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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA YELECTRNICA
AUTOMATIZACIN DEL TABLERO DE CONTROL DELLABORATORIO DE MQUINAS
ELCTRICAS DE LA ESCUELA
POLITCNICA NACIONAL
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIEROELCTRICO
BYRON GUSTAVO NIETO [email protected]
DIRECTOR: Ing. Luis Tapia, [email protected]
Quito, diciembre 2009
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i
DECLARACIN
Yo, Byron Gustavo Nieto Sandoval, declaro bajo juramento que el
trabajo aqu
descrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentada
para ningn
grado o calificacin profesional; y, que he consultado las
referencias
bibliogrficas que se incluyen en este documento.
A travs de la presente declaracin cedo mis derechos de propiedad
intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica
Nacional, segn lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su
Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
_____________________________Byron Gustavo Nieto Sandoval
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ii
CERTIFICACIN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Byron
Gustavo Nieto
Sandoval, bajo mi supervisin.
________________________
Ing. MSc. Luis Tapia
DIRECTOR DEL PROYECTO
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iii
AGRADECIMIENTO
A Dios, por darme la vida y la oportunidad de superarme para el
bien de mi
familia.
A mi esposa Diana, por su paciencia, comprensin y amor.
A mis padres, Carmen y Guillermo por ser digno ejemplo de
constancia y
superacin.
A mi hermana Wendy por su cario y apoyo.
De forma especial, al director de este proyecto, Ing. MSc. Luis
Tapia, a quien
admiro mucho y respeto.
A la Escuela Politcnica Nacional, por desarrollar mi carcter de
superacin y
valor para cumplir mis objetivos.
A los profesores que intervinieron en mi formacin acadmica.
A todos mis amigos.
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iv
DEDICATORIA
A Dios porque le debo mi vida y a mi hijo Alexis, por ser
inspiracin y alegra.
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CONTENIDO
CAPTULO 1. GENERALIDADES
.....................................................................
6
1.1 INTRODUCCIN
................................................................................................................
6
1.2 OBJETIVOS
........................................................................................................................
7
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
..................................................................................................
7
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
.........................................................................................
7
1.3
ALCANCE............................................................................................................................
7
CAPTULO 2. CONDICIONES ACTUALES DEL LABORATORIO
................... 9
2.1 IDENTIFICACIN DE EQUIPOS
........................................................................................
92.1.1 LEVANTAMIENTO
........................................................................................................
9
2.1.1.1. Cuarto de Mquinas
..............................................................................................
10
2.1.1.2 Mesas de Trabajo
...................................................................................................
10
2.1.1.3 Tablero Elctrico
.....................................................................................................
12
2.2 DEFINICIN DEL ESQUEMA ELCTRICO ACTUAL DEL LABORATORIO DE
MQUINAS ELCTRICAS
..........................................................................................................
16
2.2.1 DESCRIPCIN DEL TABLERO
.................................................................................
16
2.2.2 DIAGNSTICO
...........................................................................................................
202.2.2.1 Cuarto de Mquinas
...............................................................................................
20
2.2.2.2 Mesas de Trabajo
...................................................................................................
26
2.2.2.3 Tablero Elctrico
.....................................................................................................
26
2.2.2.4 Puesta a Tierra del Laboratorio
..............................................................................
31
2.3 REALIZACIN DE PLANOS PARA ESQUEMAS Y DISPOSICIN DE EQUIPOS
............. 31
CAPTULO 3. DISEO DE UN NUEVO TABLERO ELCTRICO...................
32
3.1 DISEO DEL DIAGRAMA DE FUERZA
...........................................................................
32
3.1.1 BARRAS PRINCIPALES DE ALTERNA
.....................................................................
34
3.1.2 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO FIJO
...................................... 34
3.1.3 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO VARIABLE
.............................. 35
3.1.4 BARRAS PRINCIPALES DE CONTINUA
..................................................................
35
3.1.5 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO VARIABLE
............................ 36
3.1.6 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO DE MAGNITUD Y
FRECUENCIA VARIABLE
......................................................................................................
37
3.1.7 TERMINALES DE VOLTAJE ALTERNO FIJO EN LAS MESAS DE TRABAJO
. 383.1.8 TERMINALES DE VOLTAJE CONTINUO FIJO EN LAS MESAS DE
TRABAJO 38
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2
3.1.9 TERMINALES DE VOLTAJE A ELEGIR EN LAS MESAS DE TRABAJO .
38
3.2 DISEO DEL DIAGRAMA DE CONTROL
........................................................................
43
3.2.1 CONTROL MEDIANTE UN SISTEMA SCADA
.......................................................... 43
3.2.1.1 Acometida
...............................................................................................................
45
3.2.1.2 Rectificador Exafsico
............................................................................................
46
3.2.1.3 Regulador de Induccin
..........................................................................................
48
3.2.1.4 Sistema Convertidor Alterna Continua
...................................................................
51
3.2.1.5 Sistema Convertidor de Frecuencia
.......................................................................
57
3.2.1.6 Seleccin de las Mesas de
Trabajo........................................................................
67
3.2.2 CONTROL MANUAL
..................................................................................................
69
3.3 DETERMINACIN DEL SISTEMA SCADA
.......................................................................
72
3.3.1 MARCO TERICO DEL SCADA
...............................................................................
72
3.3.1.1 Interface Humano Mquina
.............................................................................
72
3.3.1.2 Unidad Terminal Maestra (MTU)
.........................................................................
72
3.3.1.3 Unidad Terminal Remota (RTU)
..........................................................................
73
3.3.1.4 Sistemas de Comunicacin
.................................................................................
73
3.3.1.5 Seguridad
............................................................................................................
74
3.3.2 DESCRIPCIN DEL
SCADA.....................................................................................
74
3.3.2.1 Interface Humano Mquina
.............................................................................
74
3.3.2.2 Unidad Terminal Maestra (MTU)
.........................................................................
87
3.3.2.3 Unidad Terminal Remota (RTU)
..........................................................................
883.3.2.4 Sistemas de Comunicacin
.................................................................................
88
3.3.2.5 Seguridad
............................................................................................................
89
3.3.3 VENTAJAS DEL SCADA
...........................................................................................
89
3.4 DISEO DE LA PUESTA A TIERRA.
...............................................................................
90
3.4.1 RESISTIVIDAD DEL SUELO
.....................................................................................
91
3.4.2 FUNDAMENTOS MATEMTICOS EMPLEADOS EN EL DISEO
.......................... 92
3.4.3 DISEO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA
...................................................... 93
3.4.4 ESTUDIO DE LA MALLA DE PUESTA A
TIERRA.................................................... 953.4.5
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
............................................................................
98
3.5 DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS.
.......................................................................
99
3.5.1 CRITERIO UTILIZADO PARA DIMENSIONAR LOS EQUIPOS.
............................. 100
3.5.2 EQUIPOS DIMENSIONADOS
..................................................................................
105
3.6 LISTA DE
MATERIALES.................................................................................................
111
3.7 DISPOSICIN FISICA DEL TABLERO Y SUS COMPONENTES
................................... 124
3.7.1 PANEL 1
.................................................................................................................
125
-
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3
3.7.2 PANEL 2
.................................................................................................................
127
3.7.3 PANEL 3
.................................................................................................................
129
3.7.4 PANEL 4
.................................................................................................................
131
3.7.5 PANEL 5 Y PANEL 6
..............................................................................................
133
3.7.6 MDULO MVIL
....................................................................................................
136
3.8 PRESENTACIN DE PLANOS
.......................................................................................
136
3.8.1 ESQUEMAS ELCTRICOS
......................................................................................
136
CAPTULO 4. ESTUDIO DEL PRESUPUESTO
............................................ 139
4.1 LISTA DE PRECIOS EN EL MERCADO LOCAL
............................................................
139
4.2 DETERMINACIN DEL PRESUPUESTO
.......................................................................
140
CAPTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
.......................... 152
5.1 CONCLUSIONES
.............................................................................................................
152
5.2 RECOMENDACIONES
....................................................................................................
157
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
..............................................................
161
ANEXOS
........................................................................................................
163
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RESUMEN
El proyecto presenta el diseo de un sistema automatizado para
desempear
tareas de control, monitoreo y adquisicin de datos, con el
objeto de dar
capacidad al laboratorio de mquinas elctricas para realizar
estudios deingeniera y ayudar al desarrollo profesional de los
estudiantes.
Se desarrolla el levantamiento del sistema elctrico del
laboratorio para
determinar su estado de operacin, definir su funcionamiento y
realizar los
planos de cableado del mismo. Mediante un diagnstico se
establece que el
tablero elctrico del laboratorio por poseer equipos de tecnologa
antigua y
mltiples puntos de conexin es vulnerable a fallas en su
operacin, quedando
expuesta la inhabilitacin del control de los equipos en el
cuarto de mquinas y
la interrupcin en la realizacin de las prcticas de
laboratorio.
A continuacin se realiza el diseo para la implementacin de nueva
tecnologa
en el tablero considerando la utilizacin de dos sistemas
independientes, un
sistema de control automtico que tiene las caractersticas de un
sistema
SCADA y un control manual para utilizarse en caso de
contingencia del sistema
automatizado, permitiendo brindar un servicio continuo en el
laboratorio.
Esta considerado el estudio de un sistema de puesta a tierra
para la seguridad
de las personas en el laboratorio y la operacin de los equipos
en el mismo.
Adicionalmente, se incluye un esquema para la ubicacin de los
equipos en el
tablero elctrico propuesto, considerando dimensiones reales y
requerimientos
establecidos por fabricantes. Las dimensiones de los paneles
considerados
corresponden a las del tablero actual, debido a que poseen
caractersticas
mecnicas apropiadas y se plantea la reutilizacin de los
mismos.
Una vez diseado el nuevo sistema se procede a enlistar las
especificaciones
tcnicas del material elctrico y electrnico para la implementacin
del
proyecto, cabe sealar que los datos descritos no estn
especificados para un
fabricante en particular, sino para exponerse en un concurso
donde la mejor
opcin tcnica y econmica gane.
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5
PRESENTACION
El presente proyecto se ha realizado en cinco captulos que
desarrollan los
siguientes temas:
Capitulo 1, contiene introduccin, objetivos y alcance del
proyecto.
Capitulo 2, presenta el levantamiento de los equipos para
identificar sus
especificaciones tcnicas y analizar el estado en el que se
encuentran.
Adems, se presenta mediante planos los diagramas de fuerza y
alambrado
para los paneles que conforman el tablero elctrico actual del
laboratorio.
Capitulo 3, se determina el diagrama de fuerza, la lgica como
debera operar
el circuito de control, los requerimientos de un sistema SCADA
para el
laboratorio, el estudio de un sistema de puesta a tierra y los
datos tcnicos de
los equipos que formaran parte del nuevo tablero elctrico
incluyendo su
disposicin fsica en el mismo.
Capitulo 4, se realiza una cotizacin de los equipos en el
mercado local y se
define el presupuesto necesario para la implementacin del nuevo
sistema en
el laboratorio.
Capitulo 5, conclusiones y recomendaciones.
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CAPTULO 1
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIN
Debido al alto desarrollo tecnolgico en el campo elctrico de
control y
automatizacin, este proyecto disea un nuevo tablero elctrico en
el
Laboratorio de Mquinas Elctricas, para brindar seguridad a las
personas
encargadas de su operacin y mantenimiento, a los equipos, al
propio tablero
por la inversin que representa y para desarrollar un ambiente de
investigacin
en el mismo.
El nuevo diseo se fundamenta principalmente en los esquemas
actuales del
tablero elctrico y del aula de mquinas relacionado con el mismo,
tomando en
cuenta las condiciones que deben cumplir los equipos para un
funcionamiento
adecuado que no disminuya su vida til.
Debido a que no se dispone de planos con los esquemas utilizados
en la
implementacin del tablero actual, ni informacin de las variantes
que ha tenido
este hasta la actualidad. Se ha visto la necesidad de seguir
detenidamente
todos los cables en el tablero y los que enlazan este con el
aula de mquinas,
para obtener diagramas donde se especifica el cableado actual
del sistema y
que puedan servir para el mantenimiento de los equipos.
El nuevo diseo de control ha sido desarrollado en un software
que permite
vincular el sistema con un simulador para comprobar la operacin
normal del
tablero y la operacin errnea, en la cual se ha provisto de
acciones para
corregirla.
El sistema SCADA planteado se encargar de enlazar los PLCs y el
operador
del tablero cumpliendo con el control a distancia, el
intercambio apropiado deinformacin y la visualizacin total del
mismo utilizando para este fin enlaces
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HMI. Atendiendo de esta manera los problemas ms usuales que
tiene el
tablero actual, como: la operacin inadecuada, el acceso de
personas no
autorizadas a los equipos, la no identificacin en la activacin
de sus
protecciones y reemplazando la tecnologa antigua utilizada para
el control en
el tablero.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Disear el sistema de control automtico para el tablero de
control en el
laboratorio de mquinas elctricas con equipamiento disponible en
el
mercado local, para la integracin de los procesos de
medicin,
proteccin, control y monitoreo.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
Elaborar los planos elctricos del sistema empleado en el
laboratorio de
mquinas elctricas.
Disear el sistema de control automtico que permita la
operacin
confiable y segura de las instalaciones elctricas de laboratorio
de
mquinas elctricas.
Proponer la implementacin de un nuevo tablero elctrico que
permita la
automatizacin del sistema elctrico del laboratorio.
Disear un sistema SCADA, que permita realizar labores de
control,
supervisin y adquisicin de datos.
1.3 ALCANCE
Este trabajo presenta el diseo de un nuevo tablero elctrico en
el laboratorio,destacando el planteamiento de un control automtico
del mismo. Se toma
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como referencia la comprensin del funcionamiento correcto del
tablero actual,
considerando los siguientes aspectos:
Identificacin de equipos en el tablero de control y el cuarto de
mquinas
del laboratorio.
Investigacin detallada del esquema elctrico actual, con lo que
se
determina la relacin de cada panel con los equipos en el aula
de
mquinas, adems del tipo de relacin entre cada uno de los
elementos.
Diagnosticar los paneles y equipos determinando los que estn
fuera de
operacin y los que estn obsoletos.
El estudio de la automatizacin del tablero atender factores de
diseo muyimportantes como:
Utilizar un mando remoto con el cual se tenga acceso al tablero
elctrico desde
las mesas de trabajo, facilitando las tareas de operacin y
supervisin al
usuario. Y mantener un sistema SCADA econmicamente viable ya que
las
dimensiones fsicas del laboratorio impiden utilizar un protocolo
de
comunicacin sofisticado.
Entonces se determinar un estudio del sistema considerando la
configuracin,
estructura e integracin de los componentes, parte lgica y fsica
del sistema,
que permitir el funcionamiento de las distintas partes del
laboratorio como
nico sistema funcional.
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CAPTULO 2
CONDICIONES ACTUALES DEL LABORATORIO
En este captulo se realiza el levantamiento de los equipos para
identificar sus
especificaciones tcnicas y analizar el estado en el que se
encuentran, donde
se justifica el reemplazo del tablero elctrico actual y la
utilizacin de los
equipos del cuarto de mquinas y de las mesas de trabajo en el
nuevo diseo.
Se determinan los diagramas de fuerza y alambrado para los
paneles que
conforman el tablero elctrico principal y para los tableros en
cada mesa detrabajo, aporte fundamental para el laboratorio con el
que se puede establecer
mantenimientos peridicos en el laboratorio.
2.1 IDENTIFICACIN DE EQUIPOS
2.1.1 LEVANTAMIENTO
El levantamiento se realiza con el objeto de recopilar las
especificaciones
tcnicas de los equipos y mquinas en el laboratorio. Para una
mejor
comprensin, estos se separan en los siguientes grupos:
Cuarto de Mquinas.
Mesas de Trabajo.
Tablero Elctrico.
A continuacin se presenta un resumen de los equipos en el
laboratorio
indicando el estado de funcionamiento y ubicacin, el detalle de
datos de placa,
representacin grfica y la designacin utilizada en los planos se
encuentran
en el ANEXO 1.
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2.1.1.1. Cuarto de Mquinas
Los equipos y las mquinas que trabajan con el tablero elctrico
del laboratorio
se encuentran ubicados en el cuarto posterior a este, se
utilizan para generar el
voltaje que alimentan las mquinas de las mesas de trabajo en las
prcticas de
laboratorio y los trabajos para la industria.
El estado de los equipos se encuentra en la Tabla 2.1, donde se
clasifican de
acuerdo al panel del que son controlados.
TABLA 2.1PANEL EQUIPO ESTADO
Panel 2 Rectificador Exafsico Onda Completa Operacin
NormalRegulador de Induccin Operacin Normal
Panel 3 Motor de Ventilador Operacin Normal
Motor Regulacin de Voltaje Operacin Normal
Panel 4 Rectificador de Semiconductores Operacin NormalMotor
3Induccin Operacin Normal
Generador de Corriente Continua Fuera de Operacin
Motor de Corriente Continua Fuera de Operacin
Generador Sincrnico 3 Fuera de OperacinMotor de Ventilador Motor
C.C. Operacin Normal
Panel 5 Motor de Ventilador Generador Sinc. Operacin
NormalRestato R 5.1 - Generador C.C. Operacin Normal
Restato R 5.2 - Generador C.C. Operacin NormalRestato R 5.3 -
Motor C.C. Fuera de Operacin
Restato R 5.4 - Generador Sinc. Operacin Normal
Restato R 5.5 - Generador Sinc. Operacin Normal
Motor 3Induccin Operacin Normal
Panel 6 Generador de Corriente Continua Operacin NormalRestato R
6.1 - Generador C.C. Operacin NormalRestato R 6.2 - Generador C.C.
Operacin Normal
2.1.1.2 Mesas de Trabajo
En este grupo se encuentran los equipos localizados en las mesas
de trabajo
del laboratorio, estos son desmontables y se energizan a travs
del tablero con
el tipo de voltaje que el operador elija para su
funcionamiento.
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Estas mquinas son utilizadas para realizar las prcticas de
laboratorio por los
estudiantes de las carreras de ingeniera elctrica, electrnica,
mecnica y
tecnologa. En la Tabla 2.2 se especifica el estado de operacin
de las
mquinas y las mesas donde estn ubicadas.
TABLA 2.2MESA EQUIPO ESTADO
MESA 1 Generador de C.C. Operacin Normal
Motor de C.C. Operacin Normal
MESA 2 Motor de Repulsin Operacin Normal
MESA 3 Generador de Corriente Alterna Operacin NormalMotor
3Induccin Operacin Normal
MESA 4 Generador de Corriente Alterna Operacin NormalMotor
3Induccin Operacin Normal
MESA 5 Generador de C.C. Operacin NormalMotor de C.C. Operacin
Normal
MESA 7 Generador de C.C. Operacin NormalMotor de C.C. Operacin
Normal
MESA 8 Generador de Corriente Alterna Operacin NormalMotor de
C.C. Operacin NormalGenerador de C.C. Operacin Normal
MESA 9 Generador de C.C. Operacin NormalMotor 3Induccin Operacin
Normal
MESA 10 Motor de C.C. Operacin NormalDinammetro Operacin
NormalGenerador Tacomtrico Operacin Normal
MESA 11 Motor 3Induccin Fuera de Operacin
MESA 12 Mquina de C.C. HAMPDEN Operacin NormalMESA 15 Motor
3Induccin Operacin NormalDinammetro Operacin NormalGenerador
Tacomtrico Operacin NormalMotor 3Induccin HAMPDEN (2) Operacin
Normal
MOTOR Motor 3Induccin SIEMENS Operacin NormalDE Motor de C.C.
RELIANCE (2) Operacin Normal
MDULO Motor 3Induccin RELIANCE (3) Operacin NormalMotor de C.C.
HAMPDEN (2) Operacin Normal
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2.1.1.3 Tablero Elctrico
Los dispositivos que forman parte del tablero y en operacin
conjunta logran el
funcionamiento del mismo se detallan en la Tabla 2.3, donde se
especifica su
ubicacin, el estado de funcionamiento y el nombre designado en
su
implementacin.
TABLA 2.3PANEL EQUIPO ESTADO DESIGNACIN
Ampermetro AC Operacin Normal 1g1, 1g2, 1g3Barras de Fuerza 30x5
Operacin Normal
Panel 1 Breaker 30A Operacin Normal 1e1 hasta 1e19Interruptor
GiratorioPACCO 3 Polos Operacin Normal 1a1 hasta 1a24Transformador
Corriente100/5 Operacin Normal 1f1, 1f2, 1f3Ampermetro DC Operacin
Normal 2g1, 2g2Barras de Fuerza 25x5 Operacin Normal
Panel 2 Bases Portafusible Operacin Normal 2e1 hasta
2e24Cartucho Fusible 35A Operacin Normal 2e1 hasta 2e24Interruptor
Giratorio Operacin Normal 2a1 hasta 2a24
Ampermetro AC Operacin Normal 3g4, 3g5, 3g6Voltmetro AC Operacin
Normal 3g3Voltmetro DC Operacin Normal 3g1, 3g2Bases Portafusible
Operacin Normal 3e2, 3e3, 3e4Cartucho Fusible Operacin Normal 3e2,
3e3, 3e5Breaker 6A Operacin Normal 3a5, 3a6Disyuntor No. G 9717
Operacin Normal 3a1, 3a3, 3a4
Panel 3 Disyuntor No. G 9719 Operacin Normal 3a2Contactor 3NO.
1NO. 1NC Operacin Normal 3c1, 3c2
Rel Trmico 1-2A Operacin Normal 3e1Contactor 3NO. 1NO. 4NC
Operacin Normal 3d1, 3d2Guardamotor 0.35 - 0.5 A Operacin Normal
3a6Guardamotor 1.5 - 2 A Operacin Normal 3a5Transformador
Corriente100/5 Operacin Normal 3f1, 3f2, 3f3Interrruptor
PACCON959Smd Operacin Normal
3b1, 3b2, 3b3,3b4
Interrruptor PACCON1004-4 Operacin Normal 3b6
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Ampermetros AC Operacin Normal 4g1, 4g2, 4g3Voltmetro AC
Operacin Normal 4g4Voltmetro DC Operacin Normal 4g5, 4g7
Ampermetro DC Operacin Normal 4g8Ampermetro DC Operacin Normal
4g6Interrruptor PACCON959Sm Operacin Normal 4b5Interrruptor
PACCON959Smd Operacin Normal 4b2, 4b3, 4b4Interrruptor PACCON1004-4
Operacin Normal 4b1Disyuntor S 30570324 Operacin Normal
4a1Transformador Corriente400/5 Operacin Normal 4f1, 4f2, 4f3
Panel 4 Disyuntor No. G 9717 Inhabilitado 4a2Disyuntor No. G
9719 Inhabilitado 4a3Barras de Fuerza 40x5 Operacin NormalBarras de
DC panel 5 y 6 Operacin NormalFusible Limitador Operacin Normal
4f3Breaker 6A Operacin Normal 4a4, 4a5, 4a6Bases Portafusible
Operacin Normal 4e1 hasta 4e6Cartucho Fusible Operacin Normal 4e1
hasta 4e6Contactor 3NO. 2NO. 3NC Operacin Normal 4c1Rel Trmico 13A
Operacin Normal 4c1Contactor 3NO. 1NC Operacin Normal 4d3Contactor
3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal 4d1, 4d2Rele Biestable Operacin
Normal 4d4Ampermetro AC Operacin Normal 5g1, 5g2, 5g3Ampermetro AC
Operacin Normal 5g6Voltmetro AC Operacin Normal 5g4Frecuencmetro
Operacin Normal 5g5Ampermetro DC Operacin Normal 5g7, 5g8, 5g9
Interruptor PACCON1000-3 Operacin Normal 5b2, 5b3,
5b4Interruptor PACCON959Smd Operacin Normal 5b9
Panel 5Interruptor PACCON959Sm Operacin Normal 5b6, 5b7,
5b8Interruptor PACCON959Sm NS604 Operacin Normal 5b5Interruptor
PACCON1004-4 Operacin Normal 5b1Disyuntor No. G 9718 Operacin
Normal 5a2Arranque Y - D. Termico
60-100 A Operacin Normal 5u1Contactor 2NO. 2NO. 2NC Operacin
Normal 5c1, 5c9, 5c6
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Contactor 3NO. 1NC Operacin Normal5c2 hasta 5c5,5c7, 5c8,
5c10,
5c11, 5c12, 5c13Rel Trmico 0.25-0.5A Operacin Normal 5e15, 5e16,
5e17
Fusibles NH Operacin Normal
5e9-1, 5e9-2,
5e9-3Amplificador Biestable Operacin Normal 5g5aRel Biestable
Operacin Normal 5d2, 5d6
Panel 5 Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal5d1, 5d3,
5d4,
5d5, 5c6aGuardamotor 1-1.5 A Operacin Normal 5a4,
5a5Transformador Corriente100/5 Operacin Normal 5f1, 5f2, 5f3,
5f4Breaker 6A Operacin Normal 5a3
Bases Portafusible Operacin Normal
5e4, 5e5, 5e6,
5e7, 5e8, 5e10
Cartucho Fusible Operacin Normal5e4, 5e5, 5e6,5e7, 5e8, 5e10
Ampermetro AC Operacin Normal 6g1Ampermetro DC Operacin Normal
6g3Voltmetro AC Operacin Normal 6g4Ampermetro DC Operacin Normal
6g2Interruptor PACCON1000-3 Operacin Normal 6b4Interruptor
PACCON959Smd Operacin Normal 6b2Interruptor PACCON959Sm Operacin
Normal 6b3Interruptor PACCON959Sm NS604 Operacin Normal
6b1Disyuntor No. G 9719 Operacin Normal 6a1
Panel 6
Arranque Y - D. Termico60-100 A Operacin Normal 6u1Contactor
2NO. 2NO. 2NC Operacin Normal 6c1
Contactor 3NO. 1NC Operacin Normal6c2, 6c3, 6c4,
6c5
Rel Trmico 0.25-0.5A Operacin Normal 6e1Rel Biestable Operacin
Normal 6d2
Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal6d1, 6d1a, 6d3,
6c1aTransformador deCorriente 100/5 Operacin Normal 6f1Breaker
6A Operacin Normal 6a2
Bases Portafusible Operacin Normal6e3, 6e4, 6e5,
6e6
Cartucho Fusible Operacin Normal
6e3, 6e4, 6e5,
6e6
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Ampermetro AC Fuera de Operacin 7g1, 7g2, 7g3Voltmetro AC Fuera
de Operacin 7g4Frecuencmetro Fuera de Operacin 7g5Ampermetro DC
Fuera de Operacin 7b7
Voltmetro AC Fuera de Operacin 7g62 Frecuencmetro Fuera de
Operacin 7g7Secuencmetro de Fases Fuera de Operacin 7g8Interrruptor
PACCON1004-4 Fuera de Operacin 7b7Interrruptor PACCON1002-4 Fuera
de Operacin 7g6
Panel 7Interrruptor PACCON1002-6 Fuera de Operacin
7b4Interrruptor PACCON1000-2B3 Fuera de Operacin 7b3,
7b5Interrruptor PACCON959Smd Fuera de Operacin 7b1Interrruptor
PACCON959Sm Fuera de Operacin 7b2Disyuntor No. G 9718 Fuera de
Operacin 7a1Contactor 2NO. 2NO. 2NC Fuera de Operacin 7c1, 7c2,
7c3Contactor 3NO. 1NO. 4NC Fuera de Operacin 7d1Transformador
deCorriente 100/5 Fuera de Operacin
7f1-1, 7f1-2, 7f1-3
Breaker 6A Fuera de Operacin 7a2Bases Portafusible Fuera de
Operacin
7e1, 7e2, 7e3,7e4
Cartucho Fusible Fuera de Operacin7e1, 7e2, 7e3,
7e4Amplificador Biestable Fuera de Operacin 7RP1Bases
Portafusible Operacin Normal 8e1, 8e2, 8e3,
8e4Cartucho Fusible Operacin Normal 8e1, 8e2, 8e3,
8e4Pulsador Fuera de Operacin 8b3, 8b4, 8b5,
8b6Lmpara Inhabilitado 8h1Capacitor Operacin Normal 8k1, 8k2Rel
de Mercurio Operacin Normal 8d1
Panel 8 Rel Biestable Operacin Normal 8d6Rectificador Operacin
Normal 8n1Amplificador Biestable Operacin Normal 8d2Rels Biestables
Fuera de Operacin 8u1Bocina Operacin Normal 8h2
Transformador 220V/60V Operacin Normal 8m2Transformador
220V/220V Operacin Normal 8m1
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Rel Auxiliar Operacin Normal 9d1Panel 9 Contactor 3NO. 1NO. 4NC
Operacin Normal 9d2, 9d3, 9d4,
9d5Luces Piloto Inhabilitado 9h1 hasta 9h25
Panel10
Breaker 30A Operacin Normal 10e1 hasta10e11
Interruptor GiratorioPACCO 3 Polos
Operacin Normal 10a1 hasta10a66
Panel11
Breaker 30A Operacin Normal 11e1 hasta11e11
Interruptor GiratorioPACCO 3 Polos
Operacin Normal 11a1 hasta11a66
2.2 DEFINICIN DEL ESQUEMA ELCTRICO ACTUAL DEL
LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS
2.2.1 DESCRIPCIN DEL TABLERO
El sistema elctrico del laboratorio se representa en la Figura
2.1 y 2.2, donde
se emplea smbolos grficos para identificar sus elementos
principales e
interpretar rpidamente el funcionamiento del mismo.
A continuacin se define la funcin que desempea cada panel del
tablero
elctrico en el laboratorio.
Panel 1:Energiza los terminales de voltaje alterno fijo en las
mesas de
trabajo.
Panel 2:Energiza los terminales de voltaje continuo fijo en las
mesas detrabajo.
Panel 3: Energiza el rectificador exafsico para obtener el
voltaje
continuo en el panel 2 y opera el regulador de induccin para
transmitir
el voltaje generado a los paneles 10 y 11.
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Panel 4: Energiza el tablero mediante la acometida y opera
el
rectificador de semiconductores para suministrar corriente
continua a los
paneles 5 y 6.
Panel 5: Controla el sistema convertidor de frecuencia y
permite
transmitir el voltaje generado hacia los paneles 10 y 11,
considerando
para el funcionamiento de este panel el orden tcnico detallado
en el
diagnstico.
Panel 6: Controla el grupo motor generador y transmite el
voltaje
generado hacia los paneles 10 y 11, siguiendo el orden tcnico
indicado
en el diagnstico.
Panel 8:Energiza el mando que controla el funcionamiento del
tablero.
Panel 7 y 9: No tienen aplicacin en el laboratorio, sin embargo
su
sistema de control est enlazado con los paneles 3, 4, 5, 6 y
8.
Panel 10:Energiza los terminales de voltaje a elegir desde la
mesa 1
hasta la mesa 12 de trabajo, con los voltajes generados en los
paneles
3, 5 y 6.
Panel 11:Energiza los terminales de voltaje a elegir desde la
mesa 13
hasta la mesa 16 de trabajo, con los voltajes generados en los
paneles
3, 5 y 6.
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M
G
M
G
R1
R2
T1
T2
Rx
CF2
CF4
CF3
CF5
CF1
Acometida
Figura 2.1. Paneles 1, 2, 3, 4 y 5.
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M
G
MG1
MG2
MG3
G
Figura 2.2. Paneles 6, 7, 8, 9, 10 y 11.
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2.2.2 DIAGNSTICO
Una vez identificado el estado de operacin de los equipos y
mquinas en el
laboratorio, se determina el funcionamiento en conjunto del
sistema mediante
un anlisis donde se detallan los aspectos fundamentales de
operacin que se
deben tomar en cuenta para el nuevo diseo.
2.2.2.1 Cuarto de Mquinas
Para determinar la conveniencia de utilizar estos equipos en el
nuevo diseo,
se procede a dar un diagnstico de los mismos, indicando su modo
de
funcionamiento, el estado en el que se encuentran y aspectos que
se deben
considerar para mejorar su funcionamiento y alargar su vida
til.
Rectificador Exafsico
El Rectificador Exafsico de Onda Completa proporciona voltaje
continuo, se
energiza a travs de una red trifsica de corriente alterna y a su
salida se
obtiene 2 circuitos de 115V cada uno. Este equipo despus de
recibir un
mantenimiento apropiado en marzo del 2009 se encuentra en estado
de
operacin normal, siendo empleado en las prcticas del
laboratorio
actualmente.
Cabe mencionar que este rectificador est compuesto por 12
diodos, utilizando
6 en cada circuito de salida, debido a fallas producidas en aos
anteriores
algunos de estos diodos han sido reemplazados por otros de
similarescaractersticas.
El circuito de entrada del rectificador est protegido por un
disyuntor, sirviendo
de proteccin contra cortocircuitos y sobrecargas. Problemas como
la prdida
de fase, bajo voltaje y sobre voltaje no son apreciados en el
tablero actual.
Estos aspectos se deben considerar en el nuevo diseo, debido a
que causan
que el aislamiento de los bobinados del transformador trifsico
interno se
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deteriore y que el voltaje en uno de los circuitos a la salida
disminuya,
provocando el mal funcionamiento de los motores que esta
abasteciendo.
El circuito de salida tiene proteccin contra sobrecargas y
cortocircuitos, sin
embargo el disparo de los disyuntores en la entrada y la salida
del rectificador
no se visualiza en el tablero, lo que provoca confusin al
operador.
Regulador de induccin
Este equipo suministra voltaje alterno de magnitud variable.
Para energizar el
regulador de induccin deben estar activados los guardamotores
del ventilador
y del motor de regulacin de voltaje. En el tablero actual estos
guardamotores
se pueden desactivar manualmente por equivocacin, causando que
el circuito
de control del tablero para energizar el regulador no se
habilite y que este
equipo no pueda ser utilizado para realizar prcticas de
laboratorio.
El rango en el que varia el voltaje en los terminales de salida
es de 0 a 506V, la
variacin del nivel de voltaje se realiza desde el tablero con un
selector, este
permite invertir el sentido de giro del motor y establecer de
esta manera un
nivel de voltaje inexacto para el usuario. Para evitar este
error cuya magnitud
depende de la destreza del operador, en el nuevo diseo se
sugiere establecer
un mtodo para fijar un nivel de voltaje exacto.
El Regulador de Induccin, su sistema de ventilacin y de
regulacin de voltaje
se encuentra operando normalmente, activndose cuando se los
requiere sin
presentar anomalas en su operacin. El servicio que presta este
conjunto demquinas no es permanente, estableciendo que el
aislamiento nunca llegue a
su temperatura mxima y su vida til no disminuya.
Los circuitos de entrada y salida tienen proteccin de sobrecarga
y cortocircuito
cada uno, sin embargo el disparo de estos dispositivos no se
visualiza en el
tablero y adems no se toma en cuenta acciones para evitar sobres
y bajos
voltajes y la prdida de fases en la entrada del regulador.
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Rectificador de Semiconductores
El Rectificador de Semiconductores se utiliza para suministrar
corriente
continua al estator de los generadores de C.C., estator del
motor de CC., y el
campo del generador sincrnico 3.
En la actualidad si se energiza mediante una red trifsica de
corriente alterna a
este equipo se obtiene en sus bornes de salida un voltaje de
230V. El estado
de operacin del rectificador es normal y est apto para ser
considerado en el
nuevo diseo.
El circuito de entrada est protegido contra cortocircuitos
mediante fusibles, se
debe tomar en cuenta que al quemarse este dispositivo la
reposicin de un
nuevo fusible no es instantnea y representa un costo extra.
Entonces para el
nuevo diseo se consideran breakers, los mismos que en caso de
disparo
alertarn al operador y fcilmente se pueden volver a su estado
original.
El rectificador no tiene proteccin contra prdida de fase y para
sobre o bajo
voltaje, cuando se presentan estas fallas el voltaje en sus
bornes de salida
disminuye y el aislamiento del transformador interno se
deteriora, reduciendo
su vida til.
Sistema Convertidor Alterna - Continua
La funcin de este grupo es generar voltaje continuo en un rango
de 0 a 300V,
para este propsito se utiliza un motor 3 de induccin que est
acopladomecnicamente con el rotor del generador de C.C., dando el
torque mecnico
necesario para abastecer la carga que se conecta al
generador.
Para poner en operacin este grupo se debe verificar la presencia
de voltaje
alterno y voltaje continuo, a continuacin se debe poner en
marcha el motor 3
de induccin y una vez finalizado su arranque Y D se procede a
ingresar el
circuito de campo. Este circuito de campo es el encargado de
controlar el nivelde voltaje requerido y es alimentado a travs del
rectificador de
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semiconductores. Por ltimo se cierra el disyuntor para
transferir la corriente
generada a los paneles 10 y 11.
La corriente continua que alimenta el estator (devanado de
campo) se regula a
travs de los restatos R6.1 y R6.2 con maniobras de su selector
en el tablero
de control que permiten cambiar el sentido de giro de los
motores que los
comandan.
El motor 3de induccin y el generador de corriente continua que
pertenecen
a este grupo se encuentran trabajando de forma normal. Cabe
sealar que se
realizaron labores de mantenimiento en marzo del 2009, dentro de
las cuales
se procedi a alinear el grupo y realizar un ajuste de pernos y
tuercas en el
acoplamiento mecnico que une el motor y el generador.
Los dos restatos que trabajan con este grupo tienen un
funcionamiento
normal, cumpliendo con regular la corriente que llega al estator
del generador.
Los elementos auxiliares de mando (finales de carrera) que se
utilizan para
interrumpir el giro de los restatos al llegar a su lmite de
posicin, cumplen con
activar rpidamente los contactos normalmente abierto y cerrado,
cabe
mencionar que para desconectar el motor que controla el giro del
restato en el
sistema actual se considera solamente el contacto normalmente
cerrado.
El motor trifsico de induccin est protegido contra cortocircuito
y sobrecarga,
sin embargo el sistema de proteccin actual no considera la
prdida de una de
las fases causada por eventos como un falso contacto en un punto
de
conexin, la falla interna del contactor o la apertura de un
fusible.
Adems en el circuito que energiza el motor de induccin, no se
toman en
cuenta acciones para contrarrestar problemas por bajo voltaje o
sobre voltaje
causado por maniobras en el laboratorio debido a conexin y
desconexin de
motores y transformadores.
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El circuito de salida del generador de corriente continua tiene
un disyuntor, para
proteger de cortocircuito y sobrecarga, el disparo de este
equipo no se alerta
en el tablero actual causando problemas en la operacin.
La solucin de estos inconvenientes se debe considerar en el
nuevo diseo,
para prolongar la vida til de este grupo y facilitar la ubicacin
del equipo de
proteccin que se dispar para despejar la falla y poder continuar
la realizacin
de la prctica de laboratorio
Sistema Convertidor de Frecuencia
Este sistema se encarga de entregar una seal de voltaje alterno
a las mesas
de trabajo en los terminales de voltaje a elegir, cuya magnitud
puede variar en
el rango de 0 a 230V y su frecuencia de 15 a 100 Hz, utilizando
para este fin la
corriente alterna desde la acometida y la corriente continua del
rectificador de
semiconductores.
El sistema est conformado por los siguientes grupos:
Motor 3de induccin - Generador de corriente continua.
Motor de corriente continua - Generador sincrnico 3.
El motor 3de induccin que tiene un arranque Y D, proporciona el
torque
mecnico que hace girar el rotor del generador de C.C., es decir,
cumple la
funcin de una turbina.
El estator (devanado de campo) del generador de C.C., es
alimentado por
corriente continua mediante excitacin separada para producir un
campo
magntico en el entrehierro, este campo se regula mediante los
restatos R5.1
y R5.2 permitiendo variar el voltaje en los terminales de dicho
generador.
El motor de C.C. cumple la funcin de una turbina para el rotor
del generador
sincrnico. La armadura de este motor se encuentra alimentada por
el
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generador de C.C. y su devanado de campo mediante el
rectificador de
semiconductores, este campo se regula mediante el restato
R5.5.
El generador sincrnico 3se encarga de generar una seal de
voltaje, la cual
podemos variar en amplitud regulando la corriente de campo en el
rotor
mediante los restatos R5.3 y R5.4. y su frecuencia es
determinada por la
velocidad del motor de C.C.
Los restatos R5.1; R5.2; R5.3; R5.4 y R5.5 estn encargados de
regular la
corriente para el campo de las mquinas, son controlados mediante
motores e
interruptores de lmite (fines de carrera) que desconectan el
motor cuando los
restatos llegan a su posicin lmite, permitiendo que la operacin
y el control
de estos restatos no tengan inconvenientes.
El motor de corriente continua y el generador sincrnico tienen
incorporados
ventiladores para su refrigeracin, los cuales cuentan con sus
respectivas
protecciones y se ponen en funcionamiento simultneamente con el
sistema.
Para poner en operacin este grupo se debe verificar la presencia
de voltaje
alterno y voltaje continuo, a continuacin se debe ingresar la
excitacin del
motor de corriente continua y posteriormente poner en marcha el
motor 3de
induccin, una vez finalizado su arranque Y D se procede a
ingresar el
circuito de campo del generador de corriente continua y del
generador
sincrnico. Estos circuitos de campo son los encargados de
controlar el nivel
de voltaje y frecuencia requerido, y son alimentados a travs del
rectificador de
semiconductores, por ltimo se cierra el disyuntor para
transferir la corrientegenerada a los paneles 10 y 11.
El motor 3 de induccin, los ventiladores asociados al sistema y
los
acoplamientos mecnicos fsicamente estn en buen estado y tienen
una
operacin normal, actualmente el sistema no se encuentra
habilitado en el
laboratorio ya que los circuitos de excitacin separada para el
generador de
c.c. y el motor de c.c. estn fuera de operacin.
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Canales del Cuarto de Mquinas
Se recomienda realizar la limpieza de todos los canales del
cuarto de
mquinas, debido al polvo acumulado en los cables y algunos
objetos slidos,
se debe tambin cambiar las estructuras de soporte de madera de
los canales
as como sus piezas de acceso debido a su mal estado; cabe sealar
que
durante el levantamiento e identificacin de equipos del cuarto
de mquinas se
ha encontrado con estos problemas y seria de gran ayuda para
futuros
mantenimientos arreglarlos, adjunto al diagnstico en la Figura
2.3, se
encuentran las disposiciones fsicas de los canales del
laboratorio y cuarto de
mquinas.
2.2.2.2 Mesas de Trabajo
Todas las mesas de trabajo tienen interruptores giratorios,
utilizados para
habilitar los circuitos de voltaje alterno, voltaje continuo y
el voltaje a elegir
desde el tablero elctrico principal. Adems tienen un
tomacorriente doble, que
est protegido por un breaker de 6A, utilizado para conectar
aparatos de
medicin, analizadores, etc.
Los tableros de trabajo en las mesas actualmente se encuentran
habilitados,
sus componentes se encuentran en buen estado a excepcin de los
elementos
relacionados al panel 9 los cuales se encuentran fuera de
operacin, es
recomendable adquirir repuestos para los interruptores
tripolares y los
terminales o bornes de los paneles, adicionalmente cabe sealar
que algunos
terminales de las mesas para los bornes de las mquinas se
encuentran fuerade operacin o no existen, este es el caso de las
mesas 4, 8 y 15.
2.2.2.3 Tablero Elctrico
El tablero elctrico principal del Laboratorio de Mquinas
Elctricas fue
implementado en el ao de 1964 con recursos obtenidos mediante un
convenio
entre la Escuela Politcnica Nacional y la UNESCO, actualmente
tiene 45 aosde operacin y servicios principales deshabilitados
como:
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Bocina de alerta y sealizacin que indique la operacin incorrecta
del
tablero.
Mando mvil que permita leer parmetros elctricos en las mesas
de
trabajo.
Banco de bateras que se encontraba en el aula E009 del edificio
de
elctrica.
Estructura del Tablero
La estructura metlica del tablero fsicamente se encuentra en
buen estado,
est compuesta por 11 paneles y tiene los soportes necesarios
para resistir
esfuerzos mecnicos exigidos al operar el tablero.
Presenta una disposicin adecuada para el cableado de fuerza y
control,
permitiendo el acceso a las borneras inferiores mediante los
canales del
laboratorio.
Cableado del Tablero
El cableado al interior de los paneles permite el funcionamiento
adecuado del
tablero. Los cables de control y fuerza estn fsicamente
separados, excepto
los cables para ventiladores, motores de restatos, circuitos de
campo y el
rectificador de semiconductores en los cuales su disposicin es
la misma, sin
que esto afecte el funcionamiento del tablero.
Adicional al cableado interior se encuentran mangueras de
conexin entrepaneles, conexin tablero mesas y conexin tablero
cuarto de mquinas,
las especificaciones tcnicas, su ubicacin y las pruebas de
aislamiento
realizadas se encuentran adjuntas al presente documento (Ver
Anexo 2).
Considerando la norma ITC BT 19, que establece que los valores
de
resistencia de aislamiento correctos son mayores o iguales a
0.5M para
voltajes de servicio menores a 500V, cuando se aplica un voltaje
de ensayo de500V, se determina que las mangueras utilizadas para el
cableado no
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presentan alteraciones en su aislamiento, su operacin es normal
y son
adecuadas para ser utilizadas en el nuevo diseo ya que pueden
soportar los
voltajes aplicados en el laboratorio, no aumentan el riesgo de
cortocircuitos y
garantizan el funcionamiento normal de los equipos.
Elementos del Tablero
El estado de los diferentes elementos de los paneles del tablero
se encuentra
especificado en el Anexo 1, cabe sealar que debido a su largo
periodo de
operacin se encuentran deteriorados y en algunos casos ya
estn
descompuestos. Sin embargo la mayora de elementos se
encuentran
trabajando de forma normal, pero se debe tomar en cuenta que los
disyuntores
que operan dentro del tablero generan una vibracin considerable
el momento
de cierre o apertura de sus contactos, por lo cual se debe
realizar ajustes
peridicos en las conexiones y la limpieza de contactos de todos
los elementos
de los paneles.
Los elementos del panel 7 y panel 9 se encuentran fuera de
operacin debido a
que estas aplicaciones no se encuentran habilitadas actualmente
en el tablero,
cabe sealar que debido al deterioro de los contactos en los
elementos de
control del tablero se tienen los siguientes problemas:
La inhabilitacin de la bocina de alerta en el panel 8.
La inhabilitacin de la regulacin a pasos bajos del voltaje
generado en
el panel 6.
La inhabilitacin de la regulacin a pasos bajos de la
frecuenciagenerada en el panel 5.
Adems los elementos que controlan el funcionamiento del tablero
estn
desactualizados, utilizan un principio electromecnico para su
operacin y
debido a sus mltiples contactos y conexiones deterioradas ponen
en riesgo la
realizacin de las prcticas en el laboratorio, puesto que si se
deshabilita otra
aplicacin del tablero encontrar el problema y solucionarlo
tomara un largoperiodo de tiempo.
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Canales del Laboratorio
Estos canales son los que contienen el cableado tablero mesas y
el cableado al
laboratorio de sistemas elctricos de potencia que se encuentra
fuera de
operacin.
Las tapas superiores de los canales presentan fisuras en las
esquinas, su
superficie est deteriorada y en algunos casos su estructura
metlica interna se
encuentra a la intemperie.
Se recomienda cambiar las tapas de acceso y realizar una
limpieza completa
de los canales debido a la acumulacin de polvo y objetos slidos
ubicados al
interior, cabe sealar que estos canales cuentan con el espacio
suficiente para
labores de mantenimiento y futuras expansiones del laboratorio,
adjunto al
diagnstico en la Figura 2.3, se encuentran las disposiciones
fsicas de los
canales del laboratorio y aula de mquinas.
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Figura 2.3. Disposicin Fsica de Canales del Laboratorio
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2.2.2.4 Puesta a Tierra del Laboratorio
En el Laboratorio de Mquinas Elctricas el conductor de tierra
est conectado
a las carcasas en las mquinas de las mesas de trabajo, del
cuarto de
mquinas y a la estructura metlica del tablero, donde se conectan
los
terminales de tierra de los transformadores de corriente y de
los disyuntores.
Este conductor sale del laboratorio hacia los jardines de la
facultad donde se
encuentra a la intemperie y desconectado de la puesta a tierra
que habra sido
instalada en aos posteriores a este estudio.
Actualmente el laboratorio no tiene una puesta a tierra con la
cual se brinde
seguridad a las personas y proteja a los equipos del
laboratorio, por tanto en
este proyecto se considera el diseo de una puesta a tierra para
el laboratorio.
2.3 REALIZACIN DE PLANOS PARA ESQUEMAS Y
DISPOSICIN DE EQUIPOS
Se ha realizado el levantamiento respectivo y se han definido
los elementos y
conexiones encontradas durante el mismo, mediante planos se darn
a
conocer los esquemas elctricos actuales de los paneles del
tablero, mesas y
cuarto de mquinas ubicada en la parte posterior del
laboratorio.
Los planos se encuentran en el Anexo 3, estos consisten en
esquemas de
realizacin que facilitan la revisin del alambrado de los
equipos, debido a que
se detallan todas las conexiones del tablero y sus elementos
estn
identificados con la nomenclatura adoptada en la
implementacin.
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CAPTULO 3
DISEO DE UN NUEVO TABLERO ELCTRICO
Con el fin de mejorar los servicios actuales del laboratorio y
considerar nuevas
aplicaciones para trabajos de la EPN y la industria, se plantea
la utilizacin de
un nuevo tablero elctrico cuyo diseo se ha desarrollado en este
captulo.
El diseo del diagrama de fuerza desarrollado determina la
combinacin de
maniobra que se utilizar para proteger, controlar y energizar
los equipos en el
sistema automatizado. En el diseo del diagrama de control se
establece lalgica del programa que se utilizara para controlar
adecuadamente el sistema
en el laboratorio.
En este captulo tambin se determina los requerimientos de un
sistema
SCADA (Control Supervisor y Adquisicin de datos) para el
laboratorio y las
ventajas que se obtendran con su implementacin, considerando un
marco
terico previo para su estudio.
Se establecen las especificaciones tcnicas de los equipos que
formaran parte
del nuevo tablero elctrico, considerando el dimensionamiento de
los
elementos mediante un criterio que atiende a las necesidades
actuales del
laboratorio.
Cabe sealar que se presentar la disposicin fsica del tablero,
los paneles
que lo conformaran y los elementos considerados para la
implementacin del
mismo, tomando en cuenta las dimensiones fsicas de los
equipos.
3.1 DISEO DEL DIAGRAMA DE FUERZA
Para desarrollar el diagrama de fuerza se han considerado las
mesas de
trabajo en el laboratorio, los datos de placa de los equipos en
el cuarto de
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mquinas (Ver Anexo 1) y la utilizacin de juegos de barras
principales y
secundarias en el tablero con la siguiente distribucin:
Barras Principales
Alimentacin de voltaje alterno principal (3 barras principales,
1 barra de
neutro y 1 barra de tierra).
Campo para los sistemas alterna continua y convertidor de
frecuencia
(2 barras principales).
Barras Secundarias
Voltaje alterno fijo (3 barras secundarias).
Voltaje continuo fijo (2 barras secundarias).
Voltaje alterno variable (3 barras secundarias).
Voltaje continuo variable (2 barras secundarias).
Voltaje alterno de magnitud y frecuencia variable (3 barras
secundarias).
Acoplamiento de mesas de trabajo (3 barras secundarias).
Adicionalmente en el diagrama de fuerza se incluyen los
elementos que se
utilizarn para medir los parmetros elctricos del sistema, estos
dispositivos
de medida estarn ubicados en la parte frontal del tablero
permitiendo la lectura
en sitio de las magnitudes elctricas.
Las magnitudes de los circuitos de alterna se medirn a travs de
multmetros
digitales que utilizan equipos adicionales considerados en el
diseo, como
transformadores de corriente por cada fase y una fuente externa
para su
alimentacin.
La medicin de parmetros de continua en el sistema se realizar a
travs de
voltmetros y ampermetros diseados especficamente para este
propsito y
estarn ubicados en los esquemas considerando su respectiva
polaridad.
El esquema del diagrama de fuerza se encuentra en el Anexo 4, a
continuacin
se detallan los criterios utilizados en la realizacin del
mismo.
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3.1.1 BARRAS PRINCIPALES DE ALTERNA
El ingreso de la acometida que energizar las barras principales
de alterna se
realizar mediante un breaker equipado con un rel electrnico, el
cual permite
obtener las funciones de proteccin bsicas, adquirir y transmitir
informacin de
la acometida y permitir su apertura y cierre a distancia
mediante un mando
motor. La medicin de los parmetros elctricos se realizar
mediante un
multmetro digital, utilizando transformadores de corriente y
fusibles para
proteccin contra cortocircuitos en ste.
La barra de tierra en el tablero a la que se conectar las
puestas a tierra de los
equipos, estar acoplada mediante el conductor de tierra a la
barra de tierra
localizada en el centro de distribucin de carga de la
facultad.
3.1.2 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO FIJO
El voltaje continuo fijo se obtiene al energizar el rectificador
exafsico de onda
completa ubicado en el cuarto de mquinas, utilizando un breaker
equipado
con un rel termomagntico y un mando motor para su apertura y
cierre a
distancia.
El circuito de salida del rectificador estar protegido contra
sobrecarga y
cortocircuito a travs de un breaker equipado con un mando motor,
este
permitir la energizacin de tres barras secundarias de continua
en el tablero
estableciendo los siguientes voltajes en ellas:
Barra roja barra blanca = 125V.
Barra azul barra blanca = 125V.
Barra roja barra azul = 250V.
La medicin del voltaje en las barras y la corriente que
circulara hacia las
mesas de trabajo se realizar mediante voltmetros y ampermetros
de
continua, para su lectura en el tablero. Y para la visualizacin
de las
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magnitudes elctricas en la HMI, se emplearn transductores de
corriente y
voltaje.
3.1.3 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO VARIABLE
El voltaje alterno variable se obtiene energizando el primario
del regulador de
induccin desde las barras de fuerza principales considerando un
breaker
equipado con un rel termomagntico y un mando motor.
Los motores auxiliares del regulador para su sistema de
refrigeracin y de
regulacin del voltaje se alimentarn a travs de la combinacin
breaker
contactor trmico, considerando en el esquema del motor de
regulacin de
voltaje el cambio en su sentido de giro.
El voltaje en los terminales del secundario del regulador de
induccin se
transmitir hacia el tablero para energizar sus 3 barras
secundarias
respectivas, las cuales estarn protegidas por un breaker
equipado con un
mando motor y un rel electrnico para adquirir y transmitir
informacin del
voltaje regulado.
La medicin de las magnitudes elctricas en el secundario del
regulador de
induccin se realizar mediante un multmetro digital, que
empotrado en el
tablero indicar el parmetro elctrico seleccionado por el
operador.
3.1.4 BARRAS PRINCIPALES DE CONTINUA
Las barras principales de continua en el tablero se utilizarn
para distribuir la
corriente de campo en los sistemas convertidor alterna continua
y convertidor
de frecuencia.
La corriente de campo se obtiene energizando el rectificador
de
semiconductores en el cuarto de mquinas mediante un breaker
equipado con
rel termomagntico y mando motor. El circuito de salida del
rectificadorenergizar las barras principales de continua en el
tablero, utilizando un
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breaker equipado con un mando motor y un rel de proteccin
contra
cortocircuitos y sobrecargas.
El voltaje a la salida del rectificador y la corriente que
alimenta el estator de los
generadores de C.C., del motor de CC. y el generador sincrnico
3se medir
a travs de un voltmetro y ampermetro de continua
respectivamente. Y para la
lectura de estos parmetros en la HMI se utilizarn transductores
de corriente y
voltaje.
3.1.5 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO VARIABLE
El voltaje continuo variable se obtiene del sistema convertidor
alterna
continua, el mismo que cuenta con el grupo motor 3de induccin
generador
de C.C. y los restatos que controlan la corriente de excitacin
del generador.
La puesta en marcha del motor 3de induccin de 6 terminales se
lleva a cabo
por el arranque YD, siguiendo la combinacin de maniobra
breaker
contactor, desde las barras de fuerza principales. Cabe sealar
que el breaker
estar equipado con un rel electrnico que garantice la proteccin
contra el
cortocircuito, la sobrecarga y la falta de fase o el
desequilibrio de la misma.
El estator del generador de C.C. se alimentar desde las barras
principales de
continua mediante un breaker equipado con un rel termomagntico y
un
mando motor. La corriente que ingresa al estator ser regulada
mediante dos
restatos, los cuales son controlados por motores cuya inversin
de giro se
realiza con dos contactores siguiendo la combinacin de maniobra
breaker trmico contactor.
El voltaje en los terminales del generador de C.C. se transmite
hacia el tablero
energizando las 2 barras secundarias mediante un breaker de
proteccin, el
cual estar equipado con un rel termomagntico y un mando
motor.
La medicin de las magnitudes elctricas en los terminales de
salida delgenerador de C.C. y de la corriente de campo se realizar
utilizando equipos de
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continua, mientras que los parmetros del motor de induccin se
medirn a
travs de un multmetro digital.
Cabe sealar que la visualizacin en la HMI de las magnitudes
generadas por
este sistema, se realizar mediante transductores de corriente y
voltaje.
3.1.6 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO DE MAGNITUD Y
FRECUENCIA VARIABLE
El voltaje que energiza estas barras secundarias se obtiene
operando el
sistema convertidor de frecuencia, que est compuesto por los
restatos que
regulan la corriente de campo en este sistema y los siguientes
grupos motor -
generador:
Motor 3de induccin - Generador de corriente continua.
Motor de corriente continua - Generador sincrnico 3.
El motor 3de induccin se alimenta desde las barras de fuerza
principales
mediante un arranque Y-D utilizando la combinacin de maniobra
breaker
contactor, cabe sealar que el breaker estar equipado con un rel
electrnico
que proteja de cortocircuito, sobrecarga y la falta o
desequilibrio de fase.
La corriente que alimenta desde las barras principales de
continua al campo del
generador de corriente continua, al motor de corriente continua
y al campo del
generador sincrnico 3se proporciona a travs de breakers
correspondientes
a cada circuito, estos equipos incluirn rels termomagnticos y
mandosmotores. La corriente ser regulada a travs de restatos
controlados por
motores alimentados mediante la combinacin de maniobra breaker
trmico
contactor, donde se incluye la configuracin para invertir el
sentido de giro del
motor.
El voltaje en los terminales del generador sincrnico se
transmite hacia el
tablero energizando 3 barras secundarias a travs de un breaker,
el cual estarequipado con un rel electrnico para proteger contra de
sobrecargas y
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cortocircuitos, adquirir y transmitir informacin de las
magnitudes generadas y
permitir su apertura y cierre a distancia mediante un mando
motor.
En el diagrama se consideran multmetros digitales para leer en
el tablero los
parmetros elctricos del motor 3 de induccin y los generados en
el
Generador Sincrnico 3. La corriente continua que alimenta el
Motor de C.C.,
el Generador de C.C. y el Generador Sincrnico 3 se medir con
ampermetros para continua.
3.1.7 TERMINALES DE VOLTAJE ALTERNO FIJO EN LAS MESAS DE
TRABAJO
Desde las barras principales de alterna se derivan tres barras
secundarias
correspondientes a las fases, desde las cuales partirn circuitos
secundarios
que junto al neutro se conectan en los terminales (R), (S), (T)
y (N) de las 16
mesas de trabajo, utilizando para cada circuito secundario un
breaker equipado
de rel termomagntico y mando motor.
3.1.8 TERMINALES DE VOLTAJE CONTINUO FIJO EN LAS MESAS DE
TRABAJO
La alimentacin a las 16 mesas de trabajo se realizar mediante
breakers
equipados con rel termomagntico y mando motor, para proteger
los
alimentadores que parten desde las barras secundarias de
continua hacia las
terminales (+), (-) y () en cada mesa de trabajo.
3.1.9 TERMINALES DE VOLTAJE A ELEGIR EN LAS MESAS DE
TRABAJO
Los terminales de voltaje a elegir (+), (), (-) y () de las
mesas de trabajo, se
utilizan para el acoplamiento entre mesas del laboratorio y se
pueden energizar
con voltaje alterno variable, voltaje continuo variable y
voltaje alterno de
magnitud y frecuencia variable.
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En cada mesa de trabajo estos terminales se energizarn mediante
un circuito
secundario (Ver Figura 3.1), el cual est conectado a breakers de
proteccin
que se derivan desde los juegos de barras secundarias en el
tablero.
FIGURA 3.1. Circuito secundario para terminales de voltaje a
elegir.
Cabe sealar que para la realizacin del diagrama de control, se
debe tener la
precaucin de no enviar ms de una seal a los terminales de
voltaje a elegir
en las mesas de trabajo ya que causaran el disparo de las
protecciones.
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3.2 DISEO DEL DIAGRAMA DE CONTROL
El sistema de control elctrico permite la proteccin y el
funcionamientoadecuado de los equipos y mquinas en el laboratorio,
planteando para el
sistema dos tipos de control:
Control mediante un sistema SCADA y
Control en forma manual.
El sistema de control propuesto se derivar desde la acometida
con susrespectivas protecciones, considerando el voltaje alterno
como la alimentacin
principal de los equipos de control. Esta derivacin se conectar
a un selector
de mando de tres posiciones (SCADA OFF - Manual), donde el
operador
elegir el tipo de control para el sistema.
3.2.1 CONTROL MEDIANTE UN SISTEMA SCADA
El control mediante un sistema SCADA se realiza utilizando
dispositivos
electrnicos, los mismos que estn programados internamente para
enviar
rdenes de mando, cumplir condiciones de funcionamiento y
supervisar
reacciones del sistema ante un evento, manteniendo un sistema
confiable para
el desarrollo de las prcticas de laboratorio y la realizacin de
los trabajos para
la industria.
Este circuito de control utiliza el voltaje alterno para la
alimentacin de
contactores y mandos motor de los breakers (ver figura 3.2) y
una fuente de
corriente continua empleada para dispositivos electrnicos del
tablero como el
PLC y rels electrnicos de los breakers (ver figura 3.3).
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FIGURA 3.2. Circuito de control para voltaje alterno.
FIGURA 3.3. Circuito de control para voltaje continuo.
Mediante un sistema SCADA, el control planteado para el
laboratorio permitir
accionar los equipos manual o automticamente, cabe sealar que el
acceso a
estos tipos de operacin se realizar mediante botones dedicados
en la HMI.
El accionamiento manual permitir al operador maniobrar los
equipos como enel sistema actual del laboratorio, es decir, activar
uno a uno los disyuntores y
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establecer manualmente los parmetros de funcionamiento. El
accionamiento
automtico permitir energizar los equipos en el cuarto de mquinas
utilizando
botones on / off, estos desarrollarn una secuencia lgica de
operacin para
accionar los disyuntores y establecer en forma digital los
parmetros de
funcionamiento requeridos por el usuario.
A continuacin mediante diagramas de flujo se describe la lgica
de control
utilizando el SCADA, para el funcionamiento del sistema en el
Laboratorio de
Mquinas Elctricas.
3.2.1.1 Acometida
La lgica del programa para energizar y desenergizar las barras
principales de
alterna mediante la acometida se presenta en la figura 3.4,
donde se considera
aspectos de control como:
Horarios de funcionamiento para el sistema.
Supervisor de voltaje que impida la alimentacin en caso de
sobre
voltajes, bajos voltajes e inversin de fases.
Paro de emergencia para el sistema.
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el ingreso de la
acometida.
Mando motor para el breaker principal Q1.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q1.
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FIGURA 3.4. Diagramas de flujo para barras principales de
alterna.
3.2.1.2 Rectificador Exafsico
Los diagramas de flujo que determinan la alimentacin de las
barras
secundarias de voltaje continuo fijo mediante el rectificador
exafsico (Verfigura 3.5), consideran los siguientes elementos:
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Pulsadores de funcionamiento ON y OFF, para generar voltaje
continuo
fijo.
Mando motor para el breaker Q2 que alimenta el rectificador
exafsico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q2.
Mando motor para el breaker Q3 en la salida del rectificador
exafsico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q3.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q3.
FIGURA 3.5. Diagramas de flujo para barras secundarias de
voltaje
continuo fijo.
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3.2.1.3 Regulador de Induccin
La lgica del programa para controlar el regulador de induccin y
su sistema de
ventilacin se indica en la figura 3.6, donde se establece el
proceso para
energizar y desenergizar las barras de voltaje alterno
variable.
La figura 3.7 indica el proceso para la regulacin del voltaje en
los bornes de
salida del regulador de induccin.
Los elementos de control considerados para el regulador de
induccin, su
sistema de ventilacin y el sistema de regulacin de voltaje
son:
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el sistema.
Mando motor para el breaker Q4 que alimenta el regulador de
induccin.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q4.
Mando motor para el breaker Q5 en la salida del regulador de
induccin.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q5.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q5.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q6 del
ventilador en
el regulador de induccin.
Contactor de maniobra para el ventilador.
Sealizacin elctrica del trmico F1 para el motor del
ventilador.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q7 del motor
que
regula el voltaje.
Contactor de maniobra para reducir el voltaje.
Final de carrera para el lmite de reduccin de voltaje. Contactor
de maniobra para subir el voltaje.
Final de carrera para el lmite de elevacin de voltaje.
Sealizacin elctrica del trmico F2 para el motor de regulacin
de
voltaje.
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FIGURA 3.6. Diagramas de flujo para barras secundarias de
voltaje alterno
variable.
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FIGURA 3.7. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en
el
regulador de induccin.
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3.2.1.4 Sistema Convertidor Alterna Continua
La lgica del programa indicado en las figuras 3.8 y 3.9,
establece el control
para la alimentacin de las barras de voltaje continuo fijo
mediante el sistema
convertidor alterna continua, en esta lgica est incluida la
alimentacin
automtica de las barras principales de continua utilizando el
rectificador de
semiconductores. Las figuras 3.10 y 3.11 indican el mtodo para
regular el
voltaje en los terminales del generador de C.C. en este
sistema.
Los elementos considerados para el control del rectificador
de
semiconductores, los restatos para el campo y el grupo motor 3de
induccin
generador de C.C. son:
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el sistema.
Mando motor para el breaker Q8 que alimenta el rectificador
de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q8.
Mando motor para el breaker Q9 en la salida del rectificador
de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q9.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q9.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q10 del motor
3de
induccin.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q10.
Mando motor para el breaker Q10.
Arranque Y D para el motor 3de induccin. Mando motor para el
breaker Q11 que ingresa la alimentacin para el
devanado de campo del generador de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q11.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q11.
Mando motor para el breaker Q12 en la salida del generador de
C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q12.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q12.
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Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q13 del motor
del
restato R6.1.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R6.1.
Final de carrera para el lmite mximo de R6.1.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R6.1.
Final de carrera para el lmite mnimo de R6.1.
Sealizacin elctrica del trmico F3 para el motor del restato
R6.1.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q14 del motor
del
restato R6.2.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R6.2.
Final de carrera para el lmite mximo de R6.2.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R6.2.
Final de carrera para el lmite mnimo de R6.2.
Sealizacin elctrica del trmico F4 para el motor del restato
R6.2.
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Energizacin de Barras
Secundarias de Voltaje
Continuo Variable
Energizacin de Barras
Principales de Alterna
Presionar pulsador de
funcionamiento ON
Orden al mando motor
para cerrar Q8
Q8=1?
Presionar pulsador de
funcionamiento OFF
Activar alerta (Q8 disparado)
Orden al mando
motor para abrir Q8
si
no
Orden al mando motor
para cerrar Q9
si
Q10=1?
Activar alerta (Q10 disparado)
no
Presionar pulsadorOFF de Q10
Orden al mando motor
para abrir Q10
Presionar pulsador
ON de Q10
Orden al mando motor
para cerrar Q10
Activar Arranque Y - D
Q9=1?
Y Dconluido?
Activar alerta (Q9 disparado)
no
Presionar pulsadorOFF de Q9
Orden al mando motor
para abrir Q9
Presionar pulsadorON de Q9
si
sino
Orden al mando motor
para cerrar Q11
si
Q11=1?
Activar alerta (Q11 disparado)
no
Presionar pulsador
OFF de Q11
Orden al mando motorpara abrir Q11
Presionar pulsadorON de Q11
Orden al mando motor
para cerrar Q12
si
Q12=1?
Activar alerta (Q12 disparado)
no
Presionar pulsadorOFF de Q12
Orden al mando motor
para abrir Q12
Presionar pulsadorON de Q12
FIN
si
FIGURA 3.8. Diagrama de flujo para energizar barras secundarias
devoltaje continuo variable.
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FIGURA 3.9. Diagrama de flujo para desenergizar barras
secundarias devoltaje continuo variable.
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FIGURA 3.10. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en
el sistema
convertidor alterna continua.
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FIGURA 3.11. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en
el sistema
convertidor alterna continua.
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3.2.1.5 Sistema Convertidor de Frecuencia
El sistema convertidor de frecuencia alimenta las barras
secundarias de voltaje
alterno de magnitud y frecuencia variable, los diagramas de
flujo que indican la
lgica para controlar este sistema (Ver figuras 3.12 y 3.13)
incluyen la
operacin del rectificador de semiconductores, el cual alimenta
las barras
principales de continua.
La lgica de operacin para regular el voltaje en los terminales
de salida del
generador sincrnico se detalla en las figuras 3.14 y 3.15. El
mtodo para
variar la frecuencia (Ver figuras 3.16, 3.17 y 3.18) detalla
como el operador
puede establecer una frecuencia nominal regulando el voltaje en
el generador
de C.C. y una frecuencia mayor a la nominal regulando el campo
del motor de
C.C.
Los elementos que controlarn el rectificador de semiconductores,
los restatos
y los dos grupos motor generador son:
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el sistema.
Mando motor para el breaker Q8 que alimenta el rectificador
de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q8.
Mando motor para el breaker Q9 en la salida del rectificador
de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q9.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q9. Mando
motor para el breaker Q15 que ingresa la alimentacin del
devanado de campo del motor de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q15.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q15.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q16 del motor
3de
induccin.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q16. Mando
motor para el breaker Q16.
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Arranque Y D para el motor 3de induccin.
Mando motor para el breaker Q17 que ingresa la alimentacin
del
devanado de campo del generador de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q17.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q17.
Mando motor para el breaker Q18 que ingresa la corriente de
campo en
el rotor del generador sincrnico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q18.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q18.
Mando motor para el breaker Q19 en la salida del generador
sincrnico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q19.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q19.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q20 del motor
del
restato R5.5.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.5.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.5.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.5.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.5.
Sealizacin elctrica del trmico F5 para el motor del restato
R5.5.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q21 del motor
del
restato R5.1.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.1.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.1.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.1.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.1.
Sealizacin elctrica del trmico F6 para el motor del restato
R5.1. Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q22 del
motor del
restato R5.2.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.2.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.2.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.2.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.2.
Sealizacin elctrica del trmico F7 para el motor del restato
R5.2.
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Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q23 del motor
del
restato R5.3.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.3.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.3.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.3.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.3.
Sealizacin elctrica del trmico F8 para el motor del restato
R5.3.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q24 del motor
del
restato R5.4.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.4.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.4.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.4.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.4.
Sealizacin elctrica del trmico F9 para el motor del restato
R5.4.
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FIGURA 3.12. Diagrama de flujo para energizar barras secundarias
devoltaje alterno de magnitud y frecuencia variable.
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FIGURA 3.13. Diagrama de flujo para desenergizar barras
secundarias de
voltaje alterno de magnitud y frecuencia variable.
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FIGURA 3.14. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en
el sistema
convertidor de frecuencia.
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FIGURA 3.15. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en
el sistema
convertidor de frecuencia.
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FIGURA 3.16. Diagrama de flujo para la regulacin de frecuencia
en el
sistema convertidor alterna continua.
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FIGURA 3.17. Diagrama de flujo para la regulacin de frecuencia
en el
sistema convertidor alterna continua.
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FIGURA 3.18. Diagrama de flujo para la regulacin de frecuencia
nominalen el sistema convertidor alterna continua.
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3.2.1.6 Seleccin de las Mesas de Trabajo
Para seleccionar las mesas de trabajo se establece el mtodo
indicado en la
figura 3.19, cabe sealar que estn considerados aspectos
como:
Cada mesa de trabajo tiene tres tipos de terminales: alterna
fija, continua
fija y voltaje a elegir. Estos se energizarn en forma manual con
sus
respectivos seccionadores ubicados en las mesas.
A los terminales de voltaje a elegir en una mesa de trabajo, no
se puede
enviar dos o ms seales de energa a travs del tablero.
Para energizar los terminales de una mesa con el tipo de
energa
solicitado por el operador, se debe primero establecer los
parmetros de
funcionamiento del sistema (nivel de voltaje y frecuencia) que
alimentar
la mesa.
En caso de activarse el rel de proteccin de la mesa de trabajo,
se
establece indicar al operador mediante un mensaje de alerta
la
activacin del mismo.
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FIGURA 3.19. Diagrama de flujo para seleccionar las mesas
trabajo.
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3.2.2 CONTROL MANUAL
El control manual funcionar como un circuito de respaldo,
permitiendo operar
el sistema ante una eventual falla de los dispositivos
electrnicos del control
automtico, cabe sealar que esta prestacin en el tablero actual
no se dispone
para el regulador de induccin, el sistema convertidor alterna -
continua y el
sistema convertidor de frecuencia.
Para acceder a la operacin del sistema en forma manual, el
operador deber
considerar los siguientes aspectos, con el objeto de evitar la
activacin de los
rels de proteccin:
Seleccionar el mando manual mediante el selector ubicado en la
parte
frontal del tablero.
Poner los selectores de todos los breakers del tablero en
posicin
manual.
Instalar bloqueos por llave en los breakers que alimentan los
terminales
de voltaje a elegir en cada mesa de trabajo.
En el circuito de control manual se plantea la utilizacin de
elementos
electromecnicos para controlar el arranque de los motores de
induccin del
cuarto de mquinas y la regulacin de voltaje en el sistema del
regulador de
induccin. En los sistemas convertidor alterna - continua y
convertidor de
frecuencia no se considera este aspecto porque las magnitudes
generadas se
pueden regular manualmente girando los restatos en el cuarto de
mquinas.
En la figura 3.20, est determinado el circuito de control para
la activacin de
los sistemas de refrigeracin y regulacin de voltaje en el
regulador de
induccin y en la figura 3.21 se encuentra el diagrama de control
para el
arranque Y - D de los motores de induccin en los sistemas
convertidor alterna
- continua y convertidor de frecuencia.
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Regulador de Induccin - Sistema de Refrigeracin
F1: Fusible para circuito de control.F2: Rel de sobrecarga para
motordel ventilador.S0: Selector de control (Automtico -0 -
Manual).S1: Pulsador OFF sistema derefrigeracin.S2: Pulsador ON
sistema derefrigeracin.KP1: Contactor para activar el motor
del ventilador.
Regulador de Induccin - Sistema de Regulacin de Voltaje
F1: Fusible para circuito de control.F3: Rel de sobrecarga para
motordel sistema de regulacin de voltaje.
S0: Selector de control (Automtico -0 - Manual).S3: Final de
carrera en sentidoantihorario del motor.S4: Final de carrera en
sentidohorario del motor.S5: Pulsador ON para giro en
sentidoantihorario del motor.S6: Pulsador ON para giro en
sentidohorario del motor.KP2: Contactor para activar el motoren
sentido antihorario.KP3: Contactor para activar el motoren sentido
horario.
FIGURA 3.20. Diagrama de control para el sistema de refrigeracin
y de
regulacin de voltaje.
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F1: Fusible para circuito de control.
F4: Rel de sobrecarga para motorde induccin.S0: Selector de
control (Automtico -0 - M