO MATISMO S

Cuando hablamos de automatismos, nos referimos a todo un conjunto de circuitos

que nos permiten controlar una máquina o un conjunto de ellas de forma automáti-

ca para que puedan realizar un ciclo o proceso determinado. De esta forma, pode-

mos afirmar que la finalidad genérica del uso de los automatismo s va e ncaminado

a apo rtar soluciones de naturaleza tanto técnica como econó mica o humana:

- Mejorando la productividad.

- Eliminando tareas humanas peligrosas, indeseables o repetitivas.

- Aumentando la seguridad, vigilando y controlando instalaciones y máquinas.

Partes de un automatismo

En todo sistema automatizado podemos diferenciar dos partes principales: el circui-

to de potencia y el circuito de mando, que forman el conjunto de elementos y dis-

positivos, integrantes en las instalación eléctrica que posibilita la ejecución automa-

tizada de un proceso, siguie ndo una se cuencia desead a (Fig. 1):

- Los c i rcu i tos de potenc ia , encargados de goberna r y proteger direc tamente

las máquinas o receptores, mediante elementos tales como los contactores,

relés térmicos, fusibles, interruptores automáticos, etc.

- Los

c i rcu i tos de man do y cont ro l ,

formado s por el conjunto de elementos

encargados de seguir una secuencia del proceso previamente impuesta. En

definitiva, este circuito alimenta las bobinas de los diferentes contactores en

función de la información que recibe de los diferentes captadores y sensores

del automatismo y que está formada por pulsadores, final de carrera, apara-

tos de medida, relés y microprocesadores.

El lenguaje de los automatismos

Otro concepto que has de tener claro para entender el funcionamiento de un siste-

ma automatizado es el del lenguaje util izado para "comunicarse" entre los dife-

rentes componentes que lo forman. Para ello hemos de distinguir entre las seña-

les analógicas y las digitales que podremos encontrar en los diferentes sistemas

util izados. Entendiendo como señal la información que se intercambia entre dis-

positivos eléctricos.

7



U N I D A D 8 AUTO MATISMOS Y CUAD ROS ELÉCTR ICOS (I) 1

S i deseamos rep re -

sen t a r en su f o rma

binar ia cualqu ier

número entero deci -

mal , d iv id i remos ei

número ent re 2 y

sucesivamente. vo lve-

remos a div id i r por

2 los coc ientes resu l -

tantes, El u l t imo

y los restos

obten idos forman el

número binar io equi -

va lente .

Veamos un e j emp l o :

¿Cuá es el número

binar io correspon-

d iente ai número

dec ima l 624?

Div id iendo ei número y

ios sucesivos coc ien-

t es en t re 2 ob t enemos

su co r respond i en t e

va lor b inar io .

624 : 2= 312 resto(Q /

312 : 2= 156

res to©

156 : 2= 78 res to®

78 ;

2 =

39

res to©

39 : 2= 19 res to®

19 : 2= 9 res to®

9 ; 2= 4

res to®

4 : 2= 2

r e s t o ©

2 : 2 = 0 D

res to©

ba represen tac ión en

binar io equiva lente del

número 6 24 es;

0 0 1 1 1 000 0 * * -

H V

Sistema analógico y sistema digital

Los circuitos electrónicos se pueden dividir en dos amplias categorías: digitales y

analógicos. La electrónica digital util iza magnitudes con valores discretos (dígitos)

mientras que la electrónica analógica emplea magnitudes con valores continuos.

«

Un s i s tema dig i t a l está destinado a la generación, transmisión, proces amiento o

almacenamiento de señales digitales. También se trata de una combinación de dis-

positivos diseñado para manipular cantidades físicas o información que estén repre-

sentadas en forma digital. La mayoría de las veces los dispositivos son electrónicos,

pero también pueden ser mecánicos, magnéticos o neumáticos.

Para el análisis y la síntesis de sistemas digitales binarios se utiliza como herramien-

ta el ágebra de B oole .

Para la implementación de los circuitos digitales, se utilizan puertas lógicas (AND,

OR y NOT) y transistores. Estas puertas siguen el comportamiento de algunas fun-

ciones booleanas (que estudiaremos más adelante).

Se dice que un s i s tema es analógico cuan do las magn itudes de la señal se represen -

tan mediante variables continuas, esto es, análogas a las magnitudes que dan lugar

a la generación de esta señal. Un sistema analógico contiene dispositivos que mani-

pulan cantidades físicas representadas en forma analógica. En un sistema de este

tipo, las cantidades varían sobre un intervalo continuo de valores.

Así, una magnitud analógica es aquella que toma valores continuos. Una magnitud

digital es aquella que toma un conjunto de valores discretos.

La mayoría de las cosas que se pueden medir cuantitativamente aparecen en la

naturaleza en forma analógica. Un ejemplo de ello es la temperatura: a lo largo de

un día la tempe ratura no varía entre, por ejemplo, 20 °C o 25 °C de forma instantá-

nea, sino que alcanza todos los infinitos valores que entre ese intervalo. Otros ejem-

plos de magnitudes analógicas son el tiempo, la presión, la distancia, el sonido.

Seña

:

analógica

Una señal analógica es un voltaje o corriente que varía suave y continuamente. Una

onda senoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz

y del video son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variacio-

nes de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo.

Señal aígital

Las señales digitales, en contraste con las señales analógicas, no varían en forma

continua, sino que cambian en pasos o en incrementos discretos. La mayoría de las

señales digitales utilizan códigos binarios o de dos estados.



INTROD UCC IÓN A LOS AUTOMA TISMO S

%

|1 Automatismos cableados y programados

Como hemos podido ver, los automatismos obedecen a unas funciones perfecta-

mente determinadas para el mando y regulación de las máquinas eléctricas. Pero a

la hora de diseñar y realizar un automatismo, podemos utilizar dos tipos diferentes

de tecnologías para implementar un sistema de control y que se denomina n: auto-

matismos cableados o de lógica cableada y automatismos programados o de lógica

programada.

Lógica cableada

Su denominación viene dada por el tipo de elementos que intervienen en su imple-

mentación. En el caso de la tecnología eléctrica, las uniones físicas se realizan

mediante cables eléctricos, relés electromagnéticos, interruptores, pulsadores, etc.

En ¡o que respecta a la tecnología electrónica, las puertas lógicas son los elementos

fundamentales mediante los cuales se realizan los controladores. La lógica cablea-

da frente a la lógica programada presenta los siguientes inconvenientes: imposibili-

dad de realización de funciones complejas de control, gran volumen y peso, escasa

flexibilidad frente a modificaciones y reparaciones costosas.

Lógica programada

Se trata de una tecnología de sarrollada a partir de la aparición del microprocesador,

y de los sistemas programables basados en éste: computador, controladores lógicos

y autómatas programables, esta tecnología frente a la lógica cableada presenta una

serie de ventajas como son una mayor flexibilidad, posibilidad de cálculo científico

e implementación de algoritmos complejos de control de procesos, arquitecturas de

control distribuido, comunicaciones y gestión.

Geo rge Boo l e , ma t e -

máico ing lé que fue

el pr imero en def in i r la

como pa r t e de un s is -

tema lógico a media-

dos del siglo XIX .•

Especíicamente, e l

ágebra de Boole fue

un in tento de ut i li zar

las ténicas algebra i -

cas para t ra tar expre-

s iones de la lóg ica

proposic iona i . En la

actua l idad el ágebra

de Boo le se ap l ica de

f o rma gene ra l izada en

diseñ elect rón ico. Se

apl i có por pr imera vez

en ci rcu i tos de co n-

mutac ión elétr i ca

b iestab les por Claude

Shannon en 1938 .

TECNOLOGÍAS DE MANDO

Cableadas

Automatismos: módulos conectados entre sí

totalmente dedicados a un proceso

y poco flexibles:

Programadas

Automatismo: ciertos módulos son programas

otros circuitos VLSI, adaptables a cualquier

proceso y mucha flexibilidad:

Relés electromagnético

contactos accionador por bobinas

Tarjetas electrónicas estándares o específicas

Módulos lógicos neumáticos

contactos accionados por aire

Micro y miniordenadores

Tarjetas electrónicas

circuitos impresos con TRT

Autómatas programables

9



U N I D A D 8 AUTOMATISMOS Y CUADROS ELÉ CTRICOS (I)

ü

/

E L. GRA F C E T : P R INC IP IO BA S IC O S

El GRAFCET surge en Francia a mediados de los años 70, debido a la co-

laboración de algunos fabricantes de autómatas, como Telemecanique y

Aper con dos organismos oficiales, AFCET (Asociación francesa para la

cibernética, economía y técnica) y ADEPA (Agencia nacional para el

desarrol lo de la producción automatizada). Homologado en Francia,

Alema nia, y pos teriorme nte por la comis ión Electrónica Interna ciona l

(IEC 848, año 1988).

Actualmente es una herramienta imprescindible cuando se trata de auto-

matizar procesos secuenciales de cierta complejidad con autómatas pro-

gramabas.

El GRAFCET es un diagrama funcional que describe la evolución del pro-

ceso que se quiere automatizar tal y como se muestra en la figura. Está

definido por unos elementos gráficos y unas reglas de evolución que re-

flejan la dinámica del comportamiento del sistema.

Todo automatismo secuencial o concurrente se puede estructurar en

una se r i e de e t apas que rep resen t an es t ados o subes t ados de l s i s tema

en los cuáles se realiza una o más acciones, así como transiciones, que

son las condiciones que deben darse para pasar de una etapa a otra.

Terminada

Sí

ACCIÓN n

PROCESO TERMINADO

T

Cícl i co

j

N 0

A

A

E L E M E N T O S D E L G R A F C E T

M a n d o

A br i r puer t a

P uer t a ab i e r t a

E s per a r l o s eg .

Etapa inicial

Etapa normal

Acciones asociadas

¡Transiciones

¡Receptividades asociadas

I Líneas de enlace

- j~ P as ado es te t i em po

C er r a r puer t a

P uer t a c e r r ad a y no c é l u l a

10



A continuación te presentamos, a lo largo de varias páginas, una relación de símbo-

los más usuales, tanto en la representación de esquemas de sistemas combinado-

nales y secuenciales, como los más empleados en la confección de esquemas eléc-

tricos, como son los símbolos normalizados para designar tensiones, tomas de tie-

rra, conductores eléctricos, pulsadores, mandos, accionamientos eléctricos, inte-

rruptores, relés y máquinas eléctricas.

SIMBOLOG ÍA DE ELE CTRÓ NICA CO MBINACIONA L

DESCRIPCIÓN Símbolo clásico Símbolo ANSI

Operación negación: La salida adquiere el estado opuesto al de la entrada.

a —

1

i

V-C i

i

i

Ope ración suma: La salida adquie re el estado "1" siempre que cualquie ra —-

de las entradas esté en "1 . b —

S

I

a —

b —

¡>1

.

1

— s i

1

-

Operación suma negada: La salida adquiere el estado "0" siempre que

cualquiera de las entradas esté en "1". 5 __ ] yO ~

5

•a —

b —

í 'i

í

^-s i

. 1

Operación producto: La salida adquiere el estado "0" siempre que

cualquiera de las entradas esté en "0". 5 _

L

á-—

" b —

;

- s |

Operación producto negado: La salida adquiere el estado "1" siempre que

¡

:

3

cualquiera de las entradas esté en "0".

I

3 —

b —

&

- s

Operación semisuma: La salida adquiere el estado "0" siempre que

i 3todas las entradas estén en el mismo estado. i

—

1 c

y—

i

a —

b—

<

— 5

Operación semisuma negada: La salida adquiere el estado "1" siempre que

i 3 -V

todas las entradas estén en el mismo estado. 5

£ >

a—

b —

' 1

1

i

SIMBOLOGÍA DE ELEC TRÓNICA SE CUE NCIAL

fl



U N I D A D 8 AUTOMAT ISMOS Y CUAD ROS ELÉC TRICOS (I)

1

SIMBOLOGIA DE TENSIONES Y TOMA DE TIERRA

TENSIONES Y TOMA DE TIERRA SÍMBOLO

Tensión continua

Tensión alterna

Tensión rectificada con componente alterna

Polaridad positiva +

Polaridad negativa

Neutro N

Toma de tierra

Toma de tierra con protección

Toma de masa o chasis

m

SIMBOLOGÍA DE TENSIONES Y TOMA DE TENSIÓN

CONDUCTORES Y TOMAS DE TENSIÓN SÍMBOLO

Conductor principal o auxiliar

Grupo de conductores en formato implícito

, - ;3Q y so n/

Grupo de conductores en formato explícito

N

30

X 120 •11

/'i

Conexión flexible — —

Conductor apantallado — —

——-—

Conductores trenzados

Conexión de conductores

Conexión doble de conductores

Regleta de conexión

/

\

\

D



•*"»

SIMBOLOGIA DE CONTACTOS ELE CTRICOS

CONTACTOS

Contacto normalmente abierto (NA)

Contacto normalmente cerrado (NC)

Contacto conmutado

Contacto conmutado con posición de corte

Contacto inversor antes de apertura

Contacto de cierre adelantado respecto del conjunto

Contacto con cierre retrasado respecto del conjunto

Contacto de apertura retrasada respecto del conjunto

Contacto de apertura adelantada respecto del conjunto

Contacto de cierre retardado respecto del dispositivo accionador

Contacto de apertura retardada respecto del dispositivo accionador

Contacto de cierre y apertura retardada respecto del dispositivo accionador

Base de conexión

Clavija de conexión

Base y clavija de conexión

SÍMBOLO

Conector a presión

B



U N I D A D 8 AUTO MATISMOS Y CUADR OS ELÉC TRICOS (I) 1

SIMBOLOGÍA DE PULSADORES, MANDOS Y ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS

PULSADORES SÍMBOLO

Co ntacto de cierre con mando manual ^

Pulsador de cierre manual y retorno automático

Tirador con contacto al cierre y retorno automático

"i

Mando de transmisión mecánica, hidráulica, magnética, etc... - —

Mando de acción retardada

~ ~ " " ~ , "

Mando de acción adelantada

K

Retorno automático

|_ .. _ _ . .. _ _. _

---•o—

Retorno no automático

1

""""V"""

Accionamiento mecánico manual

h—

i

Mando rotatorio

:

Mando de tirador

Mando de pulsador

E—-

Mando de emergencia

Mando por acción térmica

í>--

Pulsador rotativo con contacto al cierre y retorno automático

H

Pulsador de emergencia con enclavamiento no automático

MANDOS Y ACCIONAMIENTOS

SÍMBOLO

Mando por acción electromagnética

Mando por efecto magnético

Mando por energía hidráulica o neumática

m —

Mando por reloj eléctrico

Mando por motor eléctrico

@ >— -




SIMBOLOGÍA DE INTERRUP TORE S ELÉC TRICOS

INTERRUPTORES

SÍMBOLO

^

I

Interruptor

Interruptor final de carrera

o~\j

i

I

Contactor

i ]

Interruptor guardamotor

Interruptor automático

;

A

)

1

Seccionador

i

^

i

i

Seccionador conmutado

1 1

9

i

Interruptor seccionado

^

i

f

Interruptor seccionador con apertura automática

i

i

Seccionador con fusible

JL

\

-

•

i

Interruptor con fusible u

SIMBOLOGÍA DE RELÉS ELÉCTRICOS

RELÉS

SÍMBOLO

i

Dispositivo de mando electromagné tico r~H

Relé con dos devanados separados

Relé de conexión lenta -J ;

Relés de desconexión lenta

Relé de acción térmica

í

3

Relé de acción electromagnética pj n

Relé de intensidad máxima

• b

Relé de tensión máxima

E S

Relé de intensidad diferencial

•ja

Relé de enclavamiento mecánico

*

i

Electroválvula —;¿<

15



U N I D A D 8 AUTO MATISMOS Y CUADR OS ELÉC TRICOS (I) 1

SIMBOLOGÍA DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

MÁQUINAS ELÉCTRICAS SÍMBOLO

L

Devanado trifásico en triángulo

A

i

Devanado trifásico en estrella

Y

Devanado trifásico en estrella con toma de neutro

T

1

Motor de corriente continua, de imán permanente, con dos conductores

y excitación en serie

' M U

I

Motor de corriente alterna, con colector, con dos conductores

y excitación en serie

Motor de corriente alterna, con colector, trifásico y excitación en serie

[

ky 1

f ™ ~"

Motor de inducción, trifásico de jaula

íü

|

Motor de inducción, trifásico de rotor bobinado

(C

M

Generador síncrono trifásico de imán permanente

g

i

Convertidor continua-continua (DC/DC)

| _ _ ___ . _ ..._

Á-.

Convertidor alterna-continua (AC/DC). Rectificador

r

\ /

Convertidor continua-alterna (DC/AC). Ondulador, inversor

Óa.

Arrancador de motor

i

Arrancador estrella-triángulo

L

... _

A

i

Arrancador regulador por tiristores. Convertidor de frecuencia.

Variador de velocidad

Transformador de tensión monofásico (representación unifilar)

Tra nsfo rmado r de tensió n monofá sico (repres entació n multifila r) v.':::;-

:

Transformador de tensión trifásico, conexión estrella-triángulo

(representación unifilar)

1

i

¡

Generador síncrono trifásico con inducido en estrella y neutro accesible

GS

i

1

i

Transformador de tensión trifásico, conexión estrella-triángulo

(representación multifilar)

1

1i

I




SIMBOLOGÍA DE OTROS COMPONENTES ELÉCTRICOS DE USO COMÚN

COMPONENTES DE USO GENERAL SÍMBOLO

Amperímetro

(

5

Voltímetro

0 ;

Válvula

- t x i - ;

Fusible

- S -

Dispositivo luminosos. Lámpara

:

' ¡

Dispositivo luminoso intermitente

0

J - L

Bocina

¡ 0 ^

Sirena

r

> I

Timbre

)

Zumbador

)

Pila, batería o acumulador

_

ila, batería o acumulador

T

Diodo rectificador

- w -

Puente rectificador

Tiristor (SCR)

4

Fotodiodo. Diodo sensible a la luz

*

• ~ - ' " — —

Inductancia. Cualquiera de las dos representaciones es válida

Resistencia ( —

Resistencia shunt

- R -

|

P otenciómetro — j—

\ " L

T

Fotorresistencia (LDR)

-CB-

Condensador

Transformador de intensidad

<

17



UNID A D 8 A UTO M A TIS M O S Y CU A D R O S EL É CTR ICOS ( I) 1

CONCEPTOS GENERALES

DE LA APARAMENTA ELÉCTRICA

Estamos en con tacto diario con elementos que forman par-

te de ia aparamenta eléctrica, puesto que los encuentra-

mos en nuestra vida cotidiana (Fig, 1), Así, por ejemplo, ei in-

terruptor diferencia general de una vivienda o un interruptor

para encender ia luz de una habitación constituyen elemen-

tos de lo que denominamos aparamenta, palabra que en

ocasiones se sustituye, incorrectamente, por aparellaje, Es-

te es un término procedente del francés apareillage, que no

Sia sido aceptado por la Real Academia Española, que ha

propuesto el término aparamenta comúnmente aceptado

y que es el que utilizaremos a lo largo de este curso,

La aparame n ta e létr ica es la rama ded icada a l es tud io de todos los

e lemen tos enca rgados de ce r ra r y ab r i r c i r cu i tos , en sus d i fe ren tes

func iones y en d i fe ren tes cond ic iones de u t i l izac ión ; de rea l i za r fun -

c iones de au toma t izac ión , de conex ionado , de med ida y , en genera l ,

de con t ro l de todos los apa ra tos po r los que c i r cu la co r r ien te , cum-

p l iendo la no rma t iva v igen te en cuan to a segu r idad de func ionam ien -

to y segu r idad pa ra las pe rsonas , po r lo que su cons t rucc ión t iene

que segu i r la no rma t iva UNE cor respond ien te a cada apara to .

Fi g u ra 1 .

A p a r a m e n t a y c u a d r o s d e

d i s t r i b u c i ó n e l é c t r i ca

(C a tá l o g o 2 0 0 6 C e w i ss ) .



C O N C E P T O S G E N E R A L E S DE L A A P A R A M E N T A E L É C T R I C A

Ya habrás podido comprobar, con esta breve definición, que la aparamenta es fun-

damental en la profesión del instalador electricista. En el primer capítulo nos limita-

remos a exponer una serie de definiciones de gran utilidad. No es necesario que las

memorlces, pero síes esencial que las comprendas bien y que aprendas a diferen-

ciar correctamente cada concepto.

D

C onc eptos generales relativos

a la aparamenta eléctrica

Definiciones básicas

Entendemos por aparam enta elétr i ca en gene ral el con junto de apara tos de manio-

bra, control, regulación y seguridad util izados en las Instalaciones eléctricas.

En este curso nos limitaremos a estudiar la aparam enta de baja tens ión, que se defi-

ne como el conjunto de aparatos y dispositivos sometidos a tensiones por debajo de

los 1.000 V.

También existe la aparam enta elétr i ca de al ta tens ión, que comprende el conjunto

de aparatos y dispositivos alimentados por tensiones superiores a los 1.000 V, aun-

que en este curso únicamente nos centraremos en la aparamenta de baja tensión.

Vamos a dar unas definiciones básicas relativas a los aparatos y que son las que

hacen referencia a los valores característicos de cada uno de ellos, en función del uso

al que están destinados, y que están escritos en su placa de características para iden-

tificación de los límites de su empleo. Dichos valores característicos hacen referencia

a una cualidad determinada y, en concreto, a la magnitud que define el aparato con

respecto a dicha cualidad que, a su vez, puede definirse por varias magnitudes.

EJEMPLO

En un interruptor es muy importante definir cuál es la intensidad de

corriente que puede circular por sus contactos sin calentamientos que

lo perjudiquen, pero, a su vez, es importante definir qué tipo de co-

rriente circulará por él y cuál será su frecuencia y en qué condiciones

ambientales trabajará. Estos valores caracter íst icos los denominare-

mos características nominales de los aparatos, y son las que sirven pa-

ra denominarlos e identificarlos y los que están inscritos en la placa de

características que lleva cada uno. Por lo general, se dan solamente los

valores caracter íst icos correspondientes a los empleos más corr ientes.

19

t



U N I D A D 8 A UTO M A TIS M O S Y CU A D R O S EL É CTR ICOS ( I)

Vamos a definir a continuación las principales características nominales de los apa-

ratos:

F igu ra 2 ,

D i fe re n te s mo d e l o s d e

i n t e r ru p t o r d e c a j a m o l d e a d a

d e s d e 16 0 A a 1 6 0 0 A, d e l a

f i rma Ge w i ss .

- Intensidad nominal de los circuitos principales.

- Capacidad de ruptura o poder de corte nominal.

- Capacidad o poder de conexión nominal.

- Sobreintensidad admis ib le nominal que pueden soportar los c ircuitos pr inc i -

pales.

- Tensión nominal de los circuitos principales y auxiliares.

I n tens idad nomina l

Es la intensidad de corriente que un aparato puede soportar

indef in idamente cuando las condic iones de empleo son norma-

les (f

:

; ).

Capac idad de rup tu ra o de desconex ión

La apertura de un circuito por el que circula corriente presenta

dificultades por los fenómenos que se producen al separarse los

contactos y es una operación que debe realizarse con total

segur idad.

La cualidad que define esta acción puede denominarse capac i -

dad de rup tu ra , pode r de rup tu ra o poder de desconex ión , y es

la corriente máxima que un aparato determinado puede cortar,

en unas condiciones de empleo determinadas, con una tensión

dada, sin que se produzca deterioro en sus contactos. La capa-

cidad de ruptura es un indicador del comportamiento de un apa-

rato cuando tiene que abrir un circuito con tensión o cuando se

produce un cortocircuito.

La magnitud que se utiliza para expresar el poder de ruptura de

un aparato es el k i loamper io e fec t i vo (kA

ef

]r, se emplea la unidad

kiloamperio (kA) en lugar de la de amperio (A) por tratarse de

valores eficaces de intensidades muy altas.

Capac idad de conex ión

Es la intensidad de corriente más elevada con la que un aparato

es capaz de cerrar o conectar un circuito, con una tensión deter-

minada y en unas condiciones de funcionamiento definidas, sin

que se produzca deterioro alguno en él.

2 0




La capac idad de conex ión caracteriza au n aparato eléctrico en relación con su com-

portamiento en el cierre de un circuito, estando éste bajo carga nominal o cuando

en la red hay un cortocircuito.

La magnitud que se utiliza para expresar el poder de cierre o conexión de un apara-

to es, como en el caso anterior, el kiloamperio efectivo (kA

ef

); se emplea la unidad

kiloamperio (kA) en lugar de la de amperio (A) por tratarse de valores eficaces de

intensidades muy altas.

Sobre in tens idad

Denominamos sobre in tens idad en general a la intensidad de corriente que, circulan-

do por un aparato, es superior a su intensidad nominal.

Las sobreintensidades son admisibles en períodos de tiempo muy cortos, pero si se

prolongan pueden perjudicar a los aparatos por los que circulan, puesto que éstos

están diseñados para una intensidad nominal determinada, que no puede ser exce-

dida sino en tiempos muy cortos.

Podemos diferenciar dos tipos de intensidades:

- Sobrecargas.

- Cortocircuitos.

Sobrecargas

Se dice gue un aparato eléctrico está sometido a una

sob reca rga

cuando por él circula una intensidad de

corriente superior a la prevista en su diseño y que hemos

definido como intensidad nominal.

F igu ra 3 ,

C u a d r o g e n e r a l

d e u n a v i v ie n d a .

Imagina un interruptor general de una vivienda diseñado

para 20 A. Si al poner en marcha todos los receptores de

la vivienda hacemos circular por el interruptor una

corriente de 25 A, este interruptor tendrá una sobrecarga

de un 25% (Fig. 3).

Esta situación haría que el interruptor trabajase por enci-

ma de la intensidad nominal, produciéndose en él calenta-

mientos que, con el tiempo, podrían perjudicarle.

Como podrás ver más adelante, los interruptores automá-

ticos están diseñados de tal manera que se produce su

9

21





Funciones de la aparamenta

Podemos establecer dos tipos de funciones fundamentales:

a) Func iones de man iob ra

- Dejar fuera de servicio las cargas cuando no son necesarias.

- Conmutar o combinar cargas y alimentaciones.

- Desconectar las cargas que requieren intervención (por ejemplo, reparación

y mantenimiento) a fin de operar fuera de peligro.

- Realizar funciones de automatismo y control uniendo entre sí los diferentes

aparatos mediante circuitos eléctricos.

b) Func iones de pro tecc ión

- Desconectar partes averiadas para evitar que afecten al resto del sistema.

- Evitar o reducir los efectos de averías o de situaciones anómalas.

Conceptos específicos

para identificar y elegir la aparamenta

A continuación vamos a mostrarte una serie de conceptos y definiciones comple-

mentarios a los básicos anteriormente vistos.

Tienen relación con la elección y empleo de la aparamenta de baja tensión, y te ayu-

darán a identificar las diferentes características de la aparamenta que aparece en la

información facilitada por los fabricantes y que forma parte del léxico utilizado en

electrotecnia.

Esta información puede parecerte difícil de asimilar, pero constituye una eficaz

herramienta de consulta que te será muy útil cuando tengas que consultar informa-

ción relativa a los diferentes aparatos.

Definición de términos generales

- Apa ramen ta .

Té rmino genéric o que se aplica a los aparatos de conexión y a

su combinación con aparatos de mando, medida, protección y regulación

asociados a ellos, así como a los conjuntos de tales aparatos con sus cone-

xiones, accesorios y envolventes correspondientes.

•



UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUADR OS ELÉC TRICOS (I)

- Va l o r nomina l . Valor de una magnitud, empleado para designar o identificar

un componente, un dispositivo o un aparato.

- Va l o r as i gnado . Valor de una magnitud, fi jado generalmente por el fabrican-

te, para un funcionamiento especificado de un componente, un dispositivo o

un aparato.

- In tens idad prev is ta (en un circu ito y relativa a un apara to de conexión).

Intensidad que circularía suponiendo despreciable la impedancia de cada

polo del aparato de conexión.

- Sobre in tens idad. Intensidad superior a la intensidad asignada.

- Cortoc i rcu i to . Fenómeno provocado por la conexión voluntaria o accidental

de dos o más puntos de un circuito entre los cuales hay una diferencia de

potencial, mediante un conducto de poca impedancia.

- Potenc ia de cortoc i rcu i to (en un punto de un circu ito o red). Valo r resultan-

te del producto de la intensidad prevista de cortocircuito en aquel punto por

una tensión convencional, generalmente la tensión de explotación.

- Sob reca rga . Co ndiciones de funcio namiento de un circuito eléctricamente

correcto que provocan una sobreintensidad. (Una sobrecarga puede ser inhe-

rente al trabajo normal, por ejemplo, el arranque de un motor, y puede o

tiene que ser permitida y soportada un tiempo relativamente largo.

Contrariamente, una corriente de cortocircuito debida a un defecto o a una

conexión incorrecta en el circuito eléctrico, deberá ser despejada lo más rápi-

damente posible.)

- Va lor de cresta de la in tens idad prev is ta . Valor de cresta de una intensid ad

prevista, en el período transitorio de su establecimiento.

- Intens idad prev ista simérica

(en cor riente alterna ). Intens idad prevista

cuando es establecida en un Instante tal al que no sigue ningún fenómeno

transitorio.

- In tens idad críica de carga. Valor de la intensid ad corta da para el cual el

tiempo del arco eléctrico es notablemente ampliado.

- Pode r de co r te .

Valor de la intensidad má xima que un apa rato es capaz de

interrumpir bajo una tensión dada y en condiciones prescritas de empleo y

comportamiento. En corriente alterna, la intensidad se expresa por el valor

eficaz simétrico de la componente alterna.

- Poder de cierre o conexión. Valor de la intensid ad máxima que un apa rato es

capaz de cerrar o conectar bajo una tensión dada y en condiciones prescri-

tas de empleo y comportamiento.

2 4




- I n tens idad críica de cortoc i rcu i to . Valor de la intens idad cortad a, inferior al

poder asignado de corte de cortocircuito, para el cual la energía de arco es

notablemente mayor que para el circuito.

- I n tens idad de corta dura c ión adm is ib le (/

cw

). Intensidad que un aparato

puede soportar en la posición de cerrado durante un corto intervalo de tiem-

po especificado y en las condiciones prescritas de uso y de comportamiento.

- Tensión d e restab lec im iento. Tensión que aparece entre bornes de un polo

de un aparato de conexión, después de la interrupción de la corriente.

Tiempos de actuación de los aparatos

- T i empo de ape rt u ra

(de un aparato). Intervalo en tre el inicio o emisión de la

orden de apertura y el instante de separación de los contactos del arco en

todos los polos.

- T i empo de a rco . Tiempo de presencia del arco, desde el instante de su inicio

hasta su extinción final.

- T i empo de co r t e . Interva lo entre el inicio de la orde n de ape rtura y el instan-

te de la extinción final del arco.

- T iempo de cierre . Intervalo e ntre el inicio de la orde n de cierre y el instante

en que los contactos se tocan en todos los polos.

- T iemp o de estab lec im iento .

Interva lo entre el inicio de la orden de cierre y el

instante en que los contactos se estabilizan en su posición final de cerrados.

- Tensión de ais lamiento (l/¡). Tens ión que sirve de base para dimen sio nar las

distancias de aislamiento, trayectos de fuga y ensayos dieléctricos.

Distancias

- D is tanc ia de ais lamiento. Distancia entre dos partes conduc toras equivalen-

te a la longitud de un hilo tenso que siga el camino más corto entre ellos.

- Lí ea d e fuga. Distancia más corta entre dos partes conductoras, siempre a

lo largo de superficie aislante.

La longitud mínima permitida para una línea de fuga es función de

a) La tensión de aislamiento asignada.

b) El grado de contaminación ambiental.

c) El grupo del material aislante según índice IRFS.

25



Pensiones

•Tens ión sopo r tada a i impu lso . Valo r de cresta más elevado de una tensi ón de

choque, de forma y polaridad prescritas, que no provoca descarga eléctrica

en condiciones especificadas (Fig. 3).

Tens ión sopo r tada a f recuenc ia indus t r ia l . Va lor eficaz de una tensió n senoi-

dal a frecue ncia i ndustria l (50 o 60 Hz) que no provoca de scarga e léctrica e n

condic iones especif icadas.

Fi g u ra 3 .

Fo rma ca ra c te r ís t i ca d e o n d a

d e ch o q u e o so b re te n s i ó n

t i p o ra yo .

Ejemplo:

Onda de choques cuyos valores

característicos son:

= 20

t, = 1,2 ¡j.s

t

2

= 60 (jls

Designación: U

c

t, / t

2

20 kV 1,2 / 50

Condiciones ambientales de funcionamiento

Observa ahora los factores que debes tener en cuenta a la hora de evaluar las con-

diciones ambientales en las que debe permanecer la aparamenta eléctrica.

- Tempera tu ra . Nivel térmi co de un apara to o de una de sus partes. El valor

límite permisible viene determinado por las características de la propia parte,

de las partes vecinas y por consideraciones de seguridad.

Tempe ra tu ra de l a i r e amb ien te o tempera tu ra amb ien te . Temperatura,

determinada en condiciones prescritas, del aire que rodea el aparato (o mate-

rial). (Para aparatos provistos de envolvente integrada, es la temperatura del

aire en el exterior de la envolvente. En trabajo normal, la temperatura del

aire ambiente no debe sobrepasar los +40 °C, y su media en 24 horas no

debe sobrepasar los +35 °C. El límite inferior es -5 °C.)

2 6




- Calentamiento. Diferen cia entre la tempe ratura del aparato (o de la parte en

cuestión) y la temperatura del aire ambiente que envuelve el aparato. El

calentamiento viene limitado por

a) Las propie dade s térmica s del material con stituye nte de la pieza o

parte en cuestión.

b) La necesidad de no dañar o alterar piezas o partes vecinas.

c) La integridad de las personas.

- Envolven te in tegrada. E nvolve nte que con stituye una parte integrada en el

aparato o material.

- Contaminac ión. Ap orte de material extraño, sólido, líquido o gaseoso, que

puede implicar una reducción de la rigidez dieléctrica o de la resistividad

superficial de un material.

- G rado de con t am i nac ión

a) G rado 1. No existe contaminación o sólo una contaminació n seca no

conductora.

b) G rado 2. Contaminación normal no conductora. Ocasionalmente

puede presentar conductividad temporal provocada por la condensa-

ción.

c) G rado 3 . Contaminación conductora o no conductora que se vuelve

conductora por la condensación.

d) G rado 4. La contaminación (por ejemplo, polvo conductor, l luvia o

nieve) provoca una conductividad persistente y elevada. (Rige el

microentorno de la línea de fuga o de la distancia de aislamiento, que

puede ser distinto del entorno del aparato. Para aplicaciones indus-

triales suele considerarse el entorno Grado 3; puede estar modificado

por la envolvente. Para aplicaciones domésticas y similares suele con-

siderarse el entorno Grado 2.)

.¿ 1 Otras definiciones

Finalmente, lee detenidamente las tres definiciones que se exponen a continuación.

27



H I J S I U M J k

AUTOMATISMOS Y CUADROS ELÉCTRICOS (I)

-Ley de Jou l e

Cuando se refiere a un aparato de protección, es un índice de la energía que

este aparato deja pasar en caso de disparo por so breintensidad (generalmen-

te cortocircuito), desde que se inicia la sobreintensidad hasta su extinción.

Cuando se refiere a un elemento protegido, es un índice de la energía que

este elemento es capaz de soportar sin daño irreversible, durante el tiempo

de falta.

Una protección contra fuerte sobreintensidad es correcta cuando el valor de

la integral de J oule del aparato pro tecto r es inferio r al del elem ento rígido.

Estos valores los dan los fabricantes o pueden deducirse de sus catálogos.

- Va lor conven cional de no disparo (de un relé o de un dispa rador). Va lor espe-

cificado que puede soportar un relé o un disparador durante un tiempo

determinado (tiempo convencional) sin actuar.

- Valor conven cional de disparo (de un relé o de un dispa rador). Va lor espec i-

ficado que provoca la actuación del relé o del disparador dentro de un tiem-

po determinado (tiempo convencional).

Régimen transitorio

En el proceso de cierre o apertura de un circuito, y hasta que se estabiliza la corrien-

te, existe un período intermedio, llamado transitorio, en el que pueden aparecer

fenómenos que pueden perturbar el funcionamiento de los aparatos, en función de

su Intensidad.

Aquí mencionaremos un par de definiciones referentes a estos fenómenos, que pue-

des necesitar al consultar catálogos de fabricante o literatura más especializada, y

que ilustraremos con las figuras 4 y 5.

- Trans i tor io . C ompo rtamiento de una magnitud al pasar de un régimen esta-

blecido a otro. En las maniobras de conexión se consideran intensidades tran-

sitorias, y en las maniobras de corte se consideran tensiones transitorias.

- Tensión trans i tor ia de restab lec im iento.

Tensión de restablecimiento duran-

te el tiempo en que presenta un carácter transitorio significativo.




Proceso de

conexón

z = ̂ R

2

+ X

2

= 7

R 2 +

(» L)

2

U

G

= I x Z

Valor máximo = Valor eficaz •,/ 2

í Régmen

|̂__estable

l

c

: Intensidad de cresta establecida prevista.

En caso de L sin hierro y en caso de cortocircuito: l

c max

= 0,9 E

Fi g u ra 4 .

Evo l u c i ó n d e la i n te n s i d a d

d e ré g i me n t ra n s i to r i o o

r é g i m e n p e r m a n e n t e ,

a l ce r ra r u n c i r cu i to .

Ui: Cresta máxima de la ten-

sión transitoria de restable-

cimiento.

tte Valor instantáneo de la

tensión de restablecimien-

to a la frecuencia utilizada,

en el instante cero de

intensidad.

Factor de restablecimiento.

Fi g u ra 5 ,

Evo l u c i ó n d e la te n s i ó n e n u n

p r o c e s o d e a p e r t u r a d e u n

c i r cu i to , d e ré g i me n t ra n s i to r i o

a r é g im e n p e r m a n e n t e .

Proceso de desconexión

tiempo

tiempo

tiempo

Componente

transitoria de

la tensión

29



La aparamenta eléctrica es el conjunto de aparatos de maniobra que se utilizan en las instalaciones eléctri-

cas.

Estos aparatos se utilizan básicamente para abrir y cerrar circuitos y tienen que cumplir unos requisitos de

funcionamiento definidos por normas.

Los valores característicos definen el uso y la función de cada uno de los aparatos y los definimos como ca-

racterísticas nominales; las principales son las siguientes:

- Intensidad nominal.

- Capacidad de ruptura.

- Capacidad de conexión.

- Sobreintensidad admisible nominal.

- Tensión nominal.

La aparamenta en las instalaciones eléctricas, tiene, dos funciones básicas:

- Funciones de maniobra.

- Funciones de protección.

Definiciones relativas a la aparamenta:

- Términos generales.

- Tiempo de actuación de los aparatos.

- Distancias.

- Tensiones.

- Condiciones ambientales de funcionamiento.

- Otras definiciones.

- Régimen transitorio.




j e r c i c i o s d e a u t o c o m p r o b a c i ó n

Rodea con un cícu l o l a V s i cada una de as s i gu ien t es a f irmac i ones es ve rdade ra , o a F s i es

fa lsa.

. Es indistinto utilizar el término aparamenta que el término aparellaje.

. Para identificar un aparato se utilizan las características nominales.

3. La magnitud que se utiliza para determinar el poder de ruptura de un aparato es el mi-

liamperio.

. Una sobrecarga es lo mismo que un cortocircuito.

. Las funciones de protección de la aparamenta se refieren a la seguridad personal de

quien manipula las instalaciones.

6 .

El poder de corte de un aparato es igual a su poder de cierre.

. El calentamiento se define como la diferencia entre la temperatura del aparato y la tem-

peratura del aire que le rodea.

. Un aparato con tensión nominal de 500 V puede funcionar correctamente en un circui-

to con tensión de servicio de 380 V.

9. La unión, voluntaria o fortuita, de dos puntos de un circuito corres pondientes a fases di-

ferentes es un cortocircuito.

10. El tiempo de corte se refiere al tiempo de la duración del arco.

Com para tus respues tas con las que te ind icamos al f ina l de la unidad. S i has come t ido

errores, rep asa la parte corresp ondiente del tema antes de prosegu i r tu estud io .

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

31



U N I D A D 8 A U T O M A T I S M O S Y C U A D R O S E L É C T R I C O S ( I) 1

CLASIFICACIÓN DE LA

A P A R A M E N T A E L É C T R I C A

La aparamenta, por sus múltiples usos y funciones, no ad-

mite una clasificación simple, por lo que tenemos que re-

currir a hacer clasificaciones desde diferentes puntos de

vista, que si bien están relacionados entre sí, cada uno por

sí solo admite una clasificación específica, como veremos

más adelante (Fig. 1),

Esta subdivisión de clasificaciones se ha realizado con objeto de obtener una visión

de cada uno de los aspectos que conciernen a la aparamenta y, por otra parte,

siguie ndo los criterio s estable cidos por la Co misión Elec trotécnica Interna cion al

(CEI) con objeto de que tengas una información que te permita acceder con facili-

dad a los diferentes manuales e informaciones técnicas existentes.

También hemos de comentar que, si bien en este curso tratamos solamente de las

instalaciones de baja tensión, para tu información, empezamos por establecer una

primera clasificación de la aparamenta de baja tensión y la de alta tensión.

Figura 1

D i fe re n te s mo d e l o s d e

a p a ra m e n ta e l é c t r i ca d e l a

f i rma Ge w i ss y d e a p l i ca c i ó n

p a ra p ro te cc i ó n , ma n d o y

p ro g ra ma c i ó n .

• » «

• •• * *»

íS

W ?s

?§¡ ~,

i

?

:

:

r

¡ilp

39» Y -

Aparamenta de protección

a t

» •

* «

1 »

M *

w v

Aparamenta de mando

• *

JSES

s 1

1,'

f •

I

5

iE Ptt

H ,

í f

J f l

: •

1

»»

Aparamenta de programac ión



C L A S I F I C A C I Ó N DE L A A P A R A M E N T A E L É C T R I C A

Clasificación general

La aparamenta eléctrica se divide en tres grandes grupos, en atención a los conoci-

mientos específicos claramente diferenciados que para cada uno requiere el perso-

nal de mantenimiento (tabla 1).

Así, tenemos:

- Aparam enta de al ta tens ión (AT ) :

Aparamenta destinada a trabajar en circui-

tos de corriente alterna de alta tensión.

- Apa ramen t a de med i a t ens i ón (MT ) : Aparamenta destinada a trabajar en cir-

cuitos de corriente alterna de media tensión.

- Apa ramen t a de ba j a tens i ón (BT ) :

Aparamenta destinada a trabajar en circui-

tos de baja tensión.

Tab la l

Te recordamos que en este curso estudiaremos únicamente la aparamenta de baja

C las i f i cac ión gene ra l de la

tensión. a p a r a m e n t a e l é c t r ic a .

Rango de tensión

C orriente

Límites

Valores usuales

Valores normalizados

Baja tensión (BT) Co ntinua

Hasta 1.500 V

100,110,220 V

Alterna

Hasta 1.000 V

100,110, 220, 230,

380, 400, 660 V

Media tensión (MT)

Alterna

>1 a 72,5 kV

3, 5, 6,12,15,18, 24

36 kV

3, 6, 7,2,12,17,5, 24,

36,52, 72,5 kV

Alta tensión(AT)

Al terna >72,5 Kv

110, 220, 380 kV

100,123,145, 245, 300,

360, 525, 765 kV

Clasificación de la aparamenta

de baja tensión

i a aparamenta de baja tensión puede clasificarse según numerosos puntos de vista.

En este apartado se mencionan varios:

- Por t i po de corr iente . - P or condic iones externas d e ap l i cac ión.

- Por med i o de corte . - Por modo de acc i onam i en to .

- Por mon t a je . - Por pode r de man iob ra . - Por empleo.

33



UNID A D 8 A UTO M A TIS M O S Y CU A D R O S EL É CTR ICOS (I )

Fi g u ra 2 .

i n te r ru p to r d e co r r i e n te

c o n t i n u a

(C a tá l o g o 9 6 MER L IN GER IN ) .

F igu ra 3 .

i n te r ru p to r d e co r r i e n te

a l te rn a (C a tá l o g o Ge n e ra l

METRON S.A).

Clasificación según el tipo de corriente

P odemo s distingui r dos tipos de apa rame nta según el tipo de corriente :

- De co r r ien te con t inua (Fig. 2).

- De co r r ien te a l te rna (Fíg. 3).

Tarjeta de identificación

Terminales

Palanca de

maniobra

Contactos

fijos

Cámara de

arco

Contactos

móviles

Relé electrónico

con microprocesador

Clasificación según las condiciones exteriores o ambientales

Según las condic iones exter iores o ambientales, podemos c las i f icar la aparamenta

en tres grupos:

- Para ex te r io r . La que es capaz de so porta r viento, lluvia, nieve, escarcha,

condensación, polvo y otras condic iones. (Normalmente, la aparamenta de

baja tensión se utiliza en el interior.)

3 4




Para inter ior . Co ncebida para ser instalada en un edificio u otro a loja mien to

que la proteja de la intemperie.

Otras condic iones ambientales:

- Atmósfera explosible o inflamable.

- Ambiente salino (por ejemplo, proximidad del mar).

- Ambiente húmedo, mojado (por ejemplo, industr ia al imentar ia).

- Ambiente agresivo (por ejemplo, canteras, minas, obras).

- Ambiente fuertemente polucionado (carbón, fundic ión, t ierras).

- Ambiente medianamente polucionado ( industr ia metalúrgica).

- Ambiente poco polucionado (of ic ina, comercio, viviendas).

- Locales de pública concurrencia.

Clasificación según el medio de corte

Según el medio utilizado podemos distinguir los siguientes tipos de corte:

- En aceite.

- Al aire.

- En gas.

- Al vacío.

En las instalaciones de baja tensión se utilizan básicamente aparatos de corte al

aire; las otras técnicas se refieren a aparatos de alta tensión que quedan fuera del

ámbito del presente curso, pero que citamos aquí para que las conozcas.

Clasificación según el accionamiento

Acc ionamien to manua l

Si es manual, el accionamiento puede clasificarse en:

- Directo (Fig. 4).

Fi g u ra 4 .

Acc i o n a mi e n to

ma n u a l d i re c to .

\

•

: mw >



- A distancia (Fig. 5).

- Dependiente.

- Independiente.

- Con acumulación de energía.

- A motor (

:

ó).

Figura 5

Figura 6

F igu ra 5 ,

A c c i o n a m i e n t o m a n d o

p ro l o n g a d o (C a tá l o g o 9 6

MER L IN GER IN ) .

F igu ra 6 .

Ma n d o e l é c t r i co mo t o r i za d o


Acc ionamien to au tomáico

Si es automático, el accionamiento se clasifica en los siguientes grupos:

- Por condición eléctrica.

- Por condición mecánica.

- Por magnitud física.

- Por otras magnitudes.

I




Clasificación según el montaje y conexionado

El montaje puede ser de tres clases:

- Inamovible (Fig. 7).

- Amovible.

- Enchu fable (Fig. 8).

Pa rte fija Parte móvil

Fi g u ra 7 .

D i sp o s i c i ó n d e i n te r ru p to r

i n a mo v i b l e .

F i g u ra 8 .

D i sp o s i c i ó n d e i n te r ru p to r

e n ch u fa b l e .

Figura 7

Figura 8

Clasificación según eí poder de maniobra

Los distintos tipos de poder de maniobra son los siguientes:

- Con carga moderada (interruptor de carga reducida) (Fig. 9).

- Sin carga (seccionador) ( ig. 10).

- Con carga nominal (interruptor de carga).

- Con sobrecarga moderada ( interruptor de carga).

- Con fuerte sobrecarga ( interruptor de motor y contactor) .

- Bajo cortoc ircu ito (inte rrupto r auto mátic o y fusible) (Fig. 11).

Fi g u ra 9 .

In te r ru p to r co n

c a r g a m o d e r a d a

i n co rp o ra n d o fu s i b l e s




U N I D A D 8 A U T O M A T I S M O S Y C U A D R O S E LÉ C T R IC O S ( I ) 1

F i g i ir a 10 .

S ec c i onador ( Catá l ogo 9 6 M E RLIN GE RIN).

c u a d r o d e m a n d o

1 pulsador de apertura (O)

2 pulsado r de cierre (I)

3 enclavamiento por cerradura en posición

«enchufado» o «desenchufado» o

«test»

4 enclava miento de puerta

5 empuñadura de rearme del mando

6 contador de maniobras

7 cerradura de enclavamiento en posición

« abierto»

8 colocación de la manivela

9 testigo de posición funcional

10 placa frontal de chasis fijo accesible oon

la puerta del cuadro cerrada.

11 enclavamiento por candado en posición

«enchufado» a «desenchufado» o

«test»

12 testigo de armado del mando: Interruptor automático; cifras en azul

• muelles cargados

• muelles descargados

13 testigo de posición da los contactos

principales.

• abierto

• cerrado

14 señalización mecánica da disparo por

defecto, rearme del interruptor.

F i gur a

11.

I n te r r up to r au tom át i c o ( Catá l ogo 9 6 M E RLIN GE RIN) .



Clasificación según la. tunco ¡ o empleo

Según el tipo de empleo gue le gueramos dar, distinguimos:

- Seccionador.

- Interruptor.

- Interruptor-seccionador.

- Interruptor combinado con fusibles.

- Interruptor para motor; guardamotor.

- Contactor.

- Interruptor automático.

- Interruptor automático limitador.

- Interru ptor a utomático diferencial (F ig. 12).

- Fusible.

Instalación de la aparamenta bajo envolvente

Todos los equipos que constituyen la aparamenta se utilizan protegidos mediante

las llamadas envo lven tes , más conocida s como armarios , cuadros, paneles y cajas.

Pueden definirse como el equipo que proporciona un grado de protección específi-

co contra ciertas influencias externas y contra la proximidad o el contacto con par-

tes activas o en movimiento.

El grado de protección que debe proporcionar la envolvente dependerá de las carac-

terísticas del emplazamiento donde se situará la instalación y las condiciones

ambientales a que esté sometido.

Se considera que la envolvente (grado de protección IP) da pro tecc ión :

a) A las personas contra contacto directo con las partes activas y piezas peli-

grosas en movimiento.

b) Contra la penetración de cuerpos u objetos sólidos extraños.

c) Contra la penetración de agua.



UNIDAD 8 AUTOMAT ISMOS Y CUADR OS ELÉC TRICOS (I)

El grado de protección se define por las letras IP seguidas de dos cifras características.

La pr imera c i f ra se refiere a las proteccione s a) y b) y la segunda a la protecció n c).

En algunos casos puede haber también una letra suplementaria que proporciona

Información adicional.

Cuando se requiere indicar el grado de protección mediante una sola cifra caracte-

rística, la cifra omitida se sustituye por la letra X.

EJ EMPLO DE DESIGNACIÓN

IP 4 L 4

0

Valores de la primera cifra característica

T a b l a 2 .

Grado de protec ción tanto en lo que respec ta a las perso nas (prote cció n contra con-

G r a ó o d e p ro t e c c i ó n d e l a tacto directo) como al materia l con tenido en la envo lvente (protec ción con tra la

pr imera c i f r a ca rac te r í s t i ca . entrada de cuerpos sólidos extraños) (tabla 2).

Cifra caract.

0

Grado de protección

Ninguna protección

1 Impide la penetración de sólidos de diámetro superior a 50 mm. Protege contra contacto directo

inintencionado con la mano o una parte mayor del cuerpo. No protege contra un contacto intencionado

2 Impide la penetración de sólidos de diámetro superior a 12,5 mm

2 L P ermite la entrada de sólidos de diámetro superior a 12,5 mm, pero impide el contacto con el dedo de

prueba (UNE 20.324) o con un objeto análogo que no exceda de 80 mm de largo

3 Impide la penetración de sólidos de diámetro o grueso superior a 2,5 mm

3 L P ermite la entrada de sólidos de diáme tro supe rior a 12,5 mm, pero impide el contacto con una varilla

rígida de diámetro igual a 2,5 mm y 100 mm de largo

4 Impide la penetración de sólidos de diámetro o grueso superior a 1,0 mm

4 L P ermite la entrada de sólidos de diámetro superior a 12,5 mm, pero impide el contacto con un hilo

recto y rígido de diámetro igual a 1 mm y 100 mm de largo

5 P rotección contra la entrada de polvo en cantidad perjudicial para el correcto funcionamien to del

material

5 L

Impide totalmente la entrada del polvo


Letra característica

1

a

cifra característica

Letra suplementaria

2

a

cifra característica

4 0




9 Calentamiento Tiempo

9

t

Tempera tura límite permitida

ET Equilibrio térmico

Servicio de 8 horas; ET < t s 8 h

Fi g u ra 2 0 .

C u rva d e ca l e n ta m i e n to d e l a

a p a r a m e n t a c o n t ip o d e

se rv i c i o d e 8 h o ra s .

9 Calentamiento Tiempo

9

t

Tempe ratura límite permitida

ET Equilibrio térmico

Servicio ininterrumpido: t > 8h (días, meses, anos)

Figura 21.


a p a r a m e n t a c o n t i p o d e

se rv i c i o i n i n te r ru mp i d o .

- Se rv ic io in te rm i ten te : El apara to altern a tiempo s de carga con tiemp os sin

carga, estando definida la relación entre estos tiempos y siendo uno de ellos

demasiado corto para que se alcance el equilibrio térmico. Un servicio inter-

mitente se define por la carga, por la clase y por el factor de marcha (Fig. 22).

Fi g u ra 2 2 .


a p a r a m e n t a c o n t ip o d e

se rv i c i o i n te rm i te n te .

40




La clase es el número que expresa los ciclos de maniobra por hora. Son clases nor-

mal izadas 1, 3,12, 30,120, 300,1 .200, 3.000 ,12. 000.

Tiempo de carga , „„

x

1

Factor de marcha = Tie mpo de carga + Tie mpo sin carga

Valores normal izados del factor de marcha son 15%, 25% , 40% , 60 %.

EJEMPLO

Se rvicio interm iten te 100 A, clase 12, 40 % .

- Serv ic io tempora l : El apara to se carga durante períod os no lo sufic iente lar-

gos para alcanzar el equilibrio térmico, siendo los períodos sin carga lo sufi-

ciente largos para restablecer la igualdad de temperatura con el medio refri-

gerante (F ig. 23).

Fi g u ra 2 3 .

C u rva d e ca l e n ta m i e n to

d e l a a p a r a m e n t a c o n

t i p o d e se rv i c i o te mp o ra l .

Servicio temporal Valores normalizados; 3,10 , 30, 60, 90 minutos

Valo res normali zad os de carga en servic io tempora l son 3,10, 30, 60 y 90 minutos .

A continuación te mostramos, en la Tabla 6, la lista alfabética de las características

y de los símbolos.

4 1




Lista alfabética de las características (asignadas o no) y de los símbolos

Características

Símbolo

Categoría de empleo

-

Intensidad asignada

'n

Intensidad asignada de cortocircuito condicional

-

Intensidad asignada de corta duración admisible

'cw

Intensidad asignada de empleo

le

Intensidad asignada ininterrumpida

u

Intensidad asignada rotórica

«er

Intensidad asignada estatórica

'es

Intensidad de intersección

Lb

Intensidad límite de selectividad

's

Intensidad térmica convencional al aire libre

Ith

Intensidad térmica convencional bajo envolvente

'the

Intensidad térmica retórica

'thr

intensidad térmica estatórica

'ths

Frecuencia asignada

-

Poder asignado de corte

-

Poder asignado de corte en cortocircuito

'en

Poder asignado de corte de servicio en cortocircuito

'es

Poder asignado de corte último en cortocircuito

'cu

Poder asignado de cierre

-

Poder asignado de cierre en cortocircuito

'cm

Potencia asignada de empleo

-

Servicio de ocho horas (servicio continuo)

-

Servicio ininterrumpido

-

Servicio intermitente

-

Servicio periódico

-

Servicio temporal

-

Tensión asignada de alimentación de los circuitos de mando u

s

Tensión asignada a los circuitos de mando u

c

Tensión asignada de empleo

U

e

Tensión asignada de arranque de un arrancado por autotransformador

-

Tensión asignada de aislamiento

Mi

Tensión asignada rotórica de empleo

Uer

Tensión asignada rotórica de aislamiento

U

ir

Tensión asignada estatórica de empleo

Ues

Tensión asignada estatórica de aislamiento

U¡s

Tensión asignada soportada al impulso

U¡mp

Tab la 6 .

L is ta a l fabé t i ca de las

ca rac te r í s t i cas y los

s ímbo los

42



UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUAD ROS ELÉCTRIC OS (I)

Instrucciones de instalación,

funcionamiento y mantenimiento

Son las que el fabricante especifica en sus documentos y catálogos.

Pueden incluir otras instrucciones como, por ejemplo, referentes al transporte, la

recepción y para después de un defecto.

Pueden ser completadas por instrucciones particulares del usuario.

Condiciones ambientales normales

Según la publicación CEI 947-1 se consideran condiciones normales, las siguientes:

a) Altitud: < 2.000 m.

Para altitudes superiores debe tenerse en cuenta la disminución de la rigi-

dez dieléctrica y del poder refrigerante del aire.

b) Temperatura del aire ambiente, en trabajo normal.

- Valor máximo en 24 horas: < 40 °C

- Valor medio en 24 horas: < 35 °C

- Valor mínimo: > -5 °C

c) Temperatura del aire ambiente, en el transporte o almacenado.

- De -25 °C a +55 °C

- Hasta + 70 °C para períodos cortos que no excedan las 24 horas

d) Humeda d relativa del aire a +40 °C: < 5 0% .

Pueden admitirse grados superiores de HR a temperaturas más bajas, por

ejemplo, 90% HR a 20 °C.

Ante posible condensación ocasional por variación de temperatura pueden

ser necesarias precauciones especiales.

4 3



C L A S I F I C A C I Ó N D E L A A P A R A M E N T A E L É C T R I C A

Valores de la segunda cifra característica

Grado de protección del material contra los efectos perjudiciales debidos a la pene-

tración del agua (tabía 3).

C ifra cara ct.

0


Ninguna protección

1

P rotecció n contra la caída vertical de gotas de agua

2 P rotecció n contra la caída vertica l de gotas de agua estando la envolvente inclinad a hasta 15 °C

respecto a su posición normal

3

P rotecció n contra lluvia. Dirección del agua forma ndo un ángulo de hasta 60 °C con la vertical

4

Protección contra las proyecciones de agua. Agua salpicada procedente de cualquier dirección

5

Protección contra los chorros de agua. Agua proyectada mediante una manguera

6

P rotecció n contra los golpes de mar

7

P rotecció n contra los efectos de la inmersión. El agua pene trada duran te 30 minutos no ha de ser

perjudicial

8

Protección contra la inmersión prolongada. Ninguna penetración de agua

Fi g u ra 13.

En vo l ve n te p ro te cc i ó n IP6 5

(Catá logo BOXEL).

Ta b l a 3 .

• G r a d o d e p r o t e c c ió n d e la

Le t ra sup lemen ta r ia W (s i tuada despué de la segunda c i f r a ca rac te rí t ica )

se g u n d a c i f r a ca ra c te r ís t i ca .

El mater ial as í des ignado puede usarse en condic iones atmosfér icas específ icas

habiéndose previsto medidas complementar ias de protección.

Grado IP según aplicación (tabla 4).

Condiciones externas o sensibilidad del equipo interno

pueden exigir grados de protección superiores (Fig. 13).

44



AUTOMATISMOS Y CUADROS ELÉCTRI

Aplicación

Grado IP

IP 2 x

IP 4 x

Armario o conjunto; caso general:

P rotección mínima, superficie ho rizontal superior de fácil acceso

Grado IP

IP 2 x

IP 4 x

Armario ventilado que contiene resistencias de arranque y equipo grande IP 22

Otro equipo

IP 33

Armario usado en taller mecánico o de transformados metálicos:

IP 43

Industria textil o trabajado de la madera

IP 54

Locales con limpieza por agua a presión

IP 55

P untos a proteger contra entrada polvo fino IP 65

Auxiliar de mando:

En general

IP 54

Mando manual

IP 54

Lámpara de señal

IP 54

Detector de posición

IP 54

Presostato, termostato

IP 55

Cajas de bornes o de conexión:

En general

En electroimanes, electrofrenos, embragues, electroválvulas

IP 54

IP 55

Canalizaciones externas

IP54

Motores

IP 44

Tabla

4.

Grado IP según ap l i cac ión .

ondiciones de utilización

de la aparamenta según su aplicación

Categoría de empleo

Se denomina así al conjunto de prescripciones especificadas referentes a las condi-

ciones en las que el aparato debe cumplir su cometido, elegidas para representar un

grupo característico de aplicaciones prácticas.

Las prescripciones especificadas pueden afectar a los poderes de cierre y de corte,

y a otras características y condiciones de empleo y de comportamiento.

Te mostramos en la Tabla 5, gue puedes ver en la página siguiente, algunos ejem-

plos de clasificación de la categoría de la aparamenta según su empleo.






Cías icación cíe k s apa atos o je sus componentes

por su función específica.

Figura 14

C o n ta c to s p r i n c i p a l e s d e u n

i n te r ru p to r (C a tá l o g o C E

POWER CONTROLS).

- Apa ra to de conex ión : Ap arato destina do a estable cer y/o a inte rrump ir la

corriente en uno o varios circuitos eléctricos. (En esta parte un aparato de

conexión se denomina s implemente aparato. Algunas veces también se le

llama material.)

- Aux i l i a r de mando :

Ap arato cuya función es manda r la manio bra de una apa-

ramenta, incluida la señalización, enclavamlento eléctrico.

- Aux i l i a r au tomáico de mando (auto mático de mando):

Auxiliar de mando no manual, accionado en respuesta a las

condiciones especificadas de una magnitud de acción tal

como, la presión, la temperatura, el nivel de un líquido, la posi-

ción de un objeto, el tiempo transcurrido, el número de even-

tos, etc.

- C i r cu i to p r inc ipa l

(d e

un aparato): Conjunto de piezas conduc-

toras de un aparato incluidas en el circuito que el aparato

tiene la funci ón de cerra r o abrir ( ).

- C i r cu i to de mando (de un aparato) : C onjun to de piezas conduc toras de un

aparato, otras que las del circuito principal, incluidas en el circuito empleado

para mandar la maniobra de cierre, la de apertura o ambas.

Figura 15

C o n ta c to s a u x i l i a re s -

C i r cu i to aux i l i a r

(de un aparato): Con junto de piezas conduc toras de un apa-

(C a tá l o g o 9 6 MERL IN GERIN). rato, destina das a form ar parte de un circuito distinto del circui to principa l o

de los circ uito s de man do del apara to ( g. 15).

- Con tac to (de un apara to): Piez as con ducto ras destinada s a estable cer la con-

tinuidad de un circuito cuando se tocan, y que, por su movimiento relativo

durante una maniobra, abren o cierran un circuito.

- P ieza de con tac to : Una de las piezas cond uctora s que form an un conta cto.

- Cabe za de con tac to : P arte de una pieza de conta cto que es la que pro piame n-

te establece o corta el contacto. También se denomina simplemente contacto.

- Con tac to de a rco : C ontacto pre visto para que en él se establez ca el arco.

Cuando tiene como fin proteger contra deterioro a otro contacto, abre des-

pués y cierra antes que este otro contacto.

- Con tac to de c ie r re

(conta cto abierto, contac to "a"): C ontacto de mando o

auxiliar que está cerrado cuando los contactos principales están cerrados, y

que está abierto cuando los contactos principales están abiertos. (Para que

este concepto sea coherente con su denominación parece que la CEI consi-

4 7




dera que las posiciones de los contactos principales abiertos o cerrados

corresponden respectivamente a aparato en reposo o a aparato act ivado. En

la práctica normalmente es así, pero se da alguna excepción.)

Con tac to de aper tu ra (con tacto cerrado , con tacto "b"): Co ntacto de mando o

auxiliar que está abierto cuando los contactos principales están cerrados, y

que está cerrado cuando los contactos principales están abiertos. (Para que

este concepto sea coherente con su denominación parece que la CEI consi-

dera que las posiciones de los contactos principales abiertos o cerrados

corresponden respectivamente a aparato en reposo o a aparato act ivado. En

la práctica normalmente es así, pero se da alguna excepción.)

Re lé

Apa rato dest inado a producir modif icaciones repentinas predetermina-

das en uno o varios circuitos de salida cuando se cumplen ciertas condicio-

nes en los circuitos de entrada (-ig. 16).

Dispa rado r . Dispo sitivo que libera los órgan os de retenc ión de un aparato

permitiendo o provocando la apertura o cierre del aparato (Fig. 17). Un dispa-

rador puede ser de maniobra instantánea, diferida, dependiente, de tiempo

inverso, térmico, magnético, etc.

F igu ra 16.

R e l é d e d i sp a ro (C a tá l o g o 9 6

MER L IN GER IN ) .

E l emen t o d e mando : P arte de un mecani smo trans miso r a la gue se aplica el

esfuerzo exterior de maniobra. Puede tener la forma de palanca, empuñadu-

ra, botón, rueda, etc.

Enc lavam ien ta

Dispo sitivo que subo rdina el func iona mie nto de un apara to a

la conexión, a la posición, o al funcionamiento de uno o varios elementos del

equipo (Fig, 18).

Fi g u ra 18.

En c l a va mi e n to .

Figura 17.

D i sp a ra d o r (C a tá l o g o 9 6

MER L IN GER IN ) .

48



UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUA DRO S ELÉC TRICOS (I)

F igu ra 19.

B o r n e s d e c o n e x i ó n a

in te r rup to r .

• Bo rne : P arte conduc tora de un apa rato prevista para la cone xión eléc-

trica a circuitos exteriores. Una vez montado el aparato y abierta la

envolvente, los bornes deben quedar fácilmente accesibles y deben

disponer de suficiente espacio para un cómodo embornado. Los bor-

nes, al igual que las otras partes activas accesibles, deben estar cubier-

tos de manera que impidan al personal de servicio el choque eléctrico

por contacto accidental no intencionado (Fig. 19).

Borne de t ierra de protecc ión: Es el que permite realizar la pues ta a

tierra del aparato o envolvente en sus partes metálicas y debe ser fácil-

mente accesible. La unión material a la toma de tierra o al conductor

de protección se mantendrá cuando se quite la tapa o cualquier otra

parte amovible. Debe estar adecuadamente protegido contra la corro-

sión. No tendrá otra función que la suya propia, excepto cuando se

conecta a un conductor PEN. En este caso, cumplirá también la función

de borne de neutro. Estará identificado de forma clara y permanente

por los siguientes distintivos:

b) La anotac ión PE o PEN o, en el caso de PEN, por e l símbo lo.

Maniobras

Entendemos por man i ob ra la acción manua l o auto mática que permite la cone xión

de un aparato y de la que daremos las siguientes definiciones:

- Man i ob ra de un apa ra t o : Pas o de uno o varios conta ctos del aparato, de una

posición a otra adyacente.

- Cic lo de maniobras: Sucesión de maniobras de una a otra posición, pasando

por todas las posiciones intermedias, y con retorno a la posición inicial.

- Secuenc i a de man iob ras? . Sucesión de maniobras especificadas efectuadas

con intervalos de tiempo especificados.

- Man i ob ra de c ierre : Ma niobra po r la cual se hace pasar el aparato de la posi-

ción "abierto" a la posición "cerrado".

4 9




- Man iob ra de ape r t u ra : Ma niobra po r la cual se hace pasar el apa rato de la

posición "cerrado" a la posición "abierto".

- Enc l avam i en to : Dispositivo que condiciona la posibilidad de funciona miento

de un aparato a la posición o al funcionamiento de uno a varios de los otros

elementos del equipo.

- Man i ob ra manua l depend i en t e : Maniobra efectuada por medio de energía

manual aplicada directamente, de manera que la velocidad y la fuerza de la

maniobra dependa de la acción del operador.

- Man i ob ra con acumu l ac i ón de ene rgí : Maniobra efectuada por medio de

energía previamente almacenada y suficiente para completar la maniobra en

condiciones predeterminadas.

Este tipo de maniobra se puede subdividir según los siguientes factores:

a) La forma de acumulación de la energía (resorte, peso, etc.).

b) El origen de la energía (manual, eléctrico, etc.).

c) El modo de liberación de la energía (manual, eléctrico, etc.).

- Man i ob ra manua l i ndepend i en t e : Maniobra con acumulació n de energía, en

la cual la energía proviene de energía manual acumulada y es liberada en un

punto de la misma maniobra, de manera que la velocidad y la fuerza de ope-

ración son independientes de la acción del operador.

- M a n d o manua l : M a n d o de una maniobra efectuado por actuación de una

parte del cuerpo (mano, pie, etc.).

- M a n d o automáico: Mando de una maniobra efectuado sin intervención

humana, cuando se producen unas condiciones determinadas (nivel, posi-

ción, presión, proximidad, temperatura, tiempo, velocidad, número de even-

tos, etc.).

- Mando d i rec t o : Ma ndo de una maniobra efe ctuad o a partir de un punto situa-

do sobre el mismo aparato o en su proximidad inmediata.

- M a n d o a d is tanc ia : Man do de una manio bra efec tuado a partir de un punto

alejado del aparato.

50



E:

i e m en to s au xi I i are s

- Re léo d ispa rador .

Dispos itivo que provoca la apertura (disparo) de un apara-

to cuando se cumplen unas condiciones predeterminadas en el circuito o en

la aplicación.

- R e léo d is p a ra dor instan tánea

Relé o disparador que funciona sin retardo

intencionado.

- Re léo d isparador con re ta rdo independ ien te :

Relé o disparad or que funcio-

na con un retardo definido, que puede ser regulable, pero que es indepen-

diente del valor de la condición de disparo.

- Re léo d isparador de t iempo inve rso : Relé o disparado r que funciona con un

retardo que varía en razón inversa al valor de la condición de disparo.

- Disparo l ib re : Mo dalida d de mani obra en la que, desp ués de inicia do el cier re

del aparato, si se produce automáticamente la orden de desconexión, esta

orden prevalece sobre la orden de cierre aunque se mantenga.

- Va lo r de a jus te (de un relé o dis parad or): Valor al cual se refie ren las carac-

terísticas de funcionamiento y para el cual está ajustado el relé o el dispara-

dor. (Un relé o disparador puede tener más de un valor de ajuste fijados por

una escala, elementos intercambiables, etc.).

- Va lo r de func ionamien to

(de un relé o disp arad or): Valor a partir, o más allá

del cual, el relé o el disparador funcionará.

|2| Tipos de servicio

Entendemos por servicio el tiempo en que los contactos del aparato permanecen

cerrados y su repetición a lo largo del tiempo.

- Serv ic io de 8 horas :

El aparato es recor rido por una corriente c onstante

durante un tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio térmico, pero que no

exceda de 8 horas sin interrupción (Fig. 20).

- Serv ic io in in te r rump ido

(permane nte, continuo): El aparato es recorri do por

una corriente constante, sin interrupción, durante períodos superiores a

8 horas (semanas, meses, incluso años) (Fíg. 21).




e) Hum eda d relativa del aire a +20 °C: < 90 % .

f) Grado de polución ambiental.

Para ambientes industriales: 3.

Para ambientes domésticos o similares: 2.

Cualquier desviación con respecto a estos límites requiere el acuerdo del fabrican-

te o la compensación correspondiente, como, por ejemplo, mayor ventilación, mejo-

ra de la envolvente, etc.

¡ E l C ondiciones fuera de los valores normales

Requieren acuerdo expreso entre fabricante y usuario.

Se considera acuerdo las condiciones que figuran en los catálogos del fabricante.

flfl Límites de obligado funcionamiento

a) Maniobra por fuente de energía exterior.

- Tensión de conexión: valor asignado U

s

(tanto a -5 °C como a +40 °C).

+10%

-15%

- Tensión de desconexión a -5°C

- menor o igual a 0,75 U

s

- mayor o igual a 0,20 U

s

en c. alterna

- mayor o igual a 0,10

U

s

en c. continua

b) Relés y disparadores de tensión mínima.

- Tensión de disparo: menor o igual a 0,75 U

s

, mayor o igual a 0,35 U

s

5 3



UNID A D 8 A UTO M A TIS M OS Y CU A D R O S EL É CTR ICOS (I )

- Reposición impedida a: menor o igual a 0,35

U

s

- Reposición permitida a: mayor o igual a 0,85

U

s

c) Relé de tensión nula.

- Tensión de disparo: menor o igual a 0,35

U s,

mayor o igual a 0,10

U

s

d) Disparador shunt.

- Tensión de disparo:

U

s + 10%, - 30 % .

Secciones normales de los conductores

redondos de cobre (tabla 7)

Ta b l a 7 .

Se cc i o n e s n o rma l e s

d e l o s co n d u c to re s re d o n d o s

d e co b re .

( I ) S i s te ma mé t r i co , d e l a

ISO. (2) A WG Ame r i ca n Wi re

Ga u g e ; MC M, M i l l e C i r cu l a r

M i l s ; 1 C i r cu l a r M i i s : á re a d e

u n c í r cu l o d e u n a m i l é s i ma

d e p u l g a d a d e d i á me t ro ;

I MC M: m i l C i r cu l a r M i l s .

Secciones normales de los conductores redondos de cobre

Práctica europea y sección (mm

2

) (1) Práctica americana AWG /MC M (2)

Tamaño

Sección equivalente (mm

2

)

0,2

24 0,205

-

22

0,324

0,5

20 0,519

1 18 0,82

1,5

- -

2,5 16

1,3

4 12

3,3

6 10 5,3

10

8 8,4

16 6 13,3

25

4 21,2

35 2 33,6

50

0 53,5

70 00 67,4

95 00 0 85

-

0000 107,2

120 250 MCM

127

150 300 MCM

152

185 350 MCM

177

240 500 MCM 253

300 600 MVM

304

5 4




La aparamenta se puede clasificar por diferentes conceptos. Existe una clasificación básica general, se-

gún el nivel de tensión de servicio, es decir, aquella tensión a la que está sometido permanentemente el

aparato.

Se considera baja tensión hasta los 1.000 V. Desde 1.000 hasta 72.500 V se considera media tensión, y

desde 72.500 hasta 380.000 V, alta tensión. En este curso solamente estudiaremos la aparamenta de ba-

ja tensión.

Los criterios de clasificación de la aparamenta son los siguientes:

- Por tipo de corriente: alterna y continua.

- Por condiciones externas de aplicación: para exterior, para interior o para otras condiciones ambien-

tales.

- Por el medio de corte de la corriente: en aceite, al aire, en gas, al vacío.

- Por el tipo de accionamiento: manual y automática.

- Por el tipo de montaje y conexionado: inamovible, amovible y enchufable.

- Por el poder de maniobra: sin carga, con carga moderada, con carga nominal y con sobrecarga mode-

rada. Con fuerte sobrecarga, bajo cortocircuito.

- Según la función o empleo.

La aparamenta se instala normalmente en lo que genéricamente se denomina envolventes, es decir, ar-

marios o cajas para proteger la aparamenta de condiciones ambientales adversas o como protección pa-

ra las personas contra contactos directos. Se clasifica según el grado de protección requerido.

También podemos definir la aparamenta en función de su aplicación, y así tendremos las categorías de

empleo según las aplicaciones características.

Otra clasificación de los aparatos que constituyen la aparamenta se basa en su función específica y, por

último, en las maniobras que vaya a realizar cada aparato.

55



Los elementos auxiliares son aquellos que forman parte de los aparatos, están integrados en ellos y reali-

zan funciones específicas.

Los tiempos de servicio definen la duración de funcionamiento de los aparatos.

Todas las características de los aparatos vienen definidas por unas iniciales identificativas que se reflejan

en la lista alfabética de las características.

Otros aspectos que se deben contemplar en la utilización de la aparamenta son los siguientes:

- Instrucciones de instalación, funcionamiento y mantenimiento.

- Condiciones ambientales normales.

- Condiciones fuera de los valores normales.

- Límites obligados de funcionamiento.

- Secciones normales de los conductores de cobre.




j e r c i c i o s d e a u t o c o m p r o b a c i ó n

Rodea con un cículo la Vsi cada una de as sigu ientes af i rmaciones es verdadera, o a F si es

fa lsa.

. La aparamenta de baja tensión se define como la que llega a 500 V.

. El grado de protección IP 00 Indica ninguna protección co ntra la entrada de objetos só-

lidos pero protección contra el agua.

V F

V F

. El grado de protección IP55 Indica protección contra chorros de agua y contra entrada

de polvo. V F

. La categoría de empleo AC-4 se utiliza para la conexión de motores de inducido de jau-

la de ardilla.

. Los contactos auxiliares de un interruptor están incorporados en el mismo aparato.

. Los bornes de un interruptor son elementos Internos del mismo sin conexión con el ex-

terior.

V F

V F

V F

. La aparamenta en general puede funcionar a cualquier altitud; solamente influyen las

condiciones de ventilación del local. V F

. La desconexión a distancia de un interruptor median te un pulsador se puede catalogar

dentro de lo que se conoce como "mando automático".

. El circuito principal de un interruptor es aquel por el que circula su Intensidad nominal.

. Un seccionador es un aparato destinado a interrumpir el paso de la corriente en un

circuito sin carga.

V F

Com para tus respuestas con las que te ind icamos al f ina l de la unidad. S i has come t ido

errores, re pasa la parte correspo ndiente del tema antes de prosegu i r tu e stud io .

57




DISPOSITIVOS

D E P R O T E C C I Ó N

Todos los equipos de mando y control deben incluir las

protecc iones necesar ias que se establecen en los

correspondientes reglamentos. Es habitual que el equi-

pamiento eléctrico (máquinas, instalaciones, etc.) esté

sometido a unas condiciones de trabajo para las que no

ha sido proyectado, por lo que resulta necesario prote-

gerlo, con el objeto de evitar fallos en el funcionamiento y

reducir al máximo posibles averías.

El objetivo es reducir o evitar fallos en su funcionamiento, asícomo las posibles ave-

r ías. Con el mismo objet ivo el Reglamento E lectrotécnico de Baja Tensión (RBT)

establece en la Instrucción ITC-BT-22 que "todo circuito debe estar protegido contra

los defectos de las sobreintensidades que se puedan presentar en el mismo".

En este capítulo estudiaremos los diferentes tipos de relés, de interruptores y de

seccionadores, de modo que puedas ver en su totalidad los conceptos que se refie-

ren a este apartado del curso (Fig. 1).

Fi g u ra 1 .

D i fe re n te s t i p o s d e

d i fe re n c i a l e s co n re a rm e y

m a g n e t o t é r m i c o s d e l a f ir m a

Ge w i ss .

C once ptos generales

La sob re in tens idad es la intens idad sup erior a la nomina l; a su vez, puede pro ducir

una sobrecarga o un cortocircuito.

5 8



DISPOSIT IVOS DE PROTECCIÓN

Una sob reca rga es un aumento del cons umo de corriente que sobrepasa la corrien-

te nominal. Si dicha sobrecarga es permanente, se considera no admisible y es nece-

sario anularla. Si es sobrecarga de corta duración (por ejemplo, arranques de moto-

res), se considera una sobreintensidad admisible y no es necesario eliminarla.

El cor toc i rcu i to es la cone xión de dos o más puntos del circuito activo a través de

una impedancia de valor despreciable, superando considerablemente la Intensidad

nominal (tres veces la intensidad nominal). Se ha de eliminar este tipo de avería en

un tiempo inferior a los 5 segundos.

Además, el RBT especifica en la Instrucción ITC-BT-22 que las instalaciones deben

estar dotadas de sistemas de protección contra contactos di rectos e i nd i rectos.

El

contacto di recto

es el que tiene luga r entre persona s y partes activas de los

materiales de las instalaciones.

El contacto ind i recto es el de personas con masas puestas accidentalmente bajo

tensión; por ejemplo, tocar las carcasas de las máquinas eléctricas.

Las protecciones pueden consistir en lo siguiente:

Con t ra sob reca rgas

- Fusibles de características y calibre adecuados.

- Interruptores automáticos.

Cont ra cortoc i rcu i tos

- Fusibles de características y calibre adecuados.

- Interruptores automáticos con sistema de disparo electromagnético.

- Seccionadores portafusibles

Cont ra contactos di rectos

- Impedimento por distancia de contactos fortuitos de partes activas de

la instalación.

- Colocación de obstáculos que Impidan el contacto accidental con par-

tes activas de la instalación.

- Recubrimientos con aislantes de las partes activas de la instalación.

- Barreras o envolventes.

59



Cont ra contactos ind i rectos, en el RBT se prescriben las siguientes proteccione s:

- Separar los circuitos a través de transformadores o grupos convertidores.

- Uso de pequeñas tensiones de seguridad: 24 V si los locales son húme-

dos y 50 V si se trata de locales secos.

- Recubrimiento de las masas con aislamientos.

- Conexiones equipotenciales; se trata de unir todas las masas de la ins-

talación.

- Protección por corte automático de la alimentación.

- P rotecc ión por empleo de equipos de la clase II, o por aisla miento e qui-

valente.

- Separación de las masas accesibles y las partes activas mediante aisla-

mientos.

La protección contra contactos indirectos más usada es la que combina la puesta a

tierra de las masas con un dispositivo de corte por intensidad de defectos: interrup-

tor diferencial.

Otras perturbac iones contra las que se han de tomar, en general, medidas de pro-

tección son:

- Sobretensiones, mediante relé de protección contra sobretensiones.

- Subtensiones, mediante relé de protección contra subtensiones.

- Fallo de fase en los motores eléctricos, mediante relé de protección contra

interrupción de fases.

- Aceleraciones y desaceleraciones demasiado rápidas, por relé tacométrico.

A continuación se estudiarán todos los sistemas de protección mencionados, con la

excepción de los cortacircuitos fusibles, tratados anteriormente en las unidades de

electrotecnia. Al igual que los sistemas de protección por puesta a tierra de las

masas, estudiados en el tema: Medidas de resistencias y puesta a tierra.

En la tabla t adjunta se indican las posibles perturbaciones y su correspondiente dis-

positivo de protección.




PERTURBACIONES Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

Perturbación

Dispositivo de protección

Sobrecargas Relés térmicos

Interruptores electromagnéticos

Interruptores magnetotérmicos

Cortocircuitos Fusibles

Interruptores electromagnéticos

Protección contra contactos indirectos Puesta a tierra de las masas con Interruptor magnetotérmico

P uesta a tierra de las masas con interru ptor diferen cial

Aceleraciones y desaceleraciones rápidas

Relé de control tacométrico

Fallo de fases Relé de fallo de fase

Sobretensiones

Relé de máxima tensión

Subtensiones

Relé de mínima tensión

I U Dispositivos de protección

Tabla

1.

Per tu rbac iones y d ispos i t i vos

de p ro tecc ión .

Relé térmico

El re lé témico es un dispo sitivo de protec ción con capacidad para dete ctar las

intensidades no admisibles, que no interviene cuando éstas son admisibles. Por sí

solo no es capaz de eliminar la avería, necesita otro elemento que realice la desco-

nexión (el contactor); el principio de funcionamiento se basa en la dilatación que

experimenta un bimetal. Básicamente se compone de (Fig. 2):

F igu ra 2 .

Cons t i t uc ión de un re lé té rm ico .

Bimetal.

•Reglllla de baquelita.

•Contactos auxiliares.

Botón de rearme.

Tornillo de regula-

ción.

Soporte o estructura

del aparato.

Carrera de desconexión

OS

Botón

de

rearme

61




Clas i f i cac ión

- Tr ipo lares, utilizado s en la protec ción de recep tores trifásico s.

- Tr ipo lares di ferenc ia les, capaces ademá s de detec tar el fallo de una fase.

- T r ipo l a res com pensados , insensibles además a las variaciones de temperatu-

ra ambiente.

S imbo l ogí y re f e renc i ado

- Los contactos principales (bimetales) se referencian con una sola cifra del

1 al 6, entradas impares, salidas pares.

- Los contactos auxiliares normalmente abiertos (NA), con 97 y 98; los normal-

mente cerrados (NC), con 95 y 96.

E l ec c ió n d e u n r e lé tém i c o

Para la correcta elección de un relé térmico, se necesitan conocer las siguientes

características del receptor:

- Tiempo máximo que puede soportar una sobreintensidad no admisible sin

quedar fuera de servicio, lo que implica elegir la clase de disparo del relé tér-

mico; la clase de disparo establece el tiempo máximo de intervención del relé

térmico en función de la corriente que lo atraviesa (Tabla 2).

Clase de Relé Tiempo de disparo

Relés 1,5 Ir 7,2 Ir

Tab l a 2 . j

Clases de re lés té rm icos y

10 A

<

2 m i n 2

1 0 s

t i e m p o s d e d i s p a r o . 1q <4mi n 4 -1 0 S

20 <8 min 6 - 20 s

30 <12 min 9 - 30 s

- Corr iente de serv i c io ( I s) , es la que consume en condiciones nominales. Para

poder elegir la corriente del térmico (I r), la corriente de servicio debe estar

incluida dentro de un margen, tal como se indica en la tabla 3.

Los pasos a seguir para la elección son los siguientes:

- Se determina la clase de disparo más adecuada (tabla 2).

62



D I S P O S I T I V O S D E P R O T E C C I Ó N

Clase 10 A

Margen Ir

0,10

0,16

0,26 0, 40 0,63 1 1,25

Margen Ir

0,16

0,25

0, 40 0,6 3 1 1,6 2

Clase 20 A

Margen Ir

2,5 4 5,5

7 9

12

17

Margen Ir

4

6

8 10 13 18 25

- Po ster iorme nte se elige el marge n de regula ción de la corri ente del térmi co Tab la3 .

para la corriente del térmico elegida. Ma rg e n d e l a co r r i e n te

d e se rv i c i o .

Los fabricantes suelen adjuntar una información técnica en la que se representa la

corriente del térmico Ir en función del tiempo

t.

Relé electromagnético

Son relés que protegen contra sobrecargas de gran envergadura, también se les

denomina interruptores electromagnéticos; son capaces de proteger contra corto-

circuitos si están asociados con un contactor cuyo poder de corte sea suficiente. Se

deben usar en los casos que no es posible el empleo de relés térmicos clásicos; por

ejemplo, cuando se trata de proteger motores con arranques muy frecuentes, en

situaciones de variaciones bruscas de par resistente, etc.

Están compuestos de una bobina con su respectivo núcleo por la que pasa toda la

corri ente de carga (Fig. 3). La bobina se calcula para que realice la desc onexió n co n

una intensidad de corriente determinada, en ese momento la bobina produce una

fuerza magnética suficiente para atraer una armadura móvil que, mediante una

serie de mecanismos, provoca la desconexión de los contactores, disyuntores, etc.;

Figuras

i n te rv ienen cuando la co r r ien te de cor toc i r cu i to es tá comprend ida en t re 6 y

C o n s t i tu c i ó n d e u n i n te r ru p to r

10 veces la corriente nominal en un tiempo del orden de pocos milisegundos. a u t o m á t i c o m a g n e t o t é r m i c o .

Por la intervención del relé

térmico (sobrecarga)

CERRADO

Contactos:

y móvil

Pulsador

de cierre

Reié térmico

(lámina bimetálica)

Mecanismo

del gatillo

ABIERTO

Pulsador

de apertura

Por la intervención del

relé electromagnético

(cortocircuito)

63



U N I D A D 8 A U T O M A T I S M O S Y C U A D R O S E L É C T R I C O S (I )

Se utilizan sobre todo cuando la puesta en tensión del aparato que se debe prote-

ger no está acompañada de puntas de corriente y para la protección contra sobre-

cargas elevadas que se producen en un corto espacio de tiempo.

interruptor magnetotérmíco

También l lamados in te r rup to res au tomáicos magne to témicos , son disposit ivos

que tienen la capacidad de cortar (primero detectan y posteriormente eliminan) las

sobreintensidades no admisibles y los cortocircuitos. Si la sobreintensidad es admi-

sible, no cortan el circuito (por ejemplo, arranques de motores). Su estado de repo-

so es con los contactos cerrados, por lo que no se debe usar como dispositivo de

maniobra.

Fi g u ra 4 .

D e ta l l e i n te rn o d e u n

i n t e r r u p t o r a u t o m á t i c o

m a g n e t o t é r m í c o

(ca tá l o g o ABB) .

- Descone x ión po r sob reca rga ] en este caso actúa por princi-

pio de funcionamiento térmico. Un bimetal de la forma indi-

cada en la f igura 3b se encarga de abrir el contacto móvil si

la corriente que atraviesa el interruptor automático es supe-

rior a la corri ente no minal. El tiemp o de apertura del co ntac-

to será en función de la corriente que lo atraviesa.

La protección por sobrecarga (térmica) podría actuar con inten-

sidades superiores a las indicadas, pero en dichos límites actúa

la protección por cortocircuito (electromagnética), que es de dis-

paro instantáneo, mientras que la protección por sobrecarga es

de funcionamiento más lento (Tabla 4).

Una serie de bornes de conexión, palancas, trinquetes, contac-

tos fijos y móviles, cámaras de extinción del arco eléctrico y

mecanismos de apertura y conexión completan el d isposit ivo

interruptor magnetotérmíco (F igs. 4 y 5).

Las dos formas de funcionamiento de los magnetotérmicos dan

lugar a una curva de disparo que se indica en la f igura 6. En la

misma figura se aprecia el asp ecto de un interrupto r magn eto-

térmico y su esquema de conexionado. Hasta una intensidad

cercana a

11

veces la Intensidad nominal, el dispositivo actúa por

sobrecarga; a partir de esa intensidad, la actuación se produce

por cortoc ircuito.

Reúnen en un solo dispositivo las características de los térmicos y de los relés elec-

tromagnéticos y, por lo tanto, dispone de dos formas de funcionamiento. Su funcio-

namiento y constitución se detallan en la f igura 3.

- Descon ex ión po r co r toc i r cu i to ;

actúa por pr inc ip io de funcion amiento mag-

nético. Una bobina magnética (Fig. 3c) se encarga de abrir el contacto móvil

si la corriente que atraviesa el interruptor automático supera la intensidad

nominal varias veces. Abre instantáneamente en un tiempo inferior a 5 ms.

E l e m e n t o t é r m i c o

(B i me ta l )

E l e me n to e l e c t ro ma g n é t i co

(Bo b i n a a r ro l l a d a a u n e l e c t ro i má n )

64




Figura 6

A 1,5 x ln dispara

por sobrecarga

a los 2 minutos

,5 2

x intensidad nominal

Figura 5

Sección de fases o polares

C onductor de protección

S < 1 6

S*

16 <S < 35

16

S

>

35

S/2

Ta b l a 4 .

Se cc i ó n d e l co n d u c to r d e p ro te cc i ó n .

* M í n i m o d e 2 , 5 m m

2

, s i n o fo rma n p a r te d e la ca n a l i za c i ó n y t i e n e n p ro te cc i ó n me cá n i ca y

4 m m

2

, s i n o fo rma n p a r te d e la ca n a l i za c i ó n y n o t i e n e n p ro te cc i ó n me cá n i ca .

Interruptor diferencial

Son dispo sitivos de protec ción cap aces de detectar y eliminar por sí solos fallos de

ais lamiento al acusar co r r ien tes de de fec to . El RBT en la Ins trucción ITC-BT -01 defi-

ne la co r r ien te de de fec to como: co r r ien te que c i r cu la deb ido a un de fec to de a is la -

m ien to .

Fi g u ra 5 .

I n t e r r u p t o r e s a u t o m á t i c o s d e

ca j a mo l d e a d a (C a tá l o g o ABB) .

F i g u ra 6 .

In te r ru p to r a u to má t i co

m a g n e t o t é r m i c o , c u r v a d e

d i sp a ro y e sq u e m a d e co n e x i ó n

(C a tá l o g o KL OC KN ER

MOEL L ER . In fo rma c i o n e s

Té cn i ca s ) .

Una corriente de defecto tiene lugar al producirse un fallo en el aislamiento entre

las partes

ac t i vas

de la instala ción (conduc tores) y las

no ac t i vas ,

carcasas de los

receptores al unirlas a una puesta a tierra. Se entiende por puesta a tierra la parte

de la instalación eléctrica que se encarga de derivar las corrientes de defecto que

se producen en caso de una avería por defecto de aislamiento; el valor de la resis-

tencia de puesta a tierra será siempre inferior a 37fi.

6 5




Se puede calcular el valor de la resistencia de toma de tierra mediante la siguiente

relación:

R

T

<V

0

/ I

S

Donde:

V

0

es la tensión de seguridad considerada no peligrosa para las personas, y

podrá tener un valor, según RBT Instrucción ITC-BT-18, de 24 V, si se trata

de emplazamientos húmedos o mojados, o 50 V si se trata de secos.

Fi g u ra

7.

a ) C o n s t i tu c i ó n d e u n R

T

es el valor de la resistenc ia de puesta a tierra.

i n te r ru p to r d i fe re n c i a l .

I

s

es la corrie nte de sensibilidad a partir de la cual el Inte rrupto r diferenc ial

b ) P r i n c i p i o d e fu n c i o n a m i e n to debe abr ir inmediatamente.

d e u n i n te r ru p to r d i fe re n c i a l

(MERL IN

GUERIN). Su cons titución y principio de func ion ami ento es el siguie nte (F ig. 7):

\

3

S

Actúa mecanismo

de disparo:

sí Id > sensibilidad

a los receptores

1

9

Detección:

núcleo toroidal

2-

Medida:

relé de disparo

4 -

Disparo:

interruptor

diferencial

R Res istencia del

dispositivo de prueba

ulsador

de prueba

Si el funcionamiento es normal, es decir, si no existe ningún defecto de aislamiento

en la instalación, la corriente que entra a un receptor es igual a la que sale; por

tanto, la suma vectorial de las corrientes de cada línea resulta nula, y los flujos mag-

néticos que se generan en el toro transformador de intensidad toroidal (T) de los

devanados co rrespondien tes a los conductores act ivos son iguales.

En el supuesto de que exista un fallo de aislamiento, habrá una derivación a masa y

se producirá un desequilibrio entre las corrientes; en este caso, la suma de las

corrientes no será nula, dando lugar a una corriente de defecto Id , y los flujos mag-

6 6



D I S P O S I T I V O S D E PROTECC IÓN

néticos que se generan correspondientes a los conductores activos no serán ¡gua-

les, dando lugar a un flujo resultante; éste inducirá una fuerza electromotriz en el

tíwariatio D, \a cual excrtará una bobi na que manda e) dispo sitivo de apertura del

interruptor. Lo mismo ocurre si una persona toca involuntariamente alguna parte

bajo tensión. En cualquier caso, el interruptor con dispositivo diferencial actuará

abriendo el circuito.

El interruptor con dispositivo diferencial está íntimamente relacionado con la insta-

lación de puesta a tierra, pudié ndos e adop tar valores de resistencia a tierra más ele-

vados gracias al uso de interruptores diferenciales.

Se deben distinguir entre interruptores diferenciales de alta sensibilidad, que son

los que intervienen con una intensidad de defecto igual o inferior a 30 mA, y de baja

sens ibilidad, que se fabric an de las se nsibilidades : 0,1 - 0,3 - 0,5 - 1A.

Relé de máxima tensión

En general, es una protección poco corriente, ya que

las tensiones superiores a la nominal no son muy

usuales. No obstante, es posible que se produzcan

por maniobras erróneas en las subestaciones y cen-

tros de transformación de las compañías suministra-

doras de energía eléctrica.

El funcionamiento es el siguiente: en el caso de exis-

tir una sobretensión, tal como se observa en la figura 8,

la corriente en la bobina del relé será suficientemen-

te elevada para atraer el contacto abierto, que al

cerrarse el circuito de la bobina del disyuntor desco-

nectará la red (que en la figura es trifásica).

Los contactos del d isyuntor permanecerán abiertos

mientras dure la sobretensión, y se volverán a conec-

tar automática mente c uando la tensión sea normal.

L1 L2 L3 P N

Carga

Hay que tener en cuenta que en algunos tipos de fun-

cionamiento puede ser un inconveniente que se produzca la conexión sin saber F igu ra8 .

exactamente cuándo puede ocurr ir ; esto se soluc iona añadiendo un mecanismo de

Esg u e ma d e co n e x i o n a d o

enclave para retener la armadura móvil, sujetándola hasta que se reenganche de d e u n r e l é d e m á x i m a t en s i ó n .

forma manual.

Relé de mínima tensión

No siempre resulta necesaria la protección por relé de mínima tensión; por ejemplo,

en el mando por contactores, que, por su mismo principio de funcionamiento, cuan-

do la tensión baja a unos valores determinados, la bobina del contactor se desexci-

ta, provocando la abertura de los contactos y desconectando por lo tanto el motor.

67




L1

L2 L3

Carga

Fi g u ra 9 .

E s q u e m a d e c o n e x io n a d o

d e u n re l é d e mín i m a te n s i ó n .

Para volverlo a conectar, se deberá excitar la bobina accio-

nando un pulsador, si el mando es por impulsos.

En el caso de instalaciones gobernadas por Interruptores de

potencia, si se desea disponer de una protección de mínima

tensión, se ha de Instalar un

re lé de p ro tecc ión con t ra las

sub tens iones .

Tal como se indica en la f igura 9, se conecta la bobina del relé

en paralelo con las fases del circuito principal; si la tensión es

la nominal, el relé mantiene en posición abierta el contacto.

Pero si la tensión baja hasta un valor determinado, la bobina

del relé se desexclta, provocando que el contacto se cierre;

se desexcitará la bobina del disyuntor y los contactos del cir-

cuito principal se abrirán.

Relé de control tacométrico

Estos relés se utilizan como seguridad en el control de insta-

laciones con maquinaria parada, y donde se necesite mante-

ner una velocidad concreta para evitar daños a personas, ins-

talac iones o equipos. Se suelen apl icar en c intas transporta-

doras, ascensores, escaleras mecánicas, etc.

El

r e té tacomér ico

funcio na por comp arac ión de frecue ncia. Si la frecue ncia que es

proporcional al número de revoluciones es mayor que la frecuencia de comparación

producida en el aparato, el contacto de salida

11

- 14 (F ig. 10) se excita en el regula-

dor de bajo número de revoluciones y en el de paro. En el regulador de elevado

número de revoluciones, el relé de salida se excita en una frecuencia menor que la

frecuencia regulada.

A1 11 n1 11 + n

0

E s q u e m a d e c o n e x ió n d e u n

re l é d e co n t ro l ta co m é t r i co

(C a tá l o g o KL OC KN ER

MOELLER-CEDAC).

k

I I

A1

11

A2|o

112114

12 14

x3

x4

A2

El relé de salida se desexcita cuando las revoluciones superan el margen estableci-

do en el aparato.





UNID A D 8 A UTO M A TIS M O S Y CU A D R O S EL É CTR ICOS ( I)

- Seccionador po r ta fus ib le (Fig. 12c). En este caso, el sec ciona dor incorp ora el

fusible, el personal queda protegido en el cambio de fusibles.

Fi g u ra 12.

C o mb i n a c i o n e s p o s i b l e s d e

co n e x i ó n d e se cc i o n a d o r co n

fu s i b l e y s ímb o l o s

n o rma l i za d o s .

a ) Se cc i o n a d o r d e l a n te

d e fu s i b l e .

b ) Se cc i o n a d o r d e t rá s

d e l fu s i b l e .

c ) Se cc i o n a d o r p o r ta fu s i b l e .

El seccionador se diseña para que sea maniobrado sin carga, es decir, en vacío, por

lo que para desconectar un seccionador es preciso desconectar previamente el

interruptor de potencia.

Los seccionadores se suelen accionar mediante una maneta o empuñadura solidaria

a la parte móvil situada a la izquierda o a la derecha, y tienen dos posiciones esta-

bles: una a la apertura del circuito y la otra al cierre. En posición de apertura, sepa-

ran los circuitos con una distancia de seccionamiento según normativa de cada país.

Constructivamente, pueden ser con contactos a presión o con contactos de cuchillas

giratorias. En la figura 13 se muestran algunos ejemplos reales de seccionadores.

Figura 13.

Ej e mp l o s re a l e s d e

se cc i o n a d o re s

(Catá logo TELEMECÁNIOUE).

70




E Reglas de protecc ión co ntra so brec arga s

Como se ha indicado anteriormente, la sobreintensidad en una canalización puede

ser producida por sobrecargas, cortocircuitos y defectos de aislamiento, por ello

todos los conductores, incluido el neutro, deben estar protegidos contra los efectos

de estas sobreintensidades.

El principio de esta protección contra sobreintensidades en canalizaciones consiste

en disponer en el origen del circuito un dispositivo de protección:

- Actuando en caso de sobreintensidad en un tiempo inferior a la limitación

térmica del cable dada por la intensidad máxima admisible.

- Permitiendo dejar pasar permanentemente la corriente de servicio del cir-

cuito, es decir, la que solicita el receptor o receptores conectados a este cir-

cuito.

Regla general

Un d i spos i t i vo de protecc ión, interruptor automático o fusible, asegura correcta-

mente la protección de un cable contra sobreintensidades si se cumple:

La intensidad de reglaje o calibre del dispositivo de protección Ir, debe ser mayor

que la intensidad de servicio o que solicitan los receptores Ib, y menor o igual que

la intensidad máxima admisible del cable Iz.

Ib< Ir < Iz

La intensidad de funcionamiento del dispositivo de protección If será menor o igual

que 1,45 veces la intensidad de reglaje o calibre del dispositivo de protección.

If < 1,45 Ir

Para un interruptor doméstico, y 1,25 a 1,35 para el industrial.

Por lo tanto, si se desea que actúe por debajo del valor de Iz, se eligirá un dispositi-

vo de inferior calibre.

El poder de corte del interruptor PdC, será mayor o igual que la intensidad de

cortocircuito trifásico en el punto de la instalación del dispositivo de protección

IccTri.

PdC < IccTri

71




Fi g u ra 14.

L i m i ta c i ó n d e u n a co r r i e n te d e

co r to c i r cu i to , i p ( i n te n s i d a d

p re su n ta q u e a l ca n za r ía l a

co r r i e n te s i e n e l c i r cu i to n o

e x i s te n i n g ú n i n te r ru p to r

a u to m á t i co o fu s i b l e q u e l a

l i m i te a va l o re s i n fe r i o re s ) ,

í ( i n te n s i d a d l i m i ta d a ) .

Protección por interruptor automático

El objetivo de toda protección eléctrica es detectar y actuar desconectando lo más

rápidamente posible el circuito para evitar que las altas corrientes de defecto dañen

a la instalación, así como también retrasar el envejecimiento (Fig. 14).

Debe efectuarse un estudio para preveer la actuación selectiva de las protecciones

para que actúe aquella que está más cerca del defecto, permitiendo la continuidad

del servicio del resto de la instalación no afectada (Fig. 15).

tps

lp

/

\

/

\

/

i

i

\

i

\

l \

\

¡f \

\

\

\

/

\ .

Figura 14

Fi g u ra 15.

Pr i n c i p i o d e se l e c t i v i d a d :

E l i n te r ru p to r B , má s ce rca n o

a l d e fe c to d e sco n e c ta ,

e l i n te r ru p to r A y C

p e r m a n e c e n c e r r a d o s

ma n te n i e n d o e l se rv i c i o

e n su l ín e a .

En la instrucción técnica ITC-BT-17 se Indica que los interruptores automáticos serán

de corte omnipolar y permit irán su accionamiento manual. Estarán dotados de dis-

positivos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos, y tendrán capacidad de

corte suficiente para la Intensidad de corte que pueda producirse en el punto de su

instalac ión.

Por tanto, todos los interruptores automáticos incorporan disposit ivos de descone-

xión:

- Témico s:

como protección contra sobrecargas

- E lec t r omagnéicos : como protección f rente a cortoc ircuitos

72



Ir

1

9 .8

x 250A

lm 1 0 5

8 7

250A

TM250 D

l 25QA/40*C

Ir Im

Ir

.9 .8

x 160A

I T M 1 6 0 D

II 16QA / 4 Q ' C

Ir Im

Fi g u ra 16.

In te r ru p to r a u to má t i co .

E l e me n ta s d e re g u l a c i ó n

té rm i co y e l e c t ro ma g n é t i co s .

Figura 17.

In te r ru p to re s a u to má t i co s

i n s ta l a d o s e n cu a d ro d e

p o te n c i a (MER L IN GU ER IN ) .

Mira la

:

¡gura 16 en que se muestra un interruptor en el que es posible regular la

actuación.

En las figuras 17,18 y 19 se mues tran distintas disposic iones de monta je de interrup-

tores automáticos.

Las corrientes de cortocircuito en un punto de una red vienen limitadas y determi-

nadas por la impedancia de los bobinados del transformador de alimentación, más

las impedancias de la red hasta el punto considerado, de forma que cuanto más leja-

no esté el cortocircuito del transformador, menor será la lee.

Fi g u ra 18.

I n t e r r u p t o r a u t o m á t i c o

d e p r o t e c c ió n d e m o t o r

co n p ro te cc i ó n té cn i ca

re g u l a b l e a d o sa d a .

F i g u ra 19.

D e ta l l e d e i n te r ru p to r

a u t o m á t i c o i n c o r p o r a n d o

p ro te cc i ó n d i fe re n c i a l

(T ip o V IGI d e Me r l i n Ge r i n ) .

73




La tabla 5 determina de forma rápida una aceptable evaluación de la intensidad de

cortocircuito

lc c

2

e

n un punto de la red cono ciend o:

- La intensidad de cortocircuito aguas arriba lee,.

- La longitud, la sección y la constitución del cable o canalización aguas arriba.

Cobre (400 V)

Sección de tos

conductores

de fase (mm

2

)

Longitud de la canalización (en m)

1,5

0,8 1

1,3 1,6 3 6,5 8 9,5 13 16 32

2,5

1

1,3 1,6 2,1

2,6 5 110 13

16

21 26

50

4 0,8

1,7 2,1 2,5 3,5

4 8,5 17 21

25

34 42

85

6

1,3

2,5 3 4 5 6,5 13

25 32

38

50

65 130

10 0,8

1,1

2,1

4 5,5 6,5 8,5 11 21 42 55 65

85

110 210

16 0,9 1

1,4

1,7 3,5 7 8,5 10 14 17 34

70

85

100

140 170

340

25 1

1,3

1,6

2,1

2,6 5 10 13 16 21

26

50

100 130 160

210 260:

35

1,5

1,9 2,2 3 3,5 7,5 15 19 22 30 37 75 150 190 220 300 370|

50 1,1 2,1 2,7 3 4 5,5 11

21 27 32

40 55

110 210

270

320

70 1,5 3

3,5 4,5 6

7,5

15 30

37 44

60 75 150 300 370

95

0,9 1

2

4 5 6 8 10 20 40

50 60

80 100

200

400

120 0,9 1

1,1

1,3 2,5 5 6,5 7,5 10

3 25 50 65 75 100 130 250

150 0,8 1

1,1 1,2

1,4 2,7

5,5 , 7 8 11

4

27

55

70

80

110

140;270

185

1

1,1

1,3

1,5

1.6 3 6,5

8

9,5 13

6

32

65 80 95

130

160 ¡320

240

1,2

1,4

1,6 1,8 2

4 8 10 12 16 0 40 80 100 120 160 200

i

400

300 1,5 1,7 1,9

2,2 2,4

5

9,5

12 15 19 4

49

95 120 15 0 190 240

2 X 120 1,5

1,8

2

2,3 2,5 5,1

10 13 15 20 25 50 100 130 150 200 250 :

2

x

150

1,7 1,9

2,2

2,5

2,8 5,5 11 14 17 22

28

55 110 140

170 220 280 I

2

X

185 2

2,3

2,6

2,9

3,5 6,5 13 16 2 0 26 33 65 130 160 200

260 330

3

X

120

2,3

2,7 3

3,5

4

7,5 15

:

19

23 30 38 75 150

190

230

300

380

3 X 150 2,5

2,9

3,5 i 3,5

4 8

16 21

25

33

41 80 160

210

250

330 410 |

3

X

185 2,9 3,5 : 4 4,5 5 9,5 20 24 29 39 49 95 190Í24 0

290

390

lee arriba lee abajo

(en kA)

100

94 94 93

92

91 83 71 67 63 | 56 50 33 20 ¡17 14 11 9 5 2, 4: 2 1,6

1,2

1

0,5

90

85 85 84 83 83 76

66

62 58 52

47

32

20

16 14 11 9 4,5

2,4 2 1,6

1.2

1

0,5

80 76 76 75 75 74 69 61

57 54 49 44

31

19

16 14 11 9

4,5 2,4 2 1,6

1,2

1

0,5

70 67 67 66 66 65 61 55 52 ¡49 45 41 29 18 16 14 11 5 4,5 2,4 1,9 1,6 1,2 1 0,5

60

58

58

57

57 57

54

48

46

44 41 38 27 18

15

13

10 8,5

4,5

2,4

1,9

1,6

1,2

1

0,5

50

49

48 48 48

48 46

42

40

:

39

36

33

25

17 14

13 10 8, 5 4,5

2,4

1,9

1,6

1,2

1 0,5

40

39

39

39

39 39

i

37

i

35

33 32 30 29 22 15

13

12

9,5 8

4,5

2,4

1,9

1,6

1.2

1 0,5

35

34 | 34 34

34 | 34

:

33

|

31

30 : 29 27

26 21

15

13 11

9

8

4,5

2,3

1,9

1,6

1,2

1 0,5

30 30 29 29 29 29 28 27

26 25 24 23 19

14

12 11 9 7,5 4,5 2.3

1.9

1,6

1,2

1 0,5

25 25 25 25 24 24

24

23

22 22

21 20 17 13 11 10 8,5

7 4

2,3 1,9 1,6

1,2

1

0,5

20

20 20 20 20 20 19 19

18

18 17

17 14 11

10 9 7,5

6,5 4

2,2

1,8 1,5

1,2

1

0,5

15

15 15 15 15 15 15 14

14 14

13 13

12 9,5

8,5

8 7 6 4

2,1 1,8

1.5 1.2 0,9

0,5

10

10 10 10 10 10 10 9,5

9,5

9,5 9,5

9 8,5 7 6,5 6,5 5,5 5 3,5 2 1,7

1,4

1,1

0,9 0,5

7 7

7

7 7

7 7

7 7

6,5

6,5 6,5 6 5,5 5 5 4,5

4

2,9

1,8 1,6 1,3

1,1

0,9

0,5

5 5 5 5 5 5

5

5

5 5 5 5 4, 5 4 4

4 3,5

3,5 2,5 1,7 1,4 1,3

1,1

0,8 0,5

4 4

4 4 4 4 4 4 4 4 4

4

;

3,5

3,5 3,5 3 3

2,9 2,2

1,5

1,3 1,2

1,1

0,8 0,4

3

3

3

3

3 3

3

3

3 2,9 2,9 2,9

2,8

2,7

2,6

2,5 2,4

2,3

1,9

1,4

1,2 1,1

0,9

0,8

0,4

2 2

2

2 2 2 2 2 2 2 2

2

1,9

1,9

1,8

1,8 1,7 1,7 1,4

1,1

1 0,9 0,8

0,7

0,4

1 1

1

1 1 1 1 1 1 1 1

1

1

1

1 0,9 0,9 0,9 0,8 0,7

0,7 0,6

0,6

0,5

0,3

Tab la 5 .

Va l o re s d e la co r r i e n te d e

co r to c i r cu i to e n re d e s

d e 4 0 0 V .

Una vez deducido lc c

2

en la tabla 5, podremos elegir el interruptor automático, cuyo

poder de corte será el encontrado en la tabla o el de poder de corte inmediato supe-

rior normalizado para la protección de la red aguas abajo del punto considerado

(F ig. 20).

La tabla 5 nos indica que para una tensión de 380 V y

lc c

1

= 15 kA a un cable de

3 x 70 mm

2

en aluminio de 35 m de longitud le corresponde una lc c

2

= 11 kA ; p or

lo tanto en D instalaríamos un interruptor automático de 15 kA, que es el PdC

inmed ia to super io r norma l i zado (Tabla 6).

7 4




Poder de corte (kA) de interruptores automático s

In < 125 A In >125 A

1,5

3

4,5

6

10 15 20 25 25

50 65 100 150

380 V

>

Ta b l a 6 .

Va l o re s d e p o d e r d e co r te d e

l o s i n te r ru p to re s a u to m á t i co s .

lee-, = 15 kA

\

Cuadro

principa]

35 m

3 x 70 mm

2

Al

Cuadro

secundario

lcc

2

= ? (ver tabla 22)

\

Salida

30 A

Fi g u ra 2 0 .

C á l cu l o d e l cc

2

p or m e d i o

d e l a t a b l a 5 .

Características de disparo

Según los receptores que alimentan el circuito, deben elegirse interruptores auto-

máticos que actúen en relación al valor de las corrientes de defecto y su duración.

Esta relación se representa gráficamente para cada tipo de interruptor y se obtiene

la "Curva característica de funcionamiento o disparo" que el fabricante facilita.

Aunque todas siguen el mismo criterio, se distinguen varias, atendiendo a la tipolo-

gía de los receptores del circuito que debe proteger el dispositivo.

La clasificación está en función del tiempo de respuesta del dispositivo para una

misma intensidad de corriente. Básicamente son de curva rápida, normal y lenta.

Muc hos fab rican tes las den omin an B, C, D. (Fig 21). Este es un dato más para deter-

minar la actuación selectiva de las protecciones.

La caracterís tica B es adec uada para el uso en el mando y protecció n de circuitos

ohmicos: iluminación, bases de enchufe, calefacción, etc., en el sector doméstico y

parte del sector terc iar io dónde la longitud de los conductores es grande. Los

inte rrup tore s auto mático s de carac terística C se usan en el mand o y protecc ión de

circuitos mixtos ohmicos e inductivos: iluminación, calefacción, etc., tanto en el sec-

tor doméstico como en el terc iar io. Los interruptores automáticos de caracter íst ica

D son adecuados para la protección de circuitos fuertemente inductivos y, en parti-

cular, para motores con elevada corriente de arranque.

75




Característica B

1,45

1,13

5 6 ;810 15 20 30

5 7,5

120

60

40-

2

10

6

Característ ica C Caracterís tica D

2

0,6

0,4

0,2

0,1

0,06

0,04

0,02

0,01

¡

h—j-

—L

i

\ i \

i

t

—

1

' 1

4

c.aj(a.

)

• V

T T 1

| i

;)

" f

í

- —

1

1

i

\

1 1,5 2 3 4 5 6 810 15 20 30

5 10 15

t

I 6-

o 4-

3

l 1

* 40

' 20

8 11

E 10

3

CD 6

Qi

c> 4

2

1

0,6

0,4

0,2

0,1

0 06-

0,04

0,02

0 , 0 1

— — —

\

\

—

\

—

1

1

t p

\

\

\

%

T i i t

"f

I

4

j

X

[ t í

c c (d.i

4

-

;

1 1,5 2 3 4 5 6 810 15 20 304050

10 20 30

Múltiplos de la intensidad nominal



igur 2

Interpretación de la característica de funcionamiento o disparo

C a ra c te r ís t i ca s d e d i sp a ro En el eje vertica l se sitúa el tiemp o que puede ser miliseg undos , segu ndos y minu-

d e l o s i n te r ru p to re s

tos; y en el eje ho riz on tal se sitú an los valo res múltip los de la Inten sid ad. As í el

ma g n é to té rm i co s (ABB) . 2 significa el doble de la intens idad nomin al.

Por ejemplo, en la curva característica C, para una curva de funcionamiento o disparo

If =1,45 Ir, cuando la corriente sea 2 veces la nominal (situarse en 2, en el eje horizontal

de la grafica y subir en vertical hasta la Intersección con la curva y en este punto tras-

ladarse horizontalmente hasta la intersección con el eje vertical del tiempo) el Inte-

rruptor automático tardará aproximadamente 40 segundos en actuar por sobrecarga.

En la curva B y D, para este mismo va lor de la corrie nte, el Interrup tor auto mátic o

actuarí a al cabo del mismo tiem po que la C. P ero si la corr iente fues e de 3 veces la

nomina l, los interru ptore s auto mátic os de curva caracterís tica C y D actu arán al

cabo de 12 segundos para la C y

11

para la D apro xima dame nte. Sin embargo , en el

de curva B, actuará a poco más de 0,01 segundo, una décima de segundo, lo que sig-

nifica que es una actuación instantánea debido a la acción del elemento electro-

magnético del Interruptor. Esta misma actuación instantánea se daría en los Inte-

rrupto res autom ático s de curva C para una intensida d de 5 veces la nominal y de 10

veces para los de curva D. Por ello se conocen comúnment como de actuación rápi-

da para la curva B, norma l para la C y lenta para la D.

76




El relé térmico es un dispositivo de protección con capacidad para detectar la intensidad no admisible, sin

intervenir cuando ésta sea admisible. Por sí solo no es capaz de eliminar la avería, necesita de otro ele-

mento que realice la desconexión (el contactor); el principio de funcionamiento se basa en la dilatación

que experimenta un bimetal.

La corriente de servicio (Is) es la que consume en condiciones nominales.

Los relés electromagnéticos son relés que protegen contra sobrecargas de gran envergadura. También se

les denomina interruptores electromagnéticos. Son capaces de proteger contra cortocircuitos si están

asociados con un contactor cuyo poder de corte sea suficiente.

El interruptor magnetotérmíco es un dispositivo que tiene la capacidad de cortar (primero detecta y pos-

teriormente elimina) las sobreintensidades no admisibles y los cortocircuitos.

Reúne en un solo dispositivo las características de los térmicos y de los relés electromagnéticos y, por lo

tanto, dispone de dos formas de funcionamiento.

El interruptor diferencial es un dispositivo de protección capaz de detectar y eliminar por sí mismo fallos

de aislamiento al acusar corrientes de defecto. Una corriente de defecto tiene lugar al producirse un fallo

en el aislamiento entre las partes activas de la instalación (conductores) y las no activas de carcasas de

los receptores, al unirlas a una puesta a tierra.

El relé de máxima tensión es una protección contra sobretensiones.

El relé de mínima tensión protege contra las subtensiones.

El relé tacométrico se utiliza como seguridad en el control de instalaciones con maquinaria parada, y don-

de se necesite mantener una velocidad concreta para evitar daños a personas, instalaciones o equipos. Se

suele aplicar en cintas transportadoras, ascensores, escaleras mecánicas, etc.

El relé de protección contra interrupción de fases. Vigila la tensión y el valor medio aritmético entre fases

o entre fases y neutro, garantizando que no se produzcan fallos de medición, incluso en caso de armóni-

cos, tal como ocurre en instalaciones de emergencia y en rectificadores de corriente.

Los seccionadores son aparatos destinados a interrumpir la continuidad de un conductor o aislarlo de

otros conductores solamente cuando la corriente que lo recorre es muy débil. Se suelen instalar en com-

binación con los fusibles.

77






jercicios de autocomprobación

Rode a con un cículo la V si cada una de las s igu ientes af i rmaciones es verdadera, o a F si es

fa lsa.

. Cualquier sobrecarga se considera no admisible. V F

22 . Por contacto indirecto se entiende todo contacto de personas con masas puestas ac-

cidentalmente bajo tensión. V F

23 . Un relé térmico es un dispositivo de protección con capacidad de detectar las intensi-

dades no admisibles, cortando el circuito eléctrico. V

2 4 . Los relés electromagnéticos que protegen contra sobrecargas de gran envergadura

son capaces también de proteger contra cortocircuitos por sí solos. V

. Los interruptores magnetotérmicos reúnen en un solo dispositivo las características

de los térmicos yde los relés electromagnéticos y, por lo tanto, disponen de dos for-

mas de funcionamiento.

V

26 . La protección por sobrecarga de los interruptores diferenciales es más rápida que la

protección por cortocircuito. V F

27 . Se define sensibilidad de un interruptor diferencial como el valor mínimo de corriente

de defecto a partir del cual debe abrir inmediatamente. V

2 8 . Los relés de control tacométrico se util izan como seguridad donde se necesite mante-

ner una velocidad concreta para evitar daños a personas, instalaciones o equipos.

V F

29 .

Con el uso de interruptores con dispos itivo diferencial se consigue ado ptar valores de

resistencia a tierra más bajos. V F

30 . Los interruptores automáticos con sistema de disparo electromagnético es la protec-

ción más adecuada contra contactos directos. V F

Compa ra t us respues t as con las que t e i nd icamos

l

i na l de la unidad. Si has com et ido

errores, re pasa la parte correspo ndiente del tema antes de prosegu i r tu estud io .

79




LOS

CONTACTORES

Dada la importancia de la automatización eléctrica, y a la

necesidad, cada vez más patente, de controlar ciertas

máquinas a distancia, los automatismos eléctricos preci-

san de ciertos aparatos, que, aprovechando propiedades

físicas, sirvan para estas funciones específicas. Uno de

estos apartados eléctricos es el contactor.

Es capítulo lo vamos a dedicar, precisamente, a estudiar el contactor. Es interesan-

te saber cómo funciona, cuáles son las clasificaciones que se pueden establecer en

función del tipo de accionamiento, de la disposición de los contactos, de la clase de

corriente o de los límites de tensión, y también, en que qué consiste el contactor

electromagnético y cuál es su funcionamiento (Fig. 1).

D

C once ptos básicos

.«rara»»»».

mm—m—m*,..

..,.,... ,..,, ... .....

El contactor se puede definir como un aparato que, gracias a unos mecanismos, es

capaz de abrir o cerrar un circuito eléctrico a distancia. En él podemos definir los

s iguientes estados:

- Estado de accionamiento: momento en que actúan las fuerzas apropiadas para

su funcionamiento (este estado también se denomina estado de excitación).

- Estado de reposo: momento en que esas fuerzas dejan de actuar.

F igu ra l

C u a d ro e l é c t r i co d e u n a

m á q u i n a d o n d e s e a p r e c i a n l o s

co n ta c to re s j u n to co n l o s

fu s i b l e s , t r a n s fo rm a d o r y

re g l e ta s d e co n e x i ó n .



A partir de la definición anterior podemos deducir que existen dos clases de contac-

tores, en función directa de su estado:

- Con tac to r . El contac tor recibe este nombre cuando la posició n de reposo

coincide con la abertura de sus contactos.

- Rup to r .

El contac tor se denomina ruptor cuando la posición de sus contac tos

coincide con el cierre en posición de reposo.

Polo de un aparato

Se llama así al conjunto de elementos destinados a conectar un conductor de línea

o fase a un aparato.

Contacto auxiliar

Es el contacto secundario, casi siempre adosado y solidario al contactor en sí, des-

tinado a funciones auxiliares. Cuando más adelante se especifiquen las partes del

contactor trataremos los contactos auxiliares con más profundidad.

Contacto de reposo

Se llama así al contacto auxiliar que está cerrado en posición de reposo. También se

le suele denominar abreviadamente NC. En algunos textos lo encontraremos con el

nombre de contacto, de apertura.

Contacto de trabajo

Se llama así al contacto auxiliar que está abierto en posición de reposo. Suele abre-

viarse como NA. También se llama contacto de cierre.

Contacto de acción temporizada

Es el contacto auxiliar cuyo cambio de estado sucede transcurrido un tiempo a par-

tir del momento en que se da la orden de efectuarlo. En algunos textos lo encontra-

remos como contacto de acción diferida o contacto de acción retardada.

Poder de ruptura

Es el valor de la máxima intensidad que un aparato puede cortar sin deteriorarse en

unas determinadas condiciones de trabajo.

Poder de conexión

Es el valor de la máxima intensidad que un aparato puede conectar sin deteriorar-

se en unas determinadas condiciones de funcionamiento.



UNID A D 8 A UTO M A TIS M OS Y CU A D R O S EL É CTR ICOS (I )

Tensión de restablecimiento

Es el valor eficaz de la tensión en bornes de un aparato después de la desconexión

del circuito. En el caso de los contactores, se determina como la diferencia entre la

tensión nominal y la existente en bornes justo después de la extinción del arco.

Flujo magnético (é)

Es una magnitud física propia de los circuitos magnéticos que se produce en el inte-

rior de esa bobina al conectar en sus bornes (A1 y A2) una tensión y circular por ella

una corriente. Estas líneas de fuerza o flujo magnético tienden a cerrarse, de mane-

ra que producen una fuerza de atracción.

Electroimán

Es un circuito magnético constituido por una bobina y un núcleo magnético. Al apli-

car una tensión a la bobina, ésta crea un campo magnético que circula a través del

núcleo y en círculo al exterior, realizando así un circuito magnético cerrado que es

capaz de atraer metales ferromagnéticos. Esto queda explicado en el gráfico de la

figura 2, que nos ayudará a comp rende r, también, la mag nitud de flujo magné tico.

F = Fuerza de atracción.

D = Dirección de las líneas de fuerza.

A1, A2 = Bornes de la bobina

Existen dos tipos de electroimanes, de co r r ien te a l te rna y de co r r ien te con t inua .

• A1

Fi g u ra 2 .

Grá f i co d e u n c i r cu i to

ma g n é t i co .

Núc.cw

Bobina

Material

magnético

Líneas de

campo

8 2



Reluctancia

Es una magnitud eléctrica que nos define la resistencia que en un circuito magnéti-

co se opone al paso del flujo.

Corrientes de Foucault

Son corrientes indeseadas de flujo creadas en los núcleos ferromagnéticos de los

circuitos inductivos, debidas a distintas causas, cuando los atraviesa un flujo mag-

nético producido por una corriente alterna. No nos extenderemos en las explicacio-

nes y causas de estas corrientes; únicamente debes saber que son las causantes de

corrientes indeseadas en los circuitos inductivos y que existen formas de eliminar-

las, o al menos paliarlas, que estudiaremos para el caso de los contactores, cuando

veamos los núcleos de los electroimanes.

Clasificación

Podemos establecer diferentes clasificaciones de los con tac to res seg ún sea su prin-

cipio de funcionamiento, la clase de corriente que los acciona, la disposición de sus

contactos, y los límites de tensión. A continuación enumeraremos y comentaremos

algunos aspectos de su funcionamiento; veremos también, brevemente, los tipos

diferenciados en cada clasificación.

Según el tipo de accionamiento

Contac to res e lec t romagnéicos

Son contactores cuyo accionamiento se realiza por medio de un electroimán. Son

los más usados actualmente; por ese motivo les dedicaremos un apartado, en el cual

explicaremos todos sus detalles constructivos y de funcionamiento.

Con tactore s me cánicos y electro me cánicos

Son contactores cuyo accionamiento se realiza por medio de sistemas mecánicos

(muelles, balancines, etc.); pero la orden para que los medios mecánicos realicen su

función se da a distancia por medios eléctricos o elec tromagné ticos (electroimanes ,

etc.). Algunos autores incluyen en esta misma clasificación los contactores cuyo

accionamiento es puramente mecánico. Aunque están prácticamente en desuso, se

pueden encontrar algunos, utilizados como interruptores de potencia a la salida de

baja tensión de las estaciones transformadoras, o, simplemente, como cortacircui-

tos o seccionadores para circuitos secundarios de potencia elevada. Teniendo en

cuenta que en la actualidad todavía se fabrican, comentaremos brevemente algunas

de sus peculiaridades de funcionamiento.



UNIDAD 8 AUTOMAT ISMOS Y CUAD ROS ELÉCTRICO S (I)

a) Contactores mec ánicos. C omo se ha come ntado, los conta ctores me cáni-

cos no son de uso corriente, debido a la mayor tendencia de los acciona-

mientos modernos a tener activaciones a distancia y automáticas. Esto,

unido a que los sistemas de accionamiento mecánico son casi sistemas de

relojería, los hacen caros y voluminosos. En la actualidad todavía se fabri-

can, y sus aplicaciones se han comentado anteriormente. El funciona-

miento de estos contactores no es muy complicado. El responsable del

accionamiento es un resorte, que se descarga por medios mecánicos o

simplemente al llegar al final de la carrera del sistema de carga de mue-

lle (el sistema de carga de muelle es el encargado de tensar el resorte

hasta su punto máximo). Los sistemas de carga de muelle van desde la

simple palanca hasta manivelas; una vez tensado, un sistema mecánico

libera el resorte, de forma que los contactos entran y (o si es un ruptor se

abren) el circuito se cierra. Lo único que los diferencia de los electrome-

cánicos es que la liberación de este muelle, incluso su tensado, se efectúa

por medios eléctricos.

b) Contactores elect romecánicos. En su funciona miento, los contactores

electromecánicos no se di ferencian de los contactores mecánicos. La

principal característica es que su conexión e incluso la carga del muelle

se realiza a distancia. Normalmente la liberación del resorte de activa-

ción se realiza mediante un electroimán. La carga del muelle se efectúa

mediante un motor, que es activado por la descarga del resorte, por

medio de un final de carrera al efecto, y que se detiene, mediante otro

contacto final de carrera, cuando el muelle está tensado, dejando listo el

contactor para otra maniobra. La complejidad y voluminosidad de estos

contactores no los hace aptos para aplicaciones de maniobra o conexión

de motores de baja y media potencia, hecho que los relega a funciones

de arranque de motores de gran potencia, o como seccionadores, tanto

en alta como en media y baja tensión. Otro detalle constructivo de estos

contactores con gran poder de ruptura o de conexión son los sistemas de

soplado. Trataremos este tema más adelante, cuando describamos deta-

l ladamente los contactores electromagnéticos, ya que las consideracio-

nes son las mismas.

Contactores neumáticos

Son contactores cuyo sistema de accionamiento es por medio de un gas, que en

lugar de tensar un resorte, actúa sobre un émbolo, que es el encargado de

conectar o desconectar el circuito. Estos contactores son de escaso uso, pues las

Instalaciones auxiliares que precisan son costosas y voluminosas; en definitiva,

son antieconómicas para los fines que se persiguen. Con contactores electro-

magnéticos o electromecánicos conseguir íamos las mismas prestaciones, o

incluso prestaciones mejores. Sólo falta mencionar que también existen contac-

tores electroneumáticos, cuyo sistema de accionamiento del émbolo se realiza

mediante electroválvulas.

84



L O S C O N T A C T O R E S

Contactores hidrául i cos

Son contactores que, en lo único que difieren de los anteriores, es en el sistema de

accionamiento del émbolo; en el caso de los contactores hidráulicos se trata de un

líquido, sea agua, aceite, etc. En este caso nos sirven las mismas apreciaciones, en

cuanto a los aspectos de voluminosidad y carestía de instalación. Por otro lado, en

estos contactores existen accionamientos por electroválvulas; los podríamos consi-

derar, por tanto, electrohidráulicos.

Según la disposición de los contactos

Con tactores al a i re

Son aquellos en los que la ruptura se produce en el seno del aire.

Con t ac t o res en amb i en t e gaseoso

Son aquellos en los que la ruptura se produce en ambientes gaseosos. Están indica-

dos para altas tensiones, y generalmente se usan como seccionadores.

Con acto res al ace i te

Son aquellos en los que la ruptura se realiza dentro de aceite. Los de baja tensión y

potencia están en desuso. Aún podemos encontrar, sin embargo, algunos ruptores

de media tensión que realizan la ruptura en medios aceitosos.

Según la c lase de corr iente

En esta clasificación sólo cabe enmarcar contactores con accionamientos o siste-

mas electromagnéticos en sus partes constructivas. Los hay de dos tipos:

Contactores de corr iente cont inua

En su circuito magnético, la bobina está alimentada con corriente continua.

Contactores de corr iente al terna

La bobina de su circuito magnético está alimentada con corriente alterna.

Seg ún los límites de tensión

Se trata de los límites de tensión que pueden soportar sus contactos. Los hay, tam-

bién, de dos tipos:

Contactores de baja tens ión

Son aquellos cuyos contactos son capaces de soportar hasta tensiones de 1.000 V.

Con actores de al ta tens ión

Son aquellos cuyos contactos son capaces de soportar tensiones superiores a los

1.000 V.

85



UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUAD ROS ELÉCTR ICOS (I)

Simbología y referenciado

La s imbo l ogí y el re ferenc iado de contactores se recogen en la Norma CEI 947-4,

una norma Internacional que establece las categorías de servicio y las condiciones

de funcionamiento de los contactores de potencia.

Los bornes de conexión de los contactores pueden ser referenciados mediante códi-

gos de cifras y letras, o simplemente con cifras, hecho que ayuda a identificarlos;

esto, a su vez, facilita en gran medida el cableado posterior de los esquemas.

Antes de estudiar con más profun didad las partes de un contactor, realizaremos una

pequeña diferenciación de sus partes, que consideramos conveniente mencionar.

- Contactos principales, o de potencia

- Contactos auxiliares, en los que podemos encontrar:

- Contacto normalmente cerrado (NC).

- Contacto normalmente abierto (NA).

- Contacto de apertura temporizado.

- Contacto de cierre temporizado.

- Bobinas

A continuación estudiaremos algunas peculiaridades sobre las cifras que referen-

cian un contactor o las combinaciones entre ellas. Diremos, en primer lugar, que un

contactor se nombra, en un esquema, con las siglas KM, seguidas de un número, que

sirve para diferenciar la existencia de diferentes contactores. También notaremos

F igu ras . que los números impares correspo nden a la entrada de los contactos referenciados,

R e f e r e n c ia d o d e c o n t a c t o s . mientra s que los pares corre spo nde n a la salida.

Bobina

KM1

Cont. principales

1 3 5

KM1

Cont. auxiliares

13 11

KM1

14

Observa la figura 3, que nos

muestra clara y gráficamen-

te lo anteriormente expues-

to; te servirá, también, para

ver la simbología utilizada

en esquemas y dibujos.

Ten en cuenta que los con-

tactos de potencia se refe-

rencian con un solo número

de l 1 al 6. Así,

86



- 1, 3, 5, para los de entrada.

- 2, 4, 6, para los de salida.

En cambio, los contactos auxiliares tienen una combinación de dos números, en los

cuales la segunda cifra nos muestra el tipo de contacto. De este modo,

- 1 y 2, contacto n ormalme nte cerrado (NC).

- 3 y 4, contacto normalmente abierto (NA).

- 5 y 6, contacto de apertura temporizada.

- 7 y 8, contactos de cierre temporizado.

La primera cifra del referenciado de los contactos auxiliares nos muestra el núme-

ro del contacto, pues en un contactor puede haber más de un contacto del mismo

tipo. En la figura 4 sólo aparecen representados contactos auxiliares de un hipoté-

tico contactor

En la figura 4, encontramos los siguientes contactos:

a) Contacto NA.

b) Contacto NA.

c) Contacto de cierre temporizado.

d) Contacto de apertura temporizada.

e) Contacto NC.

Fíjate en que la bobina se denomina en sus

1

bornes como A1 y A2.

1 1̂ C ontactor elec tromagné tico

Debido a que el contactor electromagnético es el más usado en automatismos eléc-

tricos, se tratará en un punto aparte, con explicaciones más o menos detalladas de

sus partes constructivas y de su funcionamiento. Mientras que en cuanto a su fun-

cionamiento no se crean unas diferencias muy significativas, sí existen en cuanto a

su sistema de activación. Se pueden encontrar de dos tipos: con bobina de corrien-

te continua y con bobina de corriente alterna.




El contactor se puede definir como un aparato que, gracias a unos mecanismos determinados, es capaz

de abrir o cerrar un circuito eléctrico a distancia. Presenta dos estados: accionamie nto o excitación, mo-

mento en que actúan las fuerzas apropiadas para su funcionamiento, y reposo, momento en que esas

fuerzas dejan de actuar.

A partir de la definición anterior se deducen dos clases de contactores, en función de su estado: el con-

tactor y el ruptor.

Se pueden establecer,diferentes clasificaciones de contactores según su principio de funcionamiento, la

clase de corriente que los acciona, la disposición de sus contactos y los límites de tensión.

Según el tipo de accionamiento, podemos establecer la siguiente clasificación: contactores electromag-

néticos, contactores mecánicos y electromecánicos, contactores neumáticos y contactores hidráulicos.

Según la disposición de los contactos, enco ntramos los siguientes tipos de contactores : contactores al ai-

re, contactores en ambiente gaseoso y contactores al aceite.

Según la clase de corriente, se establece la siguiente clasificación: contactores de corriente continua y

contactores de corriente alterna.

Por último, según los límites de tensión, existen los siguientes tipos de contactores: contactores de baja

tensión y contactores de alta tensión. Son aquellos cuyos contactos soportan tensiones superiores a los

1.000 V.

La simbología y el referenciado de contactores se recogen en la Norma CEI 947-4. Se trata de una norma

internacional que establece las categorías de servicio y las condiciones de funcionamiento de los contac-

tores de potencia. Los bornes de conexión de los contactores pueden ser referenciados mediante códigos

de cifras y letras, o simplemente con cifras, hecho que ayuda a identificarlos.

El funcionamiento general de un contactor electromagnético se puede describir como una parte motora

(circuito magnético) que consta de una parte fija y otra móvil; la fija, cuando se somete a la tensión de ma-

niobra a la bobina, atrae a la móvil, que a su vez lleva solidarios unos contactos, cuyos polos son los encar-

gados de abrir o cerrar circuitos. Cuando esta fuerza de atracción cesa, un resorte se encarga de llevar la

parte móvil del contactor a la posición de reposo de manera que éste queda listo para otra maniobra.

8 8



L O S C O N T A C T O R E S


Rodea con un cículo la Vsi cada una de as sigu ientes af i rmaciones es verdade ra, o a F si es

falsa.

. El poder de ruptura de un contactor es el valor de la máxima intensidad que el contac-

tor puede cortar sin deteriorarse con unas determinadas condiciones de trabajo.

. En los contactores neumáticos, su sistema de accionamiento es por medio de líquido.

. Los contactores necesitan para su correcto funcionamiento que la alimentación de la

bobina se realice en corriente alterna.

V

F

. Los contactos de potencia de un contactor se referencian con un sólo número del 1 al

6; 1, 3, 5, para los de entrada y 2, 4, 6, para los de salida. V F

. Los contactores temporizado s se caracterizan por que su contacto auxiliar realiza el

cambio de estado transcurrido un tiempo a partir del momento en que se da la orden

de efectuarlo.

V

F

. La reluctancia es una magnitud eléctrica que nos define la resistencia que en un cir-

cuito magnético se opone al paso del flujo.

V

F

. Los contactores de ambiente gaseoso se utilizan para todo tipo de niveles de tensión.

Aunque en alta tensión se encuentran en la actualidad en desuso.

V F

. La simbología de los contactores se recoge en una norma internacional que establece

las categorías de servicio ylas condiciones de funcionamiento de los contactores de

potencia.

V F

. Según el referenciado de los contactores, en un esquema, las siglas NC, significan con-

tinuamente abierto.

V F

. La primera cifra del referenciado de los contactos auxiliares nos muestra el número

de cables del contactor, pues en un contactor puede haber más de un cable.

V

F

Compa ra t us respues t as con las que t e i nd icamos

l

i na l de la unidad. Si has com et ido

errores, rep asa la parte correspo ndiente del tema antes de prosegu i r tu e stud io .

8'

I




RELÉS DE M ANDO

Y APARATOS AUXILIARES

Existen diversas definiciones de relé, pero una de las más

aceptadas es la definición dada por la Asociación de Fa-

bricantes de Relés de EE.UU. (NARM), que lo define co-

mo un elemento controlado eléctricamente que abre o

cierra unos contactos como efecto de la influencia de

otros elementos, en el mismo o en otro circuito eléctrico.

Otra definición también aceptada es la que lo señala como un dispositivo (que

puede ser eléctrico, neumático o mecánico, etc.) accionado por una variación en las

características de funcionamiento de otros dispositivos (eléctricos, mecánicos, etc.)

en el mismo circuito o en otro u otros circuitos eléctricos distintos. En el apartado

de elementos auxiliares de mando y señalización se tratará de dar una visión lo más

completa posible de la aparamenta auxiliar de mando y de maniobra que normal-

mente acompañan a los contactores en los montajes de automatismos eléctricos.

Clasificación de los relés

Tab la

1 . A los relés, se les puede clas ificar segú n difere ntes criterios , uno de ellos es por el

Clas i f i cac ión de los re lés obje to de su instalac ión, dond e se disting uen los de pro tecc ión o los de med i da ,

p o r l a f u n c i ó n q u e r e a l iz a n

en e l c i r cu i to e léc t r i co .

Otra posible clas ificación es por la func ión que realizan en el circuito eléc trico (tabla 1).

Por la función que realizan en el circuito electrico

De funcionamiento

De funcionamiento por todo o nada

continuo

Instantáneos

Temporizados

Secuenciales

Limitadores

Elemental Elemental

Autoperlódico

De comparación de

módulos de magnitudes

de acción

Con contactos de paso

De duración de acción

limitada

De programa

De fase Con inmovilización de

posición

Con inmovilización de

posición

Integrador

Analógicos

Convertidores

9 0




Relés temporizadores

En lo tratado hasta el momento, los contactos asociados a los elementos conmuta-

ban de forma inmediata al activar el órgano de mando. Esta opción no resulta ser

suficiente en los automatismos, y es necesario incluir un retardo en la gran mayo-

ría de procesos; es en este campo donde se aplican los

r e lé tempor izado res .

La

precisión de los retardos es de gran importancia sobre la calidad de los productos

obtenidos; por ejemplo, en actividades de soldadura eléctrica, la duración del paso

de corriente determinará en gran medida la calidad de cada punto de soldadura.

Los temporizadores tienen dos partes, como todos los relés: una, la receptora que

se ha de alimentar para que funcione el temporizados y otra, formada por una serie

de contactos asociados que conmutan su posic ión según el t ipo de tempor izador.

El margen de tiempo de conmutación de los contactos se denomina márgenes de

tiempo y suele oscilar entre varios segundos a horas. Todos los temporizadores dis-

ponen de un mecanismo que permite fijar el tiempo de temporización.

Los temporizadores, en una primera clasificación, se pueden dividir en tres tipos:

Tempo r izados a la conex ión .

También l lamados tempor iza dores al trabajo;

retardan el cierre o la apertura de un contacto a partir de activarse el tem-

porizador por una señal de mando. Cuando la bobina

no se encuentra alimentada, los contactos vuelven a su

posición de reposo. Observa el diagrama de funciona-

miento en la figura 3a.

xcitación bobina

T1

T1

Temporizado al trabajo

Temporizado al reposo

T2

Temp. al reposo + trabajo

T2

Tempo r izados a la desconex ión . Se les suele llamar

también tempor izadores al reposo; los contactos aso-

c iados a estos tempor izadores conmutan la posic ión

de los contactos de forma instantánea al activar su

órgano de mando. Cuando se desactiva su órgano de

mando es cuando empieza el proceso de tempor iza-

c ión, manteniendo los contactos act ivados hasta que

ha transcurr ido el t iempo programado en que volve-

rán a su posición de reposo. Un ejemplo de tempori-

zación a la conexión es la instalación de un equipo de

luces mandada por un automático de escalera. El dia-

grama de funcionamiento se refleja en la figura 3b.

Tempo r izados a la conex ión y desconex ión .

Retardan

el cierre o la apertura de sus contactos a partir de un

tiempo desde que se active el temporizador, mante-

niendo esa posición un tiempo después de la desacti-

vación del mismo. Su diagrama de funcionamiento se

corresponde con el de la f igura 3c.

90



R E L É S DE M A N D O Y A P A R A T O S A U X I L I A R E S

E 3 Re lés auxiliares o de mando

Este tipo de relés, también llamados

r e lé de func iona -

m ien to de todo o nada , relés auxiliares o contactores

auxiliares se definen, según el vocabulario electrotécnico

internacional, de la forma siguiente: Un r e lé de t o d o o

nada e s un r e lé es t a b le c i d o pa r a fu n c i o n a r d e n t ro d e

amp l ios I fm i tes de la magn i tud de in f luenc ia , s iendo de

impor tanc ia secunda r ia su va lo r de a jus te o de regu la -

ción .

Lo s re lé a uxi l iares son con tactore s de baja potencia , no

disponen de cámaras apagachispas ni de bobinas de

soplado. En los relés previstos para trabajos más duros se

diseñan sus contactos para que la interrupción del arco

se produzca por elongación sin ningún sistema de sopla-

do. En la f igura

1

se muestran dife rentes mo delo s de relés

auxiliares de mando.

En el mercado existe una gran variedad en lo referente a número de contactos nor-

malmente abiertos y normalmente cerrados. Las bobinas se d iseñan para ser cone-

xionadas a las tensiones normalizadas: 48,110,125, 220, 260, 380, 440 y 500 V y a

una frecuencia de 50 Hz.

Fi g u ra l

Mo d e l o s d e re l é s a u x i l i a re s

d e m a n d o .

Simbología y referenciado

La simbología es similar a la que se explicó para los contactores, con la única dife-

rencia de que a las bobinas de los relés de mando se las denomina con las letras K

o KA seguidas de un número de orden. Los

contactos se numeran de forma similar a la

expl icada en los contactores, comenz ando

el número de orden de izquierda a'derecha.

La figura 2 clarif ica lo explicado y se repre-

sentan diversas posibilidades de disposi-

ción de contactos.

Constitución

El relé mas extendido es el de tipo cons-

tructivo parecido al contactor. Su constitu-

ción la forman:

- E lectroimán.

- Los contactos.

13

14

F igu ra 2 .

Si mb o l o g ía y re fe re n c i a d o

d e re l é s a u x i l i a re s .

13 123

I

33

I

43

14 124 134 I44

13 123 I 33 I 43

14 I 24 I 34 I 4 4

Relés auxiliares: tipos.

4NC + 2N

4NA

1NC + 3N

91



R E L É S DE M A N DO Y A P A R A T O S A U X I L I A R E S

Temporizadores magnéticos

La bobina de los tempor i zado res mag néicos se alimenta con corriente continua o

con corriente alterna previamente rectificada.

Temporizadores neumáticos

Un relé temporizador de pr inc ip io de func ionamiento neum áico cons ta de tres par-

tes:

- Orificio con filtro por donde penetra el aire comprimido, un vástago de latón

en forma de cono que dispone de un tornillo de regulación de paso del aire,

un fuelle de goma y un resorte antagonista situado en el interior del fuelle.

Las gamas de regulación de tiempo van desde 0,1" a 1 hora.

- Un electroimán para corriente continua o corriente alterna.

- Los contactos solidarios al temporizador actúan mediante un juego de levas

y palancas.

Independientemente del principio de funcionamiento, todos los relés temporiza-

dos pueden ser a la conexión, a la desconexión o que dispongan de las dos posi-

bilidades. Para que sea posible el último caso, el relé lleva dos cabezas indepen-

dientes de temporlzación, una para retardar la conexión y otra para retardar la

desconexión.

Temporizadores térmicos

El principio de funcionamiento de los tempor i zado res témicos se ba:

efectos térmicos de la corriente. El elemento fundamental lo constituye

formador de tensión; su primarlo se conecta a la fuente de alimenta

secundario queda cerrado por una resistencia variable y un elemento

bimetálico cuya deformación se aprovecha para accionar un contacto

conmutador (Fig. 4).

Una particularidad de los temporizadores térmicos es que al cesar la ten-

sión de alimentación el contacto no retorna Instantáneamente a su posi-

ción de reposo, pues el bimetal necesita de un cierto tiempo para enfriar-

se y volver a su posición inicial.

Los temporizadores térmicos se pueden clasificar en:

- De barras di la tab les.

Los contactos se mueven cuando la diferencia de

temperatura entre dos barras dilatables idénticas alcanza el valor

deseado, estando una de las barras calentada eléctricamente por la

corriente de mando. Con este sistema se obtienen temporizaciones de

2" a 4'.

sa en los

un trans-

ción y el

F igu ra 4 .

Tempor izado r té rm ico .




- Con h i los de d i la tac ión . Este tempo riza dor dispone de un hilo reco rrido por

la corriente de mando. Cuando se calienta, se dilata y manda los contactos

de ruptura brusca. Se pueden obtener con este sistema temporizaciones de

0,2" a 6'.

- En a tmós fe ra de gas .

En un recipiente se encuentra un gas inerte que comu-

nica con un tubo capilar y éste a su vez con una columna de mercurio; un fila-

mento, recorrido por la corriente de mando, calienta el gas, que al dilatarse

empuja al mercurio, éste cortocircuita dos electrodos que atraviesan la pared

del tubo cortocircuitando con ello los bornes de salida.

- D e bilámina s.

Se basan en el difere nte coeficie nte de dilatac ión que tienen

dos metales diferentes íntimamente unidos, se provocará una curvatura y

con ellos se unirán los bornes de salida. Un arrollamiento de caldeo se encar-

ga de calentar el bimetal.

Fi g u ra 5 .

Te mp o r i za d o re s e l e c t ró n i co s .

Temporizadores electrónicos

El empleo de los tempor izado res e lec t rón icos se extien-

de cada vez más. Se utiliza con relés electromagnéticos,

al estar su bobina prevista para ser alimentada con

corriente continua. Se basan en la carga y descarga de

un condensador C a través de una res istencia

R .

La res istencia R dese mpeña el papel de l imitador de

caudal , pudiendo ser f i ja o regulable mediante poten-

c ióme tro. Se suelen usar conde nsado res e lectrol í t icos ,

s iempre que su res istencia de ais lamiento sea bastan-

te mayor que la resistencia de descarga R ; si no fuera

así , el cond ensa dor C se descargar ía a través de su

insuf ic iente res istencia de ais lamiento. La figura 5

muestra el aspecto externo de algunos tempor izadores

electrónicos.

Dispositivos electromecánicos de temporización

Ta b l a 2 .

D i sp o s i t i vo s e l e c t ro me cá n i co s Se recurre a estos d isposit ivos cuando se necesiten t iempos de tempor iza ción supe-

de te mp o r i za c i ó n . riores a una hora, y se pued en clasifica r de la form a indicada en la tabla 2.

Dispositivos electromecánicos de temporización

De relojería de rotación continua, por motor mecánico

o eléctrico

De relojería de rotación discontinua, mandados

por un sistema temporizado

Aparatos con sentido

único de rotación

Aparatos con retorno

a cero

Aparatos con sentido

único de rotación

Aparatos con retorno

a cero

9 4



R E L É S DE M A N DO Y A P A R A T O S A U X I L I A R E S

Otro tipo de clasificación los divide entre:

- Cíl i cos. Se util izan en procesos que se repiten periódicamente por sí mismos

una vez que se ha dado la orden de mando al temporizador, por ejemplo, el

programador de una lavadora industrial.

- No cíl i cos. Se emplean en maniobras que funcionan según ciclos sucesivos

no repetitivos, por ejemplo, el temporizador utilizado para realizar el paso de

estrella a triángulo en ciertos arranques de motores asincronos.

Rec i ben e l nombre de d i spos it ivos de re l o je rí l os e l emen t os mo t o res

ut i li zados en la tempor i zac ión elect romecánica. El s is tema de t ransmi -

s ión del mov imiento es el s igu iente : e l e je de un micromo tor acc iona

un reductor d e veloc idad const i t u ido por engran aje demu l t ip l i cador.

Los motores utilizados en los dispositivos de relojería son:

- Motores mecánicos. Dispo nen de un motor as incron o de rotor de jaula de

ardilla. Así se asegura una reserva de marcha en caso de corte de corriente;

el Inconveniente, al igual que cualquier reloj mecánico, es que puede adelan-

tarse o retrasarse.

- M i c romo t o res síc ronos . Son de gran precisió n al depe nder la veloc idad úni-

camente de la frecuencia de la corriente que lo alimenta, el eje del motor

arrastra en su movimiento al árbol de levas a través del mecanismo reductor

que varía según la gama de tiempos que se desee obtener.

F igu ra 6 .

Prog ramado res

Prog rama dor de levas .

En la figura 6 se muestra el aspecto externo de un programador de

levas. Estos temporizadores (clasificación cíclica) disponen de un eje

provisto de varias levas que se ajustan independientemente, forman-

do un ciclo de funcionamiento con intervalos de tiempo y orden de

accionamiento ya prefijados. Según como se comporten ante cortes

en el suministro de tensión se construyen:

- Programadores sin retorno a cero.

- Programadores con retorno a cero.

Conm utac ión de acc ión di fer ida

Forma parte de los temporizadores no cíclicos. Su funcionamiento es de la forma

siguiente: cuando es alimentado con tensión comienza a girar, permaneciendo los

contactos en reposo mientras dura el proceso de temporización. Transcurrida ésta




las levas accionadas por el eje del motor invierten los contactos. El motor se para-

rá; para ponerlo otra vez en marcha se deberá accionar un pulsador manual o auto-

máticamente.

I n terruptor horar io

Es un temporizador cíclico que funciona de la forma siguiente: el eje del motor con

su correspondiente reductora pone en movimiento un disco graduado sobre cuyo

borde pueden desplazarse unos cursores. Éstos, en su movimiento, chocan con con-

mutadores, los cuales abren o cierran circuitos según se hayan programado previa-

mente. En la figura 7 aparece un interruptor horario.

Las posibilidades de programación son inmensas (diario y semanal o diario y men-

sual...). En el mercado también existen temporizadores electrónicos cíclicos con

indicación digital.

F igu ra 7 .

In te r rup to r ho ra r io .

G raduado r de impu l sos

Es un temporizador del grupo de los cíclicos, en el que el tiempo de apertura T a y

de cierre T e de los contactos es regulable. La suma de los tiempo s T a + T e es cons -

tante e igual a la duración del ciclo y corresponde a una rotación completa de eje

de mínima velocidad. Funciona de la forma siguiente: el eje de mínima velocidad del

motor acciona una serie de levas ajustables; estos ajustes pueden tener una dura-

ción que va desde un 2 % al 98 % de la duración total del ciclo, o se puede obtener

el mismo resultado con dos levas montadas sobre un mismo eje combinando su

decalación angular y sus contactos conexionados en serie.

De m i nu t e rí síc rona

Es un temporizador a la desconexión, los contactos se gobiernan por un impulso

breve. Su funcionamiento es el siguiente: por medio de un relé de aislamiento se

aplica un impulso sobre la bobina del embrague, éste quedará accionado perma-

neciendo embragado debido al contacto de autoalimentación M. La leva girará y

al final de la temporización la leva acciona el contacto de desconexión A con lo

que tanto el embrague como el motor quedan desconectados. Gracias a un resor-

te la leva vuelve a su posición y los contactos A y B tambié n vuelven a su pos ición

de reposo.

H _ O tro s relés

Resulta prácticamente imposible examinar todos los tipos existentes en el mercado

de relés de mando y control, dado los objetivos que este curso pretende. No obstan-

te, mencionaremos algunos de ellos, como por ejemplo: relés de alarma, relés de

control de líquidos o relés controladores de fotocélulas.

96



RELÉ S DE MANDO Y APAR ATOS AUXIL IAR ES

S

E lementos auxiliares de ma ndo

y señalización

En una primera clasificación, los elementos auxiliares se agruparán de la forma

siguiente:

- Elementos de mando manual.

- Elementos de mando automático.

- Elementos de señalización.

Manuales

Los elementos de mando manuales deben:

- Ser sencillos, seguros, robustos y disponer de resistencia al choque.

- Garantizar la seguridad del personal y la de la máquina que controla.

- P ermitir arranques y paradas mediante varios puestos de mando .

- Evitar al operario desplazamientos y movimientos inútiles y fatigosos.

- Impedir arranques no previstos después de un corte de corriente.

Las condiciones de util ización y las características de los circuitos controlados son

criterios que determinan la elección de los auxiliares de mando manual. F igu ras .

T ipos de pu lsado res .

Pu l sado res

Las cajas de pulsadores son unidades de mando

empotrables (Fig. 8). Según la función que reali-

zan se dividen en:

- Los que sólo conectan y desconectan durante

el impulso, y posteriormente vuelven a su posi-

ción inicial (contactos momentáneos) y es a

éstos a los que más nos dedicaremos.

- Los que quedan en posición activada cuando

se acciona la cabeza de mando (contactos

mantenidos o de enganche). Precisan de una

segunda intervención para anular la anterior.

En realidad son Interruptores.

H



Las cajas de pulsadores se usan en maniobras con contactores para abrir o cerrar

circuitos auxiliares, para el mando de relés, para la señalización, etc. En la figura 9

se aprecia la constitución de un pulsador. Consta básicamente de:

- Un botón pulsador.

- Una cámara de contactos.

Al accionar el botón pulsador, éste actúa sobre los contactos cambiándolos de posi-

ción: los abiertos

pasa rán a cerrad os

y los

ce r rados a ab ie r tos .

Comb i n a d o r e s

Se utilizan los combinadores para el mando semiautomático en varios tiempos de los

aparatos de elevación (tornos, puentes grúas, etc.). Gracias a los múltiples contactos

que disponen, gobiernan el arranque, la aceleración y el frenado de los motores.

Están diseñados para que se manejen manualmente mediante giros de palancas y

manivelas. Su aplicación principal es en el campo del mando y control de aparatos

elevadores (grúas, montacargas, etc.).

Por el sistema de mando se dividen en:

- Mando de uno , dos , e tc . comb inado res med ian te pa lanca . La manio bra se

realiza con la ayuda de una palanca o de una maneta tipo pistola.

- Mando de comb i n a d o re s med i a n t e p eda l e s .

S uelen ser de impuls o o de

enganche y están dest inados al mando a través de contactores de máqui-

nas herramientas (bobinadoras, esmeri ladoras, taladradoras, prensas, sol -

dadoras, etc.) . Se usan preferentemente cuando el operar io t iene las dos

manos ocupadas.

Fi g u ra 9 .

S i s t e m a s d e m o n t a j e

d e l o s p u l sa d o re s .

9 8



R E L É S DE M A N D O Y A P A R A T O S A U X I L I A R E S

- Mando de comb inado res med ian te se rvomoto r .

Se utiliza este tipo de mand o

para el gobierno a distancia de los arranques o regulaciones automáticas de

velocidad controladas por relé, o como programador en los equipos automá-

ticos que repiten las secuencias de maniobra

- Mando de comb inado res med ian te l laves . La apertura o cierre de contac tos se

realiza mediante una llave mediante un giro elemental de 90°. Este tipo de

mandos evita posibles accionamientos de operarios no autorizados (F ig. 10).

Detectores y automáticos

Se recurre a

s is temas de mando au tomáicos

con el obje to de evitar preocu pacio -

nes al usuario, es preciso que el mando automático sea seguro, sencillo, robusto y

fiable. En este caso, el control de los contactores se suele realizar por desplazamien-

tos de móviles accionando en su recorrido finales de carrera, por el viento (anemó-

metros), por la presión (presostatos), por las depresiones (vacuostatos), por la tem-

peratura (termostatos), veloc idad de un motor (tacómetros), luminosidad (célu las

fotoeléctr icas), etc .

Es evide nte que las posibilid ades s on ¡limitadas, se gún diferentes va riantes : por la

forma de los dispositivos de mando, por los fenómenos físicos a medir, por las pro-

tecciones que facilitan, etc. De cualquier forma, para la elección de un sistema de

mando automático se tendrá que tener en cuenta:

Fi g u ra 10.

Ti p o s d e ma n d o s e sp e c i a l e s

Naturaleza del ambiente.

P rotecc ión que debe tener.

Lugar de trabajo.

- Condic iones de ut i l izac ión.

- Cantidad y naturaleza de los contactos.

- Valor de la tensión e intensidad a controlar.

F ina les de ca r re ra

Su función es controlar la posición de ciertos órganos móviles de las máquinas, per-

mitiendo la puesta en marcha, la disminución de velocidad, la parada en un deter-

minado lugar, o mandar c ic los de funcionamiento automáticos.

Fi g u ra 11.

Mo d e l o s d e f i n a l e s d e ca r re ra .

Los dispo sitivos que se emple an para el mand o son muy •

diversos; entre los más corrientes se encuentran: pulsa-

dores, bolas, liras, roldanas, etc. (F ig. 11). Se pueden dis-

tinguir los siguientes grupos de finales de carrera:

s

- Los que proporc ionan una protección contra excesos

de carrera (controlan la velocidad).

- Los que encla van y regulan la sucesió n de movi-

mientos de los distintos elementos de una transmi-

sión de interconexión.



UNID A D 8 A UT OM A T IS M OS Y CU A D R O S EL É CTR ICOS (I )

- Los que se encargan de inversiones de sentido de giro de motores, transfe-

rencias a otros circuitos, etc.

- Los que se enca rgan de parar a un motor en mome ntos previstos.

Con t ro lado res de p res ión

Son los p resos ta tos y los vacuos ta tos . Son aparatos diseña-

dos para regular o controlar la presión en circuitos hidráuli-

cos y neumático s (F ig. 12). En el mom ento en que la presió n

o depresión adquiera un valor prefijado, el contacto de cierre

o de apertura cambia de posición Se emplean para:

- Asequrar la circulación de un fluido de lubricación o de

refr iqeraclón.

- L imitar la pres ión en máquinas-herramientas.

- Ordenar la puesta en marcha de grupos compresores.

Con t ro lado res de tempera tu ra

Pre so s ta to s y va cu o s ta to s .

Se utilizan para man tene r la tempera tu ra desea da en un sistema cerrado. Un sen-

sor de temperatura se encarga de conmutar los contactos de mando.

Detec to res de n ive l de líu idos

Se emplean para el mand o au tomáico de es tac iones de bombe o controlan do la

altura máxima y mínima del líquido cuyo nivel se trata de controlar.

Fi g u ra 13.

D e te c to re s fo to e l é c t r i co s .

Detec to res fo toe létr icos

Los detectores fotoeléctr icos permiten detectar la presencia o movimiento de obje-

tos al cortar un haz luminoso (F ig. 13). Los sistemas utilizado s son:

- S is tema re f lex . E l elem ento emisor y recep tor se enc uentra n en una

misma caja. E l haz luminoso que proviene del emisor es reenviado al

rece ptor por un ref lec tor mult ipr isma s. T iene la ventaja de ser ec onó mi-

co y fácil de manipular, pero tiene el Inconveniente de que su alcance es

muy reducido, aproximadamente 8 m, y no detecta el paso de un objeto

ref lectante.

- S is tema bar re ra .

El rece ptor y el emis or se enc uen tran separados . Cuando la

intensidad del haz luminoso alcanza un umbral determinado, un sistema fotosen-

sible manda la conmutación del órgano de salida, ampliando previamente la señal.

Tiene un alcance superior a los 15 m y puede detectar un objeto reflectante.

I



RELÉ S DE MANDO Y APAR ATOS AUXIL IA RE S

F renos de man i ob ra

A veces es necesario poder parar los motores rápidamente Para conseguir este objetivo

se usan los frenos electromagnéticos de maniobra. Suelen usarse en grúas, montacar-

gas, finales de carrera, etc. Están constituidos por el f reno y el acc ionam iento del f reno.

El

f reno

es una rueda o disco metálico c on eje coin cide nte con el del motor so bre él

pueden actuar una o dos zapatas metálicas recubiertas de fieltro o amianto para

conseguir una aceptable fricción. Las zapatas se encuentran sometidas a la presión

de una serie de muelles.

El acc ionamiento se efectúa por medio de un electroimán, su armadura es solidaria

con las zapatas del freno. Cuando el electroimán no está excitado, los muelles anta-

gonistas del freno mantienen a las zapatas sobre la rueda del freno, al poner en

marcha el motor se excita el electroimán y atrae a su armadura, venciendo la pre-

sión de los muelles de freno. Cuando se para el motor se vuelve a repetir el ciclo.

^ Elementos de señalización

Resulta imprescindible señalar cualquier estado de los elementos de mando y con-

trol de los equipamientos eléctricos, así como el estado de funcionamiento del

mismo equipamiento; para conseguirlo se recurre a dispositivos de señalización.

Normalmente se acostumbra a dividirlos en dos grandes grupos:

- Señl izac iones acúst icas. Las suelen realizar: timbres, sirenas, zumbadores.

Suelen indicar situaciones de funcionamiento peligrosas.

- Señl izac iones ópt i cas. Que se puede n realizar de la forma :

- Por indicaciones de adhesivos con diferentes colores y marcas.

- A través de placas indicadoras, situadas alrededor del botón pulsador.

En la tabla 3 verás los colores normalizados de los pulsadores.

- Señl izac ión luminosa. Los sistemas empleados suelen ser:

- Lámparas de incandescencia.

- Lámparas en atmósfera de gas.

- Lámparas de incandescencia montada en serie con una resistencia.

- Lámpara de incandescencia o de gas alimentada por un transformador.

En la tabla 4 verás los colores normalizados para las lámparas de señalización.

101



UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUAD ROS ELÉCTRIC OS (I)

TABLA 3 - Colores de pulsadores y significado

Color Significado

Aplicaciones

Rojo

Accionamiento en caso

de peligro

Paro de emergencias

Extinción de incendios

Paro (OFF)

Paro general

Paro de algún motor

Paro de partes de una máquina

Desconexión de un aparato de mando

Rearme combinado con función de paro

Amarillo

Intervención

Intervención para interrumpir condiciones anómalas

o no deseadas

Verde

Marcha (ON)

Marcha general

Arranque de motores

Arranque partes de máquinas

Conexión de aparatos mando

Azul Otras condiciones no cubiertas

anteriormente

En casos especiales podrá darse a este color

un significado especial

Negro

Gris

Blanco

No tiene ningún significado

especial

Se podrán usar para cualquier significado.

A excepción de pulsador de paro

TABLA 4 - Colores para lámparas de señalización y significado

Color

Significado

Explicación

Empleos

Rojo

Peligro

o alarma

Señaliza peligros o estados

que requieran acción

Inmediata

Fallo sistema de engrase

Temperatura excesiva

Partes de máquina parada

P eligro partes bajo tensión

Amarillo Precaución

Modificación o cambio

próximo de condiciones

Temperatura o presión que difiere

del valor normal

Sobrecarga admisible solamente

un tiempo

Verde

Seguridad

Condiciones de servicio

seguras

Circulación de líquido

de refrigeración

Conectada la maniobra automática

de la caldera

Maquina dispuesta para el

arranque

Azul

Informaciones específicas Cualquier significado menos

los anteriores

Señalización de mando remoto

Selector colocado en posición

de preparación de máquina

Blanco

Información general

Cualquier significado podrá

ser empleado cuando existan

dudas sobre el empleo

de los colores

102



RELÉ S DE MAND O Y APAR ATOS AUXIL IA RE S

esumen

Relés auxiliares o de mando: también llamados relés de funcionamiento de todo o nada, se

definen como relés para funcionar dentro de amplios límites de la magnitud de influencia,

siendo de importancia secundaria su valor de ajuste o de regulación. Están constituidos bá-

sicamente por un electroimán y un juego de contactos.

Relés temporizadores: son relés en los que la abertura o cierre de sus contactos se efectúa

con retardo y se pueden clasificar en:

- Temporizados a la conexión, retardan el cierre o la apertura de un contacto a partir de

activarse el temporizador por una señal de mando.

- Temporizados a la desconexión, conmutan la posición de los contactos de forma instan-

tánea al activar su órgano de mando. Cuando se desactiva su órgano de mando es cuan-

do empieza el proceso de temporización.

- Temporizados a la conexión y desconexión. Retardan el cierre o la apertura de sus con-

tactos a partir de un tiempo desde que se active el temporizador.

Por su principio de funcionamiento pueden ser: magnéticos, neumáticos, térmicos o electró-

nicos.

Dispositivos electromecánicos de temporización: se recurre a estos dispositivos cuando se

necesitan tiempos de temporización superiores a una hora.

P rogramadores : disponen de un eje provisto de varias levas que se ajustan inde pendiente-

mente, formando un ciclo de funcionamiento con intervalos de tiempo y orden de acciona-

miento ya prefijados.

Interruptor horario: funciona de la forma siguiente: el eje del motor con su correspondiente

reductora pone en movimiento un disco graduado sobre cuyo borde pueden desplazarse

unos cursores. Estos en su movimiento chocan con conmutadores, los cuales abren o cierran

circuitos según se hayan programado previamente.

De minutería síncrona: es un temporizador a la desconexión.

Pulsadores: las cajas de pulsadores son unidades de mando empotrables. Atendiendo a las

condiciones de mando, pueden clasificar en eléctricos, mecánicos, de montaje y ambientales.

103



UNIDAD 8 AUTOMAT ISMOS Y CUAD ROS ELÉCTRIC OS (I)

Combinadores: se util izan los combinadores para el mando s emiautomático en diversas máquinas de eleva-

ción (tornos, puentes grúas, etc.). Por el sistema de mando se dividen en mando de uno, dos, etc. combina-

dores mediante palanca; mando de combinadores mediante pedales; mando de combinadores mediante

servomotor; mando de combinadores mediante llaves.

Y por su construcción se dividen en combinadores de mandos de segmentos (constituidos por una serie de

segmentos interconexionados eléctricamente y dispuestos sobre un cil indro rotativo) y combinadores de

mando de levas; en este último caso también existe un tambor giratorio pero se diferencian estos combina-

dores del anterior en que dicho tambor está constituido por el apilamiento de una serie de levas construi-

das de material aislante, las cuales actúan mecánicamente sobre una serie de contactos móviles abriendo

y cerrando circuitos.

Finales de carrera: su función es controlar la posición de ciertos órganos móviles de las máquinas, permi-

tiendo la puesta en marcha, la disminución de velocidad, la parada en un determinado luqar o mandar ci-

clos de funcionamiento automáticos.

Controladores de presión: presostatos y los vacuostatos, son aparatos diseñados para regular o controlar la

presión en circuitos hidráulicos y neumáticos. En el momento en que la presión o depresión adquiera un va-

lor prefijado, el contacto de cierre o de apertura cambia de posición.

Controladores de temperatura: se util izan para mantener la temperatura deseada en un sistema cerrado.

Un sensor de temperatura se encarga de conmutar los contactos de mando.

Detectores de nivel de líquidos: se emplean para el mando automático de estaciones de bombeo contro-

lando la altura máxima y mínima del líquido cuyo nivel se trata de controlar.

Detectores fotoeléctricos: los detectores fotoeléctricos permiten detectar la presencia o movimiento de

objetos al cortar un haz luminoso.

Frenos de maniobra: a veces es necesario poder parar los motores rápidamente. Para conseguir este ob-

jetivo se usan los frenos electromagnéticos de maniobra.

Señalizaciones acústicas: timbres, sirenas, zumbadores. Suelen indicar situaciones de funcionamiento pe-

ligrosas.

Señalizaciones ópticas: por indicaciones de adhesivos con diferentes colores y marcas o a través de pla-

cas indicadoras, situadas alrededor del botón pulsador.

I

1

I

Señalización luminosa: los sistemas empleados suelen ser lámparas de Incandescencia, lámparas en at-

mósfera de gas, lámparas de Incandescencia montada en serie con una resistencia y lámparas de incan-

descencia o de gas alimentada por un transfórmador.

104



R E L É S DE M A N DO

Y

A P A R A T O S A U X I L I A R E S


Rode a con un cículo la V s i cada una de las s igu ientes af i rmaciones es verdadera, o la F si es

fa l sa.

. Los relés auxiliares en realidad son contactores de baja potencia que no disponen de

cámaras apagachispas ni de bobinas de soplado.

V

F

. Los temporizadores a la conexión retardan el cierre

o

la apertura de un contacto

a

partir de desactivarse el temporizador por una señal de mando. V F

. La bobina de los temporizadores magnéticos se alimenta con corriente continua o con

corriente alterna previamente rectificada.

V F

. Una particularidad de los temporizadores térmicos es que al cesar la tensión de ali-

mentación el contacto no retorna Instantáneamente a su posición de reposo.

. Un graduador de impulsos es un temporizador del grupo de los no cíclicos, en el que el

tiempo de apertura Ta es regulable y el tiempo de cierre Te no es regulable.

V

F

. Los pulsadores quedan en posición activada cuando se acciona la cabeza de mando y

precisan de una segunda intervención para anular la anterior.

. Un final de carrera no tiene la función de mandar ciclos de funcionamiento automáti-

cos.

. Un freno de maniobra es una rueda o disco metálico con eje coincidente con el del mo-

tor sobre el que pueden actuar una o dos zapatas metálicas.

V F

. Los detectores de nivel de líquidos se emplean para el mando automático de estacio-

nes de bombeo controlando la altura máxima

y

mínima del líquido cuyo nivel se trata

de controlar.

SO. Las lámparas de color azul señalizan peligros o estados que requieran acción inmediata.

Com para tus respues tas con las que te ind icamos al f ina l de la unidad. S i has come t ido

errores, rep asa ia parte correspo ndiente del tema antes de prosegu i r tu estud io .

V

F

V F




ESQUEMAS

DE MANDO Y CONTROL

De modo genera podemos decir que los esquemas de

mando y control se utilizan para el desarrollo de los accio-

namientos eléctricos mediante contactores, relés auxilia-

res, temporizadores, pulsadores, lámparas de señal, etc.,

tanto en el interior de los armarios eléctricos como en el

exterior, es decir, en las instalaciones de campo.

En estos esquem as de mar ido y con t ro l se repres entan todos los cables y bornes de

conexión que forman el automatismo, y respecto de la clasificación que hemos

hecho en temas anteriores distinguiendo los esquemas unifilares y multif ilares,

debemos afirmar que se trata de representaciones multif ilares, es decir, con todos

los cables que forman el circuito.

A partir de los esquemas de mando y control se genera otro tipo de esquemas para

realizar el conexionado del interior de los armarios eléctricos: los

e s q u emas de

cab leado in te rno , en los que se detallan las cone xiones entre distintos c ompo nen -

tes, o bien los que corresponden a los bornes de conexión para las conexiones exte-

riores entre distintos equipos. Cuando se trata de los esquemas de cableado inter-

no, se confecciona una colección de planos para cada cuadro o caja auxiliar que

puede haber en la instalación.

Por lo tanto, en este tema vamos a estudiar los automatismos eléctricos, los siste-

mas de conmutación, las funciones lógicas más importantes y los elementos princi-

pales de los esquemas de mando (Fig. 1).

F igu ra l

U n i d a d d e m a n d o d e u n

a u t o m a t i s m o g u e c o r r e s p o n d e

a u n a ca l d e ra . Se a p re c i a n l a s

s e ñ a l e s d e e n t r a d a

co r re sp o n d i e n te s a l o s

se n so re s y l a s d e sa l i d a , h a c i a

l a b o mb a y vá l vu l a s

re sp e c t i va s .

N t

2

30

V

y/o zo na ur ii t

O P C I O N A L

AF

20 0

VF 202 OPCIONAt-

váíula 3 ví* ci/eui to

(Radadores y bcya temperatura)

b o m b a

e m a n o

iRacfcaítores y baja temperatura)

106



1

ESQ UEMAS DE MAND O Y CO NTRO L

HH Los automatismos eléc tricos

La evolución de la industria ha obligado a la sustitución progresiva de las distintas

máquinas que eran independientes entre sí por conjuntos cada vez más complejos

que reúnen las funciones propias de la fabricación y el mantenimiento, incluyendo

también aplicaciones propias de almacenamiento y control automático.

En consecuencia, los sistemas automáticos eléctricos han evolucionado, y siguen

modificándose, para mejorar la fiabilidad de los equipos y la velocidad de respues-

ta. Podemos afirmar, sin ninguna duda, que sin el control eléctrico no podría haber

evolucionado ninguna rama de la industria hasta los niveles actuales.

Los automa t i smos elétr i cos permiten agrupar en un espacio relativamente reduci-

do muchos sistemas de mando y control, que hacen posible una serie de trabajos

consecutivos. Detrás de estos automatismos siempre hay un esquema que refleja y

hace posible el funcionamiento de la Instalación.

En l a mayo rí de ope rac i ones de l a v i da co t id i ana hay un s i s tema de

automa t i zac ión que posib i l it a e l func ionam iento de las máquinas en

su sent ido más ampl io . Por e jemplo, cuand o l levas el coche al túnel

de l avado , se desencadena un p roceso que f unc iona cas i s i n ac t ua -

c ión del v ig i l ante de la insta lac ión. Según tu vehíu lo avanza , se pon -

drá en march a la ducha del agua a pres ión, los cepi l l os g i ra tor ios se

ace rcan a l a ca r roce rí y a l as ruedas ; l uego , con un mov im i en t o de

vaivé, se muev en las bayetas; p oster iormente se rea l i za el ac larado

y f ina lmente ent ran los vent i l adores del secad o.

Si tuviera que haber una o varias personas para controlar todo el proceso -abrir y

cerrar las válvulas del agua, poner en marcha y parar a su debido tiempo los distin-

tos motores, controlar la posición de los accionamientos, etc.- el coste final del lava-

do sería muy superior.

Por otra parte, los problemas derivados de incorporar accionamientos sucesivos se

hacen mayores cuando aumentan la distancia entre los elementos que hay que contro-

lar, y aún se complica más si en un proceso se deb en inco rporar s istemas de reg ulación.

En muchos procesos hay que controlar la presión, la temperatura, el caudal o las

características de diversos componentes, lo que hace necesario medir continua-

mente estos factores, con el fin de poder actuar y regular el proceso. En conse-

cuencia, sin un sistema que reúna todas estas variables, no podrían funcionar los

controles y automatismos de la mayoría de instalaciones, ya que una actuación

manual de cualquier operador queda fácilmente superada por las necesidades del

funcionamiento del sistema.

107




Los sistemas de conmutación

Se llama s i s tema de conm utac ión a todo el con junto de los con tactos y bobina s de

los diferentes relés y contactores, finales de carrera, pulsadores, lámparas, etc., que

forman parte de un automatismo.

En otras palabras, también podemos decir que un sistema es de conmutación cuan-

do, para conseguir un resultado determinado, es necesario satisfacer una serle de

condiciones que dependen del estado de los diferentes órganos de mando, con fun-

cionamiento por todo o nada. Según cuál sea el sistema considerado, este funciona-

miento por todo o nada corresponde a abierto o cerrado, frío o caliente, cierto o

falso, o bien a la situación de uno o cero.

Aunque t ra ta remos de es t a se r i e de es t ados t odo o nada , sabemos

que en muchas ocas i ones es t os ex t remos no camb i an b ruscamen t e

en la v ida cot id iana, porque hay una ser ie de estados in termedios que

hacen di fí i l pasar inmed iatamente de una si tuac ión a ot ra . Así por

e jemplo, un depósi to de agua no pasa instantáneam ente de estar

to ta lmente l leno a tota lmente vací , e igualmente, cuando un cuerpo

se desplaza, no pasa instantáneam ente de la posic ión A a la posic ión

B, separad as ent re sípor una dis tanc ia , por e jemplo, de 20 met ros.

Sin embargo, si se trata de los sistemas eléctricos, pasamos rápidamente de tener

un elemento conductor (que corresponde al estado todo o uno) a tener un elemen-

to no conductor (que corresponde al estado nada o cero).

En el primer ejemplo, podemos considerar que cuando el depósito alcanza el 95 o

100 % de la capacidad, está totalmente lleno, y vacío, cuando la capacidad está

entre el 0 y el 5 %. Aunque el tránsito de un estado a otro no sea Instantáneo, en

un momento del tiempo podremos definir que el estado o la situación de un elemen-

to se ha modificado.

Para trasladar estos conceptos al objetivo que nos proponemos mostrarte -la con-

cepción de los automatismos eléctricos y los esquemas que los representan-, ten en

cuenta la siguiente consideración: un contacto eléctrico está formado por dos par-

tes conductoras que un mecanismo puede separar o unir.

Este contacto, cuando está cerrado, es un elemento conductor y tiene una resisten-

cia nula entre sus bornes. Si el contacto está abierto, se trata de un elemento no

conductor y entre los bornes tiene una resistencia infinita. Pero para que el sistema

eléctrico sea completo, se necesita una fuente de tensión y uno o varios órganos de

utilización o receptores (lámparas, relés, motores, contactores, etc.).

108






Fi g u ra 3 .

R e l é K A 2 a l i m e n t a d o

p o r co n ta c to s e n p a ra l e l o .

Se denomina func ión O (en inglés, OR ) al con junto de un

accionamiento formado por los contactos en paralelo.

Por otra parte, el relé KA2 está al imentado por contac-

tos en paralelo, y en este caso solamente es necesar io

que esté cerrado uno de los contactos de los pulsado-

res S4, S5 y S6 para activar el relé o pasarlo al estado

uno (Fig. 3).

Recuerda que si el contacto eléctrico de un relé conta-

dor, pulsador o cualquier elemento de accionamiento

mecánico está cerrado y se establece el paso de la

corr iente eléctr ica, la impedancia es nula, y decimos

que el conta cto es tá en 1. Por el contra rio, si el conta c-

to está abierto, la impedancia es infinita y decimos que

el contacto está en 0. Igualmente, si el resultado de la

combinación de los contactos está act ivado o con ten-

sión, decim os que está en 1. Si, con traria men te, el resul-

tado de la combinación de los contactos está sin ten-

sión, desactivado o en reposo, está en 0.

F igu ra 4 .

D i sp o s i t i vo d e l a fu n c i ó n

INVERSOR.

L1 +

S 7 [ — A

13

14

A1

KA3[~~1-

|A2

L1 -

KA3

11 L | 14

12

P or otra parte, además de las funcio nes Y y la funció n

O, existe la f u n c ión INVERSOR (en inglés NOT), que la

definimos como un dispositivo que toma el estado con-

ductor si el órgano de mando está en estado no conduc-

tor y a la inversa. Observa la f igura 4, donde se repre-

senta el dispositivo inversor.

A partir del momento en que consideramos que existe

un dispositivo lógico o de conmutación, diremos que el

estado en que se encuentra este dispositivo es un resul-

tado de los diversos órganos a él conectados, que puede

ser conductor o no conductor, o, lo que es lo mismo,

pue de es tar en 1 o en 0.

El dispositivo lógico o de conmutación siempre está for-

mado por una combinación de uno de los típicos Y, O o

NOT, los cuales, a su vez, están controlados por órganos

simples o bien son el resultado de otros dispositivos

lógicos. A continuación comentaremos var ias posib i l ida-

des del funcionamiento s imple de estos d isposit ivos.

Los dispositivos Y

Cuando tenemos un circuito como el de la f igura 2,

podemos considerar d iversas posib i l idades:

110



E S Q U E M A S DE M A N D O Y C O N T R O L

- Si dejamo s fijos y cerra dos los conta ctos c orres pond iente s a S1 y S2 y sola-

mente se con trola S 3, KA1 toma rá el valor de S3.

- Si deja mos fijo y cerrado el contac to S1 y unimos el accio namie nto de S2 y

S3 como una sola pieza, KA1 toma rá el estado del conjun to S2 y S3.

- Si dejamos fijo y abierto el contacto S1 y seg uimos co n el acc iona mien to

unido de S2 y S3 como una sola pieza, KA1 no tomará nunca el estado de S2

y S3. En la tabla 1 te mostramo s las distintas posibilidad es.

Combinaciones

A

B

C

r

1

1

1

1 1

2

0 1

1

0

3

1

0 1

0

4

0

0 1

0

5

1

1

0

0

6

0 1

0 0

7

1

0

0

0

8

0

0

0 0

Ta b l a l

C o mb i n a c i o n e s

d e lo s d isp o s i t i vo s Y .

Los dispositivos O

En este caso volvemos a la representación esquemática de la f igura 2. Observa que

las consecuencias son las siguientes:

- El relé KA2 controlado por un elemento variable S4 y

uno que dejamos fijo (en este caso el S6 como contac-

to cerrado o en 1) estará siempre en 1.

- El relé KA2 controlado por un elemento variable S4 y

uno que dejamos fijo (el S6 como contacto abierto o

en 0) es tará en 1 cua ndo S4 e sté en 1.

- SI unimos en un solo accio namie nto dos co ntacto s

como el S4 y S5, el relé KA2 toma el mismo estado

que el conjunto de los otros dos (S4 y S5, estando el

S6 siempre en 0).

Los dispositivos INVERSOR (NOT)

Estudia las variantes posibles de la figura 5 que te mostra-

mos a continuación:

ai

€ p -

JA2

Fi g u ra 5 .

R e l é K A 2 a l im e n t a d o p o r

co n ta c to s e n p a ra l e l o .

11

K A3*

ss[---\

11

~KA4~

Dispositivo "0"

siempre conductor

Dispositivo "Y"

siempre no conductor

111




Un dispositivo 0 que se controla por un órgano y su inversor siempre es conductor.

El dispositivo Y que se controla por un órgano y su inversor siempre es no conductor.

Dispositivos de conjunto

En general, cualquier dispositivo que esté controlado por otros que son el resultado

de dispositivos lógicos, siempre se podrá descomponer hasta encontrar solamente

dispositivos simples.

Conversión de funciones Y en O

a) Cualquier función Y (resultado de varios términos) es idéntica a la inversa

de una función 0 formada por los inversos de estos términos (Fig. ó).

b) Una función 0 de varios términos es idéntica a la inversa de una función Y

formada por los inversos de estos términos (Fig. 7).

L1 +

r i

1 3

r

S l [ - - - - \ S 2 [ - -

14

|A1 A1

KA1 • KA2|_

|A2 | A2

KA2\

Al A l

• K A 30

|A2 |A2

11 L 114

" K A r l

L1 +

S 1 [ — A S 2 [ —

14

A l A l

• K A2Q

|A2 |AS

KA1 \

KA2\

13

KA2

21

I T = KA 1

22

21

T - KA2

A l

|A2

Figura 6

Figura 7

En la figura 6, el pulsa dor S1 activa el relé KA1 (columna 1) y el pulsado r S 2 activa el

relé KA2 (columna 2). El resultado de los contactos no rmalmente abiertos de KA1 y

KA2 será que estará en 1 (columnas 3 y 4), es decir, será conductor cuando simultá-

nea mente e stén activado s S1 y S2.

Ade más, cua ndo p ulsamo s S1, se abre el con tacto de KA1 en la columna 5, y cuan do

pulsamos S2, también se abre el contacto de KA2 en la misma columna. Suponiendo

que haya tens ión en el circuito de alimentac ión ( entre L1 y L2), el relé KA3 es tá acti-

vado en la columna 5 (sin pulsar S1 ni S2). El circuito re sultan te (con tacto norma l-

mente cerrado de KA3 en la columna 6) está abierto.

112



E S Q U E M A S DE M A N D O Y C O N T R O L

Para tener un

1

en este circuito de la columna 6 hay que pulsar por lo menos uno de

los pulsadore s S1 o S2, de modo que se abra la alime ntaci ón de K A3, el cual se des-

activa, con lo que el con tacto cerrad o de la colu mna 6 vuelv e al reposo y, en co nse-

cuenc ia, este circuito se pone a 1. La misma cons ecue ncia e stá en el resul tado de l

conjunto de las columnas 3 y 4.

I]

H H .

Elementos principales

de los esquemas de mando

Después de haber comentado brevemente los principios básicos de los circuitos de

conmutación, pasamos a describir los elementos principales que se deben tener en

cuenta para la comprensión y confección de los esquemas de mando y control.

El circuito de alimentación

El circuito de mando para el accionamiento de los contactores y relés necesita una

alimentación, que en la mayoría de los casos se realiza de forma separada del resto

del armario eléctrico, distinguiendo la alimentación de potencia y la de control. La

al imentación puede ser: corr iente alterna y corr iente continua.

C o r r i e n t e a l t e r n a

La alimentación del circuito de mando en corriente alterna, a su vez, puede ser

entre fase y neutro (fig. 8a), o bien a través de un transformador separador de cir-

cuitos (f iguras 8b y 7c), con lo que en el circuito del secundario habrá una tensión

Fi g u ra 8 .

A l i me n ta c i ó n d e l c i r cu i to d e

m a n d o e n c o rr i e n t e a l t e r n a .

L1

-N

-L01

-N

2 4

ri

- L 1

-L3

113 5 |13

14

-L01

-L02

-L1

-L3

5 113

Í14

-L01

- L 0 1

L02

a) b

o

d)

113




entre fases. En algunos casos, también puede haber un circuito dedicado a este fin,

y con una fuente de origen exterior al armario.

La alimentación de los circuitos de mando en corriente alterna a través del trans-

formador separador se real iza para conseguir que las tensiones de accionamiento

de la aparamenta no sean peligrosas para el cuerpo humano (de 24 o 48 V). Por otra

parte, también se recomienda, por razones de segur idad, ut i l izar transformadores

separadores cuando haya más de seis bobinas de contactores y relés.

Corriente continua

La alimentación del circuito de mando también puede ser en corriente continua, y,

del mismo modo que en el caso anterior, se puede instalar el rectif icador en el

mismo armario o bien se dispone de alimentación exterior desde otro armario. En

ambos casos es frecuente disponer de una batería auxiliar que asegurará el sumi-

nistro a la instalación de mando y control en caso de una falta de energía eléctrica.

Este sistema es muy utilizado en las instalaciones de protecciones para que los relés

puedan funcionar en el momento de la falta, y para que pueda quedar señalizada la

causa del defecto. No se ha representado un esquema de este tipo que contempla-

ra la incorporación de la batería.

Fi g u ra 9 .

A l i me n ta c i ó n d e l c i r cu i to d e

m a n d o e n c o r r ie n t e c o n t i n u a .

En la figura 9a se muestran las posibilidades de alimentación en corriente continua,

pero no se considera la opción de alimentar el circuito de mando con un rectif ica-

dor sin la cone xión del tran sfo rmad or sepa rador. Es frec uen te utilizar una fuen te de

1=1

1 1 3

p »

1

i o a -

1

^— ^ io A

J

2 r-

J

^

3

<2 -n-\---

6A

L2+ L2-

« a

S-c

L3+ L3-

L4+ L4-

114



ES QUE MAS DE MANDO Y CONTR OL

corriente continua que ya tenga incorporados todos los elementos necesarios, como

el transformador, el rectificador, los filtros, las protecciones, etc. Por tanto, se repre-

senta solamente un rectángulo con los bornes de conexión.

En los casos en que haya un transformador de separación de circuitos (tanto si se

trata de un circuito de corriente alterna como si el circuito es de corriente conti-

nua), es conveniente disponer un sistema para la detección de defectos en el ais-

lamiento a tierra, tal como se muestra en la figura 8d . De este modo, en caso de

que haya una derivación a tierra por una falta de aislamiento, se tiene un aviso

para localizar la avería.

Normalmente la Instalación puede seguir funcionando con un primer defecto, pero

si aparece un segundo defecto en el otro polo (o la otra fase), la batería se descar-

ga y el sistema se queda sin protecciones por falta de alimentación. Tanto si se trata

de corriente alterna como de corriente continua, se producirá un cortocircuito y el

conjunto del mando o el automatismo dejará de ser operativo.

Protecciones de los circuitos de mando

La alimentación del circuito de mando se protege en primer lugar en la parte que se

conecta a la red, antes del transformador separador, con fusibles o interruptores

automáticos. Ten en cuenta que en la conexión de los transformadores se produce

una elevada sobreintensidad, que se debe tener presente en la elección del Interruptor

automático o del fusible, para que el tipo de curva sea adecuado y no se produzca

una desconexión Intempestiva.

En la parte del conjunto de los relés y demás aparatos, se deben colocar otros ele-

mentos de protección tanto en la parte general como para las distintas líneas. Por

esto, es frecuente añadir protecciones adicionales para los diferentes circuitos, por

ejemplo, el mando de cada contactor o grupo de máquinas, tal como aparece en la

figura 9b.

De acuerdo con las diferentes salidas, se utilizarán hojas diferentes para cada uno

de estos circuitos, tanto si se trata de alimentaciones de corriente continua como de

corriente alterna.

Separación de ios circuitos de mando de varias tensiones

SI en un armarlo de maniobra hay más de una tensión de alimentación, para evitar

confusiones conviene hacer planos diferentes para cada una de ellas, separando las

distintas tensiones de alimentación a fin de que el montador no se equivoque a la

hora de realizar el cableado; ten presente que la conexión en paralelo de dos alimen-

taciones diferentes puede causar graves averías en la aparamenta, que Implicarían

un grave riesgo de accidentes.

En consecuencia, en las hojas de los diferentes circuitos debe haber una marca para

la tensión, indicando también si se trata de corriente alterna o continua, para lo que

115



UNIDAD 8 AUTOMAT ISMOS Y CUAD ROS ELÉCTR ICOS (I)

se util izarán las denominaciones normalizadas con los símbolos de la primera lec-

ción. SI en la colección'de esquemas hay varias tensiones de alimentación, es con-

veniente empezar por las tensiones más elevadas; se colocarán en primer lugar los

circuitos alimentados por corriente continua.

Por otra parte, cuando se trata de una instalación en la que haya circuitos de varios

tipos, como de medida, protecciones, mando y señalización, también se colocarán sepa-

rados en hojas diferentes, y, a ser posible, siguiendo el orden indicado en esta relación.

Disposición de los elementos de los circuitos de mando

En los circuitos de mando se representan en primer lugar los conductores de la ali-

mentación general en la parte superior e inferior del esquema. SI se trata de

corriente continua, el polo positivo estará en la parte superior y el negativo en la

parte inferior. Cuando la alimentación es de corriente alterna entre fase y neutro, el

conductor correspondiente a la fase estará en la parte superior y el del neutro en la

parte Inferior, con las denominaciones L1, la fase, y N, el neutro.

Cuand o la al imentac ión es ent re dos fases de corr iente al terna (c i r -

cu i to a l imentado a t ravé de un t ransformado r de separac ión de ci r -

cu i tos) , e l pr imer condu ctor (L1) estará en la parte super ior , y el con-

ductor que correspon de a la segund a fase (L2), en la parte in fer ior .

En todas las hojas se debe colocar una marca en el extremo Izquierdo para indi-

car dónde se conecta la alimentación correspondiente. Igualmente, se deberá colocar

la marca que Indica la alimentación que corresponde a la hoja siguiente.

La alimentación del común de las bobinas (situado en la parte inferior del esquema)

debe ser directa, sin Intercalar contactos de relés, pulsadores; etc., especialmente

cuando la alimentación del circuito se realiza entre fase y neutro.

/

Los contactos en serie y en paralelo ' .j.

En los circuitos de mando se distinguirán claramente los contactos en serie y en

paralelo, ya que con su combinación adecuada se construyen toda clase de-automa-

tismos. En el apartado referente a los sistemas de conmutación te hemos mostrado

la diferencia entre estos dos tipos de conexiones; ahora deseamqs mostrarte un

ejemp lo para que te familiaric es con las aplicac iones práctica s. *•

El ejemplo más típico es el sistema de mando con pulsadores de marcha y paro para

un contactor, que se representa en la figura 10. La figura 10a representa el circuito

de potencia, con un protector de motor para la protección térmica y magnética. En

todos los casos hemos omitido la numeración de los cables.

116





UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUA DRO S ELÉC TRICOS (I)

los pulsadores están en emplazamientos diferentes, se hace necesario colocar bor-

nes de conexión para los distintos elementos.

En el principio de la conexión del circuito de mando, que se ha escogido entre fases,

se ha colocado como elemento de protección el fusible F2.

Para simplificar los conceptos del ejemplo anterior, se ha representado un segundo

conjunto de pulsadores de marcha y paro (S3 y S4). Sin embargo, las funciones de

estos elementos podrían haber sido también con finales de carrera, de modo que el

motor se habría puesto en marcha al accionar un determinado final de carrera y se

habría detenido al final de un recorrido en caso de accionar el segundo final de

carrera, o bien por la acción del operador.

Los circuitos con memoria

En los automatismos eléctricos de todo tipo es muy frecuente que una orden se

haga permanente como consecuencia de una señal de corta duración. A continua-

ción te explicaremos el porqué de esta afirmación y las soluciones más frecuentes

para que los sistemas funcionen correctamente.

EJEMPLO

Imagínate que deseas llenar un depósito con el agua de un pozo. Te has dado

cuenta de que el depósito está vacío y, por otra parte, sabes que en el pozo

hay suficiente agua para llenar el depósito.

Para cumplir este objetivo existen varias posibilidades, que te exponemos a

continuación:

a) Puede apretar un botón que accione un contactor y estar durante dos o

tres horas con el botón apretado, sin moverte del sitio hasta que el depósi-

to esté lleno. Durante este tiempo controlará que el nivel del depósito suba

hasta alcanzar la altura deseada. Mientras aprietas el botón, el contactor

hace funcionar el motor de la bomba.

b) Puedes colocar un interruptor de mando en vez de apretar el botón que ac-

ciona el contactor, y volver al cabo de las tres horas, cuando has calculado

que el depósito estará ya lleno. Sin embargo, si los cálculos fallan, puede

ocurrir que antes de alcanzar este tiempo el depósito se haya llenado y ha-

ya rebosado, con lo que habrá desperdiciado agua.

118



ES QUE MAS DE MANDO Y CONTR OL

EJ EMPLO (CONTINUACIÓN)

Para no tener los inconvenientes de los dos supuestos anteriores, deberás ha-

cer lo siguiente:

c) Deberás pensar en un sistema que haga parar el motor de la bomba cuan-

do se alcanza el nivel deseado en el depósito, para no tener que estar du-

rante las tres horas pendiente de la bomba ni correr el riesgo de perder

agua o estropear alguna parte del resto de las instalaciones.

También se puede colocar un sistema de arranque automático de la bomba

que se ponga en marcha cuando el nivel del depósito esté por debajo de un

valor, o bien se puede controlar que la bomba no funcione si el nivel del pozo

es demasiado bajo, etc.

A partir de unas condiciones estipuladas para el automatismo, se pueden añadir los

elementos que se consideren más convenientes, marcando varios niveles de prefe-

rencia para la puesta en marcha y paro de la bomba, teniendo en cuenta el precio

de la energía eléctrica en las distintas horas del día, de modo que el depósito se

llene por la noche (energía más barata), y durante el día la bomba solamente se

ponga en marcha si se está por debajo de un nivel mínimo de seguridad.

Sin llegar a colocar todos los condicionantes del automatismo que te acabamos

de comentar, deseamos mostrarte cómo se puede poner en marcha y parar el

motor del l lenado del depósito de forma automática y sin intervención del opera-

dor. Para realizar esta operación hace falta la función de memoria, que te explica-

mos a continuación.

Memoria con retención eléctrica

Deseamos insistir en la explicación de esta aplicación, ya que es la más frecuente en

el accionamiento de los motores eléctricos, porque es la base de la mayoría de los

circuitos de mando de motores, y no solamente para el llenado de los depósitos de

agua, que era el tema del ejemplo anterior.

En la memoria con retención eléctrica es característico que una parte del circuito

pase al estado conductor dependiendo del estado del propio circuito; se trata de una

condición O, que corresponde al esquema que aparece en la figura 9, al que ya nos

hemos referido.




Por otra parte, una vez el circuito con retención eléctrica adquiere el estado conduc-

tor, se quedará en esta condición para siempre (mientras haya tensión en la alimen-

tación en la bobina del contactor o del relé). En consecuencia, se necesita un órga-

no Y de borrado que haga posible que el circuito pueda volver al estado de no con-

ductor. En la práctica se pueden dar las condiciones que te mostramos en la figura

10; la más frecuente es la que hay a la Izquierda.

Consideramos las siguientes denominaciones:

SP1 - P ulsado r de paro 1

SM1 - P ulsador de marcha 1

KA1 - Relé auxiliar 1

También suponemos que la acción del pulsador tiene una duración de un tiempo rela-

tivamente corto, solamente mientras el operador aprieta el botón, con lo que que-

remos decir que, cuando se actúa sobre el pulsador de marcha SM1, el contacto se

cierra durante este tiempo, y cuando se actúa sobre el pulsador de paro SP1, el con-

tacto se abre durante este tiempo. En cualquier caso, cuando hay tensión en el circuito

de contro l entre L1 y L2, en el estado de rep oso KA1 está des activado o en posición 0.

Si cerramos el contacto del pulsador de marcha SM1, llegará tensión al borne A1 de

la bobina del contactor; en consecuencia, el contacto 13-14 (llamado de retención o

reallm entac ión) de KA1 se cerrará y hará que llegue tensión al borne A1 de la bobi-

na aunque dejemos de accionar el pulsador SM1.

En estas condiciones (sin ninguna actuación externa, y mientras haya tensión en el

circu ito de mando), el relé permane cerá en 1 indef inida mente. S in emba rgo, al

actuar sobre el pulsador de paro SP1, se abre el circuito, lo que provoca que se des-

active KA1 y se abra el contac to 13-14. A partir de este mo men to volve mos a la situa-

ción de origen.

Las representaciones de la figura 11 tienen un funcionamiento similar pero no idén-

tico. Observa que en la figura 11a, si apre tamos de modo p erma nen te el pulsado r de

paro, aunque actuemos sobre el de marcha, el relé KA1 nunca se llega a poner en

tensión.

Sin embargo, en figura 11b, si apre tamos de modo p erma nen te el pulsador de pa ro,

cuando a ctuamos s obre el pulsador de marcha o bservaremos que el relé KA1 se

pone en tensión solamente a Impulsos (al apretar el pulsador), pero ha desapareci-

do la función de memoria con retención eléctrica.

Si analizamos el esquema de la figura 11c, hay dos condiciones diferentes para la

puesta en marcha y el funcionamiento del relé KA1, ya que es una condición para el

arranque que el relé KA2 tenga el contacto auxiliar cerrado; pero para que el KA1 se

mantenga en marcha, la condición es que KA3 esté cerrado.

120



E S Q U E M A S D E M A N D O Y C O N T R O L

Una vez que te hemos explicado el funcionamiento de la memoria con retención F igu ran ,

eléctrica, deseamos comentar que este sistema tiene la ventaja adicional de que si

S i s te m a d e m e m o r i a

en la instalación hay un fallo de la energía eléctrica los motores se paran, quedan- co n re te n c i ó n e l é c t r i ca .

do en 0, y no se vuelv en a pone r en 1 sin la intervenc ión del ope rador. C on esto se

evitan los arranques intempestivos de las máquinas a la vuelta de tensión en una

instalación.

121




Los esquemas de mando y control se utilizan para el desarrollo de los accionamientos eléctricos mediante

contactores, relés auxiliares, temporizadores, pulsadores y lámparas de señal. En estos esquemas se repre-

sentan todos los cables y bornes de conexión que forman el automatismo.

Los automatismos eléctricos permiten agrupar muchos sistemas de mando y control. Detrás de los auto-

matismos siempre hay un esquema que refleja y hace posible el funcionamiento de la instalación.

Un sistema de conmutación es el conjunto de contactos y bobinas de los diferentes relés y contactores, finales

de carrera, pulsadores, lámparas, etc., que forman parte de un au tomatismo.

El contacto cerrado es un elemento conductor y con resistencia nula entre bornes. El contacto abierto es

un elemento no conductor con resistencia infinita.

La función Y es un dispositivo formado por un conjunto de elementos que deben estar en estado conduc-

tor para que el resultado sea conductor (contactos en serie).

La función O es un dispositivo formado por un conjunto de elementos e n los que basta con que uno de ellos es-

té en estado cond uctor para que el resultado sea conduc tor (contactos en paralelo).

La función INVERSOR es un dispositivo formado por un solo elemento que toma el estado conductor si el

órgano de accionamiento está en estado no conductor, y a la inversa.

Cualquier dispositivo controlado por otros que son resultado de dispositivos lógicos siempre se puede

descomponer hasta encontrar solamente dispositivos simples.

En corriente alterna puede ser entre fase y neutro o con un trans formad or separador.

El circuito de mando se protege en la parte que se conecta a la red, y en la parte del conjunto de los relés

y aparatos.

En los circuitos de mando se representan los conductores de la alimentación en la parte superior e infe-

rior del esquema.

En los automatismos eléctricos una orden se puede hace pe rmanente a partir de una señal de corta dura-

ción; es la función de memoria.

La memoria con retención eléctrica tiene la ventaja de que si hay un fallo en el suministro de energía

eléctrica los motores se pararán.

122



I


Respond e de manera breve a las s igu ien tes pregun tas ,

I. ¿ Cómo está la alimentación del circuito de mando de accio namiento de contactores

y

relés respecto del resto del armario eléctrico?

. En los circuitos de mando de corriente alterna, Indica de qué forma se realiza la

conexión.

. Indica las ventajas (si las hay) de tener una alimentación separada en los circuitos de

mando.

. ¿En qué tipo de instalaciones de mando

y

control es frecuente el uso de la corriente

continua como fuente auxiliar?

E S. Si en una instalación hay circuitos de mando

y

control con distintas tensiones, indica

qué precauciones se deben tomar en la realización de los esquemas.

. Escribe la denominación normalizada para los conductores generales de mando en

circuitos de corriente continua

y

de corriente alterna.

. ¿ Cuándo decimos que un circuito está alimentado por contactos en serie?

. ¿A qué es idéntica cualquier función Y (resultado de varios términos)?

59 . ¿Qué es carac terístico como func ión O en la memoria con retención eléctrica?

. ¿Qué ventaja tiene la memoria con retención eléctrica en caso de falta de alimenta-

ción en la red de los motores?

Com para tus respues tas con las que

te

n d i c amos

l

ina l de la un idad . Si has comet ido

e rro res , repa sa la par te co rrespond ien te de l tema an tes de prosegu ir tu es tud io .

123





21. Falso. Puede n ser admisibles o no admisibles depe ndien do de la durac ión de la

sobrecarga.

22. Verdadero.

23. Falso, necesita de otro elemento que real ice la desconexión (contactor).

24. Verdadero.

25. Verdadero.

26. Falso. Es más rápida la protección por cortocircuito.

27. Verdadero.

28. Verdadero.

29. Falso. Se consiguen adoptar valores de resistencia a tierra más elevados gracias al uso

de interruptores diferenciales.

30. Falso. Es la más adecua da con tra cortoc ircuitos .

31. Verdadero.

32. Falso. Sus sistema de accionamiento es por medio de gas.

33. Falso. Se pueden encotnrar con corriente continua y con corriente alterna.

34. Verdadero.

35. Verdadero.

36. Verdadero.

37. Falso. Se uti l izan para altas tensiones y se usan como seccionadores.

38. Verdadero.

39. Verdadero.

40. Falso. Nos indica el número de contactos ya que pueden haber más de uno del mismo tipo.

41. Verdadero.

42. Falso. Reta rdan el cierre o la ap ertu ra de un co nta cto a parti r de activarse el

temporizador por una señal de mando.



UNIDAD 8 AUTO MATISMOS Y CUAD ROS ELÉ CTR ICOS (I)

43. Verdadero .

44. Verdadero .

45. Falso. P ertene ce al gru po de los cíclicos.

46. Verdadero .

47. Fa lso . Sí env ía c ic los de funcio nami ento automát ico s.

48. Verdadero .

49. Verdadero .

50. Fa lso . Indican informac iones especí f icas.

51. Separada.

52. a) entre fase y neutro, b) entre fases con un transformador separador de circuitos.

53. C ons ide ramos las sigu ientes ve ntajas : a) sep arac ión de circuitos en tre la parte de

potencia y de control, b) se hace posible el uso de tensiones no peligrosas para el cuerpo

humano .

54. En las instalaciones con relés de protección para asegurar el funcionamiento de estas

protecciones, en caso de faltas en la red.

55. Conviene hacer hojas de planos dist intas para las diferentes tensiones que puede haber

en el conjunto de la instalación. También se dibujarán en hojas separadas las tensiones

a lternas y cont inuas.

55. Para corr ien te continu a: L+ (pos it ivo) L- L- (nega tivo). Para co rr ien te alterna entre fas e

y neutro : L1 (fase) N (n eu tro)

57. Cuando es necesario que estén cerrados todos los contactores de los pulsadores.

58. A la inversa de una fun ció n O for mad a por los inversos de estos té rmin os .

59. Una pa rte del circu ito pasa al estad o de co nd uc tor dep end ien do del propio circu ito:

rea l imentación.

60. Los motores se paran y, aunque vuelva la tensión de la l ínea, no se ponen en marcha

hasta que actúa el operador. Se evitan puestas en marcha no deseadas de la maquinaria.

126



ÍNDICE

A U T O M A T I S M O S Y C U A D R O S E L É C T R I C OS I )

INTRODUCCIÓN A LOS AUTOMATISMO S 6

1. P artes de un automa tismo 7

2. El lenguaje de los automatis mos 7

3. Sistema Ana lógico y Sis tema Digital 8

- Señal Analó gica 8

- Se ñal Digital 8

4. Au tomatis mos cableados y programa dos 9

- Lógica cableada 9

- Lógica P rogramada 9

CONCEPTOS GENERALE S DE LA APA RAME NTA ELÉCTRICA 18

1. Co nceptos generales relativos a la aparam enta eléctrica 19

- Definiciones básicas 19

- Funciones de la aparam enta 23

2. Co nceptos especí ficos para identificar y elegir la aparame nta 23

- Definición de términos generales 23

- Tiempo s de actuaci ón de los aparatos 25

- Distancias 25

- Tensiones 26

3. Co ndiciones ambientales de funcio namie nto 26

4. Otras definicione s 27

5. Ré gimen transitori o 28

CLAS IF ICACIÓN DE LA APA RAME NTA ELÉCTRICA 32

1. Clas ificación general 33

2. Clas ificación de la aparam enta de baja tensión 33

- Clas ificación según el tipo de corrie nte 34

- Clas ificación según las condicione s exteriores o ambientales 34

- Clas ificación según el medio de corte 35

- Clas ificación según el acc ionamie nto 35



- Clas ificación según el montaje y conexio nado 37

- Clas ificación según el poder de maniobra 37

- Clas ificación según la función o empleo 39

3. Instalación de la apara menta bajo envolvente 39

- Valores de la primera cifra caracterís tica 40

- Valores de la segunda cifra caracterís tica 41

- Grado IP según aplicación (tabla 4) 41

4. Condic iones de utilización de la aparam enta según su aplicación 42

- Ca tegoría de empleo 42

- Clasificación de los aparatos o de sus componentes

por su función específica 44

5. Maniobra s 46

6. Ele mentos auxiliares 48

7. Tipos de servicio 48

8. Instruccio nes de instalación, funci onam iento y mantenim iento 52

9. Co ndiciones ambientales normales 52

10. Co ndiciones fuera de los valores normales 53

11. Límites de obligado funci onami ento 53

12. Sec ciones normales de los conduc tores redondos de cobre (tabla 7) 54

D ISPOS IT IVOS DE PROTECC IÓN 58

1. Conc eptos generales 58

2. Dispos itivos de protecci ón 61

- Relé térmic o 61

- Relé elec tromagné tico 63

- Interruptor magne totérmic o 64

- Interrup tor diferencial 65

- Relé de máxi ma tens ión 67

- Relé de mínima tensión 67

- Relé de control taco métrico 68

- Relé de protecció n contra interrupc ión de fases 69

- Seccionadores 69



3. Relés temporiz adore s 92

- Tempo rizadores magnéticos 93

- Temporizadores neumáticos 93

- Temporizadores térmicos 93

- Temporizadores electrónicos 94

- Dispos itivos electromec ánico s de temporiz ació n 94

4. Otros relés 96

5. Ele mentos auxiliares de mando y señalizac ión 97

-Manua les 97

- Detectores y automático s 99

6. Ele mentos de señalizac ión 101

ESQUEMAS DE MANDO Y CONTROL 106

1. Los automatis mos eléctricos 107

2. Los sistemas de conmu tación 108

3. Las funciones lógicas fundame ntales 109

- Los dispos itivos Y 110

- Los dis pos itivos O 111

- Los dispositivos INVE RSO R (NOT ) 111

- Dis pos itivos de co njun to 112

- Conve rsión de funciones Y en C 112

4. E lementos principales de los esquemas de mando 113

- El circ uito de ali menta ció n 113

- P rotecc iones de los circ uitos de mand o 115

- S epara ción de los circ uitos de mando de varias tensi one s 115

- Dis posic ión de los ele mentos de los circ uitos de mand o 116

- Los con tactos en seri e y en paral elo 116

5. Los circ uitos con mem oria 118

6. Me moria con retención eléctrica 119



3. Reglas de protecc ión contra sobreca rgas 71

- Regla gene ral 71

- P rotección por interru ptor automá tico 72

- Ca racterísticas de disparo 75

LOS CONTACTORES 80

1. Conc eptos básicos 80

- P olo de un apa rato 81

- Co ntacto auxiliar 81

- Co ntacto de reposo 81

- Co ntacto de trabajo 81

- C ontacto de acción temporiz ada 81

- P oder de ruptur a 81

- P oder de conexión 81

- Tensión de restable cimiento 82

- Flujo magnétic o ()) 82

- E lectroimán 82

-Re luctancia 83

- Co rrientes de Foucault 83

2. Clas ificación 83

- Según el tipo de acc ionamie nto 83

- Según la disposic ión de los contactos 85

3. Simbologí a y referenc iado 86

4. Co ntactor elec tromagnétic o 87

RELÉS DE MANDO Y APAR ATOS AUXIL IARES 90

1. Clas ificación de los relés 90

2. Relés auxilia res o de mand o 91

- Simbologí a y referenc iado 91

-Const i tuc ión 91



Documents

CURSO_INSTALADOR_ELECTRICISTA_CEAC_8.pdf