Fundamentos de los Sistemas de Control Eléctrico Industrial 2024-20 PDF

Vigilada Mineducación FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL ELECTRICO POR: HUGO CARDONA RESTREPO IE Sin Límites Presentación profesor Presentación Carta descriptiva EVALUACIÓN: Exámenes Parciales (3) cada 4 semanas aproximadamente Parcial 1. 15% semana del 12 de agosto Parcial 2. 20% semana del 9 de septiembre Vigilada Mineducación Parcial 3. 20% semana del 14 de octubre Sin Límites EVALUACIÓN: Exposición: 5% Semana 14 de octubre Trabajo final: 20% Semana del 4 de Noviembre Examen final: 20% Semana del 11 de Noviembre Del diseño del trabajo final, realizar todo el costo de suministro, instalación, montaje y puesta en servicio Diagramas solicitados para el trabajo:UnificarBloquesPotencia Control Cadesimu: app para hacer el diagrama de control y de potencia Hacer el cuadro de cargas con protección y cálculo Vigilada Mineducación de cable conductor, acometida máquinas Exponerlo ante docente y el curso Mantenimiento Sin Límites mecánico eléctrico industrial CONTROL INDUSTRIAL - Programa general Introducción a los sistemas eléctricos de control industrial e instalaciones eléctricas. Conceptos y definiciones. Sistemas de control electromagnético. Estudio de dispositivos de mando, relés, contactores, y dispositivos de protección, maniobra, señalización y medida. Simbología y designación normalizada para dispositivos, bornes, terminales y conductores de los sistemas eléctricos de control. Vigilada Mineducación Diagramas eléctricos, tipos e interpretación. Recintos, tipos y características. Normas para su fabricación. Sin Límites CONTROL INDUSTRIAL - Programa general Funciones básicas para el control de motores eléctricos de CD y CA por medio de controladores electromagnéticos. Análisis de funcionamiento para circuitos básicos de potencia y control. Criterios de diseño Mantenimiento Electromecánico Industrial: Estructura de los sistemas de mantenimiento a nivel industrial, Tipos de mantenimiento, Normas de seguridad, Desarrollo de procedimientos para la operación y puesta en servicio de máquinas y equipos, Rutinas de mantenimiento, Personal de servicio, Taller de reparación, Almacén de repuestos, Archivos informáticos con los Manuales de Instrucción de las máquinas y los Archivos de las rutinas de mantenimiento ¿Qué es el control industrial? El control industrial es una disciplina fundamental en la ingeniería que se encarga de regular y optimizar los procesos de producción en diversos sectores industriales. Utilizando técnicas y herramientas específicas, el control industrial permite supervisar y manipular variables como temperatura, presión, flujo y nivel, con el fin de mantener la operación eficiente de maquinaria y sistemas automatizados. https://www.lantek.com/es/blog/automatizacion-industrial INTRODUCCIÓN Los sistemas de control eléctricos asociados a la maquinaria industrial, han adquirido gran importancia a partir de la necesidad cada vez mayor de automatizar los procesos industriales y de la incorporación de la electrónica de potencia. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=procesos+industriales&tbm=isch&ved=2ahUKEwiai8aD1c78AhWswykDHTm_B2QQ2- cCegQIABAA&oq=Procesos+industriales&gs_lcp=CgNpbWcQARgAMgQIIxAnMgUIABCABDIFCAAQgAQyBQgAEIAEMgUIABCABDIFCAAQgAQyBQgAEIAEMgUIABCABDIFCAAQgAQyBQgAEIAEUABYAGAAaABwAHgAgAGdAYgBnQGSAQMwLjGYAQCqAQtnd3Mtd2l6LWltZw&sclient=img&ei=bpzGY5qcEKyHp8kPuf6eoAY&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#im grc=IKpjThqpukXiCM Antecedentes Desde la Revolución Industrial hasta la era digital actual, el control industrial ha evolucionado de manera significativa, incorporando avances tecnológicos como sensores, actuadores, sistemas de control en tiempo real y algoritmos de optimización. Este campo interdisciplinario combina conocimientos de ingeniería eléctrica, electrónica, mecánica, informática y automatización, entre otros. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=control+en+el+siglo+XIX&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979&sxsrf=AJOqlzWnHj8YEOSw1QdX9qV5TMOFgEjUTw:1674043699237&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwj5- Z_gitH8AhVNVTABHTtCCNAQ_AUoAXoECAEQAw&biw=1366&bih=625&dpr=1#imgrc=4HVCY01-ZESKLM Antecedentes En la década de los setenta, la complejidad y las aplicaciones de los sistemas de control se incrementaron gracias a los notables desarrollos de tipo electrónico, con el uso de los semiconductores de potencia, los circuitos integrados y en particular de los microprocesadores en las máquinas de proceso industrial. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=electr%C3%B3nica+de+potencia&tbm=isch&ved=2ahUKEwiYvd-B5c78AhVZad8KHSuJB-wQ2- https://www.google.com/search?q=semiconductores+y+microprocesadores+en+los+a%C3%B1os+70&tbm=isch&ved=2ahUKEwizqavr4878AhVRMd8KHXvCDLEQ2- cCegQIABAA&oq=electr%C3%B3nica+de+pote&gs_lcp=CgNpbWcQARgAMgUIABCABDIFCAAQgAQyBQgAEIAEMgUIABCABDIFCAAQgAQyBggAEAUQHjIGCAAQBRAeMgYIABAFEB4yBggAEAUQHjIHCAAQgAQQGDoECCMQJzoECAAQQzoECAAQAzoICAAQgA cCegQIABAA&oq=semiconductores+y+microprocesadores+en+los+a%C3%B1os+70&gs_lcp=CgNpbWcQAzoECCMQJ1CLOVi9cmD7eWgAcAB4AIABggGIAcoTkgEEMC4yMZgBAKABAaoBC2d3cy13aXotaW1nwAEB&sclient=img&ei=9qvGY7PWAdHi_Ab7hLOICw&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=kLivbuMw7vQzEM QQsQM6BwgAELEDEENQ3h9YgzhgyEFoAHAAeACAAY8BiAHPEpIBBDAuMjCYAQCgAQGqAQtnd3Mtd2l6LWltZ8ABAQ&sclient=img&ei=Ma3GY9jgG9nS_Qarkp7gDg&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=a37OylhS3gIi5M Antecedentes A partir de los años 70’s, se desarrollo y comercializó, un dispositivo inteligente que permitía realizar tareas complejas, conocido como PLC (Controlador Lógico Programable) y actualmente conocido como Autómata Programable. Los primeros PLC pretendían sustituir a los sistemas convencionales con relés o circuitos de lógica cableada. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=a%C3%B1os+70%E2%80%99s%2C+PLC+&tbm=isch&ved=2ahUKEwilqpSl5878AhVEad8KHbhGAtsQ2- https://www.google.com/search?q=plc&tbm=isch&ved=2ahUKEwiz1Oqr5878AhUcyCkDHQuzCIEQ2- cCegQIABAA&oq=a%C3%B1os+70%E2%80%99s%2C+PLC+&gs_lcp=CgNpbWcQAzoECCMQJ1CcBVjTF2D7H2gAcAB4AIABd4gB8QaSAQMxLjeYAQCgAQGqAQtnd3Mtd2l6LWltZ8ABAQ&sclient=img&ei=lK_GY6WQJMTS_Qa4jYnYDQ&bih=625&biw cCegQIABAA&oq=PLC&gs_lcp=CgNpbWcQARgAMgcIABCxAxBDMgQIABBDMgQIABBDMgQIABBDMgUIABCABDIFCAAQgAQyBQgAEIAEMgUIABCABDIFCAAQgAQyBQgAEIAEUABYAGD1DmgAcAB4AIABeogBepIBAzAuMZgBAKABAaoBC2d3cy13aXotaW1nwAEB&sclient=i =1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=9AnzQSR8pcqH_M mg&ei=oq_GY7P7I5yQp8kPi-aiiAg&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=9Z_mUGh1z5y1JM Antecedentes Los autómatas modernos incorporan funciones más complejas que permiten hacer el control de sistemas continuos y discretos mediante lo que se conoce con el nombre de circuitos de lógica programada. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=circuitos+de+l%C3%B3gica+programada.&tbm=isch&ved=2ahUKEwiPrNGl6M78AhXOi-AKHTkTA8gQ2- cCegQIABAA&oq=circuitos+de+l%C3%B3gica+programada.&gs_lcp=CgNpbWcQAzoHCAAQgAQQGFCpCFipCGCPDGgAcAB4AIABfIgB6AGSAQMwLjKYAQCgAQGqAQtnd3Mtd2l6LWltZ8ABAQ&sclient=img&ei=orDGY4_TAc6Xgge5pozADA&bih=625&biw=1349&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979&hl=es#imgrc=Pl 9961Wc3szJ5M Vigilada Mineducación FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL ELECTRICO Sin Límites Fundamentos de Control Eléctrico Industrial El objetivo fundamental de una planta industrial es la transformación eficiente de materias primas en productos terminados que cumplan con rigurosos estándares de calidad y desempeño. Estos estándares no solo incluyen la aceptabilidad del producto final, sino también su conformidad con las especificaciones de normas establecidas, la garantía de una vida Vigilada Mineducación útil adecuada para el usuario y un óptimo rendimiento durante su uso previsto. iw=1366&bih=625&dpr=1#imgrc=X2Lk9xl3LyaMxM Sin Límites https://www.google.com/search?q=proceso+industrial&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979&sxsrf=AJOqlzUxegGhsQhENqxzEzyuwnFuNiD0SQ:1673959390219&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwib6snW0M78AhXNMlkFHZinDJ0Q_AUoAXoECAIQAw&b Procesos Industriales Los procesos industriales se llevan a cabo mediante la operación de una amplia variedad de maquinaria y equipos instalados dentro de una planta industrial. Estos equipos están diseñados para realizar tareas específicas en el proceso de fabricación, desde la manipulación de materias primas hasta la producción de productos finales. Vigilada Mineducación Normalmente realizado por máquinas que demandan energía. Ésta, debe ser regulada y controlada para que las máquinas puedan cumplir satisfactoriamente con las tareas de control que se le exigen. Sin Límites https://www.google.com/search?q=procesos+ de+manufactura&rlz =1C1U UXU_esCO979CO979&sxsrf=AJOqlzXbG4gCjjN oOJx1UCKg3J 0V9AU qZA:1673904535084&source=lnms &tbm=i sch&sa=X&ved=2ahUKEwi5kM6phM38AhWZfD ABHTIF CPIQ_AUoAXoECAEQAw&biw=1366&bih=625&dpr=1#i mgrc= ZqYPLOC8gGMIVM Procesos Industriales Las máquinas tienen la tarea fundamental de transformar materia prima en un producto terminado y para ello es necesario realizar lo que se conoce con el nombre de un Proceso Industrial. Esto demanda energía en diferentes formas, ya sea térmica, lumínica, mecánica o de movimiento, entre otras. Vigilada Mineducación https://www.google.com/search?q=ejemplos+de+procesos+industriales+continuos&tbm=isch&ved=2ahUKEwi7xbndhM38AhVDwikDHbVMCbgQ2-cCegQIABAA&oq=procesos+industriales+continuo&gs_lcp=CgNpbWcQARgBMgUIABCABDIGCAAQBRAeMgYIABAIEB46BAgjECc6BAgAEEM6BwgAEIAEEBhQoAhY_RxghT1oAnAAeACAAaIBiAGRC5IBBDAuMTKYAQCgAQGqAQtnd3Mtd2l6LWltZ8ABAQ&sclient=img&ei=A8LFY_u3MMOEp8kPtZmlwAs&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=WOP2iG_8sdhxTM Sin Límites Procesos Industriales El suministro de energía requiere de medios para regularla y controlarla convenientemente hacia las máquinas o equipos que la demandan. De este concepto se derivan palabras que hoy en día son ya muy familiares en el argot técnico, como: controlador, regulador, gobernador y otras más. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=gobernador+electrico+tareas&tbm=isch&ved= 2ahUKEwivuuvSy878AhWC LN8KHR6aC 0oQ2-cCegQIABAA&oq=gobernador +electr ico+tar eas&gs_lcp= CgNpbWcQAz oECC MQJ1C -BFjcD 2D_E2gAcAB4AIABhQGIAesJkgEEMC4xMZgBAKABAaoBC2d3cy13aXotaW 1nwAEB&sclient=img&ei=m JLGY6-ODILZ _AaetK7QBA&bih=625&biw =1366&rlz=1C 1UUXU_esC O979C O979#i mgrc= NnIDwS-Ve8N g5M Planta Industrial (Planta de procesos) Energía Materia Prima Reguladores Producto Mano de obra terminado Máquinas y Equipos Insumos Materiales secundarios y Vigilada Mineducación residuos https://www.google.com/search?q=proceso+industrial&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979&sxsrf=AJOqlzUxegGhsQhENqxzEzyuwnFuNiD0SQ:1673959390219&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwib6snW0M78AhXNMlkFHZinDJ0Q_AUoAXoECAIQAw&b iw=1366&bih=625&dpr=1#imgrc=X2Lk9xl3LyaMxM Sin Límites PROCESO DE MANUFACTURA Diseño del producto: Se crea un diseño detallado del producto final, considerando sus características, funcionalidades y requisitos. Adquisición de materias primas: Se obtienen los materiales necesarios para la fabricación del producto, asegurando su calidad y disponibilidad. Transformación: Las materias primas se someten a procesos de transformación, que pueden incluir corte, moldeado, mecanizado, ensamblaje, entre otros, para dar forma al producto final. Control de calidad: Se llevan a cabo pruebas y verificaciones para garantizar que el producto cumpla con los estándares de calidad establecidos, identificando y corrigiendo posibles defectos. Embalaje: El producto final se empaqueta de manera adecuada para su protección durante el transporte y almacenamiento, y para su presentación al consumidor. Distribución: Se distribuyen los productos a los puntos de venta o a los clientes finales, asegurando una logística eficiente y oportuna. PROCESO DE MANUFACTURA A continuación, se observa de manera gráfica un proceso de manufactura Tipos de Procesos Industriales Procesos Industriales Procesos Procesos de Manufactura Físico – Químicos (Sistemas de control ( Sistemas de control discretos) continuos) Las variables que intervienen presentan Las variables que intervienen son una variación continua en el tiempo manipuladas siguiendo ordenamientos Vigilada Mineducación de lógica matemática del algebra de Se regulan las variables como Boole y técnicas digitales donde se realiza temperatura, nivel, presión, caudal, etc un ensamble para conformar un Sin Límites producto terminado Vigilada Mineducación INSTALACIONES ELÉCTRICAS Sin Límites INSTALACIONES ELECTRICAS Las instalaciones eléctricas se refieren al conjunto de elementos y dispositivos diseñados y dispuestos de manera organizada para distribuir, controlar y utilizar la energía eléctrica de forma segura y eficiente en un entorno específico, como edificios, industrias, infraestructuras, entre otros. Estas instalaciones están compuestas por una serie de componentes que incluyen cables conductores, interruptores, tomacorrientes, enchufes, interruptores de circuito, transformadores, tableros de distribución y dispositivos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos. https://www.bafer.com.pe/wp-content/uploads/2020/11/Mantenimiento-de-Instalaciones-Electrica.jpg INDICACIONES PARA LA FABRICACIÓN Y EL ENSAMBLE DE EQUIPOS DE CONTROL Generalmente se usa el siguiente código de colores para las líneas principales de alimentación: Negro o gris: Para el cableado de circuitos de potencia y control en corriente alterna, con el blanco para la línea del neutro. Rojo (+) y negro (-): Para circuitos de corriente directa. Azul y blanco: Ordinariamente para circuitos de conexión de instrumentos de medida. Verde: Para conexión de tierra (obligante) Los otros colores son disponibles a criterio del diseñador. Muchas conexiones del circuito de potencia se efectúan mediante barraje de cobre o por cable aislado, según la conveniencia. Algunas consideraciones que deben tenerse para el ensamblaje son: El tamaño: mientras más pequeño sea el panel o el tablero, será más económico y ocupara menos espacio, pero siempre han de considerarse distancias mínimas y adecuadas, para facilitar las tareas de instalación y cableado. El aspecto: Aunque no se pretende que el panel o el tablero sea una obra de arte, la disposición simétrica y ordenada de los componentes es útil para facilitar operaciones de inspección, verificación y mantenimiento. https://www.google.com/search?q=tablero+electricos+en+control&tbm=isch&ved=2ahUKEwjQ-eG8v6GHAxVPkYQIHb_5D WkQ2-cCegQIABAA&o q=tablero+electricos+ en+control&gs_lp=Eg NpbWciHXRhYmxlcm8g ZWxlY3RyaWNvcyBlbi Bjb250cm9sSI6ZAVCFg gFY8JYBcAB4AJABAJg BcaAB4wiqAQM0Lje4 AQPIAQD4AQGKAgtnd 3Mtd2l6LWltZ8ICBBAj GCeIBgE&sclient=img &ei=mCCRZtDNBM-ikv QPv_O3yAY&bih=551 &biw=1280&rlz=1C1GCEA_enCO1012CO1012 Acometidas eléctricas industriales Se denominan Acometidas Eléctricas al tendido de conductores principales que llevan la energía eléctrica de un tablero a otro o desde un tablero alimentador hasta un equipo, máquina o en general una carga. Las acometidas eléctricas se llevan generalmente por: Tuberías Bandejas portacables Cárcamos Vigilada Mineducación Canaletas con tapa Blindobarras https://www.google.com/search?q=acometidas+electricas+industriales&tbm=isch&ved=2ahUKEwjJ7P6Kx6GHAxUvcjABHfi oDPcQ2-cCegQIABAA &oq=acometidas+elect ricas+industriales&gs_ lp=EgNpbWciImFjb21l dGlkYXMgZWxlY3Rya WNhcyBpbmR1c3RyaW FsZXMyBRAAGIAESM kWUMYDWOcVcAF4A JABAJgBfaABywuqAQQxMC41uAEDyAEA-A EBigILZ3dzLXdpei1pbW fCAgQQIxgnwgIKEAAY gAQYQxiKBcICBhAAGA gYHogGAQ&sclient=i mg&ei=kyiRZonXCq_k wbkP-NGyuA8&bih=55 1&biw=1280&rlz=1C1G CEA_enCO1012CO101 2 Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (por tubería) Vigilada Mineducación https://www.google.com/search?q=acometidas+electricas+industriales&tbm=isch&ved=2ahUKEwjJ7P6Kx6GHAxUvcjABHfi oDPcQ2-cCegQIABAA &oq=acometidas+elect ricas+industriales&gs_ lp=EgNpbWciImFjb21l dGlkYXMgZWxlY3Rya WNhcyBpbmR1c3RyaW FsZXMyBRAAGIAESM kWUMYDWOcVcAF4A JABAJgBfaABywuqAQQxMC41uAEDyAEA-A EBigILZ3dzLXdpei1pbW fCAgQQIxgnwgIKEAAY gAQYQxiKBcICBhAAGA gYHogGAQ&sclient=i mg&ei=kyiRZonXCq_k wbkP-NGyuA8&bih=55 1&biw=1280&rlz=1C1G CEA_enCO1012CO101 2 Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (por tubería) El empleo de tuberías rígidas o flexibles se realiza para acometidas menores, en las cuales el número de cables es reducido. Se emplea usualmente tubería plástica (PVC), tubería metálica de acero (EMT) o tubería galvanizada (IMC). Esta tubería se conoce como tipo conduit. El tendido de la tubería se hace expuesto sobre techo o muro con el propósito de Vigilada Mineducación facilitar el mantenimiento de la red y posibilitar futuras ampliaciones. Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Bandejas portacables) Las Bandejas Portacables, ampliamente utilizadas, son estructuras metálicas en forma de escalera que se ensamblan por tramos y se llevan por todos los puntos de la fábrica donde sea necesario; soportándolas sobre muro o techo con herrajes especiales que se diseñan para esa aplicación. Las bandejas no solo se usan para guiar las acometidas principales, también son el medio ideal para soportar conductores que llevan señales de mando y la energía a las cargas directamente desde el tablero de control o de mando. Con este tipo de montaje resulta fácil transportar muchos conductores, identificarlos, inspeccionar la instalación y hacer derivaciones, Vigilada Mineducación modificaciones y ampliaciones cuando sea necesario. Para su uso deben tener conexión a tierra. Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Bandejas portacables) Vigilada Mineducación Tipo malla Tipo escalera Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Cárcamos) Los Cárcamos son construcciones en el piso en forma de pequeños “canales” que sirven para llevar las acometidas entre los tableros ó entre un tablero y una máquina. Se utilizan para tramos cortos y en general cuando el espacio disponible no permite el empleo de bandejas portacables. Los cárcamos deben tener instalación de desagües para evitar problemas por inundación y llevar varillas o bandejas portacables realzadas del piso, que soporten los conductores. Todo cárcamo siempre debe de llevar una tapa o cubierta. Vigilada Mineducación Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Cárcamos de concreto) Vigilada Mineducación Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Canaletas con tapa) Las canaletas con tapa son utilizadas generalmente para llevar conductores de señal o control que son sensibles a los efectos de inducción electromagnética y a los fenómenos de conmutación de las cargas eléctricas de la empresa. Se construyen de materiales termoplásticos o de lámina de hierro. Con las de lámina de hierro, al tapar la canaleta, se consigue un efecto de blindaje electrostático y electromagnético que evita la inducción de Vigilada Mineducación cargas eléctricas y magnéticas en los conductores que llevan señales de bajo nivel. Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Blindobarras) Sistemas de distribución de energía con BLINDOBARRAS Vigilada Mineducación Solución de última tecnología para sistemas de distribución de potencia en entornos comerciales, industriales y residenciales. La cubierta metálica es conectada a tierra. Sin Límites Acometidas eléctricas industriales (Blindobarras) Ventajas: Seguridad: Cuando se utilizan las barras apropiadas para su diseño eléctrico, las posibilidades de fallas, incluyendo incendios, se reducen a menos de un 10% en comparación con los sistemas tradicionales. Versatilidad: Las derivaciones, incluyendo circuitos ramales, se pueden realizar en cualquier momento, a una fracción de lo que costarían con sistemas tradicionales y en muy corto tiempo. Su simplicidad lo hace comparable con acción de conectar y desconectar un tomacorriente pero con la capacidad eléctrica de un sistema industrial. Inversión: Las instalaciones con blindobarras, también conocidas como Vigilada Mineducación electrobarras pueden ser mucho más económicas que los sistemas tradicionales, pueden ser desmanteladas y reubicadas aprovechando 100% el material. Este hecho convierte a la instalación eléctrica en un activo fijo 100% reutilizable. Sin Límites Instalaciones Eléctricas (Tipos de cargas) Las cargas eléctricas se clasifican en dos categorías: CARGAS NO ESENCIALES CARGAS ESENCIALES (conocidas también como cargas de emergencia) Las cargas esenciales se clasifican en: Cargas de reserva opcional Cargas de reservas legal Vigilada Mineducación Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Las cargas no esenciales son aquellas que no intervienen directamente en el proceso productivo y su conexión o desconexión no afecta el desarrollo de las actividades importantes de la empresa ni la seguridad e integridad física de las personas. Algunas cargas no esenciales son: el alumbrado de exteriores, escaleras eléctricas, ascensores, algunos sistemas de aire acondicionado, etc. Las cargas no esenciales pueden permanecer sin servicio de energía por tiempos prolongados, como los originados por racionamiento, reparaciones en la red y en general cualquier anomalía que implique la suspensión del servicio de energía. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=instalacion+electrica+hospitalaria&tbm=isch&rlz=1C1GCEA_enCO1012CO1012&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwix0NOQyKGHAxV-goQIHcvUDtkQrNwCKAB6BQgBELMB&biw=1263&bih=551 Instalaciones Eléctricas Industriales Las cargas esenciales (de emergencia) son cargas que por su naturaleza requieren la disponibilidad permanente de un suministro ininterrumpido de energía, o en casos especiales, con interrupciones de muy corta duración (pocos segundos o minutos). Las denominadas cargas esenciales de reserva opcional son cargas que define el usuario o propietario de la instalación, y representan cargas asociadas directamente al proceso productivo, para las cuales debe garantizarse un servicio continuo de energía, con el propósito de minimizar perdida de materia prima o de productos terminados, y en general daños en maquinaria o incumplimiento de Vigilada Mineducación entregas. Algunos ejemplos son: Equipos de refrigeración para la conservación de alimentos como carnes, productos congelados, etc., procesos de calentamiento y fusión de materiales termoplásticos, entre otros. Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Se conocen como cargas de reserva legal aquellas que por ley o reglamentación oficial deben tener disponibilidad inmediata de una fuente de energía con el propósito de salvaguardar la integridad física de las personas y animales, y la preservación del medio ambiente. Ejemplos de estas cargas son: sistemas de alumbrado de emergencia para facilitar la evacuación de personas, sistemas de alarma contra incendio, máquinas elevadoras de personal en minas de profundidad, quirófanos, Vigilada Mineducación unidades de cuidados intensivos y especiales, salas de neonatos, pistas de aterrizajes de aeropuertos. etc. Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Dentro de las cargas de reserva legal algunas son criticas y no admiten la interrupción del servicio de energía; como es el caso de los quirófanos y unidades de cuidados intensivos y especiales, incluida la sala de neonatos. Estos casos son atendidos por fuentes ininterrumpidas de potencia, conocidas comúnmente con el nombre de UPS’s. Igual situación se presenta con algunas cargas, especialmente en minas de profundidad y en instalaciones de alumbrado de pistas de aterrizaje y de radiocomunicación en aeropuertos. Vigilada Mineducación Algunas cargas de reserva opcional, asociadas a centros de computo y sistemas de alarma, son críticas y requieren también la disponibilidad permanente de energía. Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Para atender la solicitud de energía que demandan las cargas esenciales (criticas o de emergencia) se recurre generalmente al empleo de un segundo alimentador o de un grupo electrógeno, los cuales pueden atender la carga mediante el empleo de un interruptor de transferencia de carga de operación manual o automática. Planta eléctrica Vigilada Mineducación cabinada Sin Límites Sistema de distribución de energía con respaldo de una planta eléctrica para atender la totalidad de la carga Vigilada Mineducación Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Sistema de distribución de energía con respaldo de una planta eléctrica para atender unicamente las cargas esenciales nó ic ac u de in M a d li a g i V Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Existe una diferencia fundamental entre los dos sistemas de alimentación de carga mostrados anteriormente. De acuerdo con la figura a), toda la carga de la empresa industrial tiene asegurada la disponibilidad de energía; no importa si dichas cargas son esenciales o no. Esta disposición es costosa ya que el grupo electrógeno y los equipos de maniobra sobre la carga resultan de gran capacidad y tamaño y se demanda más cantidad de combustible. Vigilada Mineducación Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales Esta situación se presenta generalmente en industrias en las cuales no se tuvo en cuenta el empleo de un segundo alimentador al diseñar la instalación eléctrica de la planta. Aquí la reforma de las instalaciones para separar las cargas no esenciales y esenciales resulta prácticamente imposible, dado lo exagerado del costo; de tal forma que deben desconectarse manualmente las cargas no esenciales si ha de recurrirse al empleo de un grupo electrógeno con capacidad para atender únicamente las cargas esenciales. Vigilada Mineducación Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales En los Tableros de Distribución (TD) pueden incorporarse además de los interruptores de protección (Breakers), los siguientes dispositivos: Transformadores de corriente y de potencial para medida Amperímetros, voltímetros, cosenofímetros y kilovatímetros, entre otros. Conmutadores o selectores de amperímetro y/o voltímetro Dispositivos de señalización y alarma Vigilada Mineducación Su instalación típica es sobre el piso (autosoportado) Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales El Interruptor de Transferencia, conocido como Tablero de Transferencia de Carga (TTC), conecta la carga solo a uno de los alimentadores ya sea la red normal o el grupo electrógeno. Los circuitos de carga se conectan de un barraje general ubicado en el tablero de distribución principal (TD) desde el cual salen las acometidas eléctricas con las respectivas protecciones de sobrecarga y cortocircuito que proveen los breakers o interruptores automáticos totalizadores (CB) del lado de la red o de la planta. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.google.com/search?q=interruptor+de+transferencia+media+tensi%C3%B3n&tbm=isch&ved=2ahUKEwiY84z EyaGHAxVrl4QIHewGBeQQ2-cCegQIABAA&o q=interruptor+de+tra nsferencia+media+tens i%C3%B3n&gs_lp=Eg NpbWciK2ludGVycnVw dG9yIGRlIHRyYW5zZmVyZW5jaWEgbWVka WEgdGVuc2nDs25ImRRQuwNY1hJwAHgAkA EAmAFtoAHnC6oBAzcuOLgBA8gBAPgBAYoCC2d3cy13aXotaW1nw gIKEAAYgAQYQxiKBcICBRAAGIAEwgIGEAAYBRgewgIHEAAYgAQYGI gGAQ&sclient=img&ei =IyuRZtjVMeuukvQP7 I2UoA4&bih=551&biw =1263&rlz=1C1GCEA_ enCO1012CO1012&hl= es Instalaciones Eléctricas Industriales (Tablero de distribución) Vigilada Mineducación Sin Límites Instalaciones Eléctricas Industriales En una instalación industrial se dispone de muchos otros tableros diferentes de los de Distribución y de Transferencia para llevar la energía a las cargas. Los otros, de uso corriente, se denominan: Tablero Multibreaker (TMB) Tablero Arrancador de Motor (TAM ) Tablero Centralizado para Control de Motores (CCM) Tablero de Fuerza Motriz (TFM) Tablero de control (TC) Vigilada Mineducación Consola de Mando (CM) Tablero de Medida (TM) Tablero de Señalización y Alarmas (TSA), o de Medida y Alarmas (TMA) Sin Límites Tableros eléctricos industriales Los Tableros Multibreaker (TMB) se reparten por todas las áreas con el propósito de alimentar los diferentes circuitos de alumbrado y tomas de uso corriente (110V y 220V de CA) en áreas comunes, oficinas, centros de cómputo, talleres, zonas de comida, etc. La alimentación proviene del tablero de distribución de zona más cercano. Generalmente no incorporan ningún otro dispositivo fuera de los breakers. Su instalación Vigilada Mineducación típica es sobre muro o pared (de sobreponer). Sin Límites Tableros eléctricos industriales Los Tableros Arrancadores de Motor (TAM) son unidades de tipo electromagnético o electrónico que incorporan dispositivos de protección, de mando y de maniobra o regulación; incluidos elementos de señalización y medida, para operar directamente sobre un motor aislado. Se utilizan para la maniobra sobre bombas, compresores, extractores de gases, molinos, entre otros. La alimentación se obtiene de una acometida eléctrica que se deriva del barraje de un tablero de distribución de área o Vigilada Mineducación también de un tablero de fuerza motriz. Su instalación típica es sobre muro o pared (de Sobreponer). Sin Límites Tableros eléctricos industriales Los Tableros de Control Centralizado de Motores (TCCM) son estructuras de gran tamaño en las cuales se tienen compartimientos donde se alojan arrancadores de motor independientes que utilizan los mismos componentes que incorpora un TAM, los cuales se conectan a un alimentador de red común que incorpora un interruptor totalizador. Esta disposición es muy conveniente cuando se tienen grupos de motores concentrados en un área de proceso y se requiere de una Vigilada Mineducación buena supervisión y fácil maniobrabilidad por parte de los operarios. La alimentación proviene del tablero de distribución de área o zona más cercano. Su instalación típica es autosoportado. Sin Límites Tableros eléctricos industriales CCM (Tablero Centralizado para control de motores) Vigilada Mineducación Sin Límites Tableros eléctricos industriales Los Tableros de Fuerza Motriz (TFM) tienen una estructura interna similar a la de los tableros de distribución. De ellos se derivan las acometidas a las máquinas y los equipos de una zona o área de producción de la empresa. Además de los interruptores totalizadores, uno para cada máquina, puede incorporar dispositivos de señalización y medida, incluidos contadores de energía para cada Vigilada Mineducación maquina o un grupo de estas. Se alimentan de una acometida proveniente de un tablero de distribución. Son de instalación sobre el piso (AUTOSOPORTADOS) Sin Límites Tableros eléctricos industriales Los Tableros de control (TC) son aquellos desde los cuales se hace el mando y la supervisión de una maquina o equipo por parte de un operario. La mayoría y son de sobreponer enalgunos casos se instalan directamente en la estructura de la máquina y otros, tienen forma de Vigilada Mineducación pupitre o escritorio y se conocen con el nombre de Consola de Mando (CM). Son instalados directamente en la máquina o equipo. Sin Límites Tableros eléctricos industriales Tablero de Medida y Alarmas (TMA) Vigilada Mineducación Sin Límites Tableros eléctricos industriales Consola de Mando (CM) Vigilada Mineducación Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación Teniendo presente que la Máquina maquinaria industrial es un conjunto que se encuentra integrado por Máquina – Control – Cargas ( Motores y No Motores), la operación del sistema dependerá de la interrelación adecuada entre las partes y de las características Vigilada Mineducación asociadas a los componentes. Motor Controlador Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación Los principales factores a considerar en el estudio de un sistema eléctrico asociado a una máquina son, en orden más o menos lógico: Tipo de máquina o equipo y las tareas que realiza La fuente de energía disponible (tensión de alimentación), tipo de corriente, número de fases y capacidad en KVA. Motores y otras cargas asociadas que se tengan. Vigilada Mineducación Los dispositivos de control (de mando, regulación, señalización y medida, incluidas las consolas de dialogo HMl en los sistemas modernos). El operador Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación Máquina Fuente de energía Vigilada Mineducación Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación Operador y dispositivo de control Vigilada Mineducación Motor Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación Asociado a toda máquina o equipo existe un documento conocido con el nombre de manual de instrucciones. Este documento lo suministra el fabricante al comprador y en el se tiene consignada información técnica muy importante y necesaria para que el “usuario” (operadores, personal técnico de mantenimiento y personal administrativo) pueda abordar con propiedad todos los aspectos relacionados con la instalación y el montaje, la puesta en servicio y ajustes, la operación y el mantenimiento y la comunicación efectiva con el fabricante o empresas representantes del mismo, con el propósito de adquirir suministros y Vigilada Mineducación repuestos, o aclarar aspectos varios asociados a la maquina o equipo, incluido el soporte técnico y garantías. Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación En cuanto al motor, habrán de considerarse todos los factores relacionados con la fuente de alimentación y el grado de controlabilidad y regulabilidad que ofrece el motor, asociados estos aspectos a las funciones de: arranque, paro, jog, inversión de marcha, aceleración, frenado y regulación de velocidad, incluidos los dispositivos de protección y seguridad. El tipo de corriente está íntimamente ligado con el motor (AC / DC). Puede quedar impuesto por la necesidad de usar una clase dada de motor o viceversa. Normalmente, para cada caso, es posible encontrar el tipo de Vigilada Mineducación motor adecuado. En caso contrario, es necesario efectuar una conversión: rectificación, inversión o cambio de frecuencia. En principio, todo motor que se utilice en una maquina debe tener definida su clase de servicio. Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación También es necesario el conocimiento de sus especificaciones y características con el objeto de obtener su máximo rendimiento. Los motores de inducción de CA son de diseño simple, confiables y económicos y adicionalmente la casi universal disponibilidad de potencia trifásica, los hace de uso muy frecuente, pero solo para aplicaciones básicas dadas sus características limitadas de poca regulabilidad. Los motores de CD no son de uso generalizado debido a su costo y Vigilada Mineducación mantenimiento. Se emplean para propósitos especiales donde se requiere amplia regulación y control. Sin Límites Factores a considerar en el diseño de una instalación La asignación de funciones al operador está asociada a la máquina y su grado de complejidad. En principio dependen de la responsabilidad que se le quiera conferir. Vienen dictadas por la seguridad requerida, la importancia de los posibles daños, de un nivel mínimo de capacitación, de su formación académica y experiencia, y del número de otras instalaciones que debe supervisar y manejar. Vigilada Mineducación Sin Límites Factores a considerar en el diseño eléctrico de una instalación Sea un sistema simple o complejo, el diseño de un circuito de control debe cumplir con los siguientes requisitos: Buen diseño; en el sentido de cumplir las tareas y las especificaciones descritas. Su seguridad operativa debe ser razonable y continua en condiciones normales y deben “fallar con seguridad” en condiciones anormales. Presentación: debe tener excelente acabado, con un número mínimo de componentes y un cableado ordenado. Fácil mantenimiento: sus partes y componentes deben ser fácilmente Vigilada Mineducación inspeccionables, ajustables, separables y reemplazables. De fácil operación y puesta en servicio. Sin Límites Bases y recintos para ubicación de elementos Las partes eléctricas que conforman el circuito de control de un equipo o de una máquina de uso industrial, se instalan e interconectan sobre una base común o soporte que tiene generalmente forma de bandeja o de bastidor (rack); después de esto, el conjunto de componentes se recubre o encierra en un recinto que según la forma y tamaño recibe el nombre de: Caja Tablero o Gabinete Consola Vigilada Mineducación Estas estructuras se construyen generalmente usando lámina de hierro galvanizada; aunque también se pueden usar materiales termo-plásticos, fenólicos, aluminio y lámina de acero, entre otros. Sin Límites Bases y recintos para ubicación de elementos Tablero Eléctrico de Control La parte frontal del recinto se conoce con el Vigilada Mineducación nombre de “panel frontal” Sin Límites Bases y recintos para ubicación de elementos Todo recinto incorpora una cubierta cuya finalidad es: Dar protección a las personas y animales contra contactos fortuitos con partes eléctricas energizadas. Dar protección a los componentes contra el agua en sus diferentes manifestaciones. Dar protección a los componentes contra la acción del medio ambiente, polvo, gases inflamables, vibraciones e impactos; además de insectos y animales rastreros. Dar facilidad para realizar las tareas de inspección, verificación, mantenimiento y reparaciones. En general es deseable que todo recinto sea agradable a la vista y se encuentre en armonía con Vigilada Mineducación el entorno. Con ello se busca reducir el estrés laboral. Las cajas son recintos pequeños o medianos diseñados para alojar un número reducido de componentes. Se instalan directamente sobre la máquina o en un muro; y en casos especiales son colgantes. Sin Límites Bases y recintos para ubicación de elementos En los tableros eléctricos, la distribución y ubicación de los elementos es la siguiente: Elementos como relés, contactores, fusibles, transformadores, controladores electrónicos, canaletas y borneras, entre otros, se instalan en el interior. Los pulsadores, dispositivos de mando como interruptores de muletilla o palanca, dispositivos de señalización, instrumentos de medida, controladores de panel y dispositivos de ajuste y reposición, se instalan en la parte delantera del tablero (panel frontal) a la vista y alcance del Vigilada Mineducación operario.. Por lo demás, es deseable que las puertas empleen cerradura de llave para restringir el acceso al interior a personas no autorizadas. Sin Límites Bases y recintos para ubicación de elementos Vigilada Mineducación Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Los equipos eléctricos se deben diseñar según las normas UNE 20- 324-93 (versión oficial de la Norma Europea EN 60529) y UNE - EN 50102 que buscan proteger las personas y los equipos, teniendo en cuenta los siguientes conceptos: Protección contra penetración de una parte del cuerpo humano o de un objeto cogido por una persona y, simultáneamente, contra la penetración de objetos sólidos extraños, incluido el polvo. Protección contra la penetración de agua. Protección contra los impactos mecánicos. Vigilada Mineducación Para que todo funcione bien, como lo definen y exigen las normas, los fabricantes e ingenieros de instalación y montaje necesitan información precisa y confiable en relación conlas condiciones ambientales y de operación de los equipos. Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Código IP La protección por medio de carcasas, cubiertas o envolventes, conocidas como Grados de protección IP, ya han sido normalizadas de manera uniforme en casi todo el mundo desde el año 1992. Esta norma ha sido publicada como la norma IEC 529 la cual fue también adoptada sin modificaciones por la norma europea EN 60529 a partir del Vigilada Mineducación mismo año, y por el instituto de Normalización Alemana como la norma DIN/VDE 0470 – 1 de 1992. Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos 2 3 A M IP 23 / IP23XX / IP23AM Vigilada Mineducación Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Vigilada Mineducación Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Las letras adicionales se usan para resaltar e indicar el grado de protección a las personas contra el acceso a partes peligrosas. Su utilización, que como se ha dicho es opcional, se reserva a aquellos supuestos en que la protección efectiva del acceso a la parte peligrosa es más eficaz que la indicada por la primera cifra (por ejemplo mediante un diseño especial de las aberturas que limitan el acceso a las partes en tensión) o cuando la citada primera cifra ha sido reemplazada por una X. Vigilada Mineducación Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Las letras suplementarias, con carácter asimismo opcional, indican que el producto satisface unas condiciones particulares que, en cualquier caso, deben responder a las exigencias de la norma de seguridad básica aplicable. Cuando se añaden letras suplementarias se sitúan después de la última cifra característica o después de la letra adicional en el caso de que asimismo se haya añadido letra adicional. Vigilada Mineducación Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Código IK Sistema de codificación para indicar el grado de protección proporcionado por una envolvente contra los impactos mecánicos nocivos. Se identifica mediante las siglas IK seguidas de una cifra de dos dígitos, representativa de la resistencia a una determinada energía de impacto que una envolvente puede soportar sin sufrir deformaciones peligrosas. Vigilada Mineducación El grado de protección que garantiza el código IK se aplica a la envolvente en su totalidad. Si alguna parte de la misma tiene grado de protección diferente, debe indicarse por separado. Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Vigilada Mineducación Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Dado que las condiciones ambientales de muchos emplazamientos varían según las zonas, tiempo, fases de proceso, etc., y que no todos los elementos eléctricos dentro de un mismo emplazamiento requieren del mismo grado de protección, para ellos, se requiere indicar los grados de protección mínimos que se considera deben proporcionar las envolventes del material eléctrico instalado en dichos locales. En general, todos los elementos de una instalación eléctrica deben Vigilada Mineducación tener un grado de protección adecuado a las condiciones ambientales extremas a que estén o puedan estar expuestos en el local o emplazamiento de uso, sea este emplazamiento fijo o eventual. Sin Límites Grados de protección para aparatos eléctricos Vigilada Mineducación IP54: Contra polvo en cantidad no perjudicial y proyecciones de agua. Sin Límites Dispositivos de los Sistemas Eléctricos Los dispositivos asociados a los sistemas eléctricos de control industrial se pueden agrupar de la siguiente manera: Dispositivos de Dispositivos de Dispositivos de protección mando regulación y control Dispositivos de Órganos Vigilada Mineducación Dispositivos de señalización y receptores o maniobra medida cargas (EFC) (Instrumentos) Sin Límites Vigilada Mineducación DISPOSITIVOS DE PROTECCION Sin Límites DISPOSITIVOS DE PROTECCION Los dispositivos de protección para el control industrial son componentes esenciales utilizados en sistemas de automatización y control para garantizar la seguridad y la integridad de equipos, personas y procesos industriales. Estos dispositivos se implementan para detectar y responder rápidamente a condiciones anormales o peligrosas, como sobrecargas, cortocircuitos, fluctuaciones de voltaje, fugas a tierra, entre otros. Algunos ejemplos comunes de dispositivos de protección para el control industrial incluyen: Fusibles Reles de protección Cortacircuitos o Breakers DISPOSITIVOS DE PROTECCION Fusibles Breakers o Cortacircuitos https://www.fcmsolutionsperu.com/blogs/noticias/interruptores-termomagneticos-funcionamiento-y-su- implementacion-en-instalaciones-residenciales http://www.fuse-tianrui.com/info/fuse-type-44514585.html Reles de protección Fusibles Los fusibles son dispositivos utilizados para dar protección contra cortocircuito. En principio, se caracterizan por su simplicidad, facilidad de instalación y bajo costo comparativo. Se conectan siempre en serie con la línea de alimentación o la carga. Se construyen empleando un hilo o laminilla de material metálico de bajo punto de fusión. En general Vigilada Mineducación se usa plomo, cobre, aluminio y algunas Curvas de respuesta tiempo vs corriente de aleaciones especiales. fusible industriales Sin Límites Tipos de Fusibles Existen varios tipos de fusibles, cada uno diseñado para cumplir con diferentes necesidades y aplicaciones existen muchos tipos pero cada uno depende de sus especificaciones. Algunos de los tipos más comunes de fusibles incluyen: Diazed Automotriz Capsula o tubo de vidrio Cartucho (Similar a los tipo capsula pero a gran escala) NH Fusibles Tipo Tipo capsula y Diazed Portafusibles Cartucho Tipo automotriz Portafusibles NH Vigilada Mineducación Tipo NH Sin Límites Simbologia del Fusible https://es.wikipedia.org/wiki/Fusible Fusibles Estos se instalan en bases portafusiles que pueden presentar formas diversas. Los de uso más extendido son los de tipo cápsula y tipo diazed. A nivel industrial se prefieren los fusibles de acción “lenta”, ya que los de acción “rápida” se destinan a la protección de equipos y dispositivos electrónicos que incorporan transistores y tiristores de potencia ; los cuales son muy sensibles a los cambios súbitos de corriente que se originan durante un cortocircuito. Los fusibles se especifican normalmente para una corriente nominal asignada le o In, a partir de la cual se inicia el efecto de desconexión y aislamiento que proporciona el dispositivo. Por debajo de ese nivel de Vigilada Mineducación corriente el fusible nunca actúa. Sin Límites Aplicaciones de los Fusibles Su función principal es la de minimizar el riesgo contra incendio y garantizar la integridad física de las personas que puedan encontrarse cerca al punto donde se origina el cortocircuito. Generalmente, una condición de cortocircuito origina corrientes del orden de kiloamperios, ya que normalmente las tensiones de alimentación del circuito son elevadas y la resistencia “que ve la fuente” (asociada al cortocircuito) es prácticamente nula. Esta situación es de carácter destructivo y para evitar daños importantes en los conductores de alimentación así como en los Vigilada Mineducación elementos del circuito, se hace necesario cortar o interrumpir muy rápidamente la corriente, en tiempos del orden de milisegundos. Sin Límites Especificaciones técnicas de los Fusibles Para todo fusible debe indicarse: Corriente nominal o asignada (In o Ie): valor eficaz de corriente por encima del cual el fusible empieza su proceso de actuación para aislar el circuito. Voltaje nominal o asignado (Vn o Ve): tensión máxima sobre la cual puede operar el fusible para garantizar el aislamiento efectivo entre la red y la carga cuando este se destruye. Corriente máxima de cortocircuito (Corriente disruptiva) que puede interrumpir con seguridad el fusible sin efectos autodestructivos sobre los portafusiles y demás accesorios de montaje. Dicha corriente viene especificada en kA, para una tensión máxima de línea sobre la cual puede Vigilada Mineducación operar satisfactoriamente. Sin Límites Especificaciones técnicas de los Fusibles Capacidad térmica 2 Se mide en 2 (valor rms de corriente). Esta especificación es una medida de la capacidad del fusible para actuar con mayor o menor rapidez ante la presencia de un cortocircuito. Los fusibles rápidos (fast action fuse) tienen un valor de 2 menor que los lentos (slow action fuse). Si se pretende que la actuación del fusible sea efectiva, el 2 del dispositivo o elemento que se quiere proteger debe ser mayor que el del fusible. Vigilada Mineducación Dimensiones físicas, tipo de encapsulado y portafusible requerido. Grado de protección. Sin Límites Vigilada Mineducación ¿Que conocen como Breaker o cortacitcuito y como lo especificarian? Sin Límites Interruptores automáticos * (Breakers o Cortacircuitos) Son interruptores de protección con accionamiento manual para apertura y cierre, los cuales estando cerrados, se abren automáticamente (“se disparan”) cuando por sus contactos principales circulan corrientes de sobrecarga o cortocircuito que superan umbrales de referencia fijos o ajustables. En principio se construyen para corrientes medias y elevadas. Sin embargo, algunos fabricantes los construyen para corrientes bajas y los llaman “mini breakers”. Se conocen también con el nombre de cortacircuitos o breakers, aunque esta ultima palabra es un anglicismo ampliamente aceptado. Se instalan normalmente en tableros de distribución, de fuerza motriz, de transferencia de carga, tableros centralizados para control de motores y en los denominados tableros multi- breaker, para alimentación de circuitos de alumbrado y tomas corrientes. Vigilada Mineducación En principio, los breakers no están diseñados como interruptores para maniobra de carga sino como interruptores de circuito que permanecen “cerrados” y eventualmente se “abren” de acuerdo con situaciones que se indican posteriormente. Sin Límites Clasificación de los Interruptores automáticos Los interruptores automáticos se encuentran en dos versiones: Con unidad de disparo termomagnética (de uso corriente) Con unidad de disparo electrónica En los primeros se utiliza elementos bimetálicos para la protección de sobrecarga y mecanismos de electroimán para la protección contra cortocircuito. En los electrónicos se hace una medición directa de la corriente mediante transformadores de corriente conectados a las barras internas del interruptor. La unidad incorpora un microprocesador, el cual además de recibir las señales de Vigilada Mineducación corriente y voltajes presentes en las barras, tiene programada la curva de protección del interruptor. El uso del microprocesador en el dispositivo permite hacer ajustes finos de tiempo y corriente, además de configurar la curva con diferentes zonas de sobrecarga y cortocircuito. Sin Límites Interruptores automáticos (Breakers o Cortacircuitos) Vigilada Mineducación Termomagnéticos Electrónico Sin Límites Símbolos normalizados para Interruptores automáticos CB Vigilada Mineducación IEC ANSI Interruptor tripolar con disparadores termomagnéticos por sobrecarga y cortocircuito. Sin Límites Dibujo ilustrativo de un Interruptor termomagnético La posición de TRIP es una posición n ó ic intermedia de la palanca que a cu d en únicamente se presenta cuando el i M a d ali dispositivo se dispara por sobrecarga g i V o cortocircuito. En operación normal no es sentida por el operario. Sin Límites Interruptor automático con unidad de disparo termomagnética (curva característica) Curvas t vs i para interruptores automáticos con modulo de disparo termomagnético t1: Asíntota de tiempo muerto para condición de cortocircuito (mseg). t2: Asíntota de tiempo muerto para condición de sobrecarga (seg.– min.). Vigilada Mineducación Sin Límites Interruptor automático con unidad de disparo electrónica (curva característica) Curvas t vs i para interruptores automáticos con modulo de disparo electrónico para doble condición de sobrecarga y ajustes de corriente (Ir, Im) y de tiempo muerto Vigilada Mineducación Sin Límites Interruptores automáticos (mini-breakers) Tradicionalmente, los interruptores automáticos se han diseñado como interruptores de potencia. Sin embargo, muchos fabricantes han construido versiones para baja corriente, conocidos como “mini- breakers”, los cuales son utilizados para dar protección en circuitos de control de máquinas y equipos industriales. Se pretende con ellos eliminar el fusible como elemento de protección contra cortocircuito, facilitando la reconexión de la energía y la disponibilidad atender sin riesgo operaciones de inspección, verificación y mantenimiento en dichos circuitos. Para esta finalidad, algunos fabricantes eliminan el bimetálico del interruptor, Vigilada Mineducación para garantizar que solo actúe para la condición de corto- circuito. Estos elementos, así modificados, se conocen también con el nombre de “disparadores rápidos”. Sin Límites Accesorios para Interruptores automáticos Para interruptores Automáticos Totalizadores de alta corriente (A,KA), muchos fabricantes los acondicionan con la posibilidad de incorporarles algunos accesorios o mecanismos que permiten complementar su funcionalidad. Los de uso más frecuente son: Mecanismos de accionamiento por motor para apertura y cierre por mando remoto. Mecanismos de disparo o apertura por mando remoto mediante un electroimán conocido como bobina de disparo (shunt trip coil) o de emisión de corriente. Bobina de mínima tensión para apertura del interruptor (con o sin retardo) cuando la tensión aplicada a sus bornes es menor que un valor de referencia. Mecanismo de bloqueo con cerradura de llave para evitar operaciones de apertura manual no autorizadas, pero sin inhibir la actuación automática del interruptor por Vigilada Mineducación sobrecarga o cortocircuito. Contactos auxiliares (NO/NC) para mando o señalización remota según el estado de cierre o apertura del interruptor. Sin Límites Accesorios para Interruptores automáticos Mecanismo de ajuste para la corriente térmica o de sobrecarga (Ir) con respecto al valor de la corriente asignada o nominal (In) del interruptor. Mecanismo de ajuste para la corriente magnética o de cortocircuito (Im) con respecto al valor de la corriente térmica o de sobrecarga (Ir) del interruptor. Botón de disparo (trip button) para apertura directa y rápida del interruptor sin necesidad de maniobrar la palanca. Indicadores digitales de corriente y tensión para las líneas de la red, con el propósito de facilitar la supervisión de la instalación. Con ello se obtienen lecturas directas que indican el grado de cargabilidad de los circuitos que protegen el interruptor. Extensión de palanca de accionamiento para facilitar la maniobra de apertura y Vigilada Mineducación cierre, cuando se emplean interruptores de gran tamaño. Para grandes interruptores se tiene la alternativa de escoger dispositivos extraíbles para facilitar su mantenimiento y reparación. Sin Límites Construcción de los Interruptores automáticos Por las severas condiciones de servicio en las cuales deben operar los interruptores automáticos; particularmente durante la maniobra de disparo para despejar corrientes de cortocircuito, resulta evidente que sus contactos deben incorporar materiales y elementos que garanticen la apertura con gran rapidez y con seguridad (sin autodestrucción). Para ello los fabricantes construyen los contactos y el recinto donde se alojan utilizando: Contactos de aleaciones de plata en forma de cuerno. Vigilada Mineducación Cámaras apaga chispas con placas seccionadoras (fijas o móviles) que enfrían, fraccionan el arco y garantizan el aislamiento entre polos. Bobinas de soplado magnético para “expulsar” el arco. Sin Límites Aplicaciones de los Interruptores automáticos Normalmente se usan para dos protecciones básicas, la de cortocircuito y la de sobrecarga. La protección de cortocircuito es omnipolar, lo que significa que el interruptor se abre aunque el cortocircuito se haya presentado en alguna de las fases, no en todas. Básicamente tienen como funciones: Servir de interruptor totalizador de un circuito que alimenta diferentes cargas (o una principal), para facilitar las operaciones de mantenimiento, inspección y reparación en cualquiera de los componentes asociados al circuito, garantizando condiciones de seguridad para los operarios. Como elemento de protección para los conductores de las acometidas eléctricas de un circuito (Ir o In del breaker= In del conductor). Como elemento de protección para máquinas eléctricas, particularmente generadores y transformadores. Vigilada Mineducación Para protección de bancos de baterías estacionarias, como por ejemplo los utilizados en subestaciones, plantas telefónicas y UPS. Servir de “interruptores totalizadores” para desconectar completamente la carga en situaciones de emergencia como inundaciones, incendios, etc. Sin Límites Especificaciones técnicas para un interruptor automático Número de polos o vías de corriente (monopolar, bipolar, tripolar,…). Corriente nominal o asignada de servicio (In). Rango de ajuste para la corriente de sobrecarga (corriente térmica: Ir) y/o la de cortocircuito (corriente magnética: Im). Esta condición solo aplica para breakers grandes de alta corriente; en los de tamaño normal (corrientes medias y bajas) son valores fijos no ajustables. Capacidad de ruptura (corriente disruptiva) y tensión de maniobra para su operación. Naturaleza de la unidad de disparo. Tipo de bornes de conexión para los conductores o cables. Tipo de encapsulado (frame), grado de protección, dimensiones y accesorios Vigilada Mineducación de instalación requeridos. Funciones complementarias (señalización y medida, contactos de control auxiliares, etc…), solo para breakers grandes de alta corriente. Vigilada Mineducación RELES DE PROTECCION Sin Límites Relés de protección Estos dispositivos son ampliamente utilizados para la protección de máquinas eléctricas principalmente motores, generadores y transformadores, y en general, equipo eléctrico alojado en recintos o tableros asociados a centros de control, tableros de distribución y de fuerza motriz, entre otros. Vigilada Mineducación Sin Límites Relés de protección Relé de sobre y bajo voltaje (27/59) Vigilada Mineducación Relé de secuencia (47N) Relé de frecuencia (81-U/81-O) Sin Límites Relés de protección (generalidades) Muchas aplicaciones de control necesitan relés, cuyos elementos sensibles respondan a cambios de otras variables o condiciones eléctricas de interés como, por ejemplo, frecuencia, sobre-voltaje, bajo- voltaje, potencia inversa, secuencia, sobre-corriente, pérdida de fase, pérdida de aislamiento, entre muchas otras. Para esto último, se hace necesario que dichas variables o condiciones eléctricas especiales se hagan relacionar con una señal de tensión y/o corriente, que son en última instancia aquellas a las cuales responde el elemento sensible del relé. Este tipo de relés se conocen como relés de protección o relés Vigilada Mineducación multifuncionales. Sin Límites Aplicaciones de los Relés de protección Los relés de protección tienen aplicaciones particulares y especificas. En principio disponen de elementos de señalización para indicar condiciones de normalidad, pre- alarma y alarma. Generalmente vienen acondicionados con dispositivos de ajuste para calibrar los valores de referencia según la variable considerada y el tiempo de retardo para el accionamiento de los contactos del relé. Para protección de motores se usan los siguientes relés: de sobrecorriente, de sobre y bajo voltaje, de sobretemperatura, de inversión de secuencia y de perdida de excitación, entre otros. Para protección de generadores se usan: de sobre y bajo voltaje, de sobre y baja frecuencia, de sobrecorriente, de sobretemperatura, de verificación de sincronismo y de perdida de excitación, entre otros. Vigilada Mineducación Se usan también relés de protección para ser instalados en líneas de transmisión, subestaciones y en general, en ciertas máquinas de proceso industrial. Sin Límites Tipos de Relés de protección La asociación de manufactureros de Equipo Eléctrico de Los Estados Unidos (NEMA) ha clasificado y codificado los relés de protección con una nomenclatura simple de números y letras que hoy se utiliza ampliamente a nivel internacional. Los más utilizados, entre los muchos disponibles, son: Bajo y sobre voltaje ( código NEMA 27/59) Sobrecorriente (código NEMA 51) Sobretemperatura (código NEMA 49) Sobre frecuencia (código NEMA 81-O) Baja frecuencia (código NEMA 81-U) Inversión de secuencia (código NEMA 47N) Vigilada Mineducación Perdida de excitación (código NEMA 42) Potencia inversa (código NEMA 32) Sin L ímitesOtros Naturaleza de los Relés de protección Aunque los primeros relés de este tipo se construyeron de naturaleza electromecánica o electromagnética; hoy en día estos son electrónicos y en casi todos se aplican los microcontroladores para conseguir una excelente ajustabilidad y las mejores características de respuesta en estado estacionario y transitorio. En casi todos los relés electrónicos se incorpora: Señalización de estado para indicar cuando el dispositivo está activado. Vigilada Mineducación Salida digital normalizada por contacto de estado solido o por contacto de relé. Tiempos de retardo ajustables en la actuación de los contactos. Display para visualización de la magnitud de la variable de interés. Sin Límites Estructura básica de los Relés de protección En primer lugar se requiere de un detector (circuito de sensing) que responde a los cambios de la variable de interés. Para temperatura por ejemplo, se utilizan sondas con termistores, termorresistencias o termocuplas. Para el muestreo de una señal de potencia eléctrica se requiere sensar tanto voltaje como corriente; para ello se utilizan transformadores de corriente, y para el voltaje, circuitos divisores de tensión resistivos o transformadores de potencial que lo acondicionan a los niveles exigidos por la electrónica interna del relé. Para sensar frecuencia es común el empleo de convertidores de frecuencia a voltaje; estos, son circuitos integrados que convierten un tren de pulsos de entrada relacionados con la frecuencia de interés, en una señal de Vigilada Mineducación voltaje de CD, la cual es comparada con otra de referencia. Sin Límites Estructura básica de los Relés de protección La salida del circuito de sensing es comparada con una señal de referencia asociada a la variable que se quiere controlar. La señal de salida del comparador puede ser retardada para ignorar variaciones de estado transitorio que no justifican generar una acción de control. Si la señal de salida se mantiene y sobrepasa el nivel de referencia, previamente ajustado, se genera la actuación de los contactos del relé y la señalización respectiva, indicando la presencia de la falla. Estructura básica de un Relé de protección Señalización (Ajustable) Vigilada Mineducación (valor de referencia) Diagrama de bloques de un relé de protección de potencia inversa (NEMA 32). Sin Límites Especificaciones técnicas de los Relés de protección Tipo de relé, según variable a controlar. Tensión y/o corriente nominal y tipo de corriente para la entrada del elemento sensible. Rango de ajuste del tiempo de retardo para la actuación. Rango de ajuste para la variable de referencia (en forma porcentual o en magnitud). Número de contactos, disposición eléctrica, tensión y corriente nominal y categoría de empleo. Vigilada Mineducación Grado de protección y tipo de encapsulado. Disponibilidad de display para medida de la variable. Disponibilidad de elementos de señalización. Sin Límites Vigilada Mineducación DISPOSITIVOS DE MANDO Sin Límites Interruptores Eléctricos Estos son dispositivos utilizados para permitir o restringir el paso de una corriente eléctrica a través de un conductor que alimenta desde una fuente uno o varios elementos receptores de energía. Su tarea básica es la de conmutación de la corriente en modo discreto, es decir, de “todo” o “nada”. Para todo interruptor debe definirse su categoríade empleo. Todo interruptor se caracteriza por presentar dos estados definidos, conocidos como: Estado de conducción: “cerrado”, “ON”, “1”, el cual permite el paso de la corriente hacia los órganos receptores. Estado de bloqueo: “Abierto”, “OFF”, “0”, el cual impide el paso de la Vigilada Mineducación corriente hacia los órganos receptores. Sin Límites Clasificación de los Interruptores eléctricos Segúnsunaturaleza: Mecánicos (de uso general) De estado solido (con SCR’s, TRIACs…) Segúneltipo de accionamiento: Manuales (por mando de operador, como: pulsadores, interruptores de pie, etc.). Automáticos (mando por cambios originados en una variable de proceso de tipo físico-química como: presión, temperatura, flujo, etc.) Según el tipo de carga u órgano receptor que pueden manejar y los niveles de corriente y tensión asociados a la misma: De control De potencia Vigilada Mineducación Sin Límites Materiales usados para la fabricación de los contactos de interruptores mecánicos Plata-oro / plata-níquel / plata-paladio / plata-oxido de cadmio. Estos materiales ofrecen resistencia a la corrosión, a la soldadura por efecto del arco y al medio ambiente. Paladio-cobre. Ofrece resistencia al desgaste mecánico debido a los golpes de funcionamiento. Estaño-wolframio. Ofrece resistencia al desgaste por el efecto del arco y en corriente directa, protege contra el efecto galvánico (corrosión eléctrica). Plata-rodio.Ofrece resistencia al efecto galvánico. Vigilada Mineducación Sin Límites Interruptores de Control (de aplicación Industrial) Sus contactos están diseñados para la maniobra de cargas ligeras o de bajo consumo, en las cuales se tienen bajos niveles de tensión (hasta 600 V) y corrientes limitadas a valores que normalmente no sobrepasan de 20 A. Estos interruptores se utilizan para la maniobra de órganos receptores con ciclo de trabajo reducido que asocian fenómenos transitorios de muy corta duración durante las operaciones de conexión-desconexión y un factor de potencia relativamente alto; representadas estas cargas por resistencias, electroimanes de relés, contactores y electroválvulas, lámparas de señalización y pequeños motores de muy bajo consumo, entre otras. Vigilada Mineducación https://www.google.com/search?q=electrov%C3%A1lvulas%2C+l%C3%A1mparas+de+se%C3%B1alizaci%C3%B3n&tbm=isch&ve d=2ahUKEwjrtq3nhN_8AhXExikDHc48BLoQ2- cCegQIABAA&oq=electrov%C3%A1lvulas%2C+l%C3%A1mparas+de+se%C3%B1alizaci%C3%B3n&gs_lcp=CgNpbWcQA1CyJVj BM2CdQGgAcAB4AIABjwSIAbkGkgEHMC4yLjUtMZgBAKABAaoBC2d3cy13aXotaW1nwAEB&sclient=img&ei=AzLPY6upNMSNp8 Sin Límites kPzvmQ0As&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979 Interruptores de Control (de aplicación Industrial) Los contactos de control se suministran en ejecución abierta, o encapsulados y para diferentes grados de protección IP. Su vida útil mecánica se mide en millones de maniobras y los tiempos de apertura y cierre son del orden de 10 a 40 ms, como valores típicos. En su construcción se utilizan contactos pequeños de simple o doble apertura con borde redondeado para facilitar la extinción del arco. Vigilada Mineducación https://www.google.com/search?q=interruptores+de+control&tbm=isch&ved=2ahUKEwjFs_q4yNT8AhUExykDHW0hAyYQ2- https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Findustrialesandes.co%2Fmaniobra%2F74-caja-de-control-de-dos-interruptores-boton-on- cCegQIABAA&oq=interruptores+de+control&gs_lcp=CgNpbWcQAzIECCMQJzIFCAAQgAQyBQgAEIAEOgQIABAeUM0SWPYXYKUaaABwAHgAgAF6iAHJApIBAzAuM5gBAKABAaoB off.html&psig=AOvVaw2liqIYmy6pqu80VydlM3Ib&ust=1674249746704000&source=images&cd=vfe&ved=0CBAQjRxqFwoTCIiLkcfI1PwCFQAAAAA C2d3cy13aXotaW1nwAEB&sclient=img&ei=i7TJY4XCAoSOp8kP7cKMsAI&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=OPrgW1M8uqcwOM dAAAAABAF Sin Límites https://co.wiautomation.com/siemens/variadores-motores-proteccion-de- circuitos/3LD58200TK13?gclid=Cj0KCQiA_bieBhDSARIsADU4zLdtNx3Q7ye0IQaK- wCSu3mEdbDU_EwJJLFL_MM7cH-qwj-gSaB782kaApDYEALw_wcB Interruptores de Potencia (de aplicación Industrial) Generalmente para su construcción se utilizan contactos de doble apertura y de borde redondeado, incluidos accesorios especiales. Sus contactos están diseñados para la maniobra de cargas pesadas o de alto consumo, en las cuales se tienen bajos y medios niveles de tensión (hasta 2,5 kV) y corrientes limitadas a valores que generalmente no superan 2 kA. Estos interruptores se utilizan para la maniobra de cargas eléctricas asociadas a máquinas y equipos con ciclo de trabajo pesado, fenómenos transitorios de larga duración durante las operaciones de conexión- desconexión y un factor de potencia relativamente bajo; representadas estas cargas por motores, válvulas, bancos de condensadores y de lámparas, resistencias de hornos y calentadores y tanques de proceso electrolítico, entre otras. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.editores-srl.com.ar/sites/default/files/ie344_lago_seccionadores_para_interiores_1.jpg Interruptores de Potencia (de aplicación Industrial) Los contactos de potencia incorporan generalmente bobinas de soplado, contactos en forma de cuerno, placas seccionadoras de arco y cámaras apaga chispas, para facilitar la extinción del arco. Esto es en principio lo que diferencia a los contactos de potencia de los de control. Vigilada Mineducación Sin Límites https://www.grainger.com/product/2CG85?cm_mmc=PPC:Google-_-GlobalExport-_-CO-_- Acquisition-_- 2020010&gclid=Cj0KCQiA8aOeBhCWARIsANRFrQFfHyDPRbu7JG8tKf_LaN7z1piAnJjTHcGQg https://www.google.com/search?q=camara+apagachispas&tbm=isch&rlz=1C1UUXU_esCO979C O979&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwiv2fGj9d38AhXEF2IAHSuCCaQQrNwCKAB6BAgBECg&biw= 1349&bih=608#imgrc=zvy4VNP0Xn36IM FwREbwxGklrgriWQTIaAlkDEALw_wcB Control Electromagnético Los sistemas de control electromagnético son por naturaleza de tipo digital, lo cual implica que las acciones de control (asociadas a ecuaciones del algebra booleana) y las de maniobra, son realizadas por interruptores conocidos como relésycontactores. Vigilada Mineducación https://www.google.com/search?q=como+rel%C3%A9s+y+contactores&tbm=isch&ved=2ahUKEwibj4fGm9T8AhUOFmIAHSaaBcsQ2- cCegQIABAA&oq=como+rel%C3%A9s+y+contactores&gs_lcp=CgNpbWcQA1DXEFjXEGCFHGgAcAB4AIABbogB2gGSAQMwLjKYAQCgAQGqAQtnd3Mtd2l6LWltZ8ABAQ&sclient=img&ei=doXJY5v8N46siLMPprSW2Aw&bih=625&biw=1366&rlz=1C1UUXU_esCO979CO979#imgrc=oUBY9-xZoc-1IM Sin Límites Elementos asociados a los Sistemas de Control Electromagnético En un sistema de control electromagnético se involucran normalmente los siguientes elementos: Dispositivos de mando Relés Contactores Dispositivos de protección Dispositivos de medida y señalización Vigilada Mineducación Los Relés y Contactores son dispositivos interruptores de naturaleza electromagnética, de ahí el nombre que se le ha asignado a este sistema de control. Sin Límites https://www.google.com/search?q=como+rel%C3%A9s+y+contactores&tbm=isch&ved=2ahUKEwibj4fGm9T8AhUOFmIAHSaaBcsQ2- cCegQIABAA&oq=como+rel%C3%A9s+y+contactores&gs_lcp=CgNpbWcQA1DXEFjXEGCFHGgAcAB4AIABbogB2gGSAQMwLjKYAQCgAQGqAQtnd3Mtd2l6LWltZ8ABAQ&sclient=img&ei=doXJY5v8N46siL

Fundamentos de los Sistemas de Control Eléctrico Industrial 2024-20 PDF

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