ELECTRONICA INDUSTRIAL Past Paper PDF

ELECTRONICA INDUSTRIAL +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | 1er Trimestre | 2do Trimestre | 3er Trimestre | +=======================+=======================+=======================+ | - Automatización | - Esquemas | -...

ELECTRONICA INDUSTRIAL +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | 1er Trimestre | 2do Trimestre | 3er Trimestre | +=======================+=======================+=======================+ | - Automatización | - Esquemas | - Estructura | | Industrial | Unifilares y | interna de un PLC | | | Multifilares | | | - Automatización | | - Clasificación de | | | - Detectores de | PLC | | - ¿Qué es la | Proximidad | | | automática? | | - Entradas y | | | - Interruptores | Salidas de un PLC | | - Diferentes | | | | técnicas | - PLC (descripción) | - E/S Digitales | | | | | | - Lógica cableada | - Programación con | - E/S Analógicas | | | PLC | | | - Controladores | | - E/S Especiales | | | - Sensores (tipos) | | | - Reguladores | | - Scan del PLC | | Digitales | - Logos | | | | | - Modos de | | - PLC | - Comunicación | operación del CPU | | | LOGO/ SCADA | | | - Relés | | - Memoria de un PLC | | Programables | - Arranque de Motor | | | | Ladder | | | - PC Industrial | | | | | - Esquema del | | | - SCR | guarda motor | | | | | | | - Diac | | | | | | | | - Triac | | | | | | | | - SCS | | | | | | | | - Diodo Shcokkty | | | | | | | | - Contactor | | | | | | | | - Protecciones | | | | | | | | - Fusibles | | | | | | | | - Interruptor | | | | Automático | | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ 1er Trimestre - Automatismo **Automatismo:** desarrollo de un proceso o funcionamiento de un mecanismo por sí solo - ¿Qué es la automática? **Automática:** estudio de los métodos cuya finalidad es la sustitución de un operador humano por un operador artificial basado en dispositivos mecánicos o electrónicos en la realización de una tarea previamente programada. - Automatización **Automatización: proceso mediante el cual se llevan a cabo tareas y operaciones de forma automática, reduciendo la necesidad de intervención manual.** - Automatización Industrial **Automatismos Industriales: consiste en el estudio y aplicación de la automática al control de los procesos industriales, derivando en la incorporación de componentes y dispositivos eléctricos, electromecánicos y electrónicos interconectados entre sí capaces de asegurar su gestión, control y buen funcionamiento; generando una serie de procesos cuya maquinara y equipos son capaces de actuar de manera automática (con la mínima intervención por parte de un operario), respondiendo a todas las situaciones posibles predefinidas de antemano.** - Diferentes técnicas de Automatización - Lógica cableada: mediante contactores, relés, temporizadores, contadores y dispositivos eléctricos y electromecánicos de características similares. - Controladores Monopastillas: mediante microcontroladores (μC, MCU o UC), los cuales son circuitos integrados programables, que ejecutan las tareas grabadas en su interior. - Reguladores Digitales: son reguladores PID compactos, los cuales permiten regular diferentes parámetros (temperatura, caudales de fluido). Las entradas son universales y al ser pequeños, caben en cualquier armario eléctrico. - Automatas Programables: - PLC (Controlador Lógico Programable): un dispositivo electrónico programado en lenguaje de alto nivel (cercano al usuario), destinado a gobernar, dentro de un entorno industrial, máquinas o procesos lógicos y/o secuenciales. - Relés Programables: módulos lógicos, utilizados en automatización para el sector terciario y residencial por su sencillez y bajo coste. - PC Industrial: es una plataforma informática para aplicaciones industriales. Se utilizan en el control de procesos y adquisición de datos dada su gran capacidad de cálculo, potencia de procesamiento y memoria. - SCR El rectificador controlado de silicio (SCR) es un rectificador cuyo estado lo controla la magnitud de la corriente de compuerta. El voltaje de polarización en directa a través del dispositivo determinará el nivel de la corriente de compuerta requerido para "encender" (activar) el dispositivo. Cuanto más alto sea el nivel del voltaje de polarización, menor será la corriente de compuerta requerida. Simbolo Construcción Interna --------- -----------------------  - Diac El diac es básicamente una combinación inversa en paralelo de dos terminales de capas semiconductoras que permite la activación o disparo en cualquier dirección; su característica principal es que tiene voltaje de conducción en cualquiera de las dos direcciones. Cuando el ánodo 1 es positivo con respecto al ánodo 2, las capas semiconductoras de interés particular son p1n2p2 y n3. Para el ánodo 2 positivo con respecto al ánodo 1, las capas aplicables son p2n2p1 y n1 Curva Característica Símbolo Construcción Interna ---------------------- ----------------------- ----------------------  - Triac El triac es fundamentalmente un diac con una terminal de compuerta para controlar las condiciones de encendido del dispositivo bilateral en cualquiera de las dos direcciones. Curva Característica Símbolo Construcción Interna ----------------------- --------- -----------------------   - SCS El interruptor controlado de silicio (SCS) tiene tanto una compuerta de ánodo como una compuerta de cátodo para controlar el estado del dispositivo, aunque ahora la compuerta de ánodo está conectada a una capa tipo n y la compuerta de cátodo a una capa tipo p. El resultado es que un pulso negativo en la compuerta de ánodo encenderá el dispositivo, mientras que un pulso negativo lo apagará. Lo contrario es cierto para la compuerta de cátodo. - Diodo Shcokkty Es un portador caliente tiene un voltaje de umbral más bajo (aproximadamente de 0.2 V), una corriente de saturación en inversa mayor y un voltaje inverso pico (PIV) menor que la variedad de unión p-n. También se puede utilizar a altas frecuencias por el reducido tiempo de recuperación en inversa. Curva Caracteristica Simbolo y Circuito Equivalente Construccion Interna ----------------------- -------------------------------- ----------------------   - Contactor 1. El contactar es un dispositivo de conexión y desconexión de circuitos de fuerza. 2. Utilizado en las instalaciones de automatismos industriales para controlar la apertura o cierre de la alimentación eléctrica hacia los receptores terminales de los circuitos. 3. Es un componente de mando automático (ningún operario opera directamente sobre este dispositivo) 4. Su operación se realiza a través de una bobina (electroimán), situada en el circuito de maniobra. 5. Cuando el electroimán recibe alimentación eléctrica, los contactos del contactor que permanecían abiertos se cierran, permitiendo el paso de la corriente. Por otro lado, los contactos que permanecían cerrados se abrirán. 6. Los contactores son el nexo de unión fundamental entre los circuitos de potencia y los circuitos de maniobra. +-----------------------------------+-----------------------------------+ | Simbolo | Característica Fisicas | +===================================+===================================+ |  | | Suiler | | | Altamirano](media/image8.jpeg) | | | | | | Todo sobres los contactores - | | | Suiler Altamirano | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ - Defectos Eléctricos Alteraciones que capaces de provocar daños irreversibles en la instalación e incluso afectar a las personas que la utilizan, pueden ser de dos tipos: - Defectos que afectan a las instalaciones eléctricas y sus componentes: - Sobretensión: aumento del voltaje dentro de una instalación eléctrica por encima de su valor nominal. Clasificación según su origen: 1. Atmosférico: producidas por la descarga directa de un rayo. (Megahercios, MHz) 2. De tipo maniobra: influencia de la descarga lejana del rayo. (Kilohercios, KHz) 3. De frecuencia industrial: por defectos en el conductor neutro o fallos de aislamiento con respecto a masa o tierra. - Subtension: disminución del voltaje dentro de una instalación eléctrica, ya sea hasta un valor determinado inferior al nominal o incluso hasta cero voltios (falta de tensión). No suele producir daños directos en las instalaciones, pero puede provocar que los equipos y sistemas dejen de funcionar de manera imprevista o lo hagan inadecuadamente. - Sobreintensidad: aumento de la intensidad de corriente eléctrica en un circuito por encima de su valor normal de funcionamiento. Según sus características, pueden ser: 4. Sobrecarga: aumento no demasiado elevado de la corriente por encima del valor nominal, pero con una duración larga o indeterminada. Son del tipo térmico y suelen ser consecuencia de un mal dimensionado de la instalación. 5. Cortocircuito: aumento muy elevado de la corriente, que puede alcanzar decenas de kiloamperios y cuya duración es muy breve. Son del tipo magnético y pueden estar producidos por contactos entre los propios conductores. - Calentamiento de los materiales. - Riesgo de incendio. - Deterioro de los equipos. - Interrupción del suministro eléctrico. - Funcionamiento inadecuado de los receptores. - Defectos que suponen un riesgo para los usuarios de las instalaciones. - Contactos directos: contactos con los conductores activos de la instalación eléctrica (cualquiera de las fases o el neutro) o con piezas metálicas que se encuentran normalmente en tensión. - Contactos indirectos: son los contactos con partes metálicas que accidentalmente se han puesto bajo tensión (masas), como consecuencia de un defecto de aislamiento. - Dispositivos de Protección Parámetros a tener en cuenta: Corte omnipolar: corte de todos los conductores activos de un circuito, es decir las tres fases y el neutro, siempre que se distribuya. El corte omnipolar podrá ser simultáneo o no simultáneo. Poder de corte: expresado en amperios (A) o kiloamperios (kA), es la máxima intensidad que es capaz de aislar un dispositivo de protección cuando ya ha desconectado el circuito, antes de que se produzca un arco eléctrico entre sus contactos. - Fusible 1. Elemento de protección muy fiable y económico. 2. Tiene en su interior un material conductor (aleación metálica con bajo punto de fusión) capaz de soportar un determinado valor de intensidad de corriente. 3. Si la intensidad aumenta por encima del valor que puede soportar el fusible, el material interno se romperá y el circuito quedará desconectado. 4. Se necesitará reemplazarlo para poder conectar nuevamente el circuito. 5. Simbologia 6. Clasificación según su tipología: +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Fusibles Cilíndricos | Fusibles de Rosca | Fusibles de Cuchilla | +=======================+=======================+=======================+ | - Tamaño pequeño | - Tamaño medio | - Gran Tamaño | | | | | | - Protege circuitos | - Protege circuito | - Protege circuitos | | de maniobra o de | de potencia baja | de alta potencia | | muy poca | e intermedia | | | potencia, hasta | | - Calibre entre 50 | | potencia media | - Calibre entre 2 a | a 1250 A | | | 100 A | | | - Calibre entre 0,5 | | - Poder de corte: | | hasta 125 A | - Poder de corte: | 120kA | | | 60 hasta 100 kA | | | - Poder de corte: | | | | 10 a 100 kA | | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ 7. Clasificación según la clase de servicio: Primera letra: indica la función de protección que realiza el fusible. Segunda letra: indica el tipo de receptor a proteger. 8. Curva característica  - Relé Térmico 1. Dispositivo diseñado para actuar frente a sobreintensidades de tipo sobrecarga. 2. Su elemento fundamental es una lámina bimetálica constituida por la unión de dos metales con diferente coeficiente de dilatación, siendo el de la parte superior más sensible a los cambios de temperatura. 3. Cuando la corriente que atraviesa el circuito es inferior o igual a la nominal, el calor producido será disipado. 4. Pero cuando empiece una sobrecarga, la lámina bimetálica no podrá disipar todo el calor y cada uno de los metales comenzará a dilatarse de manera desigual, la lámina comenzará a curvarse. 5. Cuando esta curvatura alcance un punto determinado, entrará en contacto con un elemento metálico correspondiente al circuito de maniobra del relé, abriendo o cerrando los contactos auxiliares.  6. Proceso de calentamiento del bimetal: - Directo: si la corriente atraviesa íntegramente la lámina. Utilizado en instalaciones de pequeña potencia. - Indirecto: si la corriente circula a través de un arrollamiento calefactor que rodea la lámina. Aplicado en instalaciones de gran potencia 7. Simbología  8. Caracteristicas físicas - Interruptor Automático 1. Es un dispositivo de protección. 2. Mismo principio de funcionamiento del fusible, pero con la ventaja de que no tiene que ser sustituido cada vez que se produce una sobre intensidad. 3. Clasificación según el tipo de protección que ofrecen: - Interruptor automático magnético: protege únicamente frente a sobreintensidades de tipo magnético (cortocircuitos). - Interruptor automático magnetotérmico: protege frente a sobreintensidades de tipo térmico y magnético (sobrecargas y cortocircuitos). Tambien son conocidos como disyuntor. 4. Simbología 5. Su estructura interna consta de un resorte interno que actúa y desconecta un circuito cuando se sobrepasa la intensidad nominal. 6. Zona de disparo magnético: cámara de extinción del arco y un electroimán que activa el muelle que controla la maneta del interruptor con el mismo principio de funcionamiento de un rele térmico (lamina bimetálica) 7. Cuando el dispositivo actúa y desconecta el circuito, basta con accionar de nuevo la maneta del interruptor para volver a conectar el circuito una vez corregido el defecto. 8. Deben ser siempre de corte omnipolar simultáneo, es decir, deben poder desconectar todos los conductores activos del circuito que protegen. 9. Tipos de interruptores magnetotérmico: - Interruptores automáticos domésticos: se utilizan para proteger los circuitos de pequeña o mediana potencia, la potencia de los receptores no supere los 86,6 kW. - Interruptores automáticos industriales: están diseñados para circuitos eléctricos de gran potencia. Su uso es frecuente en instalaciones cuya intensidad nominal supera los 125 A. 10. Características físicas 2do Trimestre - Representación de los circuitos eléctricos Clasificación según sus características, diseño y uso: - Esquemas Unifilares 1. Representación gráfica de donde cada circuito se describe por medio de una única línea, independiente del número de conductores. 2. Utilizan pequeños segmentos oblicuos para indicar la cantidad de conductores que discurren por cada línea del circuito. 3. Idóneos para representar instalaciones eléctricas ya que resultan más claros y más fáciles de realizar e interpretar. 4. Simbología Conductor Fase Conductor Neutro Conductor de Protección (PE) Conductor Neutro y el de Protección (PEN) ------------------------ ------------------ ------------------------------ -------------------------------------------   - Esquemas Multifilares: 1. Quedan representadas todas las líneas de cada circuito eléctrico. 2. Todos los conductores son dibujados siguiendo aproximadamente el trazado de la realidad del montaje. 3. Tiene por finalidad, hacer más sencillo razonar el funcionamiento de un circuito. 4. Utilizada en circuitos de fuerza y maniobra de los automatismos eléctricos. 5. Tiene por desventaja que pueden llegar a ser confusos si no se realiza adecuadamente (líneas cruzadas). - Esquemas de Principio (Diagramas en Bloques): 1. Utilizado en instalaciones de grandes dimensiones. 2. Tienen una estructura arborescente. 3. Su finalidad está orientada a la función o emplazamiento. 4. La unión entre los distintos bloques se realiza utilizando una única línea, indicando que hay una conexión eléctrica. Circuito trifásico protegido por interruptor automático y relé térmico que alimenta un motor controlador por contactor ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ -------------------- ------------------------ Esquema Unifilar Esquema Multifilar Circuito Trifásico   - Sensores 1. Dispositivos o combinaciones de ellos, que transforman una cantidad física de entrada, en otra de salida equivalente. 2. Sensores eléctricos: la salida es una cantidad eléctrica de tensión o corriente, función de la medición. 3. Transductor: sensor más amplio que incluye algún tipo de circuito de acondicionamiento de la señal detectada. En algunos, la generación de salida eléctrica se obtiene en dos etapas: - Transductor Primario: elemento detector que responde directamente a la magnitud física a medir. - Transductor Secundario: elemento de transducción, donde se genera la salida eléctrica equivalente. 4. Clasificación de Transductores: - Transductores Pasivos: la entrada, produce un cambio en un elemento pasivo de un circuito eléctrico, por lo que requiere una fuente externa para excitación. - Transductores Activos: generan una tensión de salida por sí mismos, pero suelen ser de bajo nivel requiriendo una amplificación. - Transductor Analógico: dan como salida un valor de tensión o corriente que es función continua de la magnitud física medida, incluyen una etapa de acondicionamiento para suministrar señales normalizadas - Transductor Digital: dan como salida una señal codificada en forma de pulsos o de una palabra digital codificada en binario, BCD, GRAY u otro sistema. Poseen interfaces estándares que permite intercambiar información adicional a la medición y comunicarse a través de una red de instrumentos. - Transductor Todo o Nada: indican mediante un cambio de estado cuando la variable detectada supera un cierto umbral o límite - Transductores de Posición: medir la distancia de un objeto respecto a un punto de referencia o detectar la presencia de un objeto a una cierta distancia. a. Detectores de Proximidad: sensores de posición todo o nada que entregan una señal binaria (ON/OFF), que informa la presencia o ausencia de un objeto ante el detector. Algunas características: no necesitan entrar en contacto físico con los objetos que detectan, pueden operar a altas velocidades, no tienen piezas móviles, no sufren desgastes, pueden trabajar en ambientes hostiles b. Medidores de Distancia o Posición: entregan una señal analógica o digital que permite determinar la posición lineal o angular respecto a un punto o eje de referencia. c. Transductores de Pequeñas Señales: sensores de posición diseñados para detectar pequeñas deformaciones o movimientos. - Detectores de Proximidad Según el tipo de captador: +-----------------------------------+-----------------------------------+ | Detectores Inductivos | Detectores Capacitivos | +===================================+===================================+ | - Detectar la presencia de | - Detectar la presencia de | | objetos metálicos. | objetos no metálicos. | | | | | - Distancias que va desde 1 mm | - Principio de funcionamiento y | | a unos 30 mm. | características similares a | | | de los detectores inductivos. | | - La medición no es muy precisa | | | ya que depende del tipo de | - El elemento sensible es el | | metal y de las condiciones | capacitor del circuito | | ambientales | oscilante LC. | | | | | - Está formado por: | - Formado por aros metálicos | | | concéntricos situados en el | | - Cabezal de detección | cabezal de detección | | | | | - Oscilador LC de alta | - Funcionamiento: cuando un | | frecuencia (1 a 100 MHz) | objeto se ubica en la zona | | | sensible se altera el campo | | - Demodulador | eléctrico entre las placas, | | | variando la capacitancia y la | | - Conformador de pulsos | frecuencia del oscilador. | | | | | - Etapa de salida | - Objetos no metálicos: | | | incrementa el campo | | - Funcionamiento: cuando se | eléctrico ya que se | | ubica un objeto metálico | intensifica la constante | | dentro de la zona sensible, | dieléctrica Cd | | se inducen corrientes | | | parásitas de alterando la | - Objetos metálicos: el | | reluctancia del circuito | campo eléctrico | | magnético que atenúa el | disminuye, ya que actúa | | circuito oscilante, | como un tercer electrodo | | disminuyendo la amplitud de | y formando dos | | oscilación y el nivel de CC | capacitores en serie | | del demodulador. Luego, el | | | conformador de pulsos se | - Sensibilidad afectada por el | | dispara y la salida cambia el | tipo de material y por el | | estado de la salida todo-nada | grado de humedad ambiental y | | | del cuerpo a detectar. | | - Aplicación más importante: | | | final de carrera | - Se utilizan exclusivamente | | | como detectores todo-nada | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | Detectores Ópticos | Detectores Ultrasónicos | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Conmutan su salida por la | - | | acción de un haz de luz sobre | | | un elemento fotosensible. | | | | | | - Compuestos por | | | | | | - Un dispositivo emisor de | | | luz | | | | | | - Una fotocélula (elemento | | | de captación) | | | | | | - Suelen utilizar como emisor | | | LED infrarrojos y luz | | | modulada para lograr | | | inmunidad a otras fuentes de | | | luz | | | | | | - Detección de objetos a | | | grandes distancias | | | | | | - Inmunidad a perturbaciones | | | electromagnéticas externas | | | | | | - Alta velocidad de respuesta y | | | frecuencia de conmutación | | | | | | - Capaces de identificar | | | colores | | | | | | - Permiten de detectar objetos | | | del tamaño de décimas de | | | milímetro. | | | | | | - Clasificación: | | | | | | - Por barrera: la luz | | | incide directamente sobre | | | el reflector. La | | | detección se efectúa | | | cuando se interrumpe el | | | haz de luz. Tiene largo | | | alcance, logrando | | | trabajar en ambientes | | | polvorientos o con humo | | | | | | - Retrorreflectivos: la luz | | | del emisor se transmite | | | por la aacion de un | | | elemento reflector | | | externo. | | | | | | - Difusos: | | | | | | - Convergentes: | | | | | | - Especular: | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ Según el tipo de salida y alimentación: - Detectores todo-nada de CA: - Detectores todo-nada de CC: - Detectores Namur: - Detectores con salida analógica: Según el tipo de conexión de la carga: - Conexión a dos hilos: - Conexión a tres hilos: - Conexión a cuatro o cinco hilos: - Interruptores - PLC (descripción) - Programación con PLC - Sensores (tipos) - Logos - Comunicación LOGO/ SCADA - Arranque de Motor Ladder - Esquema del guarda motor