Tablero de Control de Motores de Inducción

Tablero de Control de Motores de Inducción

• Conjunto de dispositivos eléctricos y electrónicos diseñados para controlar y proteger motores de inducción en diversas aplicaciones industriales.
• Puede incluir interruptores, relés, contactores, fusibles, PLCs y otros componentes para arrancar, detener, controlar la velocidad y proteger los motores.

Aspectos Constructivos

• Estructura: Generalmente construido con una estructura metálica o gabinete que protege los componentes internos.
• Puertas y Paneles: Permiten el acceso a los componentes internos para inspección, mantenimiento y ajustes.
• Rieles de Montaje: Para fijar los componentes como interruptores, contactores, relés, protecciones, etc.
• Etiquetado: Facilita la identificación y el mantenimiento de los componentes y conexiones.
• Cableado: Ordenado y estructurado para conectar los dispositivos según los diagramas y esquemas eléctricos.
• Sistemas de Ventilación: Pueden incorporarse en tableros de mayor tamaño o potencia para mantener la temperatura interna controlada.

Grado de Protección IP, NEMA e IK

• Grado de Protección IP: Indica la resistencia del equipo eléctrico al ingreso de partículas sólidas y agua (norma IEC 60529).
• Grado de Protección NEMA: Define el nivel de protección de equipos eléctricos en ambientes industriales (establecido por NEMA en Estados Unidos).
• Grado de Protección IK: Indica la resistencia al impacto mecánico de equipos eléctricos (norma IEC 62262).

Especificación

• Detalla la configuración de los componentes, la capacidad del motor, los esquemas de conexión, el tipo de protección y las normativas aplicables.

Suministro Eléctrico en Baja Tensión

• Se refiere a la distribución y utilización de energía eléctrica a niveles de tensión relativamente bajos.
• Los niveles normalizados varían según las regulaciones de cada país.
• En Perú, los niveles de tensión en baja tensión se establecen en la normativa vigente del CNE, y el suministro en BT está normalizado en 220V.

Circuitos de Control y Dispositivos de Protección para Motores

• Fusibles: Dispositivos de protección utilizados en circuitos eléctricos para prevenir sobrecorrientes y cortocircuitos.
• Los fusibles protegen tanto el motor como el cableado y otros componentes del circuito.
• Dimensionamiento: Debe basarse en la corriente nominal del motor y las condiciones de operación.
• Deben seleccionarse fusibles que puedan interrumpir la corriente de falla sin dañarse.
• Especificaciones: Los fusibles deben cumplir con las normativas y estándares aplicables (IEC 60269 y UL 248).
• Deben estar marcados con su corriente nominal, voltaje de operación y características de interrupción.

Interruptor Termomagnético

• Dispositivo de protección utilizado en circuitos eléctricos para desconectar automáticamente la corriente en caso de sobrecarga o cortocircuito.
• Compuesto por dos mecanismos de disparo: térmico (protege contra sobrecargas) y magnético (protege contra cortocircuitos).
• Mecanismo térmico: Basado en la expansión de materiales ante el aumento de temperatura debido a la sobrecarga.
• Mecanismo magnético: Basado en la acción de un electroimán para detectar corrientes de cortocircuito.

Tipos de Interruptores

• Interruptores de baja tensión: Utilizados en sistemas de baja tensión.
• Interruptores de alta tensión: Diseñados para sistemas de alta tensión.
• Interruptores de aire: Empleados en aplicaciones industriales.

Curvas de Disparo

• Representan la relación entre la corriente y el tiempo necesarios para que el interruptor actúe y desconecte el circuito.
• Curva B: Para protección de conductores y circuitos con carga resistiva.
• Curva C: Para protección de circuitos con cargas inductivas.
• Curva D: Para protección de circuitos con cargas altamente inductivas.
• Símbolo en IEC: Una figura rectangular con un número indicando la corriente nominal.

Guardamotor, Relé Térmico

• Guardamotor: Dispositivo eléctrico que protege motores eléctricos contra sobrecargas y cortocircuitos.
• Actúa como una combinación de interruptor termomagnético y relé térmico.
• Mecanismo térmico: Detecta la corriente excesiva en el motor debido a sobrecargas y activa el disparo.
• Mecanismo magnético: Detecta corrientes de cortocircuito y desencadena el disparo.
• Botones de ajuste: Permiten configurar los valores de corriente de disparo.
• Indicadores luminosos: Muestran el estado del guardamotor.
• Tipos: Magnético (se activa en caso de cortocircuito), térmico (protege contra sobrecargas prolongadas), y termomagnético (combina ambas funciones).
• Símbolo en IEC: Representación gráfica esquemática del dispositivo.

Accesorios y Condiciones de Montaje del Guardamotor

• Pueden contar con accesorios como bloques de contactos auxiliares, señalizadores y módulos de comunicación.
• Deben montarse en superficies adecuadas para disipar el calor generado durante la operación.

Relé Térmico

• Dispositivo de protección utilizado para detectar y prevenir sobrecargas en motores y otros equipos eléctricos.
• Se basa en la expansión térmica de materiales para activar su función de disparo.
• Elemento Bimetal: Componente sensible a la temperatura que se expande y activa el disparo en caso de sobrecarga.
• Contactos Eléctricos: Se abren cuando el relé se activa, interrumpiendo la corriente eléctrica.
• Tipos: Sobrecarga, Compensación y Diferencial.
• Relé Térmico de Sobrecarga: Protege contra sobrecargas prolongadas.
• Relé Térmico de Compensación: Ajusta el disparo según la temperatura ambiente.
• Relé Térmico Diferencial: Detecta diferencias de temperatura en dos puntos.
• Símbolo en IEC: Representación gráfica esquemática del dispositivo.

Accesorios y Condiciones de Montaje del Relé Térmico

• Pueden contar con accesorios como bloques de contactos auxiliares, señalizadores y módulos de comunicación.
• Deben montarse en lugares donde puedan detectar la temperatura del equipo a proteger.

El Contactor

• Dispositivo electromagnético utilizado para controlar y conmutar circuitos eléctricos de potencia.
• Actúa como un interruptor controlado por una bobina electromagnética.
• Bobina Electromagnética: Genera un campo magnético cuando se energiza.
• Contactos Principales: Conmutan la corriente eléctrica en el circuito de potencia.
• Contactos Auxiliares: Utilizados para señalización y control.
• Tipos: De potencia y de propósito específico.
• Contactores de Potencia: Utilizados para conmutar corrientes elevadas.
• Contactores de Propósito Específico: Diseñados para aplicaciones específicas.

Símbolo en IEC para Contactor

• Figura rectangular con la representación de la bobina y los contactos.
• Pueden contar con accesorios como bloques de contactos auxiliares, temporizadores y módulos de comunicación.
• Deben montarse en lugares donde estén protegidos de la humedad y otros factores ambientales.

Clase de Servicio AC

• AC-1: Cargas no inductivas o ligeramente inductivas, como resistencias, incandescencia, y calentadores.
• AC-3: Arranque directo de motores asíncronos con rotor en cortocircuito.
• AC-4: Maniobras frecuentes de motores asíncronos con rotor en cortocircuito.
• AC-5: Arranque y parada de motores en servicio intermitente.
• AC-6: Arranque y parada de motores en servicio continua con aceleración y desaceleración.
• Ciclo de Vida Útil de los Contactos / Especificación / Mantenimiento:
• El ciclo de vida útil de los contactos varía según la carga y frecuencia de conmutación.
• La especificación debe considerar la corriente nominal y las características del circuito.
• El mantenimiento implica inspecciones periódicas y limpieza de los contactos.

Relé Electromecánico

• Dispositivo que utiliza una combinación de componentes electromagnéticos y mecánicos para conmutar o controlar circuitos eléctricos.
• Se activa mediante una señal eléctrica en su bobina, que luego actúa sobre los contactos mecánicos para abrir o cerrar el circuito de potencia.
• Bobina Electromagnética: Genera un campo magnético cuando se energiza.
• Armazón o Carcasa: Contiene los componentes electromagnéticos y mecánicos.
• Contactos Eléctricos: Se abren o cierran en respuesta a la señal de la bobina.
• Tipos: De funcionamiento simple, múltiple y de tiempo.
• Relé de Funcionamiento Simple: Conmuta un único circuito en función de una sola condición.
• Relé de Funcionamiento Múltiple: Conmuta varios circuitos en función de distintas condiciones.
• Relé de Tiempo: Introduce una función de temporización antes de conmutar los contactos.

Base para Relés

• Componente en el cual se inserta y se fija el relé electromecánico.
• Proporciona una conexión eléctrica segura entre el relé y el circuito de control.

Mando y Señalización

• Pulsadores, pulsadores luminosos, selectores, finales de carrera, sensores, lámparas de señalización

Pulsadores

• Dispositivo de control manual para abrir o cerrar circuitos eléctricos temporariamente.
• Se activa con una presión manual y vuelve a su posición original al soltarlo.
• Botón: Superficie que se presiona para activar el pulsador.
• Cuerpo: Contiene el mecanismo interno y proporciona la estructura.
• Contactos Internos: Se abren o cierran al presionar el botón.
• Símbolo en IEC: Representación gráfica esquemática del dispositivo.

Pulsadores Luminosos

• Similar a un pulsador convencional, pero con una característica adicional de iluminación que indica su estado de activación.
• Botón: Superficie que se presiona para activar el pulsador.
• Cuerpo: Contiene el mecanismo interno y la fuente de iluminación.
• Fuente de Iluminación: Puede ser un LED o una lámpara incandescente que ilumina el botón cuando está activado.
• Contactos Internos: Se abren o cierran al presionar el botón.
• Símbolo en IEC: Incluye el símbolo del pulsador normalmente abierto (NO) o normalmente cerrado (NC), junto con un círculo que representa la iluminación.

Selectores

• Dispositivo de control manual utilizado para cambiar la posición de uno o varios circuitos eléctricos.
• Puede tener varias posiciones de funcionamiento y se utiliza para seleccionar entre diferentes opciones o modos de operación.
• Palanca o Disco Selector: Permite cambiar entre las diferentes posiciones.
• Cuerpo: Contiene el mecanismo interno y proporciona la estructura.
• Contactos Internos: Corresponden a las diferentes posiciones del selector.
• Símbolo en IEC: Generalmente consiste en una palanca o un disco con una línea vertical que indica la posición seleccionada; se utilizan números o letras.

Finales de Carrera

• Dispositivos de control que detectan la posición de un objeto o máquina.
• Generan una señal eléctrica cuando se alcanza un punto específico en su recorrido.
• Palanca Actuadora: Parte que entra en contacto con el objeto en movimiento.
• Cuerpo: Contiene los componentes internos y proporciona la estructura.
• Contactos Internos: Cambian de estado al ser activados por la palanca actuadora.
• Símbolo en IEC: Representa la palanca actuadora y los contactos internos en diferentes posiciones.

Sensores

• Dispositivos que detectan cambios en su entorno y convierten estos cambios en señales eléctricas o datos comprensibles.
• Esenciales en sistemas de control y automatización para captar información del entorno y tomar decisiones.
• Elemento Sensor: Interactúa con el entorno y detecta el cambio (óptico, mecánico, magnético, etc.).
• Transductor: Convierte la señal detectada en una señal eléctrica.
• Circuito de Acondicionamiento: Procesa la señal para hacerla adecuada para la electrónica de control.
• Salida: Proporciona la señal procesada al sistema de control.
• Símbolo en IEC: Los símbolos para diferentes tipos de sensores pueden variar según su función y tecnología.

Lámparas de Señalización

• Dispositivos utilizados para indicar el estado de un sistema, máquina o equipo mediante la emisión de luz.
• Ampliamente utilizadas en sistemas de control y automatización para proporcionar información visual.
• Cuerpo de la Lámpara: Contiene la fuente de luz y el sistema de soporte.
• Fuente de Luz: LED, lámpara incandescente u otra tecnología que emita luz.
• Lente o Cubierta: Proporciona protección a la fuente de luz y puede ser de diferentes colores para indicar diferentes estados.
• Conexiones Eléctricas: Permiten la conexión a la fuente de alimentación.
• Simbolo en IEC: Representa la fuente de luz y la lente en diferentes colores para indicar su estado.

Elementos de Cableado y Conexión

• Fundamentales en instalaciones eléctricas y sistemas de control.

Bloques Repartidores

• Dispositivos utilizados para organizar y conectar los cables en instalaciones eléctricas, permitiendo una distribución ordenada y eficiente.

Etiquetado e Indicaciones

• Esenciales en los cables y conexiones para la identificación correcta de los circuitos.

Terminales Pre Aislados

• Conectores que facilitan la conexión segura y ordenada de los cables en instalaciones eléctricas.

Motor de Inducción 3Ø Jaula de Ardilla

• Uno de los tipos más comunes de motores eléctricos utilizados en diversas aplicaciones industriales y comerciales.
• Principio de Funcionamiento: Basado en la inducción electromagnética; la interacción entre el campo magnético del estator y el rotor provoca el giro del rotor e impulsa la carga mecánica.
• Parámetros de Placa: Información importante sobre sus características y capacidades.
  • Tensión Nominal: Tensión de alimentación para la que se diseña el motor.
  • Frecuencia Nominal: Frecuencia de alimentación para la cual se diseñó el motor (generalmente 50 Hz o 60 Hz).
  • Velocidad Nominal: Velocidad teórica del campo magnético giratorio del estator.
  • Corriente Nominal: Corriente que el motor consume a su potencia nominal y tensión nominal.
  • Corriente de Arranque: Corriente eléctrica que fluye a través de las bobinas del estator durante el arranque.
  • Potencia Nominal: Potencia máxima que el motor puede entregar en condiciones nominales.
  • Factor de Potencia / Rendimiento: Eficiencia con la que el motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica.

Grado de Protección IP

• Clasificación de protección contra intrusiones de líquidos y partículas sólidas.
• Símbolo en IEC: Representación gráfica del motor de inducción trifásico de jaula de ardilla.
• Forma Constructiva: Construcción robusta y compacta consistente en estator y rotor.
• Estator: Compuesto por bobinas enrolladas en ranuras del núcleo de hierro; alimentadas por corriente trifásica generan un campo magnético giratorio.
• Rotor (Jaula de Ardilla): Barras conductoras de aluminio o cobre cortocircuitadas en ambos extremos; interactúa con el campo magnético giratorio del estator para generar movimiento.

Especificación del Motor de Inducción

• Incluyen detalles como potencia nominal, tensión nominal, corriente nominal, frecuencia nominal, velocidad sincrónica, número de polos, eficiencia, factor de potencia y clase de aislamiento.
• Es importante consultar las hojas de datos proporcionadas por el fabricante para obtener especificaciones precisas y detalladas.

Conexión de Motor Trifásico

• La conexión de motores trifásicos con diferentes cantidades de terminales puede variar según el tipo de motor y la forma en que se conectan las bobinas del estator y del rotor.
  • 6 terminales: Los extremos de las bobinas del estator se conectan en forma de estrella (Y) a 380VAC o delta (Δ) 220VAC.
  • 9 terminales: Permite hacer conexiones en Y-Y a 440VAC ο Δ-Δa 380 VAC.
  • 12 terminales: Permite hacer conexiones Δ-Δ a 220 VAC, Y-Y a 380VAC, A serie a 440 VAC o Y serie a 440VAC.

Megóhmetro

• Instrumento utilizado para medir la resistencia de aislamiento de cables, conductores y equipos eléctricos.
• También conocido como medidor de resistencia de aislamiento.
• La medición es importante para verificar la integridad y la calidad del aislamiento. Conexión: Se aplica una tensión continua y controlada entre el conductor que se está probando y la tierra. Especificación: Varían según el modelo y la marca, pero generalmente incluyen rango de medición, tensión de prueba, precisión de la medición y opciones de prueba.
• Símbolo en CNE: Representación gráfica del megóhmetro.

Arranque Directo de Motor de Inducción 3Ø

• Método sencillo y común de encender el motor conectándolo directamente a la red eléctrica sin ningún dispositivo de arranque suave.
• El motor se conecta a la fuente de alimentación a través de un contactor y un guardamotor magnetotérmico.
• Funcionamiento: Al activar el contactor, se cierra el circuito eléctrico, la corriente fluye hacia el motor y este empieza a girar.
• El guardamotor magnetotérmico protege el motor contra sobrecargas y cortocircuitos.
• Aplicaciones: Adecuado para motores de inducción de baja potencia donde no se requiere un arranque suave y el par de arranque no es crítico.

Selección de Componentes

• Alimentador: Debe ser capaz de manejar la corriente de arranque del motor y cumplir con las regulaciones de cableado y protección eléctrica.
• Guardamotor magnetotérmico: Debe tener una corriente nominal y un ajuste de protección térmica para el motor; protege contra sobrecargas y cortocircuitos.
• Contactores: Deben tener una clasificación de corriente adecuada y cumplir con los requisitos de la aplicación; se activan para conectar el motor a la alimentación.
• Especificación: La especificación exacta de los componentes depende de la potencia y corriente nominal del motor y consultar las hojas de datos.

Arranque Directo con Inversión de Giro de un Motor 3Ø

• El arranque directo con inversión de giro de un motor trifásico implica el uso de un sistema que no solo permite encender el motor conectándolo directamente a la red eléctrica.
• También implica que el sistema cambie su dirección de giro.
• Esto se logra mediante la inversión del orden de las fases en el sistema trifásico.
• Aplicaciones: Este método es común en aplicaciones donde se necesita controlar el sentido de giro del motor, como en transportadores, ascensores, maquinaria de corte y otras.

Especificaciones

• Similares a las del arranque directo convencional; se debe considerar un contactor con inversión de fases, un interruptor de inversión de giro y un sistema de control.
• Contactor con Inversión de Fases: Se necesita un contactor que cambie el orden de las fases para invertir el giro; debe ser capaz de manejar la corriente y tensión del motor.
• Interruptor de Inversión de Giro: Puede ser un interruptor separado o parte del sistema de control; debe ser de alta calidad y adecuado para la corriente y tensión del sistema.
• Sistema de Control: Un sistema de control adecuado es esencial para asegurar que el arranque y la inversión de giro se realicen de manera segura y confiable.

Medición de Parámetros de Funcionamiento

• La medición de parámetros de funcionamiento en un motor de inducción trifásico es fundamental para evaluar su rendimiento, eficiencia y salud operativa.
• Corriente de Línea: Esencial para monitorear la carga y detectar sobrecargas anormales.
• Tensión de Línea: Mide la tensión para asegurar que el motor reciba la tensión adecuada para su funcionamiento óptimo.
• Potencia Activa: Es la potencia real consumida por el motor y es esencial para evaluar el rendimiento.
• Factor de Potencia: Indica la eficiencia en la conversión de energía eléctrica a energía mecánica.
• Velocidad: Puede medirse directamente en el eje del motor o estimarse mediante sensores.
• Par de Giro: Refleja la capacidad de carga del motor.
• Temperatura: Se pueden utilizar sensores de temperatura en puntos clave del motor.
• Eficiencia: La relación entre la potencia de salida mecánica y la potencia de entrada eléctrica; muestra cuánta energía eléctrica se convierte en energía mecánica.
• Vibración: Se mide mediante sensores de vibración.
• Armónicos de Corriente y Tensión: Se pueden medir con analizadores de redes.

Arranque Estrella-Triángulo de un Motor de Inducción Trifásico

• Método de arranque suave utilizado en motores de inducción trifásicos.
• Consiste en comenzar con conexiones en estrella (Y) y luego cambiar a triángulo (△) una vez que el motor alcanza cierta velocidad.
• Características:
  • Arranque Suave: Reduce significativamente la corriente de arranque.
  • Menor Tensión en el Arranque.
  • Transición a Velocidad Nominal.
  • Aplicaciones con Cargas Pesadas.
• Aplicaciones: Se utiliza en aplicaciones donde se necesita un arranque suave.
  • Compresores.
  • Ventiladores.
  • Bombas.
  • Transportadores.
• Selección de: Alimentador, guardamotor magnetotérmico, contactores, relé térmico, temporizador y canalización.
• Temporizador: Se utiliza para controlar la duración de la conexión.

Temporizador

• Dispositivo electrónico o electromecánico que controla la duración de un evento o proceso.
• Puede utilizarse para activar o desactivar circuitos eléctricos, sistemas de automatización o realizar secuencias temporales.
• Circuito de temporización (electrónico o electromecánico), pantalla o indicadores, botones de ajuste de tiempo, conexiones para entrada y salida.
• Tipos: Electromecánicos, electrónicos, digitales, analógicos, de retardo (ON Delay) y de retardo a la desconexión (OFF Delay).
• Símbolo en IEC: Representación gráfica.
• Funcionamiento: Implica configurar el tiempo deseado y activar su operación y activa una salida que puede utilizarse para controlar dispositivos.
• Especificación: Considera el tipo de temporizador, el rango de tiempo y la función.

Arranque a Tensión Reducida

• Método utilizado para iniciar motores de inducción de manera suave, reduciendo la corriente de arranque.
• Arranque Estrella-Triángulo: Se comienza con configuración "estrella" y luego cambiar a configuración "triángulo.
• Arrancador Suave (Soft Starter): Incrementa progresivamente la tensión aplicada al motor.
• Arranque por Autotransformador: Utiliza un autotransformador para reducir la tensión en el arranque