IE -15efu - ESQUEMAS FUNCIONALES · con bobina desenergizada, contactos temporizados a la excitación, a la desexcitacion, límites de carrera, pulsadores, etc. Los distintos elementos

IE-15efu - ESQUEMAS FUNCIONALES

SISTEMAS AUTOMATICOS COMANDADOS POR RELES

Alfredo Rifaldi

Norberto I. Sirabonian

1 - SIMBOLOS Y NORMAS

Los sistemas comandados por relés son ejemplo típico de sistemas de control discontinuo (marcha -parada).

Los símbolos con que se dibujan los diagramas dependen de las normas que se utilizan.

Estas normas son distintas, y los símbolos, y su utilización son muy distintos, y es conveniente no hacer mezclas.

Cada simbología tiene sus ventajas e inconvenientes respecto de las otras, y a cada una le corresponde una forma de diseño general.

Los símbolos representan bobinas, contactos abiertos con bobina desenergizada, contactos cerrados con bobina desenergizada, contactos temporizados a la excitación, a la desexcitacion, límites de carrera, pulsadores, etc.

Los distintos elementos se individualizan con un número o grupo de letras, que indican la función que cumplen.

También para esto hay normas, que fijan el significado del código.

ESQUEMAS FUNCIONALES - ANALISIS - ESQUEMAS TOPOGRAF ICOS

Los sistemas automáticos deben esquematizarse a fin de poder estudiar su funcionamiento, cuando se trata de sistemas con relés la esquematización que da mejor resultado es el esquema funcional.

En los esquemas topográficos se respeta la ubicación relativa de los aparatos, los bornes se unen con líneas que representan los conductores, aun los circuitos muy sencillos son difíciles de entender inmediatamente por la gran cantidad de interconexiones.

El esquema funcional se basa en la representación sucesiva de los circuitos en el orden, en lo posible, en el cual intervienen en la secuencia normal de las maniobras.

Se dividen entonces maquinas y aparatos en sus elementos constitutivos.

El esquema funcional no es adoptado en general para los circuitos de potencia, aún cuando se habla de un esquema funcional de una instalación (sobreentendido completo), se alude a un esquema en el cual figuran los circuitos de comando en forma funcional, y los de potencia en forma ordinaria (dibujados como esquema unifilar o trifilar respetando la topología eléctrica, y no la disposición de equipos real).

En los esquemas funcionales los contactos de los equipos y aparatos, se representan siempre en la posición que corresponde con falta de alimentación eléctrica (llaves principales abiertas, circuitos desenergizados).

En los esquemas funcionales se separan los componentes de cada aparato, contactos, bobinas, rotores, estatores, etc, y se asocian por funciones tratando de simplificar al máximo cada esquema.

El esquema se representa entre dos barras que representan la fuente de alimentación, y los distintos circuitos parten de una y llegan a otra incluyendo todos los elementos que se representan con un

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símbolo y una sigla que los individualiza.

Al realizar un esquema funcional debe diagramarse de manera que pueda ser leído de corrido, para esto es conveniente respetar un orden de funciones que en general puede coincidir con su orden en el tiempo.

Los criterios de diseño deben ser tan flexibles como sea necesario en beneficio de la simplicidad y que no sea necesario anticiparse en la lectura del funcional saltando una parte.

Para analizar el esquema funcional se debe tener en cuenta que normalmente se lo dibuja con todas las bobinas desexcitadas, y los contactos que dependen de órganos mecánicos en la posición que les corresponde en estado normal (por ejemplo los contactos de máximo y mínimo nivel estarán dibujados ambos en posición abierta - si se cierran por máximo o mínimo nivel-).

Es conveniente ayudarse de una tabla en la que se indican todos los elementos que intervienen en el funcional y los estados en que pueden encontrarse numerados en una forma convencional.

La tabla se llena de ceros y unos que indican desexcitacion o excitación del relé, o reposo o trabajo del elemento.

Al construir esta tabla deben evidenciarse todos los estados, aun algunos que son transitorios y no tienen mayor importancia aparente, debe tenerse en cuenta que entre la excitación de un relé y la excitación de otro relé comandado por el primero puede transcurrir algún tiempo (generalmente milisegundos).

Es conveniente al hacer este estudio producir entre un estado y el siguiente un solo cambio por vez, aunque esto no sea rigurosamente cierto.

El esquema funcional debe estar completado con una somera descripción del funcionamiento (que generalmente se omite) y una clara descripción de las funciones especiales, y posición de los elementos en estado normal (que si se omite puede inducir a error a quien lo estudia).

El esquema funcional se completa a veces indicando los bornes y los conductores.

En muchos casos es conveniente que la numeración de conductores este fijada por el funcional, en este caso el esquema se convierte en llave de todo el circuito.

Otra información que complementa el funcional es el esquema de borneras e interconexiones.

ANALISIS LOGICO

La función de los elementos lógicos de un circuito es decidir, contactos en serie de distintos relés permiten el pasaje de una señal si están cerrados todos, esta es la función AND (Y), contactos en paralelo permiten el pasaje de una señal, si solo uno esta cerrado, esta es la función OR (O).

Es útil para estos estudios desarrollar una notación especial, que nos permita simbolizar , y transformar los circuitos de contactos, esta notación es utilizada en el álgebra de Boole.

A, B, C, son contactos de relés.

A es un contacto normalmente abierto (NO - Normally Open) del relé. A es un contacto normalmente cerrado (NC).

A.B = C indica que deben estar cerrados A y B para que se tenga señal en C (serie), a veces se usa el símbolo de intersección ^.

A+B = C indica que debe estar cerrado A o B, al menos uno de ellos, para que se tenga señal en C (paralelo), a veces se usa el símbolo de unión U.

Damos a continuación propiedades intuitivas y luego de comprensión mas trabajosa, es conveniente



representar en cada caso el circuito eléctrico correspondiente y realizar la tabla de estados a fin de tomar agilidad en el uso de la notación.

A.#A = 0 circuito abierto.

A+#A = 1 circuito cerrado.

A.A = A contacto repetido en serie.

A+A = A contacto repetido en paralelo.

A.1 = A contacto en serie con circuito cerrado.

A.0 = 0 contacto en serie con circuito abierto.

A+1 = 1 contacto en paralelo con circuito cerrado.

A+0 = A contacto en paralelo con circuito abierto.

En estas operaciones se utilizan los paréntesis como en el álgebra, en este caso la notación con símbolos algebraicos es mas intuitiva, y se indican una serie de notaciones equivalentes.

(A.B).C = A.(B.C) = A.B.C

(A+B)+C = A+(B+C) = A+B+C

Propiedad distributiva y asociativa.

(A+B).C = A.C + B.C

(A.B) + C = (A+C) . (B+C)

La segunda igualdad nos puede dejar un poco perplejos, pero téngase en cuenta que si se desarrolla y se aplican las propiedades ya indicadas es demostrable.

(A+C) . (B+C) = A.B + A.C + C.B + C.C = A.B + A.C + C.B + C = A.B + C.(A+B+1) = (A.B) + C.(1)

Los círculos de Euler pueden contribuir a una mejor comprensión de las propiedades que se han mostrado.

Dentro del circulo se representa el estado A, y fuera el estado #A, la parte común a dos círculos representa el estado A.B, la suma de dos círculos representa A+B, que superficie se representa con #A+#B, y con #A.#B.

Una función se puede representar con una función matemática, con una intersección de superficies, con un conjunto de contactos, se llama función contraria la que se obtiene la superficie correspondiente a la función original.

Sea la función Y, la función contraria X = #Y.

Si se aplica dos veces la función contraria se vuelve a encontrar la función de partida Y = #X = #(#Y).

Estas propiedades son fácilmente deducibles con los círculos de Euler, otras propiedades son las siguientes:(A.B) = #A + #B(A+B) = #A . #B(A.#B) = #A + B

Los círculos de Euler nos permiten deducir mas operaciones lógicas, una de ellas es la sustracción, por ejemplo si al circulo A excluimos la superficie A.B, queda la superficie A.#B.

A - A.B = A.#B



En forma mas general se puede excluir de A la superficie B y el resultado es el mismo.

A - B = A.#B

Al tratar de representar eléctricamente la operación contraria topamos con un problema, debemos introducir en general un relé auxiliar, represéntese por ejemplo:

F = (X+M).#(X.A.#M)

Si introducimos el relé auxiliar R = X.A.#M entonces:

F = (X+M).#R

Para simplificar un sistema de comando automático podemos utilizar una mezcla de todos los m‚todos expuestos.

Traducir el problema a círculos de Euler sombreando las zonas.

Manipular con las superficies de Euler de manera de lograr representar superficies mas simples.

Traducir superficies simples a una expresión algebraica.

Traducir la expresión algebraica a un esquema eléctrico.

Agrupar los contactos que pueden utilizar inversores en lugar de contactos separados.

CIRCUITOS DE COMBINACION Y SECUENCIALES

Los circuitos en los cuales la noción del tiempo no interviene se denominan circuitos de combinación pura, si en cambio interviene la noción de tiempo se trata de circuitos secuenciales.

Una lampara comandada por distintos contactos conectados en forma cualquiera es un circuito de combinación pura, ya que el estado de la lampara puede deducirse de la posición de los contactos.

Un relé que tiene un contacto auxiliar en paralelo con algunos de los restantes contactos que lo comandan y puede quedar autoalimentado es un circuito secuencial ya que en este caso interviene la noción de tiempo, porque el relé tiene memoria del

estado por el que ha pasado.

En el punto anterior, hemos tratado circuitos de combinación considerando algunas formas de estudiarlos.

Una forma mas de estudio es construir una tabla de combinaciones, para cuatro variables por ejemplo se tiene la tabla siguiente.

Obsérvese que al pasar de un cuadro al contiguo cambia una sola variable por vez.

Una función cualquiera puede representarse sombreando los cuadros que corresponden,

YZ #YZ #Y#Z Y#Z

WX

#WX

#W#X

W#X



represéntese por ejemplo:

X.Y.Z.W ; X + #Y + #Z.#W

También la teoría de los grafos puede ser aplicada en estos estudios, imagínese un circuito con cuatro nodos, un nodo tiene consigo mismo unión eléctrica, esta situación se representa con 1, entre los nodos 1 y 2 no hay unión corresponde cero, entre otro par hay un contacto, en general entre cada par de nodos hay un contacto.

Se tiene la siguiente matriz (simétrica) de conexiones:

Hágase la representación eléctrica de esta matriz.

Nótese que la tabla indica solo las uniones directas entre nodos

Entre los nodos 3 y 2 existe además una unión C.E; entre los 4 y 2 se tiene C.D.

Represéntese la siguiente matriz:

Compárese con el circuito representado anteriormente.

La función que representa estos circuitos como se escribe.

Si se desea eliminar el nodo 3 se tiene:

Representase el circuito de esta función y compáreselo con el primero.

1 2 3 4

1 1 0 A B

2 0 1 D E

3 A D 1 C

4 B E C 1

1 2 3 4

1 1 0 A B

2 1 D+C.B E+C.D

3 1 0

4 1

1 2 3 4

1 1 A.D ///// B+A.C

2 1 ///// E+C.D

3 ///// ////// ////// //////

4 ///// 1

1 2 3 4

1 1 0 A B



Nótese como se forma cada elemento, al eliminar el nodo 3, por ejemplo el elemento de la fila 1 columna 4 es:

B+A.C

Mientras que el de la fila 1 columna 2 es:

0+A.D = A.D

En los circuitos secuenciales interviene la noción de tiempo en dos formas, como orden de sucesión de operaciones, y como duración de cada operación.

Cuando examinamos el estudio de los esquemas funcionales observamos la conveniencia de construir una tabla que relacione los estados de los elementos, cada estado lo denominaremos fase, y le podemos asignar un símbolo que lo individualice.

La misma combinación puede corresponder a fases distintas, en consecuencia estos circuitos tienen memoria y su estado depende del pasado.

En los relés normales, los contactos cerrados se abren, y posteriormente se cierran los abiertos, las fases son las siguientes:

Ciertos relés tienen contactos especiales, de manera que durante la transición quedan ambos cerrados (make before break)

Los relés indicados en segundo lugar se utilizan especialmente en circuitos telefónicos.

Cuando solo un relé por vez cambia de estado, se dice que el circuito es de secuencia rigurosa, no es as¡ cuando varios relés se comandan simultáneamente.

Consideremos un conjunto de contactos que comandan un relé, el relé esta alimentado cuando los contactos dan continuidad eléctrica, y no alimentado cuando no hay continuidad, podemos decir que la función de los contactos coincide con la excitación

del relé.

A = E(A)

Esto no es cierto durante le transición, es decir después que se ha excitado el relé y antes de que haya operado.

2 0 1 D E

3 A D 1 C <<<<<<< fila que se elimina

4 B E C 1

fase 0 1 2 1 0

A 0 0 1 0 0

A 1 0 0 0 1

fase 0 1 2 1 0

A 0 1 1 1 0

A 1 1 0 1 1



Distinguimos las siguientes fases:

Posición de partida, A = E(A) = 0 por ejemplo

Primera fase A = 0 = / E(A) = 1

Segunda fase A = E(A) = 1

De aquí¡ surge la relación fundamental de los circuitos secuenciales, sea p la fase, se cumple:

E(A)p = A(p+1)

Estudiemos la siguiente secuencia:

En la tabla se han indicado los valores de E(Z) para las combinaciones de las variables X, Y, Z.

Represéntese en los círculos de Euler la secuencia, represéntese E(Z) = 0 y E(Z) = 1 con distintos colores

Obsérvese que se atraviesa una sola frontera por vez.

Si en un circuito de pura combinación debemos considerar también los estados transitorios además de los estados estables la distinción con los circuitos secuenciales no es esencial.

Hablamos de órganos de comando (un pulsador), y órganos comandados (un motor) pero la distinción no es clara, los relés son órganos de comando y comandados, el significado no permite una clara distinción.

De todos modos es conveniente intentar una distinción entre órganos de comando y comandados, y se construye una tabla de combinaciones.

Supóngase que A y B son órganos de comando:

En el cuadriculado se pueden representar las fases y la secuencia.

Para la tabla hecha anteriormente con X, Y, Z, y E(Z) represéntense las secuencias suponiendo X e Y

1 2 3 4 5 6 7 8

X 0 1 1 0 0 1 1 0

Y 0 0 1 1 1 1 0 0

Z 0 0 0 0 1 1 1 1 V

E(Z) 0 0 0 1 1 1 1 0 <---+

Y 0 0 1 1

Z 0 1 1 0

A B

0 0 . . . .

0 1 . . . .

1 1 . . . .

1 0 . . . .



órganos de comando.

La secuencia debe ser claramente establecida describiéndola fase por fase detallando el estado de los órganos.

Se construye luego la tabla de secuencias, y en esta tabla se deben establecer las superficies que representan la excitación de los distintos órganos de comando.

Las superficies de excitación se traducen en expresiones algebraicas, el problema esta resuelto.

Mientras que las primeras operaciones admiten una única solución, la última nos conduce a distintas soluciones, veamos la secuencia de X, Y, y Z.

Notamos en primer lugar que se trata de un ciclo, Z se debe excitar en los estados marcados con x, 4, 5, 6, 7, el orden de los números indica la entrada y salida del ciclo:

E(Z) = P + (Z - Q) = P + Z . #Q

siendo: Z la superficie 8, 5, 6, 7

P la 8

Q la 4, 5

Obsérvese la superficie Z (columna Z = 1), la superficie de excitación de Z inicia con al superficie P y termina excluyendo la Q, represéntese esto con contactos.

Estudiemos ahora las superficies P y Q:

P = #X . Y

Q = #X . #Y

E(Z) = #X . Y + Z . #X . #Y

Represéntese el esquema eléctrico, y simplifíqueselo.

Estudiemos otras superficies, en la tabla siguiente:

Z 0 1

X Y

0 0 1 8 . .

0 1 4 5 x x

1 1 3 6 . x

1 0 2 7 . x

X 0 1 1 0

Y 0 0 1 1

M

0 1 4 5 .

1 2 3 6 .



E(X) = M . #Y + #M . X

Representemos el esquema eléctrico, al describir el ciclo entre las fases 3 y 4 el relé X puede quedar sin alimentación. Esta situación se observa en el croquis que puede dibujarse representando la fórmula.

Para lograr continuidad se debe agregar una superficie X . #Y, que se superpone a las otras, resultando:

E(X) = M . #Y + #M . X + X . #Y

Ya vemos como un mismo problema tiene dos soluciones, hay otras, que se obtienen por exclusión de las superficies por ejemplo, veamos primero la suma, después la exclusión con la operación contraria.

Cada guión -, o cada letra x, representan una de las ocho áreas que corresponden a los ocho estados posibles que se dan con elementos comandados X e Y, y un elemento de comando M.

#M . #X + M . Y

La solución del problema puede ser también:

E(X) = #( #M . #X + M . Y )

E(X) = #( #M . #X ) . #( M . Y )

E(X) = ( ##M + ##X ) . ( #M + #Y )

E(X) = ( M + X ) . ( #M + #Y )

Representar el esquema eléctrico.

En ciertos casos con distintas secuencias se puede llegar a un estado final, como se muestra a continuación.

-xx-

---- -xx-

-x--

xx--

= xx-- + ---- + -x--

-xx-

x--x

xx--

= contraria de --xx

x--x

x--x ----

--xx

= ---- + --xx

--> M --> -->

| |

V V



Se pueden describir dos ciclos que tienen una parte común, si se desea eliminar la parte no común debe excluirse una superficie para que no se entre a una de las secuencias.

Por ultimo señalemos que en ciertos problemas no es necesario que ciertos estados están perfectamente definidos, en estos casos se adopta el estado que permite mas simplicidad.

Ya se ha introducido el concepto de tiempo como regulador de la secuencia, pero no como factor de duración salvo en el caso indirecto de recorrido de un órgano mecánico.

Los contactos temporizados tienen un amortiguador que permite la operación de los contactos cierto tiempo después de la excitación del relé.

El contacto temporizado puede ser:

A^ cierra temporizado a la excitación. A^ abre temporizado a la excitación.

Av cierra temporizado a la desexcitacion. Av abre temporizado a la desexcitacion.

Estos contactos de introducen en una tabla de secuencias en las líneas verticales, y en las horizontales se introducen los contactos instantáneos del mismo relé, el problema se trata como de costumbre.

Debe destacarse que en los casos en que actúa el relé temporizado los caminos son diagonales.

SINTESIS DE CIRCUITOS - SIMPLIFICACION.

En los puntos anteriores se han introducido conceptos y formas de proyecto de circuitos automáticos que quizás por su elegancia entusiasman.

En ningún momento debe perderse el sentido de lo que debe realizarse, se debe proyectar un circuito de uso industrial, se debe tener en cuenta que sucede en caso de falla, en caso de interrupción de la alimentación, en caso de que no se respeten condiciones iniciales, y en otras situaciones que el proyectista debe imaginar y que tienen algún sentido.

Al proyectar un circuito debe buscarse la solución optima, pero lo óptimo es difícilmente definible, no siempre la solución con menor número de contactos es la optima, menos contactos en los relés pueden exigir pulsadores o límites de carrera con

mas contactos, menos contactos en juego pueden exigir mas cableados e interconexiones, as¡ se v‚ la dificultad de buscar algo que no puede ser definido, ya que la mejor solución de un caso puede no serlo en otro.

En general es conveniente que los fines de carrera y los pulsadores no tengan mas de un juego de contactos, ya que en general es difícil garantizar la simultaneidad de los contactos de estos elementos.

Dada la operatividad del sistema se buscan elementos auxiliares necesarios, y se puede proyectar el circuito.

En algunos casos se pueden hacer simplificaciones, ya sobre les superficies de tablas de secuencia, ya sobre los esquemas eléctricos.

Represéntese por ejemplo:

E(X) = A . B

--> --> Q -->



E(Y) = A . C

Es posible utilizar el mismo conjunto de contactos A para ambos circuitos.

Represéntese:

E(X) = A + B . C

E(Y) = B + A . C

Es posible utilizar solo un conjunto de contactos A, uno de B y uno de C con un montaje en puente.

El asociar fines de carrera, y pulsadores permite también simplificaciones útiles, y par esto es conveniente llevarlos hacia el lado de barras de alimentación del esquema eléctrico.

DISEÑO LOGICO CON CIRCUITOS INTEGRADOS -

Conocida la lógica de relés y contactos, que hemos adoptado y que nos conduce a soluciones cableadas, podemos tratar de desarrollarla con otros dispositivos, los circuitos integrados.

Consideremos dos señales A y B, un dispositivo que llamamos AND nos entrega la señal F cuando A y B están presentes, es como si dos contactos de los relés A y B fueran conectados en serie.

Análogamente un dispositivo OR corresponde a los contactos en paralelo.

Se puede definir un inversor NOT, que es análogo a un contacto abierto a la excitación del relé.

Se pueden también definir las funciones NAND, que es:

F = #(A.B) = #A + #B

Y NOR, que es:

F = #(A+B) = #A . #B

Los mismos problemas resueltos con contactos se pueden resolver con estos dispositivos.

En caso de encadenamientos se observa que estas soluciones son mas inmediatas.

Represéntense:

F = (A.B) . (C.D)

F = #(C . #(A.B))

PROBLEMAS

Dos llaves controlan la luz de una escalera, el cambio de posición de una llave cualquiera cambia el estado de la lampara.

- Represéntense los círculos de Euler.

- Se obtiene F = A.#B + #A.B

- Constrúyase la función #F, que también es solución.

- Compárense las soluciones F y #F



Tres llaves controlan una luz de escalera, resolver el circuito, hacer iguales consideraciones que en el caso anterior.

Tres operadores tienen cada uno una llave de dos posiciones, cuando dos de ellos tienen su llave en la posición que corresponde a una misma decisión esta se toma independientemente del tercer operador.

- Represéntense los círculos de Euler, la zona común a al menos dos círculos es solución del problema.

- Se obtiene F = A.C + B.A + C.B

- Hágase la tabla de combinaciones que muestra el estado de F con las distintas condiciones de A, B y C.

- Demuéstrese que otra solución del problema es #B.A.C+C.B+#C.A.B

- También #A.B.C + A.#B.C + A.B.#C + A.B.C, que se obtiene de la tabla de combinaciones cuando F=1

- Constrúyase la función #F, y después hágase la contraria, que también es solución.

- Compárense las soluciones F y #F

Cinco operadores tienen cada uno una llave de dos posiciones, cuando tres de ellos tienen la llave en la posición correspondiente a una decisión esta se toma con independencia de los otros dos últimos operadores.

- Haciendo analogía con el problema anterior se puede obtener una solución sencilla.

- Hay mas combinaciones que producen el mismo resultado, pero se simplifican.

- Una solución es: F=A.B.(C+D+E)+(A+B+C).D.E+C.((D+E)+(A+B))

- Supongas que los operadores son solo 4, y que uno de ellos tiene decisión de doble valor, como si D = E en cualquier condición.

- Resulta F=D.(A+B+C) + C.(A+B)

Se necesita construir un circuito que cada cuatro impulsos de entrada de una salida, este contador debe estar constituido por relés convencionales.

- Componentes: M relé de comando, se excita con la señal de entrada, X, Y y Z relés contadores.

- Hágase una tabla de combinaciones:

M =;0; 1 ; 4 ; 5 ; 8 ; 9 ; 12 ; 13 ; 16

M =;1; 2 ; 3 ; 6 ; 7 ; 10 ; 11 ; 14 ; 15

- Se debe determinar analíticamente el circuito que describe el ciclo 1 a 16; los impulsos de entrada son 1-2, 5-6, 9-10, 13-14 y la salida puede ser elegida convenientemente según sea necesaria, con combinaciones de señales de los relés X, Y y Z.

X 0 1 1 1 1 0 0 0

Y 0 0 1 1 0 0 1 1

Z 0 0 0 1 1 1 1 0



- Determinar las funciones de excitación de los relés E(X), E(Y), E(Z), Las funciones de excitación se deben describir en las formas mas simples posibles, es conveniente la superposición de áreas para que se asegure continuidad de las alimentaciones.

- E(X) = M.#Y.#Z + X.(#M+#Z+Y)

- E(Y) = M.Y + (#M+Y).(X.#Z+#X.Z)

- E(Z) = M.Y.X + Z.(#M+X+#Y)

- La función de salida se puede dar con F = M + X + Y + Z

- Representar gráficamente el circuito; si se describen las funciones en otras formas se obtienen circuitos ligeramente distintos, pero no mejores en general.

- Se puede lograr una simplificación importante no superponiendo áreas, pero debe estarse muy seguro de la actuación de los relés, la superposición garantiza la buena actuación y no complica el circuito en exceso.

- Represéntese la secuencia de actuación el tiempo de los dispositivos.

EL ESQUEMA FUNCIONAL Y LA DOCUMENTACION CONSTRUCTIV A

La utilidad del esquema funcional durante el proyecto de una obra es indiscutible, es una forma de pensar y dejar documentado el pensamiento, su representación muestra contactos y bobinas que pertenecen a distintos aparatos.

A medida que el funcional se construye, es conveniente indicar en un cuaderno de aparatos, los elementos (contactos, bobinas, ...) que se han ocupado, este control permite mantener la seguridad de que los elementos previstos alcanzan (hasta que no hay mas disponibles). El no hacerlo puede generar dificultades al momento de realizar la obra salvo que esta sea muy simple.

Este control se lleva adelante a medida que el funcional avanza en su proyecto, o puede postergárselo a determinadas etapas de avance, pero la consecuencia será la modificación del funcional después del control indicado.

El solo hecho de marcar lo controlado, en esta tarea no es suficiente, es necesario e indispensable un control repetido y mutuo.

Para facilitar la tarea de control, una posible idea es numerar los conductores de manera ordenada en el funcional.

Al hacer esto queda adoptado el funcional como documento base, y en este caso es conveniente que la numeración de conductores individualice la posición de los mismos en el funcional.

As¡ del funcional se pasa al cuaderno de aparatos por medio del nombre del elemento (del aparato), y observando en el cuaderno de aparatos, el nombre (número) de un conductor, se llega a su posición en el funcional.

Mientras el funcional parece necesario para la comprensión del proyecto (del funcionamiento), el cuaderno de aparatos es un documento de trabajo que por lo descripto hasta ahora solo lo hemos usado para controlar el grado de ocupación y compatibilidad

Al haber volcado en el cuaderno de aparatos el identificador de todos los conductores hemos construido indirectamente la documentación suficiente para realizar el cableado.

Si bien toda la información puede estar contenida en el funcional, al haberlo llevado al cuaderno de aparatos lo hemos puesto en forma mas practica y accesible a quien debe realizar el conexionado.

Efectivamente, en lugar de recorrer tender, y conectar un conductor por vez, tomado del funcional, el



obrero conectara todos los conductores que llegan a un aparato a ese aparato, y después buscara donde debe conectar el otro extremo de cada conductor.

Para mejorar las condiciones en que se hace esta tarea podemos volcar con cada identificación de conductor el aparato (y quizás también el borne que corresponde a la otra punta del conductor).

El defecto de este modo de trabajar es que repetimos información al desarrollar documentación, y si se presentan errores es difícil encontrarlos.

En un proyecto que evoluciona, se actualiza, cambian los elementos, los aparatos, las funciones, a medida que se desarrolla, es difícil asegurar la coherencia.

La idea natural es intentar proyectar con un único documento, mantengamos como documento base el funcional, identifiquemos en el cada conductor.

Leyendo el funcional podemos determinar para cada conductor la siguiente información:

- Identificación del conductor (número)

- Origen del conductor borne aparato

- Destino del conductor borne aparato

- Ubicación del conductor en el funcional

La coherencia de esta lista esta basada en el funcional, y esta fijada a el, basta revisar el funcional, y marcarlo con esta lista al lado, y as¡ puede garantizarse la coherencia de los errores (lo cual ya es un gran logro), todos los errores deben buscarse en el funcional, y son errores funcionales, el resto de la documentación es coherente.

Existen sistemas de dibujo por computadora (diseño asistido por computadora), en los cuales el plano funcional, dibujado, puede ser leído generándose la lista de conductores como descripto.

Algunos sistemas "adquieren" la información a medida que se avanza en la "fabricación" del plano.

Supuesto que tenemos la "lista de conductores" el documento que ayudara a hacer el conexionado ("plano de conexionado") puede ser sustituido por la lista ordenada de conductores que salen de cada aparato ordenados aparato por aparato.

El proyectista tiene un orden jerárquico de los aparatos, que esta basado en sus "prejuicios", el orden natural que se le puede dar a los aparatos cuando estas tareas se desarrollan por métodos computacionales es el orden alfabético, y entonces los nombres de los aparatos quedan condicionados a la jerarquía alfabética, el responsable de dar nombres a las cosas deberá esforzarse en hacer su tarea con cierta lógica, de manera que el orden alfabético resulte aceptable.

De todos modos suponiendo que nadie explicara reglas de jerarquía, cualquiera que no conoce demasiado bien como es la instalación aceptaría como lógico el ordenamiento alfabético (como la guía telefónica - que solo en casos muy contados nos serviría ordenada de otra forma, por calles por ejemplo, porque conocemos la dirección y no el apellido).

Es evidente la conveniencia de que el nombre de los aparatos incluya alguna indicación de ubicación, área, lugar, y quedara formado el nombre por dos partes, el nombre que identifica al aparato, y el lugar donde se lo instala, las jerarquías de ordenamiento permitirán as¡ ordenar por áreas, de manera de que se tengan asociados los aparatos de una misma área, por aparatos, de manera de que en el documento se tengan próximos aparatos iguales de áreas distintas a fines comparativo.

También es conveniente que al nombre del conductor se asocie su función, lo que permite en un momento determinado asociar los conductores por esta característica, y controlar su compatibilidad o sus dimensiones (potencia, medición, comando, señalización, etc.).



Volvamos a los conductores, habíamos logrado reunirlos en una lista ordenada mientras leíamos el funcional, ordenada entonces por plano, y dentro de cada plano por ubicación (coordenadas del plano por ejemplo, que identifican al conductor dentro del plano).

Se trata simplemente de transformar esta lista en otra ordenada por aparatos, aparece aquí una dificultad no indiferente. Para poder obtener la lista completa de aparatos, donde cada aparato figure con todos los conductores que salen de el, es necesario duplicar todos los conductores, invirtiendo en el segundo conductor los equipos desde y hasta.

Cada conductor figura dos veces, una vez para cada extremo. Si en cambio se desea un cuaderno que nos permita hacer las conexiones es mas conveniente que cada conductor figure una única vez, y en este caso lo que deberemos hacer es controlar que los extremos estén en orden jerárquico (alfabético), el "desde" siempre será inferior al "hasta" por ejemplo.

También puede controlarse cuando se hace esta lista "simple", que solo se presenten conductores que van a aparatos que todavía no se han cableado como tales, están mas adelante en la lista.

De la lista de conductores se puede extraer la lista de aparatos, que puede compararse con otra generada en otra forma, lógicamente la lista extraída del funcional llegara a un grado de mayor afinamiento.

IMPORTANCIA DEL ORDENAMIENTO

Es obvio, pero no por ello de importancia despreciable que todas estas tareas se pueden desarrollar por simple ordenamiento de elementos, y que si efectivamente se acierta con los nombres adecuados, solo se tratara de ordenar alfanuméricamente registros de acuerdo a los nombres de una variable por vez.

Veamos, supuesto que tenemos los conductores en un archivo desordenados, si los ordenamos por nombre del conductor primero, y nombre de plano después, los tendremos ordenados en la mejor forma para controlar con los planos.

Si hemos cuidado que siempre el equipo desde sea menor que el hasta, lo que se puede hacer al momento de la adquisición o con un programa que controle, y si necesario cambie de ubicación cada registro,; ordenando por equipo hasta primero y desde después obtendremos el listado ordenado útil para construcción.

Hasta aquí se ha pensado en que la instalación se realiza con conductores, cable de un único conductor por cable, este tipo de construcción se realiza en tableros, o en instalaciones de poco tamaño, o importancia casas por ejemplo.

En los tableros paneles, instalaciones simples, se distribuyen los aparatos (que poseen bornes y contienen elementos), con algún criterio funcional.

Los conductores que unen bornes de distintos aparatos, deben recorrer algún camino, la primera solución desordenada es tirar líneas rectas que unen los bornes, en los tableros se utiliza la solución de colocar canales (cablecanales), dentro de los cuales se ubican los conductores.

El conductor sale del borne "desde", entra al canal mas próximo, lo recorre, tratando de acercarse al borne "hasta" para lo cual cambia de un canal a otro hasta que se alcanza el objetivo.

Los canales se llenan, cuando existe este riesgo el proyecto debe controlar el grado de llenado del canal, o dimensionar la sección que debe tener.

A veces se presentan problemas de compatibilidad entre conductores por funciones, señales débiles deben ser separadas de las señales fuertes, en estos casos se exigen canalizaciones separadas, y resulta de utilidad la clasificación por función de los conductores, antes sugerida.

El proyecto de cableado nace y se desarrolla, va avanzando y a medida que progresa deben controlarse el llenado, material que el proyecto insume, modificaciones, etc.



El cableado, la formación de cables, nace naturalmente de la lista de conductores ordenada por equipos.

Un cable solo puede incluir conductores que tienen los mismos equipos extremos, es importante además controlar la compatibilidad de los conductores cuando se los incluye en un cable.

Formado el cable se debe controlar su grado de llenado, no puede haber mas conductores que los que efectivamente se tienen disponibles, además muchas veces es conveniente cierto grado de reserva, por lo que algunos conductores deben quedar libes.

EL CABLEADO EN EQUIPOS E INSTALACIONES

En el proceso de fabricación de componentes (aparatos y tableros) y en el montaje de instalaciones, se presenta el problema de realizar cableados, conexiones, que respeten los esquemas eléctricos previamente concebidos en el proyecto.

Por otra parte para construir o instalar estos elementos es necesario conocer tipos, cantidades, características de los distintos cables utilizados, las distintas tareas a ejecutar requieren distintos documentos y distintos controles.

Se trata de describir someramente estas acciones y documentos, y un proceso natural de obtención, y procesos mas acelerados que se ajustan mas a la necesidad, y permiten quizás respetar rigurosamente los plazos de entrega.

Los elementos que se relacionan con estos documentos son varios, y se pueden organizar en distintos archivos que es necesario actualizar agregando, modificando o eliminando elementos, y también realizando operaciones de control de coherencia.

Estos archivos contienen forman bases de datos, relacionadas entre si, cuando un dato entra a un archivo se debe controlar su coherencia con otros, puede haber datos erróneos, o simplemente necesidad de generar otros datos.

Pensemos en un conductor, sus equipos extremos deben estar creados, si no es as¡, al menos para un extremo, podría darse el caso que el equipo (su nombre) estuviera mal escrito, también podría darse que nunca hubiese entrado el equipo, por lo que deberá ser informado al archivo de equipos.

La información puede estar organizada en los distintos archivos que se mencionan a continuación, u otros según necesidad especifica ligada a la modalidad de trabajo.

Equipos, con los siguientes datos:

Planos, con los siguientes datos.

Código del equipo (organizado jerárquicamente con cierta lógica).

Nombre del equipo

Documento (plano) general, de vistas.

Documento eléctrico (plano de borneras).

Ubicación en la planta (coordenadas, zonas, áreas).

Documento de especificación (de compra, de oferta, de confirmación).

Características de carga (potencias, ciclos, etc).

Marca, tipo, fabricante, proveedor.

Identificación de proyecto (número arbitrario).



Conductores:

Se observa en este archivo que se establece relación de conectividad entre equipos, y que todo equipo declarado en un conductor debe estar incorporado a la lista de equipos.

Cables:

Si se trata de un cable de potencia es útil conocer corriente, caída de tensión, sobrecargas, etc.

Tipo de cable, con los siguientes datos:

Identificación de origen, fabricante, tipo.

Descripción.

Revisión, fecha, responsable.

Identificación, nombre y tramo.

Función.

Origen: desde (equipo, borne)

Hasta

Cable al cual pertenece el conductor.

Plano de referencia (que justifica el conductor).

Estado del conductor.

Identificación, nombre.

Función.

Origen: desde (equipo)

Hasta

Tipo de cable.

Longitud del cable (recorrido).

Número de cables en paralelo (orden de multiplicidad del cable).

Plano de referencia.

Grado de ocupación del cable (conductores utilizados / disponibles).

Código del cable.

Descripción del cable.

Cantidad de conductores.

Sección.

Tensión nominal.

Diámetro externo.

Peso por unidad de longitud.

Resistencia y reactancia (si se trata de cable para alimentación de potencia).



Ruta en la que deben tenderse los cables.La ruta debe estar formada por tramos que se suceden uno tras otro, cada uno con determinada longitud, una ruta puede ser parte de otra, la organización de estas puede ser muy compleja.

Tramos de ruta.

Los tramos de ruta pueden ser básicamente de dos tipos, hay tramos en los cuales se puede ingresar y salir en cualquier punto, una bandeja, una trinchera, tienen esta característica, en cambio hay otros tramos, un caño por ejemplo, que tienen entrada y salida obligadas.

La diferencia fundamental estriba en como se determina la longitud de la ruta, en el caso de caño esta dada por la longitud del mismo, en cambio para la bandeja y tramos similares, esta dada en diferencia de coordenadas de entrada y salida de la ruta.

Canalización.

Tipos de canalizaciones.

Lógicamente estas base de datos pueden organizarse en distintas formas según sea lo que de ellas quiere extraerse.

LAS RUTAS DE CABLES

Una sucesión de canalizaciones define una ruta, el cable va pasando por caños, bandejas, agujeros, etc. las rutas pueden sumarse, lógicamente para que la información tenga sentido el orden de los sumandos debe ser correcto, y la dirección de su descripción también.

Seleccionamos rutas, y asociamos a cada cable una ruta, la ruta tiene longitud, que se transmite al cable.

A medida que los cables reciben longitud se puede confeccionar la planilla de materiales de cables.

Identificación, nombre.

Función.

Origen: desde (área, coordenadas, equipo)

Hasta

Longitud.

Plano de referencia.

Descripción de la ruta por sus tramos.

Identificación de la canalización.

Tipo de canalización (caño, bandeja).

Coordenadas validas, o longitud.

Código de canalización.

Tamaño (dimensión transversal de la bandeja, o diámetro del caño).

Peso por metro de la canalización.



Otras operaciones son controlar el llenado de tramos, buscar rutas de alternativa, controlar llenado de pasos críticos.

Computar materiales relacionados con extremos de cables o conductores: accesorios, botellas terminales, anillos identificadores, etc.

Además se deben hacer controles: puentes en borneras, generalmente los bornes a los que llegan conductores de igual nombre deben estar puenteados; conductores que inciden en un mismo borne, si tienen distinto nombre, puede ser un error.

Cantidad de conductores utilizados de un cable, puede estar vaco o haberse excedido el llenado...

EL ESQUEMA FUNCIONAL COMO DOCUMENTO - PLANO

Como todo documento de ingeniería debe ser concebido par que pueda ser transmitido, copiado, archivado, entendido, modificado...

En consecuencia la hoja en que se lo dibuja debe ser de tamaño normalizado.

Como el esquema requiere las mas de las veces de explicaciones y referencias es conveniente dividir la hoja en dos partes, una contendrá el esquema propiamente dicho, la otra nomenclatura con el detalle de nombres de los elementos citados, su ubicación, notas con explicaciones relativas al funcionamiento, planos de referencia y relacionados, esquemático general, unifilar, interconexiones.

El área donde dibujar el funcional tendrá una cuadricula auxiliar de 5mm y sus fajas horizontales y verticales estarán identificadas.

En relación con el funcional existirá una zona para indicar las sucesivas revisiones de las líneas del funcional, otra para indicar donde están las líneas de los contactos de una bobina, o las bobinas de cada contacto, otra para evidenciar la función de la parte de esquema representado.

Además cada hoja debe identificar la obra, el esquema, indicar el número de documento, de hoja, revisión, identificar a quien proyecto, cotrolo, aprobó, fecha.

DESARROLLO DE ESQUEMAS FUNCIONALES

Los esquemas funcionales son dibujos esquemáticos, con propiedades topologicas que permiten deformarlos manteniendo el contenido de información.

Los símbolos con que se representan los elementos componentes de los dispositivos tienen distintas formas, y de su comprensión surge la posibilidad de utilizarlos correctamente.

Pulsador de cierre ( o de apertura) tiene dos posiciones, una de "no accionado" y otra de "accionado", terminada la "acción" el pulsador vuelve automáticamente a la posición primitiva.

La forma convencional de dibujar el esquema funcional esta ligada a alguna norma que debe adoptarse, en este sentido la I.E.C. cada vez esta acercando mas las distintas formas de graficar, y de comprender estos esquemas.

Básicamente hay dos formas de realizar el dibujo, una con líneas de contactos horizontales, y la otra con las líneas verticales, la primera es característica de las modalidades de trabajo francesa y norteamericana, la segunda alemana, suiza, italiana.

A su vez el sentido de activación (y pasaje a reposo) de los contactos puede ser de arriba hacia abajo (o viceversa), o de derecha a izquierda (o viceversa) no siendo inmediato a primer golpe de vista adivinar la interpretación, y siendo entonces trágica (si no cómica) la mezcla de esquemas.

El pulsador (de cierre) definido mas arriba de dos posiciones, se considera con dos estados, 0 y 1, en 0 esta no accionado, (desexcitado si fuera contacto de un relé, no oprimido siendo un pulsador, o fin de carrera), su contacto esta abierto, en 1 esta accionado (excitado, oprimido) el contacto esta



cerrado.

La representación con letras es M por ejemplo.

El pulsador de apertura se representa estado 0 no accionado, contacto cerrado #M, estado 1 accionado contacto abierto.

Pulsador inversor esta formado por un par de contactos, uno abierto y uno cerrado, que tienen de un lado un borne común, se pueden identificar los contactos M1 el contacto de cierre, #M2 el de apertura (al ser accionado).

Pulsador de contactos múltiples, tiene mas contactos que se mueven simultáneamente, en ciertos casos hay además un orden de apertura y cierre de los contactos en la fase de transición entre las posiciones extremas.

Contacto de fin de carrera, es un pulsador accionado mecánicamente, el símbolo se usa para accionamientos propiamente mecánicos, u otros que transforman una señal en movimiento (termostato, presostato).

Llave, mal llamada muchas veces interruptor, tiene a diferencia de los dispositivos vistos dos posiciones estables, y pasa de una a otra por acción exterior.

Selector o manipulador es un dispositivo con mas posiciones estables, va pasando de una posición a otra y sucesivamente sus contactos se abren y cierran, en algunos casos se deben mantener cerrados en las transiciones, en otros casos se deben abrir (piénsese en un conmutador amperometrico, o en un voltimetrico).

En algunos casos el selector tiene posiciones inestables, que mantienen contactos accionados como si fueran pulsadores, y sirven para dar ordenes de accionamiento (por ejemplo un manipulador de comando y señalización de posición de un interruptor).

La relación de contactos y su estado según la posición se pone en evidencia en tablas donde para cada posición se indica si el contacto se encuentra en estado abierto o cerrado.

Relé electromagnético la posición de los contactos depende de que una bobina se encuentre excitada o no, la representación de los contactos del relé se hace siempre a bobina desexcitada.

Se puede hacer la representación de los contactos prescindiendo de su principio de funcionamiento, en forma simplificada solo se tendrán contactos de cierre (a la excitación o acción, normalmente abiertos, A), contactos de apertura (B, normalmente cerrados)

ESQUEMAS

Para representar un circuito de comando se puede hacer un esquema de ejecución, donde los órganos representados ocupan una posición en el espacio, que corresponde a la real, se indica el conexionado (cableado) y a estos esquemas se los llama topográficos.

También se puede hacer un esquema desarrollado, donde se indica el principio de funcionamiento, y por esto se lo llama funcional.

Ambos esquemas son equivalentes, y considerados topologicamente son un mismo y único esquema.

Los esquemas funcionales se desarrollan entre dos barras que representan la fuente de energía, entre ellas se indican contactos y demás dispositivos (bobinas, lamparas, etc).

Los relés en ciertos casos cumplen funciones de amplificadores de potencia, en otros casos son simples repetidores.

CIRCUITOS DE COMANDO <funcion2>



La tensión de comando esta fijada por normas de seguridad en muchos casos, sin embargo para muchas aplicaciones no puede ser demasiado baja.

Algunas normas fijan el valor de la tensión de comando, en especial para maquinas herramientas, en 100-110 V. Tensiones superiores son demasiado peligrosas.

Tensiones inferiores implican caídas de tensión inadmisibles si se utilizan conductores normales, además las bajas tensiones causan fallas (de funcionamiento) en los contactos sometidos a leve presión, no debiendo bajarse de 48 o 24 V.

A veces se alimenta el circuito de comando con la tensión entre fases, sin transformador de aislamiento.

En estas condiciones las puestas a tierra del circuito de comando obstaculizan la interrupción.

Cuando una fase falla, la tensión en el circuito de comando se reduce a un valor comprendido entre el 50 y el 85 % del valor nominal.

El motor alimentado en monofasico (con solo dos fases) induce en la fase que esta separada de la red una cierta tensión, que es función del estado de carga del motor.

La tensión de comando obtenida entre fase y neutro (de la fase separada) esta entre el 40 y 60 %, los contactores enganchados caen, los que deberían engancharse no funcionan.

La tensión de comando obtenida entre fases (una sana y la otra interrumpida), esta entre el 40 y 80 %, no todos los contactores enganchados caen, los que deberían engancharse no funcionan correctamente.

En sistemas de neutro aislado o puesto a tierra con impedancia se debe utilizar la tensión entre fases alimentando el comando, mientras en sistemas con neutro a tierra es preferible utilizar la tensión fase tierra.

La protección de los circuitos se debe hacer con interruptores de manera de eliminar el defecto de una fase.

Si hay interrupciones fugitivas de la alimentación (si relativamente frecuentes) debe ser prevenido el recierre automático con timmer y un relé.

En grupos de gran importancia se debe poner en lugar del transformador del circuito de comando una unidad que garantice la continuidad de la alimentación en caso de interrupción breve de la red general, esto en el pasado se lograba con grupos convertidores con volante de inercia, y hoy con U.P.S.

Cuando ocurre la falta de energía, se debe detener todo en un tiempo breve (0.5 a 3 seg) e interrumpir el comando para evitar que se produzca el arranque intempestivo de las maquinas que se detuvieron.

Si fuera necesario arrancar en breves tiempos cuando la energía se restablece prontamente (y oportunamente) dispositivos automáticos de reaceleracion comandaran los arranques adecuadamente espaciados en el tiempo, para evitar sobrecargas y caídas de tensión excesivas.

ELECCION Y DIMENSIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR DE CO MANDO

El transformador de comando debe ser monofasico, con arrollamientos separados (no debe ser autotransformador).

Esto es especialmente importante en las redes con neutro aislado o puesto a tierra con impedancia, en las redes de mas de 220 V, en los equipos que comandan mas de 2 motores, y en los circuitos de comando que tienen un gran desarrollo.

En general los pequeños transformadores normales no sirven ya que su caída de tensión (con carga muy inductiva, bobinas de contactores) es muy grande.



El transformador debe estar abundantemente dimensionado para tener una caída de tensión pequeña (admisible) en su condición de funcionamiento mas desfavorable.

Para calcular la carga se debe considerar:

- todos los contactores simultáneamente excitados

- otros aparatos indicadores, lamparas, etc. en funcionamiento

- el consumo de cierre del mayor contactor

La potencia continua del transformador puede ser de un 80 % de la carga.

Debe recordarse que un contactor abierto ofrece menor impedancia, y en consecuencia por su bobina circula mayor corriente, que se limita al momento en que su circuito magnético ha minimizado su reluctancia.

PROTECCION DEL CIRCUITO DE COMANDO

La protección mas conveniente parece ser con interruptores automáticos termomagneticos.

Cuando la intensidad primaria supera los 10 A conviene separar los circuitos secundarios, protegiéndolos con interruptores separados, y el primario se puede proteger con fusibles apropiados.

Después de que actúo la protección se debe verificar el buen funcionamiento de todos los elementos de interrupción del circuito: contactos auxiliares del contactor, contactos de los relés, contactos de llaves, reguladores, instrumentos de medida.

Téngase en cuenta que después de un cortocircuito generalmente quedan contactos soldados.

Para decidir la puesta a tierra del secundario del transformador se debe tener en cuenta que en un circuito de comando puesto a tierra es suficiente un defecto de aislacion para perturbar la instalación y producir tensiones de falla en las partes metálicas.

Si no esta puesto a tierra son necesarias dos fallas, y que pueden estar también al mismo potencial y no producir tensiones de contacto peligrosas.

Otro factor a tener en cuenta es la ubicación relativa en el circuito de los contactos de comando.

En caso de alimentación directa del circuito de comando se lo debe alimentar entre fase y neutro, la bobina debe conectarse al neutro sin contactos intermediarios.

Los efectos de una falla a masa (cortocircuito) sobre contactores son función del esquema aplicado.

Si en el circuito se encuentran entre fase y neutro respectivamente fusible E1, pulsador de parada B0, pulsador de arranque en paralelo con contactos de retención B1+C1, bobina del contactor C1, entonces un cortocircuito a masa entre C1 y B1 no tiene efecto de control, se funde el fusible E1, lo mismo pasa para fallas entre C1 y B0 o ente B0 y E1.

Otras formas de ubicar y conectar los dispositivos son erradas porque al producirse una falla se pueden producir situaciones de perdida de control o cierre intempestivo del contactor, y no se produce fusión del protector.

Si se utiliza la tensión compuesta para alimentar el circuito de comando, la falla del circuito puede producir el cierre intempestivo del contactor, su perdida de control, su alimentación indebida con baja tensión, y su eventual destrucción por alimentación inadecuada (queda abierto y alimentado).

COMANDO DE UN CONTACTOR A GRAN DISTANCIA



Un contactor se debe alimentar desde un pulsador ubicado relativamente lejos, entre los conductores de ida y vuelta al contactor se presenta cierta capacitancia (para conductores de 4 a 6 mm2 se tienen 0.2 microF/km de cable), entonces la reactancia del contactor se encuentra en serie con la capacitancia, se presenta un circuito resonante, que puede producir el cierre del contactor.

La corriente que puede presentarse puede ser muy elevada y producir calentamiento de la bobina, y saturación del hierro, estos problemas se pueden evitar con una resistencia (del orden del kohm) en paralelo a la bobina.

Cuando se tiene control de cierre y apertura, hay tres conductores entre pulsadores de comando y bobina del contactor y alimentación, y la capacitancia varía según estén cerrados los contactos, pudiéndose perder el control.

La resistencia que resuelve el problema además de tener cierta resistencia adecuada, debe tener suficiente capacidad de disipar energía, ligada a la tensión de alimentación, es una fuente de calor que no es conveniente se encuentre ubicada en la misma caja que el contactor.

FALLAS Y CONFIABILIDAD DE LOS CIRCUITOS DE COMANDO

Una de las modalidades de falla de un circuito de comando es el cortocircuito, la otra es la interrupción del circuito.

Los contactos que se maniobran se desgastan, aumenta su resistencia eléctrica, cada vez que la resistencia global del circuito llega a un valor tal que el impulso recibido es insuficiente para asegurar el funcionamiento del circuito, tenemos una falla del sistema de comando.

Las magnitudes en juego que afectan a esto son:

Tensión nominal de comando Un

Tensión efectiva de comando en el momento considerado de mal funcionamiento Ust

Resistencia de los conductores Rl

Número de contactos interpuestos en el camino de la corriente N

Consumo de la bobina del contactor Pwn

Tensión mínima de accionamiento del contactor Umin

Resistencias de los contactos Rc

La resistencia total del circuito de comando es Rl + Rc, y sobre ella se produce una caída deltaU(l+c).

Esta caída debe ser superior a la diferencia Ust-Umin, para que el funcionamiento sea el correcto.

Se tiene (Rl + Rc) * Pwn / Un = Ust - Umin

Se puede escribir la ecuación de confiabilidad:

(Rl + Rc)max = (Ust/Umin - 1)*(Un^2 /Pwn)

Puede demostrarse que la resistencia de los contactos varía con el número de maniobras.

Para un contactor de corriente continua, la formula indicada es correcta, en cambio para corriente alterna la tensión de llamada y la de mantenimiento tienen valores mínimos distintos.

Se puede representar en un gráfico relación (Rc+Rl)/Un^2 en función de la tensión Ust, este gráfico muestra para cada tensión de funcionamiento la resistencia (relativa) que puede presentar el circuito



de control (para su funcionamiento).

La relación entre la resistencia de contacto admisible y la posible es el índice de confiabilidad, para dar este índice se calcula la relación para Un, y para Ust = 0.9 Un.

Se supone que cada falla de comando es debida a un solo contacto, la probabilidad si se tienen n contactos en serie es:

Fj = n * Gj siendo Gj = Rcad

Esta probabilidad debe tener un valor bajo e impuesto.

Por ejemplo se analiza un comando de inversión de marcha de un motor de 45 kW / 380 V; 30 metros de conductores, 4 contactos en serie, sección 2.5 mm2, tensión nominal de comando 48 V.

A la tensión nominal se tendrán ocho fallas cada 10000 maniobras, y al 90% serán 16, la tasa de fallas se considera muy elevada.

Se analizara la tensión de comando de 220 V.

Estos valores son aceptables, la tensión no influyen la tasa de falla.

Otra solución posible es con un circuito auxiliar de 42 V que comanda el contactor de línea con sus tres contactos.

Ust Un 0.9*Un

R(c+l)/Un^2 2.1e-3 1.25*e-3

Rl 0.5 0.5

R(c+l)ad 3.7 2.2

Rcad 3.2 1.7

Gj 2.e-4 4.e-4

Fj 8.e-4 16.e-4

Ust Un 0.9*Un

R(c+l)/Un^2 2.1e-3 1.25*e-3

Rl 0.5 0.5

R(c+l)ad 100. 60.

Rcad 100. 60.

Gj 1.e-7 1.e-7

Fj 4.e-7 4.e-7

Ust Un 0.9*Un

R(c+l)/Un^2 7.3e-3 3.*e-3

Rl 0.5 0.5

R(c+l)ad 13. 5.3

Rcad 12.5 4.8



Debiendo adicionarse la que corresponde al circuito del contactor inversor, que puede fijarse en 4.e-7, por lo que Fj queda respectivamente en 6.e-7 y 300.e-7.

15 - ESQUEMAS FUNCIONALES

principios

esquemas típicos de comando de aparatos

comando de motores

casos particulares (cintas transportadoras, grandes motores)

(R) buscar lo que esta escrito...<función>

Gj 2.e-7 300.e-7

Fj 2.e-7 300.e-7

