Control por contactos

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Published on March 8, 2014

Author: josse-anlo

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La automatización es un sistema donde se transfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN DOCENTE 2013 Sistemas de control Control con contactos Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 1 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores FUNDAMENTACIÓN En la actualidad los sistemas de control juegan un papel importante en la automatización de procesos, por lo que se emplean sistemas de control secuencial que se basan principalmente en relevadores electromecánicos, relevadores de estado sólido, temporizadores, contadores, circuitos lógicos, controladores lógicos programables y por ende computadoras personales. En la ardua tarea de automatizar dichos procesos, se emplea el análisis y diseño de circuitos secuenciales con bases en el control lógico, para ello las entradas y las salidas en un sistema son determinantes para acotar las condiciones en la operación de un proceso. La presente antología brinda una serie de conocimientos básicos para incursionar en los principios de diseño y análisis de circuitos secuenciales que se basa en el control por contactos mostrando herramientas fundamentales para el mejor entendimiento en los principios de automatización para poder gobernar sistemas mecatrónicos de alto nivel. 2 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 3 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores CONTROL SECUENCIAL CON RELEVADORES. 1. GENERALIDADES DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 1.1. Conceptos básicos ¿Qué es un sistema automatizado? La automatización es un sistema donde se transfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. Un sistema automatizado consta de dos partes principales:   Parte de mando Parte operativa La parte operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los actuadores de las máquinas como son motores, cilindros, compresores y los sensores como fotodiodos, finales de carrera, etc. La parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace algún tiempo se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado, el autómata programable es el centro del sistema y debe ser capaz de comunicarse con todos los elementos que componen el sistema automatizado.       1.1.1. Objetivos de la automatización Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma. Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad. Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo. Integrar la gestión y producción. 4 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 1.1.2. Control El significado de control en una forma muy general es la adecuada operación de una serie de elementos que nos proporcionarán una respuesta deseada como resultado de una serie de necesidades o requerimientos expresados a través de instrucciones. 1.2. Circuitos de control En cualquier sistema industrial, los circuitos de control reciben y procesan información sobre las condiciones en el sistema, dicha información representa hechos tales como posiciones mecánicas de partes móviles, temperaturas en varios lugares, presiones existentes en tubos, ductos y cámaras, caudales, fuerzas ejercidas sobre dispositivos de detección, velocidades de desplazamiento, entre otras. El circuito de control debe tomar toda esta información empírica y combinarla con la que le suministra el operador, que usualmente proviene de un conjunto de interruptores y representa la respuesta deseada del sistema. El circuito de control toma decisiones al procesar la información que se compone de datos suministrados por el operador en combinación con los adquiridos por el sistema, estas decisiones tendrán efecto en acciones que debe ejecutar en el paro o arranque de un motor, aumentar o disminuir velocidades de un movimiento mecánico, abrir o cerrar electroválvulas o parar el sistema completamente. Figura 1. Sistema de control en el llenado de un tinaco. 5 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Las decisiones que toma el circuito de control no es propiamente del sistema, sino el reflejo de las necesidades del diseñador quien provee las condiciones de entrada para la obtención de salidas apropiadas para cubrir dichas necesidades, en base a la programación de la lógica de operación del sistema. La importancia que tiene el diseñador para resolver una necesidad determinada en un sistema industrial está en darse a la tarea de integrar los elementos necesarios que intervienen en un circuito de control de una manera segura y eficiente en el cumplimiento de cualquier tarea o proceso. 1.2.1. Elementos de un circuito de control Un circuito de control de cualquier sistema puede representarse por tres partes o secciones distintas: elementos de entrada, lógica de circuito y elementos de salida. Elementos de Entrada Lógica de Circuito Elementos de Salida Figura 2. Elementos en un diagrama de escalera. 1.2.1.1. Elementos de Entrada Son aquellos elementos que se encargan de adquirir información del operador, del propio sistema y del medio, ejemplos de estos son: botones pulsadores, interruptores límite, sensores optoelectrónicos, de presión, de temperatura, de proximidad, entre otros. L N Entradas Entradas Manual Entradas Mecánica Entradas Automática Figura 3. Elementos de entrada en un diagrama de escalera. 6 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 1.2.1.2. Lógica de Circuito En esta sección, el sistema toma decisiones, actuando a través de los elementos de salida en base a la información suministrada por los elementos de entrada. Esta sección puede ser construída aplicando diferentes técnicas como: control por contactos (relevadores electromagnéticos), control digital (dispositivos de estado sólido), control por PLC (Controladores Lógico Programables), el control por microcomputadores (sistemas mínimos, interfaces, computadoras personales y software de programación). L N Decisiones AND NAND OR NOR NOT Figura 4. Elementos de decisión en un diagrama de escalera. 1.2.1.3. Elementos de Salida Esta sección se compone por elementos actuadores o de salida recibiendo las señales de la sección lógica y las ejecutan, convirtiéndolas y/o amplificándolas a formas utilizables de acuerdo a cada necesidad, algunos ejemplos de estos elementos son: indicadores luminosos, contactores electromagnéticos y motores eléctricos, electroválvulas, solenoides, entre otros. L N Salidas LÁMPARAS RELEVADORES R TEMPORIZADORES T Figura 5. Elementos de salida en un diagrama de escalera. 7 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 1.3. Técnicas de control Las tres técnicas que son objeto de estudio en este curso son: Control por contactos, Control digital y Control por PLC. 1.3.1. Control por contactos (relevadores electromagnéticos) Este tipo de control resulta hasta cierto punto económico, si se trata de circuitos pequeños, esto se debe a que no requieren de una fuente de poder adicional ni de desarrollo de interfaces para acoplar la etapa de entrada o para los dispositivos actuadores, y su montaje en los paneles es sencillo. Otra ventaja es que los relevadores no están sujetos a la captación de ruidos, por otro lado los elementos de estado Figura 6. Relevador sólido si, además, pueden operar en ambientes de alta electromagnético temperatura, ambiente que se presenta regularmente en la industria, sin requerir de sistemas de aire acondicionado o dispositivos para enfriamiento. Por otro lado la mayoría del personal de mantenimiento está más familiarizado con los circuitos de control por contactos, que con los circuitos de control digital, por esta razón en el caso de alguna falla, la reparación puede ser inmediata y resuelta por el propio personal. En todo circuito de control, la naturaleza de las condiciones de entrada determinan si una salida debe ser activada o no, con la aplicación de ésta técnica, la lógica del circuito es determinada por la interconexión de todos los elementos que considera el circuito a partir del análisis de un esquema eléctrico que representa el circuito de control llamado Diagrama de Escalera. 1.3.2. Control Digital (Componentes electrónicos de estado sólido) Con esta técnica, la implementación de los circuitos de control se realiza empleando dispositivos de estado sólido como son los circuitos integrados de mediana escala (compuertas lógicas, temporizadores, contadores y flip-flops). Con la aplicación de esta técnica, la lógica del circuito la determina el tipo de compuerta empleada en cada una de las etapas del circuito. Control por PLC (Controlador Lógico Programable) Con esta técnica la construcción de los circuitos de control se realiza empleando un dispositivo electrónico llamado PLC (Controlador Lógico Programable). El PLC es un dispositivo electrónico digital que tiene una memoria para almacenar un programa y nos permite utilizar funciones específicas sean lógicas, de 8 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores temporización, de conteo y aritméticas para implementar un circuito de control que es determinado por la lógica de circuito del programa que se introducirá a este. 1.4. Circuitos de Potencia 1.4.1. El contactor. Es un dispositivo electromecánico de mando, que actúa de forma similar a un interruptor, y puede ser gobernado a distancia, a través del electroimán que lleva incorporado. El contactor lleva como elementos esenciales: a) Contactos principales: usados para alimentar el circuito de potencia. b) Contactos auxiliares: empleados para alimentar a la propia bobina y a otros dispositivos de mando y lámparas de aviso. c) La bobina: es quien realiza la apertura o cierre de los contactos, ya sean los principales o los auxiliares. Además, al contactor se le puede incorporar una serie de complementos, los cuáles, enriquecen su dinamismo y seguridad: a) Módulos de contactos auxiliares: como el propio nombre indica, se le puede incrementar el número de este tipo de contacto. b) Módulos de retención: para mantener el contactor en posición de cierre. c) Módulos de interconector: eliminan las sobretensiones originadas al desconectar el contactor, ya que podría estropear la electrónica que esté asociada al circuito de potencia. d) Módulos de varistor: también llamado RC. Debe ser conectado en paralelo con la propia bobina; y su objetivo no es otro que anular las sobretensiones provocadas por la bobina. Si añadimos un relé al contactor, y colocamos fusibles en cada fase de entrada, conseguimos tener un guardamotor. La nomenclatura para el contactor: a) KM con subíndice numeral. Ejemplos: KM 1, KM 2, etc. b) L1, L2, L3 (R, S, T) para las entradas de las fases y, U, V, W para la salida. c) En los contactos auxiliares, los números impares son para las entradas y los pares para las salidas. 1.4.2. Fusibles eléctricos. Existen varios tipos de estos elementos. 9 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores a) Fusibles de distribución. Son los que utilizan la nomenclatura tipo g. Son usados para la protección contra cortocircuitos y contra las sobrecargas en los circuitos que no tienen variaciones importantes de intensidad. gG, su uso es doméstico. gl, su uso es industrial. b) Fusibles de acompañamiento. Son los que utilizan la nomenclatura tipo a. Son usados para proteger de variaciones altas de intensidad. Por ejemplo para motores asíncronos, pero siempre deben acompañar a otro elemento de protección. 1.4.2.1. Clases de fusibles. En este enlace reconoceremos algunos tipos de fusibles y haremos una descripción de ellos. Cilíndricos. Están construidos con un tubo cerámico de alta resistencia a la presión interna y a los choques térmicos. La lámina que hace propiamente de fusible esta en su interior recubierta de una arenilla cristalizada, y unida en sus extremos por dos electrodos que hacen a su vez de tapón. De cuchillas. Se utilizan contra sobrecargas y cortocircuitos en instalaciones de distribución. Su funcionamiento es lento. Se les suele llamar también, fusibles NH. Se fabrican dos tipos de estos fusibles, con percutor y sin percutor. El uso del percutor es para accionar un microrruptor. De pastilla. Su funcionamiento es similar al cilíndrico. Tipo DO. El tamaño varía según la intensidad y la tensión, indistintamente. Lo cual hace difícil poder confundirse de fusible, ya que el portafusible no admitiría un fusible diferente. A cada intensidad le corresponde un color distinto. 10 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 1.4.3. Relés eléctricos. Básicamente se pueden distinguir tres clases de relés: a) Relé térmico. b) Relé electromagnético. c) Relé magnetotérmico. a) Relé térmico. Esta clase de relé, asegura una protección térmica contra sobrecargas pequeñas. Además, debe estar asociado, necesariamente, con fusibles, para asegurar el circuito contra los cortocircuitos. Así, pues, los calibres de los fusibles están determinados por el calibre del relé térmico. Esta clase de relé tiene tres tipos bien diferenciados:    Relé tripolares: son usados en cualquier tipo de fase -monofásicos, bifásicos y trifásicos-. Su componente principal, es un conjunto de tres bimetales, que se dispara cuando el coeficiente de dilatación se sobrepasa. Relé compensado: Son los que no se ven afectados por la temperatura ambiente. Relé diferencial: Son los que detectan un corte en alguna fase o un desequilibrio entre fases. b) Relé electromagnético. Se utilizan cuando el circuito o el motor, puede sufrir puntas de intensidad y este fenómeno acontece con frecuencia. Esta clase de relé no protege contra las sobrecargas pequeñas y con larga duración. c) Relé magnetotérmico. Reúnen las características de los relés térmicos y los relés electromagnéticos. Por consiguiente, se utilizan para proteger contra sobrecargas y contra cortocircuitos y sobrecargas elevadas. 1.5. El relevador electromagnético Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. 11 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse. 1.5.1. Caracteristicas técnicas. 1.5.1.1. Parte electromagnética. Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para activar el relé. Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa. Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo. Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé está excitado con la tensión nominal a 20ºC. 1.5.1.2. Contactos o parte mecánica. Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir. Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o desconectarlo. Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado. Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El uso del material que se elija en su fabricación dependerá de su aplicación y vida útil necesaria de los mismos. 1.5.2. Relés más utilizados. 1.5.2.1. Relés de armadura. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente cerrado. Figura 7.Ejemplos de relé de armadura. 12 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 1.5.2.2. Relés de núcleo móvil. Tienen un émbolo en lugar de la armadura. Se utiliza un solenoide para cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes intensidades. Figura 8. Ejemplo de relé de núcleo móvil. Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en automatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirven básicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores crepusculares, en alarmas, en amplificadores, entre otros. Figura 9. Aplicación de los relés como módulos de interface. 1.5.3. Partes de un relevador electromagnético. Un relé electromagnético en el que un bloque de bobina (3) formado enrollando una bobina (29) sobre un núcleo (27) a través de un carrete (28) y conectando dicha bobina (3) a terminales (42) de bobina dispuestos en pestañas (28a) del citado carrete, se monta en una base (1) y orificios pasantes (15) formados en la citada base son cerrados mientras dichos terminales (42) de bobina sobresalen de los citados orificios pasantes (15), en el que: una superficie de atracción (27a) del citado núcleo (27) está posicionada en el lado de dicha base (1) de manera que una placa de hierro móvil (32) pueda ser atraída y operada entre dicho bloque de 13 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores bobina (3) y dicha base (1); caracterizado porque una parte (41) de grosor incrementado dentro de la cual puede ser empujado dicho terminal (42) de bobina, está dispuesta en la citada parte de pestaña (28b) del mencionado carrete (28), y un rebajo (43) para almacenar un agente de obturación que pase al interior a través de cada uno de dichos orificios pasantes (15), está formado alrededor de dicho terminal (42) de bobina en dicha parte (41) de grosor incrementado. El uso de relevadores en circuitos de control (con contactos) es indispensable. Conectar dispositivos que operan con voltaje de corriente directa con otros dispositivos que operan con voltaje de corriente alterna o simplemente que operan con niveles de voltaje (potencia) diferentes, es una de las razones principales para emplear relevadores en un circuito de control. Figura 10. Partes de un relevador electromagnético. 14 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

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CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 2. Esquemas de los circuitos de control El lenguaje de comunicación en los circuitos de control es sin duda la simbología utilizada para la comprensión de lo que se quiere hacer o pretende ejecutar para el propio control, es por eso que este capítulo trata sobre el lenguaje escrito de los circuitos de control, es por eso que presentaremos algunos símbolos básicos que se utilizan para expresar el significado y la finalidad del circuito de control. La principal dificultad es que aunque existen normas para los símbolos, no siempre se emplean estas normas y algunas veces es necesario casi adivinar lo que significan, por tal motivo presentaremos los símbolos de uso más corriente. 2.1. Simbología. Símbolo Descripción Contacto normalmente abierto de acción automática, podría representar un contacto de un arrancador, interruptor de fin de carrera o de un relé que no requiera funcionamiento manual. Botón pulsador normalmente abierto, este dispositivo será de acción manual y representa acciones de marcha o paro regularmente en un sistema. Interruptor de palanca normalmente abierto. Conmutador de palanca de dos posiciones: normalmente abierto y normalmente cerrado. Doble circuito con contactos límite, este juego de contactos están unidos sus circuitos por líneas de trazos que representan cualquier forma de interconexión mecánica automática. Botones pulsadores con dos juegos de contactos: normalmente abierto y normalmente cerrado. Bobina, pudiendo ser de relé, selenoide o de cierre de un arrancador; es común en diagramas de escalera. Elemento calefactor de un relé de sobrecarga y a veces se utiliza también en la representación de un fusible. Según la posición en un diagrama será: en serie con los conductores de línea representa un fusible y en serie con los conductores del motor representa el elemento protector contra sobrecargas. Conmutador selector rotatorio con una posición de desconexión 10Ω 10Ω Símbolo Descripción Contacto normalmente cerrado de acción automática, puede representar lo mismo que el CNA excepto su posición normal. Botón pulsador normalmente cerrado, este dispositivo es de acción manual y representa acciones de marcha o paro regularmente en un sistema. Interruptor de palanca normalmente cerrado. Doble circuito con botones pulsadores, este juego de contactos están unidos sus circuitos por líneas de trazos que representan cualquier forma de interconexión mecánica manual. Botones pulsadores con dos juegos de contactos normalmente abiertos. Lámpara piloto Bobina, esta representación se presenta comúnmente en circuitos eléctricos y electrónicos. Conmutador selector rotatorio, nótese que los contactos se accionarán por rotación del eje que acciona una leva. Resistencia. Resistencia. Resistencia variable. Resistencia variable. Condensador 16 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Condensador Transformador Bobina con doble arrollamiento o arrollamiento partido, encontrado en algunos arrancadores cuando se emplea tensión de control de c.c. o en relés de imán permanente. Interruptor de nivel líquido normalmente cerrado. Interruptor de nivel normalmente abierto. Interruptores de vacío y de presión normalmente cerrado. Interruptor accionado por temperatura normalmente abierto. Interruptor accionado por temperatura normalmente cerrado. Interruptor de caudal normalmente abierto. Interruptor de caudal normalmente cerrado. Contacto temporizador con retardo al activarse normalmente abierto. (On delay). Contacto temporizador con retardo al desactivarse normalmente abierto. (Off delay). Interruptor de fin de carrera normalmente abierto. o flujo Contacto temporizador con retardo al activarse normalmente cerrado. (On delay). Contacto temporizador con retardo al desactivarse normalmente cerrado. (Off delay). Interruptor de fin de carrera normalmente cerrado. líquido Interruptores de vacío y de presión normalmente abierto. o flujo Interruptor de límite normalmente abierto, pero que normalmente se mantiene cerrado por necesidad del propio sistema. Interruptor de pedal normalmente abierto. Interruptor de límite normalmente cerrado, pero que normalmente se mantiene abierto por necesidad del propio sistema. Interruptor de pedal normalmente cerrado. Tabla 1. Simbología Americana ANSI (American National Standards Institute - Instituto Nacional Americano de Estándares). 17 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 2.2. Diagramas de escalera Un Diagrama de escalera es un esquema eléctrico estandarizado que emplea símbolos para describir la lógica de un circuito eléctrico de control. En algunos casos, como los que aquí se tratan, los diagramas de escalera son considerados como las instrucciones para el alambrado de los circuitos de control. Es importante hacer notar que un diagrama de escalera no indica la localización física de los componentes. A continuación, se muestra un ejemplo de un circuito básico de control representadpo por un diagrama de escalera. Es llamado diagrama de escalera debido a que varios de los dispositivos del circuito están conectados en paralelo a través de una línea de corriente directa o corriente alterna, lo cual todo en conjunto se asemeja a una escalera, en donde cada conexión en paralelo es un escalón de dicho diagrama en forma de escalera. En estos tipos de diagramas se conocen dos sistemas: Americano y Europeo, el más utilizado en nuestro caso será el Sistema Americano con Estándar ANSI. 2.2.1. Estructura e interpretación de un diagrama de escalera Para la representación de un circuito de control mediante un diagrama de escalera, es indispensable comprender que cada etapa o rama del diagrama (escalón de la escalera) está compuesta de un número de condiciones de entrada y un solo comando de salida. La naturaleza de las condiciones de entrada determinan si la salida debe ser energizada o no. Todas las condiciones de entrada son representadas en la parte izquierda de la rama, y la condición de salida es representada en la parte derecha. Para una representación adecuada que nos permita la interpretación exacta de un diagrama de escalera, además de lo descrito anteriormente, es importante asignar letras y números a los elementos de entrada, de control y de salida involucrados en el circuito. También, cada una de las ramas es numerada en forma ascendente, colocando dicho número en la extrema izquierda de cada rama del diagrama de escalera. Otro aspecto muy importante, es considerar que los elementos de control (como son relevadores, interruptores, contactores y temporizadores) emplean contactos que están interconectados en varias etapas del circuito. Para esto, se debe indicar en la extrema derecha de cada etapa o rama del circuito cuando un contacto hace referencia a un elemento en particular. 18 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Los contactos Normalmente Abiertos (N.A.) pueden ser representados con la letra a y los contactos Normalmente Cerrados (N.C.) se representan con la letra b. Lo anterior, es ilustrado en la figura 11. L N BP 1 C1 1 a 2 b C1 2 LV LÁMPARA Figura 11. Diagrama de escalera con un relé que controla una lámpara. Del anterior diagrama se observa, que la condición para que la lámpara LV sea energizada, es que el botón pulsador PB1 es presionado, el relevador R1 es energizado (rama1), por lo que el contacto N.A. controlado por él, también llamado R1 (rama2) se cierra, permitiendo que la lámpara LV se energice. La interpretación de un diagrama de escalera se realiza de izquierda a derecha y generalmente de arriba hacia abajo. En cada rama se analiza la conexión de los elementos de entrada y los contactos de los elementos de control, y se determina que condiciones hacen que la salida sea o no energizada. Es importante no olvidar, que los elementos de control (relevador, temporizador, contador, contactor), controlan contactos que pueden estar conectados en diferentes ramas del circuito, lo que significa que las ramas pueden estar relacionadas entre sí. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 2.2.2. Reglas para la construcción de los diagramas de esclaera Los diagramas de escalera, sólo deben mostrar los elementos de control y señalización, tales como: interruptores, relevadores, contactores, lámparas indicadoras, entre otros. Los componentes de salida tales como bobinas, lámparas, relevadores de control, electroválvulas, entre otras, deben localizarse siempre a la derecha. Los componentes de entrada tales como: botones pulsadores, interruptores de límite y cualquier otro elemento de mando, deben localizarse a la izquierda. Los escalones deben numerarse. Los conductores deben numerarse también. Todos los componentes deben etiquetarse a fin de identificar los elementos que controlan y los que son controlados. Se recomienda considerar un elemento de salida por escalón. Se deben representar únicamente los contactos que están en uso. Las líneas verticales siempre representan la potencia de alimentación. 19 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 2.3. Diagramas de tiempo Un diagrama de tiempo es una representación esquemática que muestra los estados de conmutación de los elementos emisores de señales (elementos de entrada), de los elementos procesadores de señales (elementos de control: bobinas de los relevadores, temporizadores y contadores) y de los elementos actuadores (elementos de salida). Un diagrama de tiempo se emplea para describir en una forma concreta el funcionamiento del circuito de control. En un diagrama de tiempo se puede apreciar con claridad, que condiciones se deben de cumplir para hacer que un elemento de salida sea energizado o no, lográndose apreciar también, la relación que existe entre los elementos de entrada y salida en un tiempo determinado. Existen circuitos de control, que por su diseño, deben cumplir con un número considerable de condiciones, lo que da como resultado una dificultad muy grande para representar su funcionamiento mediante un diagrama de tiempo. 2.3.1. Interpretación de un diagrama de tiempo. Una capacidad que se debe adquirir antes de realizar cualquier diseño de un circuito de control, es precisamente, el saber interpretar y elaborar un diagrama de tiempo. Como se mencionó anteriormente, un diagrama de tiempo es una herramienta fundamental para el diseño de cualquier circuito de control, ya que en este, se puede verificar y comparar el tiempo en que los elementos de entrada y salida se relacionan. Como ejemplo, se muestra en la figura 12, un diagrama de escalera con su respectivo diagrama de tiempo. L N BP 1 BP 1 a R1 1 2 b R1 R1 2 LV LÁMPARA LV Figura 12. Diagrama de escalera con su diagrama de tiempo. Observando y analizando el ejemplo anterior, se debe de llegar a la misma descripción del funcionamiento del circuito de control: cuando se presiona el botón 20 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores pulsador BP1, la bobina R1es energizada, permitiendo que un contacto N.A. controlado por R1 energice la lámpara LV. El contar con el diagrama de tiempo, es equivalente a tener una descripción escrita bien detallada del funcionamiento del circuito de control. Es decir, un diagrama de tiempo es una representación opcional y muy ilustrativa, que describe el funcionamiento de un circuito de control. La mayoría de los ejercicios prácticos que se contemplan en este curso, parten, en su mayoría de un diagrama de tiempo, o bien, de un enunciado que describe las condiciones de funcionamiento para que, posteriormente, pueda ser diseñado el respectivo circuito de control. Un diagrama de tiempo no implica el tiempo real de los estados de conmutación de los elementos que intervienen en el circuito de control. Sin embargo, puede representarse una estimación , en tiempo, de los estados de conmutación de los elementos del circuito, pero sólo para determinar la relación que existe entre los elementos de entrada, de control y de salida del circuito. Sólo cuando es necesario (por ejemplo, en circuitos que emplean temporizadores), se especifican los tiempos que se requieren para comprender de manera exacta el funcionamiento de circuito. Lo anterior puede ser ilustrado mediante la figura 13. BP 1 R1 LV t1=5 seg. Figura 13. Estimación de diagrama de tiempo con temporizador. La interpretación de los diagramas de tiempo se realiza analizando los estados de conmutación de los elementos de entrada y elementos de control y determinar, mediante la observación, si hay una relación con uno o varios elementos de salida. Un elemento de salida puede estar relacionado con uno, con varios o con todos los elementos de entrada y de control. Es importante mencionar también, que en ocasiones sólo se representan en un diagrama de tiempo, los elementos de entrada y salida, lo que da al diseñador, una mayor libertad para poder diseñar el circuito de control, en donde pueden ser utilizados los elementos de control que se crea necesarios para lograr la solución del problema en cuestión. Lo anterior, puede ilustrarse mediante la figura 14. 21 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 2s 3s 2s 3s 2s 3s 2s 3s 2s 3s 2s 3s 30 seg. Figura 14. Diagrama de tiempo con representación de entrada y salida. Para la elaboración de un diagrama de tiempo, lo más importante, es entender perfectamente bien, cuál debe ser el funcionamiento del circuito, considerando el estado inicial de cada uno de los elementos, por ejemplo, podrían existir sensores activados antes del inicio de la secuencia. Otro aspecto muy importante, es que se debe considerar el tipo de contacto (N.A. o N.C.) de los elementos de entrada y de control, que se pretenden conectar físicamente en el circuito. Por otro lado, para determinar un diagrama de tiempo a partir del circuito de control o del planteamiento del problema, lo que se recomienda es presentar, de arriba hacia abajo, los elementos de entrada, los elementos de control (si se requieren) y los elementos de salida, respectivamente. De esta manera resulta sencillo analizar, con menor dificultad, la relación que existe entre los elementos de entrada y de salida del circuito. 22 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

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CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 3. Prácticas de control con relevadores. Práctica 1. “Circuito Serie” Objetivo: Observar y analizar en base a la definición de control lógico la importancia en la aplicación de este circuito serie en la práctica con botones pulsadores y relevadores electromagnéticos. Herramienta y equipo: Equipo y herramienta Tablero de entrenamiento 1 Estuche de herramienta 1 Multímetro Material a utilizar 3 botones pulsadores 1 lámpara indicadora de neón 3 relevadores de potencia de 120 VCA Cable N° 16 AWG Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo. Desarrollo teórico. Control lógico. Un sistema que es controlado sólo por la condición de una señal o una combinación de señales, es un control lógico. Los controles lógicos no requieren que las señales, es un control lógico. Los controles lógicos no requieren que las señales sean recibidas en un orden establecido. Un elemento de salida puede ser energizado siempre y cuando las señales de entrada sean en la combinación correcta. El relevador de control El relevador de control es un interruptor eléctricamente actuado que se emplea para controlar cargas pequeñas (ligeras), como pueden ser motores pequeños, calentadores eléctricos, lámparas piloto y dispositivos de señales audibles. Cuando se aplica un voltaje a la bobina del relevador, el núcleo se magnetiza, permitiendo un movimiento en los contactos ensamblados en el relevador. Esto provoca un cambio de estado en todos los contactos controlados por el relevador (los contactos normalmenteabiertos se cierran y los contactos normalmente cerrados se abren). Los relevadores emplean pequeñas cantidades de potencia para su activación. El voltaje aplicado a la bobina no necesariamente tiene que ser el mismo que el circuito de control. 24 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores El uso de relevadores en circuitos de control (con contactos) es indispensable. Conectar dispositivos que operan con voltaje de c.d. con otros dispositivos que operan con voltaje de c.a., o simplemente que operan con niveles de voltaje (potencia) diferentes , es una de las razones principales para emplear relevadores en un circuito de control. Otra de las razones por las que son empleados los relevadores en un circuito de control, es que existen dispositivos o elementos de entrada, que se ven involucrados en varias etapas del circuito. Por ejemplo, conectando un botón pulsador a un relevador, cada uno de los contactos controlados por este relevador prácticamente representan al botón pulsador. Esto se representa a continuación. Desarrollo experimental 1) Observar el diagrama de escalera de La figura 15: BP1 BP2 BP3 LR Figura 15. Diagrama de escalera circuito serie. Responder: ¿Este diagrama corresponde a un control lógico?_______ ¿Cuál será la condición para que la lámpara sea energizada y se ilumine? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2) Analizando el funcionamiento del circuito anterior complementar el diagrama de tiempo de la figura 16: t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 LR Figura 16. Diagrama de tiempo de circuito serie. 25 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Cabe mencionar que el circuito analizado anteriormente, no contempla el uso de relevadores de control. Debido a la simplicidad del circuito, es fácil observar lo innecesario que resulta el uso de relevadores, sin embargo se implementará para analizar mejor el uso de los relevadores en un circuito de control. 3) Armar el circuito de control en serie anterior en el tablero entrenador y comprobar los resultados del diagrama de tiempo resuelto. 4) Ahora, modificar el circuito anterior sin alterar el funcionamiento en su salida (LR) empleando relevadores (uno por cada botón pulsador) para energizar la lámpara. Dibujar el circuito de control modificado del circuito serie, en esta ocasión con relevadores. 5) Complementar el diagrama de tiempo de la figura 17. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 R1 R2 R3 LR Figura 17. Diagrama de tiempo de circuito serie con relevadores. 26 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 6) Armar el circuito de control serie anterior en el tablero entrenador y comprobar los resultados del diagrama de tiempo resuelto. 7) Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 27 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Práctica 2. “Circuito Paralelo” Objetivo: Observar y analizar en base a la definición anterior de control lógico la importancia en la aplicación de este circuito paralelo en la práctica con botones pulsadores y relevadores electromagnéticos. Herramienta y equipo: Equipo y herramienta Tablero de entrenamiento 1 Estuche de herramienta 1 Multímetro Material a utilizar 3 botones pulsadores 1 lámpara indicadora de neón 3 relevadores de potencia de 120 VCA Cable N° 16 AWG Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo. Desarrollo experimental 1) Observar el diagrama de escalera de la figura 18: BP1 LR BP2 BP3 Figura 18. Diagrama de escalera de circuito paralelo. Responder: ¿Este diagrama corresponde a un control lógico?_______ ¿Cuál será la condición para que la lámpara sea energizada y se ilumine? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 28 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 2) Analizando el funcionamiento del circuito anterior complementar el diagrama de tiempo de la figura 19: t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 LR Figura 19. Diagrama de tiempo de circuito paralelo. Cabe mencionar que el circuito analizado anteriormente, no contempla el uso de relevadores de control. Debido a la simplicidad del circuito, es fácil observar lo innecesario que resulta el uso de relevadores, sin embargo se implementará para analizar mejor el uso de los relevadores en un circuito de control. 3) Armar el circuito de control en paralelo anterior en el tablero entrenador y comprobar los resultados del diagrama de tiempo resuelto. 4) Ahora, modificar el circuito anterior sin alterar el funcionamiento en su salida (LR) empleando relevadores (uno por cada botón pulsador) para energizar la lámpara. Dibujar el circuito de control modificado del circuito paralelo, en esta ocasión con relevadores. 29 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 5) Complementar el diagrama de tiempo de la figura 20. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 R1 R2 R3 LR Figura 20. Diagrama de tiempo de circuito paralelo con relevadores. 6) Armar el circuito de control paralelo anterior en el tablero entrenador y comprobar los resultados del diagrama de tiempo resuelto. 7) Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 30 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Práctica 3. “Circuitos con contactos N.O. Y N.C.” Objetivo: Interpretará y aplicará circuitos con contactos normalmente cerrados y normalmente abiertos en diagramas de escalera, diagramas de tiempo y llevará a la práctica con botones pulsadores y relevadores electromagnéticos. Herramienta y equipo: Equipo y herramienta Tablero de entrenamiento 1 Estuche de herramienta 1 Multímetro Material a utilizar 3 botones pulsadores 1 lámpara indicadora de neón 3 relevadores de potencia de 120 VCA Cable N° 16 AWG Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo. Desarrollo teórico. Observar el diagrama de escalera de la figura 21. BP1 BP2 LR LA Figura 21. Diagrama de escalera con botones pulsadores N.O. y N.C. En la figura anterior, se observa que cuando el botón pulsador BP1 es presionado la lámpara LR es energizada logrando así que se ilumine, en cambio, cuando el botón pulsador BP2 es presionado la lámpara LA es desenergizada, logrando que se deje de iluminar la lámpara. En conclusión se presenta en el circuito anterior un BP1 que está operado como interruptor Normalmente Abierto y un BP2 operado como interruptor Normalmente Cerrado. 31 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Completar el diagrama de tiempo de la figura 22 para el circuito anterior t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 LR BP2 LA Figura 22. Diagrama de tiempo utilizando botones pulsadores N.O. y N.C. Desarrollo experimental 1. Analizar el diagrama de escalera de la figura 23. BP1 BP2 BP3 LR Figura 23. Diagrama de escalera de circuito serie utilizando botones pulsadores N.O. y N.C. 2. Complementar el diagrama de tiempo de la figura 24 para el circuito anterior. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 LA Figura 24. Diagrama de tiempo de botones pulsadores N.O. y N.C. serie. 3. Arme el circuito anterior en el tablero de entrenamiento y compruebe los resultados del diagrama de tiempo de la figura 16. 4. Ahora dibujar el circuito de escalera de la figura 15 pero controlando un relevador por cada botón pulsador. 32 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 5. De acuerdo al diagrama de escalera que ha construido con relevadores, complemente el diagrama de tiempo de la figura 25. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 R1 R2 R3 LR Figura 25. Diagrama de tiempo de circuito serie utilizando relevadores con contactos N.O. y N.C. 6. Arme el diagrama en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de tiempo anterior. 7. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 33 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Práctica 4. “Circuito con autoenergización” Objetivo: Interpretará y aplicará los circuitos con autoenergización con diagramas de escalera y tiempo, compuertas lógicas y lo llevará a la práctica con relevadores electromagnéticos. Herramienta y equipo: Equipo y herramienta 1 Tablero de entrenamiento 1 Estuche de herramienta 1 Multímetro Material a utilizar 3 botones pulsadores 3 lámpara indicadora de neón 3 relevadores de potencia de 120 VCA Cable N° 16 AWG Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo. Desarrollo teórico. El uso de relevadores electromecánicos permiten repasar un fenómeno que se encuentran previamente en el estudio de los circuitos de control, la aparición de efectos de memoria al llevar a cabo la retroalimentación de señales en circuitos construidos con funciones lógicas básicas (serie=AND y paralelo=OR), lo cual nos puede llevar a afirmar que tales efectos puedan ser reproducidos mediante los diagramas de escalera. Analizar entonces el diagrama de escalera de la figura 26: BP1 R1 R1 R1 LR Figura 26. Diagrama de escalera con autoenergización. Al inicio, no hay suministro alguno de energía al relevador de control R1, lo cual cambia al oprimir el botón pulsador BP1. Al energizarse la bobina del relevador, el contacto normalmente abierto R1 en la parte inferior del diagrama se cierra. Una vez que esto ocurre, cuando dejamos de oprimir el botón BP1 el relevador R1 de cualquier modo continuará energizado porque al estar energizado el contacto R1 del mismo relevador permanecerá cerrrado. En efecto, el interruptor BP1 ha 34 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores dejado de ser relevante. Obsérvese la importancia de lo que está sucediendo aquí. El relevador R1 puede permanecer energizado gracias a que él mismo está proporcionando lo necesario para que el contacto R1 permanezca cerrado, lo cual a su vez le permite al relevador R1 seguir energizado. Esto es nada más ni nada menos que una retroalimentación en la cual el relevador de control R1 se está ayudando "a sí mismo" a permanecer encendido, es algo que podemos llamar el efecto memoria o autoenergización en los diagramas de escalera. Esta acción reafirma otra aplicación de los temas de circuitos serie y paralelo vistos en las prácticas anteriores. En la figura 27 se representa este circuito de autoenergización utilizando la compuerta lógica OR. Figura 27. Representación de autoenergización con compuerta lógica OR. Observar que si tanto la entrada A como la salida del circuito eran inicialmente cero, al aplicar un "1" a la entrada del circuito la salida del mismo permanece en "1" aunque la entrada A sea regresada a cero, por estarse retroalimentando la salida de este circuito a su entrada. Así, del mismo modo que la retroalimentación proporciona memoria a los circuitos lógicos, también proporciona efectos de memoria en diseños de sistemas de control representados con diagramas de escalera. Y esto no se trata de una acción parecida, se trata esencialmente de lo mismo, aunque la diferencia de las representaciones esquemáticas obscurezca un poco el hecho. Al menos en lo que a la teoría básica se refiere, se trata de dos representaciones diferentes de una misma cosa. El problema que tenemos en esta implementación de efectos de memoria en el diagrama de escalera es que después de que el interruptor BP1 ha sido oprimido momentáneamente, el relevador R1 queda activado permanentemente no habiendo forma alguna de regresarlo a su estado original que no sea el apagar por completo todo el sistema, lo cual es algo que tal vez no queramos hacer. Vemos pues que resulta no solo deseable sino necesario interrumpir de alguna manera el suministro de energía al relevador R1 sin que para ello nos veamos obligados a apagar todo el sistema. Podemos hacerlo con el simple hecho de agregar un interruptor adicional de la siguiente manera, a este circuito se le denomina “Circuito dominante OFF”, mostrado en la figura 28: 35 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores BP1 BP2 R1 R1 LR R1 R1 LA Figura 28. Diagrama de escalera de circuito dominante OFF. Al inicio, al cerrarse el interruptor X1, el relevador CR1 es activado a través del contacto normalmente cerrado X2 y el contacto normalmente abierto CR1 se cierra. El relevador CR1 permanece encendido por el efecto de retroalimentación, pero si queremos apagarlo entonces todo lo que tenemos que hacer es activar el interruptor X2, lo cual equivale a abrirlo cortando con ello el suministro de corriente al relevador CR1. Por otro lado al oprimir todas las entradas al mismo tiempo en este “circuito dominante OFF” no producirá ningún tipo de salida. En el caso de compuertas lógicas, para "limpiar" la memoria insertamos un bloque AND y un bloque NOT en la manera en la que se muestra en la figura 29. Figura 29. Representación de autoenergización con compuerta lógica OR, AND y NOT. Ya se mencionó uno de los tipos de circuitos de autoenergización como fue el “circuito dominante OFF”, ahora se presentará en qué consiste el “circuito dominante ON”; en este tipo de circuito si ambos contactos X1 y X2 son cerrados al mismo tiempo, la salida del circuito R1 será ON (encendido), lo anterior se ilustra en la figura 30. BP1 R1 R1 BP2 R1 R1 LR LA Figura 30. Diagrama de escalera del circuito dominante en ON 36 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 1/5) 1. Analizar el diagrama de escalera de la figura 31. BP1 R1 R1 LR R1 Figura 31. Diagrama de escalera de un circuito con autoenergización. 2. Complementar el diagrama de tiempo de la figura 32 para el circuito anterior: t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 R1 LR Figura 32. Diagrama de tiempo de un circuito de autoenergización. 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 37 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 2/5) 1. Analizar el siguiente diagrama de escalera de la figura 33. BP1 BP2 R1 R1 LR R1 R1 LA Figura 33. Diagrama de escalera con autoenergización y botón de paro. 2. Complementar el diagrama de tiempo de la figura 34 para el circuito anterior: t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 R1 LR LA Figura 34. Diagrama de tiempo de un circuito con autoenergización y botón de paro. 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 38 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 3/5) Hasta ahora se ha trabajado a partir del diseño de un circuito de escalera, pero en la práctica, se automatiza y diseña un circuito de control a partir de las necesidades a cubrir, de donde se consideran cada uno de los componentes a utilizar en un circuito de control real, es por eso que ahora se tratará de diseñar el circuito de control en un diagrama de escalera a partir de un diagrama de tiempos. 1. Analizar el diagrama de tiempos de la figura 35, a este circuito se le llama “Circuito en cascada”. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 ` R1 R2 R3 L1 L2 L3 Figura 35. Diagrama de escalera de un circuito en cascada. 2. A partir del diagrama de tiempos de la figura anterior, diseñe el circuito de control que de acuerdo a las condiciones del diagrama de tiempo cumpla con los datos que obtenemos en las salidas. 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 39 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 4/5) 1. Analizar el diagrama de tiempos de la figura 36, a este circuito se le llama “Circuito contador”. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 R1 ` R2 R3 R4 L Figura 36. Diagrama de escalera de un circuito contador. 2. A partir del diagrama de tiempos de la figura anterior, diseñe el circuito de control que de acuerdo a las condiciones del diagrama de tiempo cumpla con los datos que obtenemos en las salidas. 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 40 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 5/5) 1. Analizar el diagrama de tiempos de la figura 37, a este circuito se le llama “Circuito toggle”. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 R1 ` R2 R3 R4 L Figura 37. Diagrama de escalera de un circuito toggle. 2. A partir del diagrama de tiempos de la figura anterior, diseñe el circuito de control que de acuerdo a las condiciones del diagrama de tiempo cumpla con los datos que obtenemos en las salidas. 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 41 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Práctica 5. “Circuito con enclavamiento (Interlock)” Objetivo: Interpretará y aplicará este tipo de circuito en diagramas de escalera y tiempo llevándolo a la práctica con relevadores electromagnéticos. Herramienta y equipo: Equipo y herramienta 1 Tablero de entrenamiento 1 Estuche de herramienta 1 Multímetro Material a utilizar 3 botones pulsadores 3 lámpara indicadora de neón 3 relevadores de potencia de 120 VCA Cable N° 16 AWG Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo. Desarrollo teórico. El término “interlock”, en español se refiere a un "enclavamiento" y estos se definen como circuitos de control que implementan secuencias para que se actúen cuando se dan las condiciones preestablecidas, lo cual quiere decir que se utiliza para el arranque de instalaciones eléctricas o electrónicas, como protección de equipos y de personal en sistemas mecánicos riesgosos. A todo esto, el interlock o enclavamiento es un circuito de seguridad que impide el funcionamiento de un sistema o parte del sistema de control, si no cumple con una pre condición. Una aplicación de este tipo de circuito en nuestra vida cotidiana, puede ser el que impide que un ascensor funcione si la puerta se encuentra abierta. Los recientes avances tecnológicos en los relevadores de protección y controladores lógicos programables (PLC´s) permite automatizar al gusto del cliente las lógicas de operación de disparo e incluso de cierre de interruptores y cuchillas desconectadoras, sin embargo los “interlocks” físicos, con contactos auxiliares no deben ser sustituidos e incluso pueden “convivir” con los permisivos programables por software. En el diagrama de escalera de la figura 38, si es presionado el botón pulsador BP1, la bobina de R1 es energizada , y por lo tanto, todos sus contactos cambian de estado. R1 es autoenergizado por el contacto N.A. de la línea 2. Observa que mientras permanezca energizada la bobina de R1, el contacto N.C. de R1 de la línea 4, estará abierto. Por lo tanto, resulta lógico que si posteriormente BP2 es presionado, la bobina de R2 no será energizada. También observa, que algo similar ocurre si BP2 es presionado en primera instancia. A este circuito se le llama circuito con enclavamiento 42 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores BP1 1 2 R2 a 2 b 3 2 1 LR R1 BP2 3 R1 3 1 5 1 R1 R2 6 4 LA 4 1 a 4 b 1 4 R2 Figura 38. Diagrama de escalera en un circuito con interlock. En el diagrama de tiempo de la figura 39, complementar lo que sucede a las salidas contemplando las dos situaciones que pueden ocurrir, cuando BP1 es presionado antes que BP2 y, cuando BP2 es presionado antes que BP1. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 R1 ` R2 BP1 BP2 R1 R2 Figura 39. Diagrama de tiempo de un circuito con interlock o enclavamiento. 43 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 1/6) 1. Analizar el diagrama de escalera de la figura 40. 1 BP1 BP3 1 2 2 R1 5 R1 3 2 R2 7 2 R2 4 2 4 R1 LR 8 2 4 LA R2 6 a 4, 6 b 2 6 R1 5 a 2, 5 b 4 R2 BP2 3 4 2 9 4 Figura 40. Diagrama de escalera de un circuito con interlock o enclavamiento. 2. Completar el diagrama de tiempos de la figura 41 que corresponde al circuito anterior. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 R1 ` R2 LR LA Figura 41. Daigrama detiempos con interlock o enclavamiento y botón de paro. 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 44 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 2/6) 1. Analizar el diagrama de tiempo de la figura 42. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 BP1 BP2 BP3 ` R1 R2 LR LA Figura 42. Diagrama de escalera de un circuito con interlock o enclavamiento. 2. Determinar el circuito de control que corresponde al diagrama de tiempos anterior. 45 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 46 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores Desarrollo práctico (Parte 3/6) 1. Analizar los siguientes diagramas de tiempo, en el diagrama de tiempo de la figura 43 (a) muestra la condición cuando BP1 es presionado antes que cualquier otro interruptor. El diagrama de tiempo de la figura 44 (b) muestra la condición cuando BP2 es presionado antes que cualquier otro interruptor. Finalmente el diagrama de tiempo de la figura 45 (c) muestra la condición cuando BP3 es presionado antes que cualquier otro interruptor. BP4 es un botón pulsador de restablecimiento (reset) para el circuito, y opera para cualquier condición de las antes mencionadas. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t11 t12 t13 BP1 BP2 BP3 ` BP4 L1 L2 L3 Figura 43. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (a). t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 BP1 BP2 BP3 ` BP4 L1 L2 L3 Figura 44. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (b). 47 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 BP1 BP2 BP3 ` BP4 L1 L2 L3 Figura 45. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (c). 2. De los tres diagramas de tiempo anteriores que se analizaron diseñar el circuito de control que corresponde a los tres. 48 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores 3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior. 4. Anotar las conclusiones a esta práctica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _______________________________________________________________

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