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El hombre siempre tuvo la necesidad de construir mecanismos capaces de ejecutar tareas repetitivas y de controlar determinadas operaciones sin la intervención de un operador humano, lo que dio lugar a los llamados automatismos.

La Automatización es la sustitución de la acción humana por mecanismos movidos por una fuente externa de energía, capaz de realizar ciclos completos de operaciones que se pueden repetir indefinidamente (para saber más entra en el enlace anterior).

Si hablamos de automatización eléctrica, normalmente se refiere al control (mando y regulación) de las máquinas eléctricas.

Los automatismos eléctricos son los circuitos y elementos que se utilizan para realizar el control automático de las máquinas eléctricas.

Un automatismo eléctrico está formado por un conjunto de aparatos, componentes y elementos eléctricos que nos permiten la conexión, desconexión o regulación de la energía eléctrica procedente de la red eléctrica hacia los receptores como los motores eléctricos, lámparas, etc.

Antes de empezar, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos eléctricos industriales:

Tipos de Automatismos

En función de la tecnología empleada para la implementación de un sistema de control podemos distinguir entre:

- Automatismos Cableados: Los automatismos cableados son aquellos que se implementan por medio de uniones físicas entre los que forman el sistema de control.

Se construyen mediante circuitos con uniones físicas de cables que unen eléctricamente contactores, relés, temporizadores, etc.

Normalmente los automatismos de este tipo van dentro de una caja llamada "Cuadro Eléctrico" y se llaman también de lógica cableada.

- Automatismos Programados: Los automatismos programados son aquellos que se realizan utilizando los Autómatas Programables o controladores programables (más conocidos por su nombre inglés: PLC, programmable logic controller).

Los sistemas cableados son útiles en sistemas fijos donde no se necesita modificar la forma de funcionamiento.

Los sistemas programados se emplean en sistemas complejos donde un cambio en el programa o forma de actuar no implica un cambio en los elementos que lo integran.

Aqui veremos los llamados automatismo de lógica cableada, como el que pueds ver enla imagen de más arriba.

Si te interesa la lógicas programada, es decir los esquemas para utilizar con los autómatas o PLCs, puedes empezar por aprender el Lenguaje de Contactos.

Despues tienes 2 PLCs explicados:

En función del sistema de control tenemos también 2 tipos de automatismos:

- De Lazo abierto: La salida no influye en la entrada.

- De Lazo cerrado: La salida repercute en la entrada.

Veamos un esquema de estos 2 tipos:

Dispositivos en los Automatismos

A continuación veremos un resumen de la aparamenta ( aparatos y dispositivos eléctricos) que forman un cuadro eléctrico.

Elementos de Mando Manuales

Los pulsadores son elementos mecánicos de cierre y apertura.

Un pulsador se activa actuando sobre él, pero volverá a su posición de reposo automáticamente cuando se elimine la acción que lo ha activado.

Son elementos que intervienen en el diálogo hombre-máquina.

Los pulsadores se clasifican según la naturaleza de su contacto en posición de no pulsados en:

- Pulsadores normalmente abiertos (NA): Cuando los pulsamos se efectúa la conexión interna de sus dos terminales.

En reposo los contactos estarán abiertos (es decir, sin conexión eléctrica entre ellos).

Se utilizan generalmente para la puesta en marcha o el arranque de máquinas e instalaciones eléctricas.

- Pulsadores normalmente cerrados (NC): Cuando los pulsamos se efectúa la desconexión de sus dos terminales.

En reposo los contactos estarán cerrados (con conexión eléctrica entre ellos).

Se utilizan generalmente para el paro de máquinas e instalaciones eléctricas.

En un mismo pulsador pueden existir ambos contactos, que cambian simultáneamente al ser pulsados.

Un tipo de pulsador muy utilizado en la industria es el llamado pulsador de paro de emergencia (Fig. 6.2), denominado comúnmente "seta", debido a su aspecto externo.

La cabeza de estos pulsadores es bastante más ancha que en los normales y de color rojo, sobre fondo amarillo. Permite la parada inmediata de la instalación eléctrica cuando ocurre un accidente.

Estos pulsadores llevan un dispositivo interno de enclavamiento de manera que, una vez pulsado, no se puede reanudar el funcionamiento de la instalación hasta que se desenclave, por ejemplo, mediante un giro de la cabeza o una llave auxiliar.

Para saber más visita: Pulsador

Los interruptores y conmutadores son elementos que conectan o desconectan instalaciones y máquinas eléctricas mediante el posicionado de una palanca.

A diferencia de los pulsadores, al ser accionados, se mantienen en la posición seleccionada hasta que se actúa de nuevo sobre ellos.

Los selectores son similares a los interruptores y conmutadores en cuanto a funcionamiento, aunque para su actuación suelen llevar un botón, palanca o llave giratoria (que puede ser extraíble).

Todos estos elementos de mando manual, pulsadores, interruptores y selectores, se alojan, por regla general, en cajas de plástico o metálicas, que pueden contener más de un elemento.

Por ejemplo, son típicas aquellas cajas que contienen un pulsador NA para la marcha, y otro pulsador NC para el paro de un motor eléctrico.

Elementos de Mando Automático

Los finales de carrera (interruptores de posición) son pulsadores utilizados en el circuito de mando, accionados por elementos mecánicos.

Normalmente son utilizados para controlar la posición de una máquina que se mueve.

Desde el punto de vista del circuito eléctrico están compuestos por un juego de contactos NA (normalmente abierto) NC (normalmente cerrado) de forma que cuando son accionados cambian las condiciones del circuito.

Como se puede observar en la imagen y en el símbolo, el final de carrera está compuesto por un contacto normalmente cerrado (NC) y otro normalmente abierto (NA).

Cuando se presiona sobre el vástago, cambian los contactos de posición, cerrándose el abierto y viceversa.

Termostatos: Son dispositivos que permiten medir la temperatura de un recinto, depósito, etc., o detectar si ésta excede un cierto valor, denominado umbral.

Generalmente, se utilizan en sistemas de control que permiten realizar una regulación de dicha temperatura.

Por medio de un dispositivo captador se cambia el estado de los contactos a partir de unos valores predeterminados de temperatura.

Presostatos: El presostato es un mecanismo que abre o cierra unos contactos que posee, en función de la presión que detecta por encima o por debajo de un cierto nivel de referencia.

Esta presión puede ser provocada por aire, aceite o agua, dependiendo del tipo de presostato.

Se suelen usar en grupos de presión de agua, poniendo en marcha un motor-bomba cuando la presión de la red no es suficiente.

Detectores de Nivel de Líquido: Detectan si el nivel de líquidos en depósitos, piscinas, etc., está por debajo de un nivel de referencia mínimo o por encima de un nivel de referencia máximo.

De esta forma, se utilizan en el mando automático de estaciones de bombeo, para comprobar la altura máxima y mínima del líquido cuyo nivel se pretende controlar

Sensores de presencia: Tienen como finalidad determinar la existencia de un objeto en un intervalo de distancia especificado.

Se suelen basar en el cambio provocado en alguna característica del sensor debido a la proximidad del objeto.

Básicamente son inductivos, de efecto Hall, ultrasónicos u ópticos.

Detectores de nivel de líquidos: Detectan si el nivel de líquidos en depósitos, piscinas, etc., está por debajo de un nivel de referencia mínimo o por encima de un nivel de referencia máximo.

De esta forma, se utilizan en el mando automático de estaciones de bombero, para comprobar la altura máxima y mínima del líquido cuyo nivel se pretende controlar.

Para saber más visita: Sensores Eléctricos

Dispositivos de Señalización

Pilotos de señalización: Los pilotos de señalización forman parte del diálogo hombre-máquina, se utiliza el circuito de mando para indicar el estado actual del sistema (parada, marcha, sentido de giro, etc.).

Generalmente está constituido por una lámpara o diodo montada en una envolvente adecuada a las condiciones de trabajo.

Existe una gran variedad en el mercado según las necesidades de utilización (tensión, colores normalizados, consumo, iluminación, etc.).

Dispositivos de Regulación

Los reguladores, también conocidos como controladores, son elementos que permiten que la variable o magnitud física que se desea controlar (velocidad de una máquina eléctrica, posición del eje de un motor, temperatura de un recinto, etc.) permanezca siempre entre ciertos valores admisibles, sin intervención directa de un operador humano.

Un controlador electrónico es un dispositivo (analógico o digital ) que calcula la acción de control necesaria a partir de una cierta ley de control (o algoritmo de control) determinada previamente.

Para ello, utiliza las señales de entrada (la consigna y el valor de la variable de salida de la planta).

El típico termostato doméstico para el control de la temperatura sería un controlador electrónico.

Contactores y Relés

Son elementos de apertura y cierra por contactos de las diferentes partes del circuito eléctrico.

Contactor y Telerruptor

El contactor es un aparato de conexión/desconexión, con una sola posición de reposo y mandado a distancia, que vuelve a la posición desconectado cuando deja de actuar sobre él la fuerza que lo mantenía conectado.

Interviene en el circuito de potencia a través de sus contactos principales y en la lógica del circuito de mando con los contactos auxiliares.

El contactor electromagnético es el más utilizado (ver imagen de más abajo).

Las aplicaciones indicadas para un contactor dependen de la denominada categoría de operación o categoría de servicio que tenga el mismo.

Esta categoría viene indicada en la carcasa del dispositivo y especifica para qué tipo de cargas es adecuado el contactor. Las cuatro categorías existentes son las siguientes:

- AC1 (condiciones de servicio ligeras). Contactores indicados para el control de cargas no inductivas o con poco efecto inductivo (excluidos los motores), como lámparas de incandescencia, calefacciones eléctricas, etc.

- AC2 (condiciones de servicio normales). Indicados para usos en corriente alterna y para el arranque e inversión de marcha de motores de anillos, así como en aplicaciones como centrifugadoras, por ejemplo.

- AC3 (condiciones de servicio difíciles). Indicados para arranques largos o a plena carga de motores asíncronos de jaula de ardilla (compresores, grandes ventiladores, aires acondicionados, etc.) y frenados por contracorriente.

- AC4 (condiciones de servicio extremas). Contactores indicados en motores asíncronos para grúas, ascensores, etc., y maniobras por impulsos, frenado por contracorriente e inversión de marcha. Por maniobras por impulsos debemos entender aquellas que consisten en uno o varios cierres cortos y frecuentes del circuito del motor y mediante los cuales se obtienen pequeños desplazamientos.

Para saber más sobre el contactor: Contactor.

Existe un contactor especial llamado telerruptor o relé de remanencia, cuya configuración es similar a la de un contactor convencional, la diferencia radica en su funcionamiento.

En el telerruptor cada vez que se aplica tensión a su bobina, los contactos cambian de, estado, si estaban abiertos se cierran y si estaban cerrados se abren.

Por lo tanto, con un telerruptor se puede gestionar una carga de potencia, con un solo pulsador para la puesta en marcha y la parada. Para saber más sobre el telerruptor: Telerruptor.

Tanto los relés como los contactores son elementos básicos que aparecen en cualquier sistema de automatización.

Están formados por una bobina (denominada circuito de control o circuito de mando) y unos contactos metálicos (circuito de potencia) formados por unas láminas ferromagnéticas.

Podríamos decir que un relé es un aparato que hace lo mismo que el contactor, al llegarle corriente a la bobina se abren o cierran sus contactos, La diferencia es sobre todo en el tamaño y en los usos.

Las diferencias fundamentales entre los relés y los contactores son:

- Los contactores disponen de dos tipos de contactos.
- Contactos principales. Destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia.
- Contactos auxiliares. Destinados para abrir y cerrar circuitos de mando, de menor corriente eléctrica que los de potencia.

Los relés disponen únicamente de contactos auxiliares y son más pequeños que los contactores.

Los relés son elementos que suelen operar con cargas pequeñas, mientras que los contactores se conectan con cargas de gran potencia.

Para saber más ir a : El Relé o Relevador.

También conocidos simplemente como temporizadores, son relés que permiten ajustar los tiempos de conexión y desconexión del mismo.

La temporización puede ajustarse entre algunos milisegundos y algunas horas.

a) Retardo a la conexión. Los contactos pasan de la posición abierto a cerrado un tiempo después de la conexión de su órgano de mando.

b) Retardo a la desconexión. Cuando los contactos pasan de cerrado a abierto transcurrido un tiempo de retardo.

c) Retardo a la conexión-desconexión. Es una combinación de los dos tipos anteriores

Dispositivos de Protección

Son dispositivos de protección de sobreintensidad, abren el circuito cuando la intensidad que lo atraviesa pasa de un determinado valor, como consecuencia de una sobrecarga o un cortocircuito.

Generalmente están formados por un cartucho en cuyo interior está el elemento fusible (hilo metálico calibrado) rodeado de algún material que actúa como medio de extinción, el cartucho se aloja en un soporte llamado portafusible que actúa como protector.

En ocasiones forman parte o están asociados con otros elementos de mando y protección como seccionadores interruptores etc.

También llamado PIA (pequeño interruptor automático). Es un relé de protección de sobrecargas y cortocircuitos en la instalación.

Magnético porque protege contra intensidades excesivas (Intensidad de Cortocircuito) y térmico porque protege contra sobrecalentamientos (intensidades mayores de las nominales durante un tiempo).

El principio básico de funcionamiento de un relé térmico consiste en una lámina bimetálica constituida por dos metales de diferente coeficiente de dilatación térmica.

Cuando aumenta la temperatura debido a una sobrecarga, la lámina bimetálica (al ser de diferente coeficiente de dilatación ambos metales) se curva en un sentido, al llegar a un punto determinado acciona un mecanismo, y este abre un contacto unido al mecanismo de disparo, desconectando el circuito.

Ver imagen más abajo.

Es muy importante que el PIA que proteja un motor no corte la corriente por el pico de corriente que tienen los motores en el arranque.

Para los motores se suelen utilizar magnetotérmicos de curvas disparo tipo D.

Para saber más ver: Magnetotérmico.

Interruptor Diferencial

Un relé o interruptor diferencial, también llamado Diferencial de Luz, o diferencial eléctrico simplemente, es un aparato destinado a la protección de personas contra los contactos directos e indirectos.

En caso de que una persona toque una parte con corriente donde no debería de tener corriente (contacto indirecto), el interruptor diferencial desconectará la instalación en un tiempo lo suficientemente corto como para no provocar daños graves a la persona.

El diferencial protege a las personas contra corrientes de fuga.

La sensibilidad es el valor que aparece en catálogo y que identifica al modelo.

Sirve para diferenciar el valor de la corriente a la que se quiere que "salte" el diferencial, es decir, valor de corriente de fuga que si se alcanza en la instalación, ésta se desconectará.

El tipo de interruptor diferencial que se usa en las viviendas es de alta sensibilidad (30 mA), ya que son los que quedan por debajo del límite considerado peligroso para el cuerpo humano.

En la industria estos valores pueden ser de 300mA.

El diferencial corta toda la instalación (todos los circuitos).

Para saber más visita: Diferencial de Luz

Es un mecanismo que sirve como elemento de protección del receptor (motor habitualmente) contra las sobrecargas y calentamiento.

Están destinados a proteger motores, aparatos de control de motores y conductores de circuitos derivados del motor contra el calentamiento excesivo debido a sobrecargas del motor y fallas en el arranque.

La sobrecarga del motor puede deberse a una carga excesiva o un motor que funciona con voltajes de línea bajos o, en un motor trifásico, una pérdida de fase.

Su misión consiste en desconectar el circuito cuando la intensidad consumida por el motor supera durante un tiempo la intensidad permitida por este, evitando que el bobinado "se queme".

Esto ocurre gracias a que consta de tres láminas bimetálicas con sus correspondientes bobinas calefactoras que cuando son recorridas por una determinada intensidad, provocan el calentamiento del bimetal y la apertura del relé.

Cabe destacar que los relés térmicos comercializados en la actualidad, además de ofrecer protección frente a sobrecargas, son capaces de realizar otras funciones como:

- Detección fallo de fase.
- Protección frente a desequilibrio de fases.
- Compensación automática a temperatura ambiente.

La velocidad de corte no es tan rápida como en el interruptor magnetotérmico.

Suele ir "incrustado" en el propio contactor de arranque del motor.

El relé térmico tiene 2 bornes mas aparte de los 3 de potencia.

Esos se conectan en serie con la bobina del contactor y son los que le cortan la corriente al mismo para apagar el motor en caso de sobrecarga.

Disponen de una ruleta selectora de reglaje, es posible seleccionar la ntensidad a la que actuará el dispositivo entre unos márgenes predefinidos por el fabricante.

Para establecer una corriente de reglaje adecuada, debe tenerse en cuenta la potencia del motor, su factor de potencia y el nivel de sobrecarga al que puede trabajar.

Para saber más visita: Relé Térmico

OJO solo protege contra sobrecalentamiento, pero no protege en caso de cortocircuito, por eso tiene que ir acompañado de un magnetotérmico.

Además el relé térmico es un dispositivo que provoca el disparo del relé en caso de ausencia de corriente en una fase (funcionamiento monofásico), cosa que no detecta el magnetotérmico.

Un interruptor-guardamotor es un aparato diseñado para la protección de motores contra sobrecargas y cortocircuitos.

Algunos también protegen contrael fallo de alguna fase.

El guardamotor realmente es un magnetotérmico diseñado especialmente para motores, que protege también contra sobrecargas.

De hecho se suele llamar guardamotor magnetótérmico.

Hace la función del magnetotérmico y del relé térmico y con un sólo aparato se cubren las siguientes funciones:

- Protección contra cortocircuitos.
- Protección contra sobrecargas.
- Protección contra falta de fase.
- Arranque y parada.
- Señalamiento.

El aparato puede incorporar algunos contactos auxiliares para su uso en el circuito de mando.

Dispone de un botón regulador-selector para poder poner la intensidad nominal de protección del motor.

Suele ir conectado antes que el contactor.

Este diseño especial proporciona al dispositivo una curva de disparo que lo hace más robusto frente a las sobreintensidades transitorias típicas de los arranques de los motores.

Normalmente es posible acoplar a los guardamotores un bloque de contactos auxiliares, normalmente un contacto abierto y otro cerrado, uno para la protección y otro para las maniobra en el circuito de mando.

Pdemos utilizar un guardamotor trifásico para un motor monófásico de la siguiente forma:

Esto sería válido si queremos conectar un magnetotérmico trifásico en una línea monofásica.

¿Cual es la diferencia entre un relé térmico y un guardamotor?

Una característica muy importante y que lo diferencia del magnetotérmico es la posibilidad de regular la intensidad nominal de disparo por sobreconsumo, protección térmica, de manera similar a un relé térmico.

Esto permite ajustar la intensidad de disparo a la intensidad nominal del motor y que no salte en el arranque, que como ya sabemos la intensidad puedes ser 7 u 8 veces mayor a la nominal.

Pero la principal diferencia reside en que el relé térmico no tiene poder de corte en caso de corotocircuitos.

El guardamotor si tiene poder de corte y en el momento en que es detectada una sobreintensidad en el motor, por ejemplo un cortocircuito, el propio guardamotor efectúa la apertura del circuito.

Otra diferencia es la colocación de uno y otro elemento en el circuito.

Mientras que el relé térmico se coloca detrás del contactor, el guardamotor se conecta al principio de la línea de potencia como protección general de todo el circuito.

Al igual que el relé térmico, el guardamotor debe ser reconectado después de un disparo.

Para saber mucho más sobre el guardamotor visita el siguiente enlace: Guardamotor.

Los Motores

El elemento de salida de cualquier automatismos es uno o varios motores eléctricos.

Todos los elementos del automatismos son para controlar estos motores.

Los motores eléctricos puedes verlos explicados en los siguientes enlaces:

- El Motor Eléctrico.

- Motores Monofásicos.

- Motor Trifásico.

Estos son los aparatos eléctricos más usados en las instalaciones de automatismos, ahora veamos las normas para representar los automatismos en los esquemas.

Representación de Los Automatisos

Para ver cómo se representan los automatismos electricos visita el siguiente enlace: Simbolología de los Automatismos.

Fases Para la Realización de un Automatismo

Las distintas fases o tareas en las que dividimos la confección o realización de cualquier automatismo eléctrico pasan por:

- Diseño y Funcionalidad: Se corresponde con el estudio meticuloso de las funciones básicas que debe realizar el automatismo.

En esta tase deberemos concretar con precisión el comportamiento del automatismo y clarificar con nitidez todas y cada una de las operaciones que éste debe solventar, de modo que deben evitarse las ambigüedades y las sofisticaciones superfluas.

- Dimensionado de los Dispositivos: Esta fase debe servirnos para elegir el conjunto de dispositivos apropiado para realizar el automatismo.

Con este propósito, deberemos calcular la potencia eléctrica que debe aceptar o proporcionar cada uno de los elementos del automatismo, dimensionar los cables de alimentación y de señal, prever la vida útil de los mecanismos utilizados, analizar cuidadosamente las características de las señales usadas en la interconexión de los diferentes módulos y prever los necesarios elementos de seguridad.

- Esquema Eléctrico: El objetivo principal de esta fase es la confección del esquema eléctrico del automatismo.

Debe ser completo y hemos de confeccionarlo con una notación clara y comprensible en la que estén representados todos los componentes perfectamente conectados y referenciados.

- El Cuadro Eléctrico: En esta fase debemos abordar la mecanización del cuadro eléctrico y la ubicación en su interior de los diferentes elementos que componen el automatismo.

Previamente hemos debido realizar el esquema de cableado que contempla, entre otras cosas, la identificación, la trayectoria y las diferentes secciones de los conductores y, también, habremos confeccionado los diferentes planos de ubicación de componentes y de mecanización del cuadro eléctrico.

- El Ensayo y las Pruebas: Una vez realizada la instalación del automatismo se realizará su ensayo y prueba.

En esta fase será conveniente actuar con un plan de trabajo previamente establecido que contemple la entrada en funcionamiento, progresiva y en secuencia, de las diferentes partes del automatismo.

Cada parte deberá ser probada de forma aislada, y en las condiciones de trabajo más realistas, antes de interactuar simultáneamente con el resto.

Esta fase debe servir, además, para corregir las posibles anomalías o realizar los ajustes pertinentes antes de la entrada en servicio del automatismo.

- Puesta en Servicio: Sólo si el automatismo funciona de forma satisfactoria en la fase de prueba, podremos abordar la fase de puesta en servicio.

Resulta una temeridad trabajar con un automatismo que presente deficiencias de funcionamiento o en el que no hayan sido probados todos sus componentes.

La puesta en servicio del automatismo debe ir acompañada, siempre, de un manual de operación que recoja de forma explícita todos aquellos aspectos necesarios para la explotación del sistema y, también, de otro manual de intervención para los casos en los que se produzcan averías o debamos realizar el mantenimiento.

Un resúmen podría ser el siguiente esquema:

Automatismos Básicos

Vamos a ver diferentes esquemas básicos de mando sobre contactores que, más adelante, nos permitirán realizar diversas operaciones de control sobre motores.

Control manual mediante un Conmutador

El conmutador tiene dos posiciones en las que puede quedar enclavado.

La posición 1 (línea continua) corresponde a la posición de reposo o paro del contacto (NA).

En esta posición la bobina de mando de KM1 está desexcitada.

El contactor KM1 se activa poniendo S1 en posición de "marcha".

No es muy aconsejable la utilización de este control, a menos que sea sobre máquinas no peligrosas que puedan funcionar sin vigilancia.

Si se produjera un corte de corriente estando S1 en "marcha", al volver la alimentación la bobina de mando de KM1 quedaría excitada y la máquina o motor sobre el que actúa se pondría en marcha.

Control al Impulso de un Contactor y Enclavamiento (con pulsadores)

Disponemos ahora de dos pulsadores: uno de paro (S1) y otro de marcha (S2), éste último en paralelo con un contacto auxiliar del contactor KM1 (contacto de enclavamiento o de autoalimentación).

Al estar S1 normalmente cerrado, cuando pulsamos S2 se activa la bobina del contactor KM1 y se cierra su contacto auxiliar (NA).

Aunque liberemos S2, el contactor sigue alimentado (enclavado) a través de S1 y su propio contacto auxiliar.

Para desactivar el contactor KM1 sólo debemos pulsar S1.

Un automatismo en el que se utiliza el contacto de enclavamiento para garantizar la alimentación de la bobina de mando cuando se libera el pulsador que excita dicha bobina, recibe el nombre de circuito con realimentación o con memoria.

Se trata, por tanto, de un circuito secuencial en el que, para la misma entrada, hallamos diferentes salidas, en función del estado anterior.

Control Al Impulso por Varios Pulsadores

En el caso de querer realizar un control a distancia desde varios puntos, podríamos añadir al esquema anterior los pulsadores de marcha (en paralelo) o de paro (en serie) necesarios.

Circuitos de mando con temporizadores

En muchísimos automatismos es necesario introducir retardos entre las diferentes maniobras que se pueden realizar.

Vamos a ver algunos circuitos de control que utilizan temporizadores.

Temporizador a la conexión

En el esquema siguiente puedes ver el esquema de un relé con un contacto de cierre inmediato (23-24) y otro temporizado a la conexión o excitación (17-18).

Al accionar el pulsador de marcha S2 se excita la bobina del relé KT1 y se cierra su contacto de enclavamiento.

El cierre del contacto garantiza que, tras liberarse S2, KT1 continúe activado.

Una vez activado KT1, su contacto temporizado se activa (se cierra, puesto que es NA) pasado un tiempo de retardo t. Tras ello se ilumina la bombilla H1.

Ésta permanece así hasta que se desactiva KT1 mediante el pulsador de paro S1.

El siguiente circuito es imprescindible en todo automatismo que necesite un retardo en alguna de sus fases de funcionamiento, como por ejemplo el arranque estrella-triángulo de un motor asíncrono trifásico.

En la figura adjunta se presenta el esquema de mando de un automatismo que utiliza un relé temporizador a la conexión.

Temporizador a la desconexión

Cuando se acciona el interruptor S1, la bobina del relé KT1 queda excitada y su contacto temporizado (17-18) se cierra inmediatamente.

Tras ello, se ilumina de nuevo el señalizador H1.

Esta situación se prolonga hasta que desenclavamos S1, hecho que desexcita la bobina de KT1.

Pero su contacto no se abre entonces: al ser temporizado a la desconexión, el señalizador H1 permanece iluminado hasta que, pasado un tiempo t, se abre el contacto temporizado.

Para saber más sobre temporizadores te recomendamos: Relé Temporizador.

Control de Contactores Asociados

En muchos de los automatismos que controlan procesos es necesario controlar contactores que trabajan de forma asociada.

Por tanto, es un requisito imprescindible que un contactor esté activado para que funcionen otros, o bien que esté desactivado para que puedan activarse otros.

Estas son las normas básicas de trabajo:

- Cuando queramos que un contactar (KM2) se active solamente si ya está activado otro (KM1), colocaremos contactos NA de KM1 en serie con la bobina de mando de KM2.

- Cuando queramos que un contactar (KM2) se active solamente si no está activado otro (KM1), colocaremos contactos NC de KM1 en serie con la bobina de mando de KM2.

Otro esquema muy utilizado es el arranque estrella-triángulo de motores.

Te dejamos el esquema manual, pero para saber más sobre estrella-triángulo visita: Arranque Estrella-Triángulo.

Para ver más esquemas de automatismos visita la web: Esquemas de Automatismos

Y para acabar, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos, donde tendrás mucha más información:

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Automatismos Electricos. Aparatos, Esquemas y Normativa

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Entra y Aprende Facilmente todo sobre los Automatismos Electricos para los Motores. Tipos de Automatismos, Aparatos, Esquemas y Normativa para Esquemas y Ejecución. Cuadros Electricos

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Los contactores son indispensables en muchas aplicaciones y sobre todo en los automatismos.

Vamos a ver a explicar todo sobre estos mecanimos eléctricos.

Pero antes de seguir, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos eléctricos:

- ¿Qué es un Contactor?
- Funcionamiento de un Contactor
- Contactor Trifásico
- Categoría de los Contactores
- Arranque de Motores por Contactor
- Ventajas del Uso del Contactor
- Eleccion del Contactor

El contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia, que puede cerrar o abrir circuitos, ya sea en vacío o en carga.

Es la pieza clave del automatismo en el motor electrico.

Su principal aplicación es la de efectuar maniobras de apertura y cierra de circuitos eléctricos relacionados con instalaciones de motores.

Excepto los pequeños motores, que son accionados manualmente o por relés, el resto de motores se accionan por contactores.

Un contactor está formado por una bobina y unos contactos, que pueden estar abiertos o cerrados, y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito.

La bobina es un electroimán que acciona los contactos cuando le llega corriente, abre los contactos cerrados y cierra los contacto abiertos.

De esta forma se dice que el contactor está accionado o "enclavado".

Cuando le deja de llegar corriente a la bobina los contactos vuelven a su estado anterior de reposo y el contactor está sin accionar o en reposo.

Aquí vemos un contactor real y el símbolo que se utiliza para los circuitos:

En el contactor real los contactos de conexión de la bobina se llaman A1 y A2 siempre.

Los contactos del circuitos de salida o de fuerza se llaman 1-2, 3-4, etc. y los contactos auxiliares, para el circuito de mando o control, suelen llamarse con número de 2 cifras, por ejemplo 13-14.

Luego veremos esto mejor con esquemas concretos.

Su funcionamiento es muy sencillo, vamos a explicarlo y ver sus partes.

Si te fijas en la imagen anterior tenemos un contactor con 4 contactos abiertos y el último es un contacto cerrado en reposo.

Si hacemos llegar corriente a la bobina, está que está formada por un electroimán, atrae hacia sí el martillo arrastrando en su movimiento a los contactos móviles que tirará de ellos hacia la izquierda.

Esta maniobra se llama " enclavamiento del contactor".

Todos los contactos que estaban abiertos ahora serán contactos cerrados, y el último que estaba cerrado ahora será un contacto abierto.

Cuando la bobina está activada se dice que el contactor está enclavado.

En el momento que dejemos de dar corriente a la bobina el contactor volverá a su posición de reposo por la acción del muelle resorte, dejando los contactos como estaban al principio, al tirar de ellos hacia la derecha.

El contactor de la figura anterior tiene 3 contactos de fuerza, por lo que serviría para un sistema trifásico (3fases).

En el caso de un contactor monofásico (solo la fase y el neutro) sería el siguiente caso.

Lo hemos utilizado para el control de un lámpara. si queremos apagar la lámpara solo tendremos que abrir el pulsador normalmente cerrado de la parte de arriba que activa la bobina.

Para estos casos es mejor usar un simple relé, ya que es más barato.

Para un motor monofásico solo tendríamos que cambiar la lámpara por el motor.

Vamos a conectar en un circuito el contactor para el arranque de un motor trifásico.

Si te fijas la bobina se activa a través de un interruptor por una fase y el neutro (L1 y N), es decir a 220V. Se conecta a los bornes A1 y A2 del contactor real.

El motor trifásico se activa a través de los contactos principales del contactor con las 3 fases (L1, L2 y L3), por ejemplo a 400V (o 380V).

Se conecta en los contactos reales del contactor de fuerza 1-2, 3-4, 5-6. Los contactos 13-14 y 21-22 son para el circuito de control que luego veremos.

Cuando activamos el Interruptor le llega corriente a la bobina y el contactor se enclava cerrando los contactos principales y arrancando el motor electrico.

Cuando desconectamos la corriente a la bobina mediante el interruptor, deja de llegarle corriente a la bobina y los contactos vuelven a la posición de reposo haciendo que el motor se pare.

Este es un arranque básico y directo, luego veremos algunos circuitos más para los arranques de motores trifásicos, como por ejemplo el arranque estrella-triángulo.

Como ves en los circuitos de los contactores se distinguen dos circuitos diferentes, el circuito de mando, que será el que active o desactive la bobina y el circuito de fuerza, que será el que arranque o pare el motor.

El circuito de mando suele ser un circuito a menor tensión e intensidad que el circuito de fuerza.

De ahí que los contactos principales o de fuerza sean más gordos que los auxiliares.

En el esquema anterior no hemos usado los contactos auxiliares, solo el de la bobina, pero ya verás como se utilizan, por ejemplo para la autoalimentación.

Una de las características básicas de un contactor es su posibilidad de maniobra en circuitos sometidos a corrientes muy fuertes, en el circuito de fuerza, pero con pequeñas corrientes en el circuito de mando.

Con una pequeña corriente ( circuito de mando) podemos accionar un circuito de fuerza con mucha potencia o corriente.

Por ejemplo para activar la bobina podemos hacerlo a 0,35A y 220V y para el de circuito de Fuerza podemos usar una intensidad de arranque del motor de 200A.

La elección del calibre adecuado para un contactor depende directamente de las características de su aplicación concreta.

Aunque el parámetro característico de un contactar es la potencia o la corriente efectiva de servicio que deben soportar los contactos principales, deberemos considerar otros aspectos:

- Las características del circuito o carga que se debe controlar: tensión de trabajo, transitorios a la puesta en tensión y tipo de corriente (CC O CA).

- Las condiciones de trabajo: número de maniobras por hora, cortes en vacío o en carga, temperatura ambiente, etc.

Así, las aplicaciones indicadas para un contactor dependen de la denominada categoría de operación o categoría de servicio que tenga el mismo.

Esta categoría viene indicada en la carcasa del dispositivo y especifica para qué tipo de cargas es adecuado el contactar.

Las cuatro categorías existentes son las siguientes:

- AC1 (condiciones de servicio ligeras): Contactores indicados para el control de cargas no inductivas o con poco efecto inductivo (excluidos los motores), como lámparas de incandescencia, calefacciones eléctricas, etc.

- AC2 (condiciones de servicio normales): Indicados para usos en corriente alterna y para el arranque e inversión de marcha de motores de anillos, así como en aplicaciones como centrifugadoras, por ejemplo.

- AC3 (condiciones de servicio difíciles): Indicados para arranques largos o a plena carga de motores asincronos de jaula de ardilla (compresores, grandes ventiladores, aires acondicionados, etc.) y frenados por contracorriente.

- AC4 (condiciones de servicio extremas): Contactores indicados en motores asíncronos para grúas, ascensores, etc., y maniobras por impulsos, frenado por contracorriente e inversión de marcha.

Por maniobras por impulsos debemos entender aquellas que consisten en uno o varios cierres cortos y frecuentes del circuito del motor y mediante los cuales se obtienen pequeños desplazamientos.

Vamos a ver algunos circuitos básicos de arranque de motores por contactor.

En este caso usaremos contactores trifásicos.

- Circuito Directo por Interruptor: ya lo vimos anteriormente.

- Arranque por Pulsadores con Autoalimentación: tendremos dos pulsadores, el pulsador de marcha o arranque y el de paro.

En este caso necesitamos una retroalimentación, para que al pulsar el pulsador de marcha el contactor siga alimentado (con corriente en la bobina) aún cuando soltemos el pulsador de marcha.

Solo se parará cuando pulsemos el pulsador de paro. El esquema del circuito de mando sería el siguiente:

El nombre del contactor es KM. Sp es el pulsador de paro, Sm es el pulsador de marcha, KM la bobina del contactor, un contacto auxiliar del propio contactor y los 3 contactos de fuerza para el motor.

Fíjate que en el circuito de mando vemos la bobina del contactor con su nombre (KM) pero en el de fuerza no vemos la bobina.

Por ese motívo hay que poner el nombre del contactor a los que pertenecen los contactos en el circuito de fuerza, ya que hay muchos circuitos que utilizan 2 o más contactores diferentes.

Los contactos del circuito de mando son siempre auxiliares, y los de fuerza no.

Algunas veces todos los contactos son iguales y da igual utilizar unos que otros, aunque esto depende del contactor.

Si pulsamos Sm le llega corriente a la bobina y el contactor se activa cerrando el contacto auxiliar KM.

Aunque dejemos de pulsar el pulsador de arranque la bobina del contactor sigue activada a través de KM, esto es lo que se llama autoalimentación o retroalimentación.

Si ahora pulsamos Sp deja de llegar corriente a la bobina el contactor parará el motor.

Conexión Estrella y Conexión Triángulo

Las bobinas de un motor trifásico (3 bobinas) se pueden conectar de 2 formas: en estrella y en triangulo.

Fíjate que en triángulo las bobinas quedan a la tensión de alimentación entre fases, en este caso 230V (es como en paralelo).

Normalmente hoy en día entre fases hay 400V.

Si las conectamos en estrella las bobinas quedan trabajando a una tensión raíz de 3 menor, en este caso a 127V.

Tensión en estrella = Tensión en triángulo/√3.

Normalmente hoy en dìa en estrella trifásica hay 230V.

La corriente en estrella es 3 veces menos que en triángulo.

3 impedancias o bobinas en triángulo consumen el triple de corriente de línea que en estrella, a la misma tensión de red.

En la conexión estrella-triángulo se reduce la corriente de arranque del motor arrancando el motor en estrella.

Lo que se suele hacer en los motores trifásicos es arrancarlos inicialmente en estrella y pasado un tiempo se pasa a triángulo (3 o 4 segundos).

Se llama arranque estrella-triángulo.

Se trata de que en el arranque el motor vaya cogiendo revoluciones poco a poco, en estrella, y después de un tiempo se ponga en marcha normal, en triangulo.

La tensión y la intensidad de arranque en estrella es 3 veces menor que en triángulo.

Según el motor va cogiendo velocidad se pasa a triángulo para que quede en la marcha normal del motor.

Esto hace que tengamos un rendimiento óptimo del motor en el arranque.

Hay motores que poseen mucha carga mecánica en el arranque y les cuesta comenzar a cargar, girar y terminar de desarrollar su velocidad final.

Para ello, se cuenta con la conexión estrella-triángulo.

Aquí tienes el circuito de fuerza de la conexión estrella-triángulo:

En el arranque se debe conectar el contactor K1 y el K3, pasados unos segundos se conecta en triángulo con el K1 y el K2.

Este circuito es el Circuito de Fuerza (salida).

El circuito de mando (control) sería el siguiente:

F2 es simplemente un interruptor térmico que pararía el motor si su temperatura se eleva mucho.

S1 sería el pulsador de arranque y S2 el de paro.

KA1 es un rele temporizador con retardo a la conexion, es decir los conatctos cambian de estado después de unos segundos de llegarle la corriente, por lo tanto este relé hace solo el cambio de estrella a triángulo.

Fíjate si pulsamos S1 se activa KM1, sus contactos y además KM2 y el relé KA1.

Pasados unos segundos los contactos de KA1 cambian de posición y desactivan el KM2 y activan el KM3, pasando el motor a triángulo con KM1 y KM3 enclavados.

S2 desactiva todo el circuito y para el motor.

Para sabermucho más visita: arranque estrella-triángulo

- Seguridad del personal dado que realiza las maniobras en lugares alejados del operador.

El motor y el contactor pueden estar lejos del operador, solo es necesario que el operador este cerca del interruptor de arranque para accionar el motor, y como vimos esta parte trabaja a tensiones menores que las de fuerza (donde esta el motor y/o el contactor.

- Imagina que tenemos el interruptor de arranque separado del motor 1Km y el contactor está sobre el propio motor o muy cerca de él.

El circuito desde el interruptor hasta el motor es el circuito auxiliar, a poco tensión, con poco intensidad y por lo tanto con cables muy finos o de poco sección.

Los cables de más sección son los que van del contactor al motor, y esto solo tendrán la longitud desde el contactor al motor, es decir serán muy cortos.

¿Qué ventaja tiene esto?

Pues que es un gran ahorro en el gasto de los cables o conductores.

Imagina que tuviéramos que arrancar el motor directamente sin contactor, desde el interruptor, que por cierto tendría que ser mucho mayor y mas caro, hasta el motor, todos los cables serían de fuerza y medirían 1Km de largos, con lo cual sería mucho mayor el coste en conductores.

- Ahorro de tiempo al realizar maniobras largas.

- Posibilidad de controlar el arranque de un motor desde puntos diferentes.

- Automatización del arranque de motores.

- Automatización y control de numerosas aplicaciones, con ayuda de los aparatos auxiliares del contactor.

Ejemplos: llenado automático de un pozo de agua, control de la temperatura en hornos, etc.

A la hora de elegir un contactor de maniobra de motores hay que tener en cuenta los siguientes factores:

- Tensión y potencia nominales de la carga, o sea del motor.

- Tensión y frecuencia reales de alimentación de la bobina y de los elementos del circuito auxiliar.

- Clase de arranque del motor: directo, estrella-triángulo, etc.

- Número aproximado de conexiones-hora.

- Condiciones de trabajo: normales, duros o extremas. Podrían ser calefacción eléctrica, ascensores, grúas, máquinas de imprimir etc.

Para acabar, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos:

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Contactor Funcionamiento Monofasico y Trifasico

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Los contactores son indispensables en muchas aplicaciones y sobre todo en los automatismos. Vamos a ver a explicar todo sobre estos mecanimos eléctricos. Pero antes de seguir, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos eléctricos: - ¿Qué es un Contactor?

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Vamos a estudiar los circuitos eléctricos, que son, que elementos los componen, los tipos que hay, etc.

No estudiamos los cálculos, aunque si veremos algunas fórmulas para resolver los circuitos.

Para aprender a hacer cálculos te dejamos en cada tipo de circuito un enlace para que aprendas a calcularlo.

Te recomendamos el siguiente libro para aprender los principios básico de la electricidad y el cálculo de circuitos eléctricos, tanto de corriente contínua como de alterna:

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- ¿Qué es un Circuito Eléctrico?
- Partes de un Circuito Eléctrico
- Símbolos Eléctricos
- Tipos de Circuitos Eléctricos
- Conmutadas
- Circuitos Eléctricos en Corriente Alterna
- Juego Para Aprender Electricidad

"Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica".

La corriente eléctrica es un movimiento de electrone s, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen.

Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado.

Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, Pulsador u otro elemento del circuito.

Si quieres saber más sobre qué es, cómo se genera y los fundamentos de la corriente eléctrica, te recomendamos que visites el siguiente enlace: Electricidad Básica.

Aquí nos centraremos en los circuitos eléctricos.

Ahora vamos a estudiar los elementos que forman los circuitos eléctricos y los tipos de circuitos que hay.

Los elementos que forman un circuito eléctrico básico son:

Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica por el circuito.

Son la fuente de energía.

Recuerda que hay 2 tipos de corrientes: corriente continua y alterna

(pincha en el enlace subrayado si quieres saber más sobre c.c. y c.a.)

Pilas y Baterías: son generadores de corriente continua (c.c.)

Puedes ver: Baterias y Acumuladores para saber más

Dinamos y Alternadores: son generadores de corriente contínua (dinamos) y de corriente alterna (alternadores)

Puedes saber cómo funcionan y mucho más aquí: Generadores Eléctricos.

Conductores: es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito.

Son de cobre o aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad, o lo que es lo mismo que ofrecen muy poca resistencia eléctrica a que pase la corriente por ellos.

Hay muchos tipos de cables eléctricos diferentes, en el enlace puedes ver todos.

Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía.

Por ejemplo, las lámparas eléctricas transforman la energía eléctrica en luminosa o luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.

Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito.

Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

Elementos de protección: protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito.

Tenemos fusibles, Magnetotérmicos, Diferenciales de Luz, etc.

Para ver si conoces todas las partes te recomendamos ir al Juego: Partes de un Circuito Eléctrico.

Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos.

Los símbolos representan los elementos del circuito de forma simplificada y fácil de dibujar.

Veamos los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.

Dependiendo de cómo se conectan los receptores tenemos varios tipos de circuitos eléctricos diferentes, aunque como luego veremos, también depende si el tipo de corriente que se utiliza en el circuito es corriente continua o corriente alterna trifásica.

Circuitos de 1 Receptor

Son aquellos en los que solo se conecta al circuito un solo receptor: lámpara, motor, timbre, etc. Veamos un ejemplo de un circuito con una lámpara:

Características de un Circuito con un Receptor

El receptor quedará conectado a la misma tensión que el generador, por el receptor circulará una intensidad de corriente igual a la del circuito total y la única resistencia del circuito será la del receptor.

Aquí tienes las fórmulas para este tipo de circuitos:

It = I1; Vt = V1; Rt = R1

Si quieres aprender a calcular este tipo de circuito vete a este enlace: Calcular Circuitos de 1 Receptor.

Circuitos en Serie

En los circuitos en serie los receptores se conectan una a continuación del otro, el final del primero con el principio del segundo y así sucesivamente.

Veamos un ejemplo de dos lámparas en serie:

Características Circuitos en Serie

Este tipo de circuitos tiene la característica de que la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma, y es igual a la total del circuito.

It= I1 = I2.

La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie.

Rt = R1 + R2.

La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie.

Vt = V1 + V2.

Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie.

Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con él, dejarán de funcionar (no puede pasar la corriente).

Puedes ver cómo se calculan en este enlace: Circuitos en Serie

Circuitos en Paralelo

Son los circuitos en los que los receptores se conectan unidas todas las entradas de los receptores por un lado y por el otro todas las salidas.

Veamos el ejemplo de 2 lámparas en paralelo.

Característica de los Circuitos en Paralelo

Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.

Las suma de cada intensidad que atraviesa cada receptor es la intensidad total del circuito. It = I1 + I2.

La resistencia total del circuito se calcula aplicando la siguiente fórmula: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2; si despejamos la Rt quedaría:

Rt = 1/(1/R1+1/R2)

Todos los receptores conectados en paralelo quedarán trabajando a la misma tensión que tenga el generador.

Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.

Puedes ver cómo se calculan en este enlace: Circuitos en Paralelo

Aquí te dejamos un ejemplo de conexión real en serie y en paralelo de 2 bombillas con cables.

Fíjate sobre todo en el circuito paralelo que no hace falta hacer ningún empalme en los cables, se unen en los bornes (contactos) de las propias lámparas.

Circuito Mixtos o Serie-Paralelo

Son aquellos circuitos eléctricos que combinan serie y paralelo.

Lógicamente estos circuitos tendrán más de 2 receptores, ya que si tuvieran 2 estarían en serie o en paralelo.

Veamos un ejemplo de un circuito mixto.

En este tipo de circuitos hay que combinar los receptores en serie y en paralelo para calcularlos.

Puedes ver cómo se calculan en este enlace: Circuitos Mixtos Eléctricos.

En cuanto a las potencias en los circuitos, si te interesa saber como se calculan, te dejamos este enlace: Potencia Eléctrica

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Las conmutadas son circuitos eléctricos cuya misión es poder encender una o varias lámparas, pero desde 2 o más puntos diferentes.

Un ejemplo claro es en los pasillos largos en los que podemos encender la lámpara desde 2 sitios o más diferentes (al principio y al final del pasillo, por ejemplo).

Ojo estos circuitos llevan conmutadores.

Los conmutadores por fuera son iguales que los interruptores, pero por dentro tienen 3 bornes (contactos) en lugar de 2 que tendría un interruptor normal.

Veamos un conmutador de 3 bornes:

Los conmutadores de 4 bornes se llaman conmutadores de cruzamiento, necesario para instalaciones donde podemos encender un punto de luz desde 3 o más sitios diferentes y tienen 4 bornes, en lugar de 3, como los conmutadores simples.

Vemos como son los circuitos de conmutadas

Conmutada desde 2 Puntos

Podemos encender o activar un receptor desde 2 sitios diferentes.

Conmutada desde 3 Sitios diferentes (cruzamiento)

Podemos encender o activar un receptor desde 3 o más sitios diferentes. Veamos la conexión.

Como has podido ver aquí ya necesitamos un conmutador de cruzamiento.

Si queremos desde 4 sitios solo tendríamos que colocar otro conmutador de cruzamiento en el medio.

Así, colocando más conmutadores de cruzamiento, podemos encender un receptor desde tantos puntos diferentes como queramos.

Para saber mucho más sobre circuitos con conmutadas visita: Circuitos Conmutados.

Los circuitos con corriente alterna (c.a.) se calculan y analizan de diferente manera que los de c.c. aunque seguimos teniendo las conexiones de receptores en serie, paralelo o mixtos igualmente, además de alguna más que veremos.

Aquí solo veremos los tipos de circuitos en corriente alterna, pero si lo que quieres es conocer en detalle y aprender a calcular los circuitos en c.a. visita este enlace: Circuitos de Corriente Alterna.

En corriente alterna trifásica, al ser como mínimo 3 conductores (3 fases), en lugar de 2 conductores como en monofásica o corriente continua, los tipos de circuitos o conexiones pueden ampliarse.

En estos casos tenemos, además de serie, paralelo y mixtos, las conexiones o circuitos en estrella, en triángulo, en zig-zag y en uve.

Si suponemos un receptor, lámpara, motor, etc., como si fuera una resistencia podemos tener los siguientes tipos de circuitos o conexiones:

Aquí tienes algunos circuitos con lámparas:

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Te recomendamos el siguiente libro para aprender los principios básico de la electricidad y el cálculo de circuitos eléctricos, tanto de corriente contínua como de alterna:

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Entra y Aprende Fácil los Circuitos Eléctricos. Que es un Circuito Eléctrico, Sus Partes, Los tipos de circuitos que hay, elementos, ejemplos de conexiones. Circuito Eléctrico.

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Los Autómatas Programables o PLCs son equipos electrónicos que dan solución al control de circuitos complejos de Automatización.

Se suele llamar PLC (Programmable Logic Controller) Controlador Lógico Programable o Autómata Programable, porque los controles de las salidas se realiza a través de un programa previamente introducido en el LOGO.

El Programa,previamente introducido por el técnico, trabaja en base a la información recibida por los Sensores o Entradas actuando sobre las Salidas.

Pero antes de seguir, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos eléctricos: Libro Automatismos Eléctricos

Autómata Vs Instalación Cableada

Como ya dijimos, en función de las Señales recibidas de Entrada, el programa creado e introducido en LOGO, mandará unas señales a las Salidas para controlar su activación.

Entrada ==> Programa ==> Salidas

Fíjate en la siguiente imagen donde podemos comparar una instalación eléctrica clásica cableada y una con el autómata LOGO.

En la instalación fija, S1 enciende L1, S2 enciende L2 .....

Si por ejemplo queremos cambiar y que S1 encienda L3 tenemos que cambiar el cableado de la instalación.

Con el autómata LOGO el cableado sería el mismo, solo cambiamos el programa

Mediante los autómatas o PLCs se solucionan muchas instalaciones eléctricas en edificios (p.ej. alumbrado de escaleras, luz exterior, toldos, persianas, alumbrado de escaparates, etc.), así como en la construcción de armarios de distribución, de máquinas y de aparatos (p.ej. controles de puertas, instalaciones de ventilación, bombas de aguas residuales, automatismos, etc.).

A continuación puedes ver un automatismos cableado y cómo sería el mismo automatismo con un PLC o Autómata.

Los automatismo clásicos se llaman " Automatismos Cableados" y los automatismos mediante PLCs o Autómatas se llaman "Automatismos Programados"

El PLC más utilizado en la industria es el LOGO de SIEMENS, que se define como un Módulo Lógico Inteligente que permite el control de varias Salidas Mediante la Programación de Varias Entradas.

- Salidas pueden ser bombillas, bobinas de contactores o relés, en definitiva cualquier receptor eléctrico.

- Entradas pueden ser interruptores, pulsadores, temporizadores, sensores, en definitiva cualquier elemento de control de un esquema eléctrico.

Lo primero que llama la atención del LOGO! es su pequeño tamaño.

Cualquiera de sus modelos, largo o corto, permiten ser alojados en cualquier armario o caja con raíl DIN normalizado.

Hay otros PLC muy utilizados a parte del LOGO, por ejemplo el Zelio PLC de Schneider.

Puedes aprender a manejarlo en el enlace anterior.

¿Qué Puede Hacer LOGO!?

LOGO! ofrece soluciones para aplicaciones domésticas y de la ingeniería de instalación como por ejemplo, alumbrado de escaleras, iluminación exterior, toldos, persianas, alumbrado de escaparates, etc.

También puede ofrecer soluciones para ingeniería de armarios de distribución, así como para ingeniería mecánica y construcción de máquinas y aparatos como por ejemplo, sistemas de control de puertas, sistemas de climatización, bombas para agua pluvial, etc.

LOGO! también se utiliza para implementar sistemas de control especiales en invernaderos, para el procesamiento de señales de control y, mediante la conexión de un módulo de comunicaciones (p. ej. AS-i), para el control distribuido local de máquinas y procesos.

Para aplicaciones de producción en serie de máquinas pequeñas, aparatos y armarios eléctricos (automatismos).

Algunos ejemplos más concretos pueden ser:

- Puede encender una lámpara en intervalos regulares, o bien subir y bajar las persianas mientras está de vacaciones.

- Calefacción central: LOGO! hace que la bomba de circulación funcione sólo si se necesitan realmente agua o calor.

- Sistemas de refrigeración: LOGO! puede descongelar sistemas de refrigeración en intervalos regulares para ahorrar costes de energía.

- Es posible alumbrar cualquier habitáculo en función del tiempo, incluso alumbrado externo según luminosidad.

- El control de cualquier automatismo ahorrando mucho cableado.

Y muchas más cosas, pero además todo esto es capaz de hacerlo utilizando interruptores y pulsadores corrientes en el mercado, lo que simplifica la instalación de un sistema doméstico.

También se puede conectar LOGO! directamente a una instalación doméstica a 230V, gracias a la fuente de alimentación integrada.

Hay otros autómatas programables como el Zelio PLC de Schneider que puedes aprender su funcionamiento en el enlace.

Toda la programación se realiza de una forma bastante sencilla con las 6 teclas que están situadas en su panel frontal y desde las que podemos introducir el programa.

La visualización del programa, estado de entradas y salidas, parámetros, etc., se realiza en una pequeña pantalla LCD de forma gráfica.

Otra forma de trabajo es creando el programa en un ordenador externo mediante el software especial que es gratuito de SIEMENS y posteriormente introducir el programa en el LOGO, conectando la ordenador con LOGO, mediante un cable que distribuye la propia SIEMENS.

Incluso se puede simular el programa en el ordenador antes de introducirlo en el LOGO.

Hoy en día también existen PLCs de LOGO programables sin cables por redes inalámbricas conectadas a internet, de forma que con un movil y una aplicación podemos programar o reprogramar nuestro autómata desde cualquier lugar del mundo.

A continuación puedes ver las partes del LOGO de Siemens:

El funcionamiento es muy sencillo.

Lo primero es dibujar en papel el esquema eléctrico que queremos que LOGO nos desarrolle y a continuación:

- Se alimenta el PLC a 230V ( hay módulos a 24V en continua).

- Se conectan las entradas (pulsadores, interruptores, sensores, etc.) en los correspondientes bornes de entradas. Tenemos 8 entradas posibles I1, I2....hasta I8.

Si necesitásemos más se pueden comprar módulos de ampliación.

- Se conectan las diferentes salidas (bombillas, relés, bobinas de contactores, etc.) en los 4 bornes de salida disponibles Q1, Q2, Q3 y Q4.

En el estado conectado (Q = 1) puede circular como máximo una corriente de 8A para 230 V c.a. en caso de cargas resistivas, y como máximo 3 amperios para cargas inductivas.

De todas formas, para saber concretamente las intensidades y tensiones, ver las características del modelo que vayamos a utilizar ya que hay varios modelos diferentes.

Si tenemos el LOGO 12/24VRCE cuidado ya que necesitamos una fuente de alimentación o convertidor de alterna a 240V en contínua a 12V o 24V.

Las salidas para este LOGO pueden ser en alterna a 240V y máximo 10A y/o en contínua a 12V o 24V,pero las entradas (pulsadores, sensores, etc) deben ser a 12V o 24V.

Fíjate en el esquema de conexión:

- Ahora es el momento de introducir en el LOGO las instrucciones del programa que queremos que realice.

Esto se puede hacer directamente sobre el LOGO con los botones de dirección, OK y Esc o crear el programa en el ordenador y posteriormente transferirlo al LOGO.

Solo se recomienda introducir el programa de forma manual cuando son programas muy pequeños.

Este punto es el que estudiaremos a continuación, programar el LOGO.

Programar el LOGO de Siemens

El software de programación para PC es el LOGO!Soft Comfort.

Pero primero veamos como podemos programar de forma muy sencilla directamente en el PLC.

Para la programación directa o manual se utilizan las puertas lógicas, por lo que es imprescindible conocerlas.

Las puertas lógicas son componentes electrónicos representados por un símbolo con una, dos, tres o cuatro entradas y una sola salida que realizan una función (ecuación con variables binarias, ceros y unos), y que toman unos valores de salida en función de los que tenga en los de entrada.

La decisión tomada por una puerta lógica es la de situar su salida en valor cero (0) o en valor uno (1) dependiendo del estado lógico de sus entradas y de la función (ecuación) lógica por la cual ha sido diseñada y que tiene que cumplir.

Estado 0 = sin activar si es una entrada, sin funcionar si es una salida.

Ojo un pulsador cerrado en estado 0 está cerrado y 1 abierto.

Estado 1 = activada si es una entrada, funcionando si es una salida.

Las puertas lógicas también representan un circuito eléctrico y tienen cada una su propia tabla de la verdad, en la que vienen representados todos los posibles valores de entrada que puede tener y los que les corresponden de salida según su función.

Para saber más te recomendamos el siguiente enlace: Electrónica Digital.

Todas las puertas lógicas están dentro de las llamadas " Funciones Generales" de LOGO cuya abreviatura en la programación es GF.

En un mismo programa podemos tener varias puertas lógicas, incluso iguales, por eso Logo las diferencia llamándolas "bloques" y las asigna un número nada más introducirlas en el programa: B1, B2, B3 etc.

¡Ojo! Un bloque puede ser también otro elemento dentro de la programación que no sea una puerta lógica, por ejemplo un temporizador, un relé, etc son también bloques, como luego veremos.

Nota: El Logo también se puede programar mediante el llamado lenguaje de contactos o ladder, que aqui no lo vamos a ver, pero en el enlace anterior puedes aprenderlo si te interesa.

Veamos las puertas lógicas más utilizadas:

La salida estará en estado 1 siempre que estén en estado 1 todas las entradas.

Si alguna entrada está en estado 0, la salida también estará en estado 0.

Representa pulsadores abiertos en serie.

Para representar las puertas lógicas coexisten 2 simbologías diferentes en la industria: la tradicional, que sería el simbolo electronico que ves arriba, y una más moderna y cada vez más aceptada por la industria llamada ANSI, donde se representan la puerta lógica mediante rectángulos con una símbolo dentro.

Esta última es la que utiliza logo.

Fíjate que el símbolo de la puerta AND en LOGO tiene 4 entradas.

Para esa puerta lógica la tabla de la verdad sería:

Si alguna de las 4 entradas no la necesitamos tendremos que ponerla como X en la programación.

Esto es lo mismo para todas las puertas lógicas en LOGO.

La salida tomará el estado 1 cuando alguna de las entradas tome el estado 1.

Con que solo una entrada esté en estado 1 ya la salida estará en estado 1.

Representa pulsadores abiertos en paralelo.

Invierte el estado de la entrada. Si la entrada es 0 la salida es 1 y si la entrada es 1 la salida es 0.

Es como un pulsador cerrado.

Es como la puerta AND invertida con NOT, es decir, si todas las entradas tienen el valor de 1 la salida vale 0, para todos los demás casos la salida vale 1.

Son pulsadores cerrados en paralelo.

Es la OR negada, es decir la salida solo tiene estado 1 si todas las entradas tienen valor 0.

Son pulsadores cerrados en serie.

La salida de la función XOR (O-exclusiva) adopta el estado 1 si las entradas tienen diferentes estados.

Es como un conmutador.

Todas estas puertas o funciones son las llamadas por logo Funciones Generales y que en LOGO las verás dentro del apartado GF.

Aqui tienes un resúmen:

Ahora veamos las Funciones Especiales, llamadas en LOGO como SF.

Por ejemplo los temporizadores están dentro de este tipo de funciones.

FUNCIONES ESPECIALES SF

Se encuentran en SF

Temporizador con Retardo a la Conexión

La salida se activa después de un tiempo después de activarse la entrada.

Al entrar en "Par" (parámetros) se cambia el tiempo para que se active la salida.

En trigger se pone la entrada que activará el temporizador.

En funciones especiales existe la posibilidad de retener los estados de conexión y los valores de contaje de forma remanente.

Esto significa que p.ej., en caso de cortarse la alimentación eléctrica, los datos actuales permanecen guardados de modo que al volver la alimentación, la función continúa en el punto en que se interrumpió.

Un tiempo p.ej. no se inicializa, sino que continúa hasta completar el tiempo restante.

Pero para ello la remanencia debe estar activada en las funciones correspondientes.

Son posibles dos ajustes:

R: los datos actuales permanecen guardados.
/: los datos actuales no permanecen guardados

Temporizador con Retardo a la Desconexión

Nada más activar el temporizador se activa la salida. Al cabo de un tiempo se desactiva.

Temporizador con Retardo a la Conexión/Desconexión

En el retardo a la conexión/desconexión, la salida se activa un vez transcurrido un tiempo parametrizable y se pone a cero una vez transcurrido también un tiempo parametrizable.

También tenemos temporizadores para programar tareas semanales y anuales:

Dependiendo de los parámetros puestos, un impulso de entrada incrementa o reduce un valor interno.

La salida se activa o desactiva cuando se alcanza un umbral (el valor) configurado.

El sentido de contaje puede cambiarse con una señal en la entrada Dir.

Entrada R: Una señal en la entrada R pone a cero el valor de contaje interno.

Entrada Cnt: La función cuenta los cambios de estado de 0 a 1 en la entrada que pongamos en Cnt.

OJO Los cambios de 1 a 0 no se cuentan.

Puede utilizar como entrada I3, I4, I5 e I6 para contajes rápidos.

Entrada Dir: El sentido de contaje se ajusta mediante la entrada Dir:

Dir = 0: contaje adelante
Dir = 1: contaje atrás

Programar Más de 1 Salida

En este caso deberemos de programar de forma independiente la salida Q2 en otra linea.

Fíjate en el video siguiente para ver cómo se hace y además podrás ver cómo se programa todos los bloques esudiados hasta ahora.

El video solo lo puedes ver en el enlace siguiente: Comandos en Manual

La activación y la puesta a cero de la salida se realizan mediante un breve impulso en la entrada.

Es similar al funcionamiento del telerruptor.

La forma de impulso de la salida puede modificarse a través de la relación parametrizable impulso/pausa.

Los parámetros TH (Time High) y TL (Time Low) permiten ajustar la duración de impulso y de pausa.

La entrada Inv permite una inversión de la salida.

La entrada Inv origina sólo una negación de la salida si está activado el bloque a través de En.

Si la remanencia no está activada, al producirse un corte de alimentación la entrada Q y el tiempo ya transcurrido se reseten.

Se activa el relé y se queda enclavado (activado) cuando le llega una señal a S.

Cuando le llega una señal a R se resetea, o lo que es lo mismo se desenclava el relé.

Este relé es muy importante en los automatismos, ya que hace las funciones del enclavamiento eléctrico o realimentación, una bobina de un relé o contactor activa su propio contacto abierto cerrándolo para que no se desactive el relé.

Para este relé te dejamos un video donde es más fácil entenderlo con un práctica y además puedes ver cómo se programa de forma manual el LOGO:

Visualización del texto de aviso configurado en modo Run.

Con estos elementos podemos crear casi cualquier instalación eléctrico y/o automatismo.

Aqui te dejamos un resúmen de todos los bloques que puedes utilizar con logo:

Introducir Programas Manualmente Mediante el Display

Para poner estos elementos mediante comandos en el Autómata LOGO de siemens de forma manual (no con el software), debemos siempre empezar por dibujar el esquema en papel y posteriormente ir metiendo los símbolos de los bloques que necesitemos, según el esquema dibujado, empezando siempre por la salida (Q).

Es decir, se introduce el esquema en el autómata de atrás adelante, desde la salida hasta la entrada o entradas.

Aqui tienes un esquema resumen:

Reglas Para la Programación Manual de LOGO

El programa se elabora en el modo de operación Programación.

Tras conectar la alimentación y aparecer "No Program / Press ESC (Sin programa/Presione ESC)" en la pantalla, debe pulsar la tecla ESC para acceder al modo de operación Programación.

La modificación de los valores de tiempo y de parámetros en un programa ya existente puede realizarse en los modos de operación Parametrización y Programación.

Durante la parametrización, LOGO! está en el modo RUN, es decir, el programa continua procesándose.

Para programar debe finalizar el procesamiento del programa con el comando "Stop".

Para acceder al modo RUN, debe ejecutar el comando de menú 'Start (Inicio)' del menú principal.

En el modo RUN, para regresar al modo de operación Parametrización, deberá pulsar la tecla ESC.

Si está en el modo de operación Parametrización y desea regresar al modo Programación, elija el comando "Stop" del menú de parametrización y responda con "Yes (Sí)" a "Stop Prg (Parar progr)", colocando el cursor sobre "Yes (Sí)" y pulsando la tecla OK (Aceptar).

Es posible enlazar una salida con varias entradas, pero no conectar varias salidas a una entrada

Todos las Funciones las tienes explicadas en el Manual de LOGO en este enlace: Manual de LOGO.

Para introducir el esquema creándolo con el ordenador se necesita el software de Siemens LOGO!Soft, En el enlace lo puedes descargar, y el cable de unión del LOGO con el ordenador.

Aquí un video donde puedes ver como se hace un semáforo con el software de Siemens pero en lenguaje de contactos o ladder, llamado KOP en el software.

El lenguaje de contactos es el otro tipo de forma de programar los diagramas para ejecutar con LOGO:

Aqui os dejamos un PLC de LOGO bastante económico de venta en Amazon por si os interesa.

Tiene 8 Entradas Digitale y 4 Salidas Digitales.

EJERCICIOS CON LOGO DE SIEMENS

Te proponemos una serie de ejercicios para practicas con el Autómata LOGO.

1. Realizar un programa en el LOGO que cuando los interruptores I1, I2 e I3 estén activados, Q1 se active (activarse = 1).

2. Realizar un programa en el LOGO que cuando alguno de los interruptores I1, I2 e I3 estén activados, Q1 se active (activarse = 1).

3. Si I1 e I2 son diferentes entonces Q1=1

4. Si I1 e I2 son iguales entonces Q1=1

5. Si I1=1 I2=1 e I3 =0 o I1=0 I2=1 e I3 =0 entonces Q1=1 será 0 en otro caso Si I1=1 I2=0 e I3 =0 entonces Q2=1 será 0 en otro caso.

6.Cuando se active I1 e I2, que se encienda la lámpara Q1 tardando 10 segundos en desconectarse.

7. Realizar un programa con el LOGO que sirva como temporizador de una luz de escalera, es decir si se pulsa la entrada I1, entonces Q1 se encuentra encendido digamos 40 seg.

8. Si observamos cómo se enciende un teléfono móvil, podemos ver que es un interruptor de pulsación prolongada, es decir, que hay que hacer una pulsación larga en la tecla correspondiente y entonces se conecta el móvil.

Realizar un programa con el LOGO de manera que con una pulsación prolongada en I1 de 6 segundos entonces la máquina conectada en Q1 se active.

9. En una habitación con dos interruptores y una luz, para que desde cualquier interruptor se pueda encender y apagar la luz hace falta, un interruptor de cruce, pero en el caso de más de 2 la solución es muy tediosa, por ejemplo una gran nave.

Realizar un programa en LOGO que solucione este problema, donde hay cientos de pulsadores (en vez de interruptores) que cada uno de ellos pueden encender o apagar la luz conectada en Q1.

10. Supongamos una puerta eléctrica, que con un pulsador o célula fotoeléctrica se abre la puerta.

Realizar un programa que con un pulso en I1 se active Q1

¿Cuándo se desactivará?

Para ello tiene que existir un fin de carrera, I2, es decir, un pulsador que indique cuando la puerta llego hasta el final, estos pulsadores son NC (normalmente cerrados) como seguridad.

Para simplificar el problema supondremos que no es NC (normalmente cerrado) sino NA (normalmente abierto).

11. Realizar un programa que simule un semáforo.

Q1=Rojo
Q2=Amarillo
Q3=Verde

De tal manera que este 8 seg. en Rojo, 2 seg. en Amarillo y 10 seg. en verde.

Se comenzará con un pulso en I1.

12. En una serrería, tenemos una cortadora de tablones de manera que si se acciona I1

La cuchilla baja (Q1) hasta el final de carrera I3 NC y entonces se pone a girar la cuchilla (Q3) y el tablón se mueve hacia él (Q4) hasta el fin de carrera I4 NC entonces la cuchilla se para y sube (Q2) hasta el final de carrera I2 NC.

Existe un interruptor NC I5 de seguridad para parar todo el sistema.

Q4 sólo funciona si además está activo un interruptor de mover tablón I6.

13. En una panificadora se cuenta con una cámara de fermentación que de forma automática se conecta y desconecta.

Con lo que sabes del logo programa la siguiente propuesta:

La cámara problema debe estar conectada de lunes a viernes de 9:00 a 14:00 y de 16:00 a 20:00, y los sábados y domingos debe estar de 10:00 a 13:00 y de 20:00 a 22:00.

14. Hacer una intermitencia cuando se pulse I1 e I2, la intermitencia que sea de 1 segundo cada periodo (0.5 segundos encendido y 0.5, segundos apagado), siendo I1 e I2 interruptores.

15. Hacer una intermitencia cuando se pulsa I1, y que esa intermitencia se apague cuando se vuelva a pulsar.

La intermitencia que sea de 1 segundo de periodo.

16. Realiza el programa para la automatización del llenado de un depósito de agua.

Para acabar, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos:

Libro Automatismos Eléctricos
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Entra y Aprende Facil a Manejar la PLC más Famoso la LOGO! de Siemens 230RC. Teoria y Prácticas del Automata explicadas para que todo el mundo lo entienda.

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Montaje y mantenimiento de los sistemas eléctricos y electrónicos

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Montaje y mantenimiento de los sistemas eléctricos y electrónicos

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Safety@Festo ofrece información actualizada sobre cuestiones de seguridad en la automatización industrial con el fin de prevenir los daños

La seguridad es uno de los ejes fundamentales en cualquier proceso de fabricación automatizado. Con el fin de prevenir cualquier riesgo en los puestos de trabajo, Festo ha lanzado Safety@Festo, una guía sobre seguridad de máquinas e instalaciones. En ella, la empresa aborda cuestiones fundamentales sobre prevención aportando soluciones, protocolos y productos específicos.

Las máquinas deben diseñarse y construirse siguiendo unos criterios de seguridad claros, de manera que no sean peligrosas para las personas, animales, bienes o el medioambiente. Existen distintas reglas y directrices que se aplican para garantizar la seguridad de los mecanismos y de la interacción de los operarios con los mismos. En la Unión Europea, la responsabilidad en materia de prevención y riesgo se divide entre el fabricante y el operador y ambos deben cumplir con los estándares técnicos dictados por la legislación.

El objetivo de Safety@Festo es ofrecer información actualizada sobre cuestiones de seguridad en la automatización industrial con el fin de prevenir los daños de cualquier tipo. Esta guía abierta y gratuita online, muestra cómo debe ser el diseño de las máquinas para operar con seguridad, así como la forma de plantear los procesos productivos y su implantación.

Además, Safety@Festo da respuesta a preguntas sobre sistemas neumáticos y eléctricos orientados a la seguridad, riesgo para el operario, normas que deben tenerse en cuenta o cuáles son las medidas más habituales y acciones básicas de prevención, entre otros.

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MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO

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Safety@Festo ofrece información actualizada sobre cuestiones de seguridad en la automatización industrial con el fin de prevenir los daños La seguridad es uno de los ejes fundamentales en cualquier proceso de fabricación automatizado. Con el fin de prevenir cualquier riesgo en los puestos de trabajo, Festo ha lanzado Safety@Festo, una guía sobre seguridad de máquinas e instalaciones.

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