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Control de motores elctricos Fundamentos de los sistemas de
control
Desde la instauracin de la produccin en serie, la mquina se ha
convertido en una parte vital de nuestra economa. Al principio las
mquinas fueron gobernadas principalmente a mano a impulsadas desde
un eje comn de transmisin o de lnea. Este eje de transmisin estaba
impulsado por un motor grande que funcionaba continuamente y
accionaba cada una de las mquinas mediante una correa cuando era
necesario. Se comprende fcilmente que este equipo de transmisin de
potencia no se prestase a un nivel elevado de produccin. Con la
demanda de mayor produccin, la mquina adquiri un nuevo aspecto. Se
prescindi del eje de transmisin y se introdujo el motor elctrico en
cada mquina individualmente. Este cambio permiti realizar con ms
frecuencia y ms rpidamente los arranques, paradas a inversiones de
la mquina. Una pequea mquina poda tener un pequeo motor de alta
velocidad, mientras una gran mquina contigua poda tener un motor
grande de velocidad constante o variable. En otras palabras, el
taller de mquinas o la factora lleg a ser flexible. Al acoplar el
motor de accionamiento directamente a una sola mquina del equipo,
se hizo posible introducir algunas operaciones automticas.
Actualmente, en nuestras plantas industriales, es cada vez mayor l
nmero de mquinas que trabajan de modo completamente automtico. El
operador se
limita a iniciar el proceso, y la mayora de todas las otras
operaciones se realizan automticamente. El funcionamiento automtico
de una mquina se obtiene exclusivamente por la accin del motor y
del control de la mquina. Algunas veces este control es totalmente
elctrico y otras veces es una combinacin de control mecnico y
elctrico. Sin embargo los principios bsicos quo se aplican son los
mismos. Una mquina moderna se compone de tres partes distintas que
es necesario considerar. Primero, la mquina propiamente dicha, que
est proyectada para realizar una determinada tarea o un tipo de
trabajo. Segundo, el motor, que es seleccionado de acuerdo con los
requisitos de la mquina en cuanto a carga, ciclo de servicio y tipo
de funcionamiento. Tercero, el sistema de control, que es el que
principalmente interesa en este libro. El sistema de control est
supeditado a los requisitos de funcionamiento del motor y de la
mquina. Si nicamente es necesario que la mquina arranque, funcione
durante algn tiempo, y se pare, el control necesario puede quedar
reducido a un simple interruptor de palanca. Pero si es necesario
que la mquina arranque, realice varias funciones automticas, se
pare durante algunos segundos, y luego repita el ciclo, requerir
varias unidades integradas de control. El propsito de este libro es
presentar los principios bsicos y los componentes del control y
luego explicar cmo deben ser asociados para constituir un sistema
de control. 1-1 Definicin de Control Qu es un control de motor? Es
una pregunta que no tiene respuesta sencilla. Sin embargo no
implica la misteriosa y complicada cuestin que vulgarmente se cree.
La palabra control significa gobierno, mando o regulacin. As,
cuando hablamos de control de un motor o mquina, nos referimos al
gobierno, mando o regulacin de las funciones de dicho motor o
mquina. Aplicados a los motores, los controles realizan varias
funciones, tales como las de arranque, aceleracin, regulacin de
velocidad, regulacin de potencia, proteccin, inversin y parada.
Cada elemento del equipo utilizado para regular o gobernar las
funciones de una mquina o un motor se llama componente de control.
Trataremos de cada componente en su correspondiente seccin de este
libro.
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Fundamentos de los sistemas de control
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Control de motores elctricos Fundamentos de los sistemas de
control
Un controlador elctrico es un dispositivo o grupo de
dispositivos que controla o regula las funciones de un motor o una
mquina de manera predeterminada o en un orden de sucesin o
secuencia asimismo predeterminado.
Panel de la red Proteccin del circuito
Arrancadormanual Proteccin en
funcionamiento
Motor
Lnea
Fig. 1-1 Control manual de un motor. 1-2 Control Manual El
control manual es una forma de mando o regulacin que se ejecuta
manualmente en el mismo lugar en que est situado el dispositivo de
control (fig. 1-1). El ms sencillo y conocido es probablemente el
arrancador manual de pequeos motores a tensin nominal. Se utiliza
frecuentemente este arrancador donde slo es necesario la funcin de
control para la puesta en marcha y parada del motor. Probablemente
la principal razn de la popularidad de esta unidad es que su coste
es aproximadamente la mitad del de un arrancador electromagntico
equivalente. El arrancador manual proporciona generalmente
proteccin contra la sobrecarga (Sec. 2-71 y desenganche de tensin
mnima (Sec. 2-12), pero no proteccin contra baja tensin.
El control manual que provee las mismas funciones que las
obtenidas por el arrancador manual de motor a plena tensin se puede
obtener utilizando un interruptor con fusible del tipo de accin
retardada, que proporciona la proteccin del motor contra
sobrecargas. Abunda mucho este tipo de control en talleres pequeos
de metalistera y carpintera, en que se utilizan pequeas mquinas de
taladrar, tornos y mquinas para roscar tubos. Tambin se utiliza en
los ventiladores de extraccin instalados en salas de mquinas y
utilizados en ciertos procesos industriales. En estas instalaciones
el operador o el operario encargado del mantenimiento, empuja
generalmente el botn de puesta en marcha del ventilador por la
maana cuando se abre el taller, y continua funcionando durante todo
el da. Por la noche, o cuando se cierra el taller, el operador
empuja el botn parada, y el ventilador deja de funcionar hasta que
se le necesita nuevamente. Las mquinas de soldar del tipo de
motor-generador son un ejemplo de esta clase de control y sern
conocidas de la mayora de estudiantes del control de motores. El
arranque manual a tensin reducida mediante autotransformador se
emplea extensamente para controlar los motores polifsicos de jaula
en los que se requiere el arranque a tensin reducida siendo las
funciones necesarias de control solamente las de arranque y parada.
Este tipo de arrancador suele llevar incorporada proteccin contra
la sobrecarga, desenganche por tensin nula y proteccin contra baja
tensin. El arrancador tipo autotransformador se utiliza muy
frecuentemente asociado a un combinador tipo tambor con
resistencias de arranque en los motores de rotor bobinado (fig.
1-2). Esta combinacin da un completo control manual de arranque,
parada, velocidad y sentido de giro. Estos autotransformadores para
el arranque a tensin reducida, se utilizan generalmente en los
motores de gran potencia, siendo frecuente su uso junto con un
combinador de tambor con resistencias conectadas al rotor en los
motores que accionan turbocompresores usados en equipos de
acondicionamiento de aire. El arranque a tensin reducida permite al
motor vencer la inercia del turbocompresor durante el perodo de
arranque sin absorber una intensidad excesiva. El combinador de
tambor junto con las resistencias permite regular la velocidad de
un motor de rotor bobinado, que acoplado al turbo compresor permite
variar el caudal de aire acondicionado, confirindole una
flexibilidad que no sera posible obtener con una instalacin de
velocidad constante.
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Control de motores elctricos Fundamentos de los sistemas de
control
Panel de la red
Control primario
Lnea
Motor rotor deanillos
Cambiadortipo tambor
Resistenciasrotor
Fig. 1-2 Control de un motor con rotor de anillos. Existen
algunos controladores manuales cuya clasificacin presentara alguna
dificultad a causa de que realizan tambin funciones de control que
no son automticas. El control manual se caracteriza por el hecho de
que el operador debe mover un interruptor o pulsar un botn para que
se efecte cualquier cambio en las condiciones de funcionamiento de
la mquina o del equipo en cuestin. 1-3 Control Semiautomtico Los
controladores que pertenecen a esta clasificacin utilizan un
arrancador electromagntico y uno o ms dispositivos pilotos manuales
tales como pulsadores, interruptores de maniobra, combinadores de
tambor o dispositivos anlogos (fig. 1-3). Probablemente los mandos
ms utilizados son los cuadros de pulsadores a causa de que
constituyen una unidad compacta y relativamente
econmica. El control semiautomtico se emplea principalmente para
facilitar las maniobras de mando y dar flexibilidad a las maniobras
de control en aquellas instalaciones en las que el control manual
no es posible. La clave de la clasificacin como sistema de control
semiautomtico es el hecho de que los dispositivos piloto son
accionados manualmente y de que el arrancador del motor es de tipo
electromagntico. Probablemente hay ms mquinas manipuladas por
control semiautomtico que por control manual o automtico. Este tipo
de control requiere un operador que inicie cualquier cambio en la
posicin o condicin de funcionamiento de la mquina. Mediante el uso
del arrancador electromagntico puede realizarse este cambio desde
un lugar o puesto de trabajo cmodo o necesario, lo que no es
posible con el control manual que debe maniobrarse en el mismo
lugar en que est situado el arrancador.
Panel de la red
Arrancadorelectromagntico
Lnea
Pulsadoresremotos
Motor
Fig. 1-3 Control semiautomtico de un motor.
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Control de motores elctricos Fundamentos de los sistemas de
control
1-4 Control Automtico Un control automtico est formado
fundamentalmente por un arrancador electromagntico o contactor
cuyas funciones estn controladas por uno o ms dispositivos piloto
automticos (flg. 1-4). La orden inicial de marcha puede ser
automtica, pero generalmente es una operacin manual, realizada en
un panel de pulsadores o interruptores.
Panel de la red
Arrancadorelectromagntico
Lnea
Pulsador
Motor
Interruptor final decarrera
Interruptor deflotador
Fig. 1-4 Control automtico de un motor.
En algunos casos puede haber una combinacin de dispositivos
manuales y automticos en un circuito de control. Si el circuito
contiene uno o ms dispositivos automticos, debe ser clasificado
como control automtico. Por ejemplo, consideremos un depsito que
debe mantenerse lleno de agua entre lmites definidos y una bomba
para reponer el agua cuando sea necesario. Si equipamos el motor de
la bomba con un arrancador manual y utilizamos un operario para que
lo accione cuando sea necesario, tendremos un control manual.
Supongamos que ahora sustituimos el arrancador manual por un
arrancador electromagntico y disponemos un panel de pulsadores en
el pupitre del capataz. Si mediante un timbre se le avisa cuando el
agua ocupa el nivel inferior y el nivel superior, a la vez que
realiza su propio trabajo, tambin podr
accionar el pulsador correspondiente cada vez que suene el
timbre. Esto sera un control semiautomtico. Supongamos ahora que
instalamos un interruptor de flotador que cierra el circuito cuando
el agua llega al nivel bajo previamente determinado y lo abre
cuando alcanza el nivel alto tambin predeterminado. Cuando el agua
llega al lmite inferior, el interruptor del flotador cerrar el
circuito y pondr en marcha al motor. El motor funcionar hasta que
el agua alcance el nivel superior, y en este instante el
interruptor de flotador abrir el circuito y parar el motor. Esto
sera un control automtico. Muchas veces se cree que un sistema
automtico resultar ms caro que cualquiera de los otros dos, pero si
se tiene en cuenta que se ahorra el trabajo de un operario, bien
puede resultar este mtodo ms ventajoso. Tambin se tendr en cuenta
que el control automtico resultar ms exacto a causa de que no hay
retraso entre el instante en que el agua llega al nivel deseado y
el cierre o la apertura del circuito de control. Los sistemas
automticos de control se encuentran en casi todas las instalaciones
de mquinas herramienta. Las prensas, las fresadoras, las limadoras,
los tornos revlver, mquinas herramienta de precisin y casi todas
las mquinas actuales de use comn, en que se emplean interruptores
limitadores y otros dispositivos automticos, realizan sus
operaciones con ms rendimiento y ms rpidamente gracias al use de
sistemas automticos de control. Resumen La diferencia fundamental
entre el control manual, el semiautomtico y el automtico estriba en
la facilidad y comodidad de maniobra del sistema. Con control
manual el operador tiene que estar situado en el lugar del
arrancador para efectuar cualquier cambio en el funcionamiento de
la mquina. Con control semiautomtico el operador puede estar
situado en un lugar conveniente para poder iniciar los cambios de
funcionamiento en la posicin ms cmoda. Con control automtico no es
necesario que el operador inicie los cambios en el funcionamiento
automtico, porque esta funcin est incluida en el sistema de
control.
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Control de motores elctricos Diagnstico de averas en los
circuitos de control
R.L. Mc.Intyre
El diagnstico de averas en los equipos de control establece una
lnea divisoria entre los tcnicos expertos y quienes no lo son. Se
puede ser capaz de cablear perfectamente un nuevo circuito de
control de acuerdo con el esquema del circuito, y no saber
determinar la causa de que, una vez instalado, no funcione segn lo
previsto. El diagnstico de averas requiere poseer slidos
conocimientos de las funciones de control y de sus componentes, as
como de los circuitos y del anlisis de stos. El secreto de la
eficiencia y seguridad en el diagnstico radica en localizar la
seccin del circuito de control que contiene al componente
defectuoso y luego determinar con precisin el componente que debe
ser verificado. Esto slo se logra analizando lgica y
sistemticamente el circuito, y no por tanteos o pruebas y
verificaciones en distintos puntos de las conexiones o en
componentes elegidos arbitrariamente. 9-1 Procedimiento General
Consideremos primero un nuevo circuito que acaba de ser alambrado
pero no funciona como se esperaba. Existe la posibilidad de que los
conductores hayan sido mal conectados o de que el circuito no
estuviese correctamente proyectado. Si revisamos una a una todas
las conexiones del cableado, lo que haremos realmente es seguir el
proceso de tanteos, lo que generalmente requiere invertir un tiempo
considerable.
La primera operacin a realizar deber consistir en analizar el
circuito para determinar si ha sido correctamente proyectado para
realizar las funciones previstas. La segunda operacin ser comprobar
ordenadamente el funcionamiento de cada seccin del equipo hasta
encontrar la que no funciona correctamente. Una vez localizada la
seccin del circuito que produce la avera, ser fcil verificar las
conexiones y el funcionamiento de sus componentes y determinar cul
es la causa de la avera. Este proceso requiere el uso de los
conocimientos de anlisis de circuitos y de sus componentes y de sus
funciones correctas para determinar si funcionan o no como deben.
Si se desconocen, aunque slo sea parcialmente, las funciones de
control, los componentes o los circuitos, o no se saben analizar
bien stos conducir a una prdida de tiempo en el diagnstico de la
avera. Una vez localizada la avera en esta seccin del circuito de
control, y remediada aunque slo sea provisionalmente, se seguir la
secuencia del funcionamiento para comprobar que ste ha quedado
restablecido normalmente, y que no hay ninguna otra seccin de
circuito que funcione mal. Cuando se trata de diagnosticar la avera
en un circuito ya existente, generalmente se puede descartar la
posibilidad de que haya conexiones equivocadas, ya que si el
circuito estuviese incorrectamente conectado, no hubiese funcionado
originalmente. Sin embargo, es sorprendente que muchos
especialistas inicien su proceso de diagnstico verificando el
alambrado, conexin por conexin, para determinar si est
correctamente establecido. Este procedimiento es una
desconsideracin para el propietario de la instalacin y el operador
de la mquina, quienes estn interesados en que la reparacin se
efecte rpida y eficientemente y no en que sirva de experimentacin
con la consiguiente prdida de tiempo. La primera operacin para
localizar una avera producida en un circuito ya existente es
estudiar el circuito y el funcionamiento de la mquina que controla.
Cuando se trata de circuitos complicados, generalmente el reparador
o el diagnosticador de la avera no dispone del tiempo necesario
pare estudiar el circuito completo. No obstante, con ayuda del
operador se puede determinar cul es la parte del circuito que
funciona normalmente. Hay que seguir los ciclos de la mquina hasta
llegar al punto en que el funcionamiento no es correcto. Una vez
determinado este punto, se puede analizar el circuito empezando por
la seccin que no funciona. Una verificacin cuidadosa de este
circuito y la localizacin de los componentes incluidos en seccin
conducir generalmente a la fuente de la avera que se busca. El mal
funcionamiento de algn componente de control debe ser causa de
fallo del circuito.
9
Diagnstico de averas de los circuitos de
control
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Control de motores elctricos Diagnstico de averas en los
circuitos de control
R.L. Mc.Intyre
En el caso raro en que la rotura del aislamiento sea la causa de
la avera, esto se evidenciar en la inspeccin visual de los
componentes y de las conexiones. Sin embargo, es muy frecuente que
haya derivacin a masa en un hilo del circuito de control y no darse
cuenta de ello en la inspeccin visual si se sospecha que una
derivacin a masa o tierra es causa de la avera; se debern efectuar
verificacin estando desconectada la fuente de alimentacin o red de
energa. Se determina con un ohmetro la resistencia a masa o tierra
de los hilos en esta seccin particular del circuito de control.
Supongamos que ahora ha quedado localizada la seccin del circuito
de control que parece ser causa de la avera. La primera operacin
ser localizar los componentes incluidos en esta parte del circuito,
entre los que encontraremos un rel, un contactor o algn otro
dispositivo que sea activado por esta seccin del control, debiendo
comprobar si cada uno de estos elementos recibe la alimentacin
excitacin correspondiente. Si el contactor o el rel no se cierra
correctamente habr que desconectar del circuito su bobina para
hacer una verificacin de la tensin. Los conductores que se
conectaban a la bobina se conectan ahora a un voltmetro con el fin
de comprobar si la tensin aplicada a la bobina era la correcta. Si
el voltmetro indica que est aplica una tensin correcta, lo ms
probable es que la avera est en los arrollamientos de la bobina. No
se debe intentar verificar o medir tensin o la resistencia de la
bobina estando conectada en el circuito ya que la realimentacin y
disposicin de los distintos circuitos de control pueden originar
falsas lecturas. Si se sospecha que la bobina est defectuosa, se
desconecta circuito de la red y se verifica con el ohmetro la
resistencia de la bobina, que debe ser muy baja si se mide con c.c.
Si la bobina est cortada, se obtendr una lectura de alta
resistencia o de resistencia infinita en el ohmetro, lo que indica
que hay que cambiar la bobina. Nunca se debe establecer juicio
acerca del estado de la bobina basndose en el olor de sta o en la
evidencia visible de quemadura, y que no siempre se pueden apreciar
estos sntomas. Supongamos que nuestra verificacin de la tensin nos
ha demostrado que la tensin no llega a la bobina en la secuencia de
operacin del circuito de control. Esto indica que algn contacto no
cierra correctamente, por lo que el circuito de la bobina queda
desactivado. Un cuidadoso estudio de esta seccin del circuito de
control atenindose a los principios establecidos en el captulo 7
nos indicar fcilmente cules son los contactos que deben cerrar para
que se excite esta
bobina. Ahora habr que localizar los componentes a que
pertenecen estos contactos y poner nuevamente en marcha a la mquina
en su secuencia, observando el funcionamiento del rel, interruptor
de lmite, de flotador, de presin a otro dispositivo a que
pertenezcan estos contactos, para determinar si trabajan
mecnicamente como deben hacerlo. Si este componente no funciona
mecnicamente, esto indica dos posibilidades. La primera y ms
probable es que los contactos en cuestin no cierren correctamente o
estn recubiertos de xido de cobre o de otra materia aislante que
impide el paso de la corriente por la bobina. La otra posibilidad
es un circuito abierto debido a un hilo cortado, pero esto ser la
causa menos probable de avera. Una vez verificados los contactos y
remediado el defecto, que probablemente radicar aqu, se pone
nuevamente en funcionamiento el circuito de control con todas las
bobinas conectadas, y si completa su secuencia, se procede a
aplicar el procedimiento anterior a la seccin siguiente del control
que no funcione. El procedimiento expuesto est basado en aos de
experiencia y en la consideracin de que los circuitos de control
estn constituidos esencialmente por dos cosas: contactos, que
cierran y abren el circuito, y bobina que accionan a estos
contactos. Si los contactos cierran y abren correctamente, tambin
sern aplicadas o desconectadas las tensiones en las bobinas
debidamente. Siendo esto as, el mal funcionamiento debe radicar en
la propia bobina. Si los contactos no funcionan correctamente, el
defecto estar en los contactos o en los conductores asociados por
los que pasa la corriente desde el contacto hasta la bobina. La
regla ms importante en el diagnstico de averas es cambiar slo una
cosa cada vez. Si se encuentra un juego de contactos del que se
sospecha que no funciona correctamente, se corrige este defecto y
se prueba nuevamente el circuito antes de cambiar cualquier otra
cosa. Si se sospecha que una bobina est quemada o que puede ser
causa de avera por otro motivo, se la repara o se la reemplaza y se
prueba nuevamente el circuito antes de efectuar otros cambios. Una
de las operaciones que ms confusiones produce en el diagnstico de
averas es la del cambiar o corregir varias piezas sospechosas a la
vez antes de probar el funcionamiento del circuito. Varios cambios
efectuados a la vez pueden introducir averas que antes no existan.
sta es una regla fundamental en el trabajo del diagnstico de averas
y de su cumplimiento depende el rendimiento en el trabajo. Es muy
raro que varias piezas de una mquina queden completamente
inservibles por desgaste al mismo tiempo. Por consiguiente, aunque
la condicin de los componentes de control en su conjunto sea
precaria, lo probable es que slo est inutilizado un componente.
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Control de motores elctricos Diagnstico de averas en los
circuitos de control
R.L. Mc.Intyre
Si no se est familiarizado con la mquina cuya avera se trata de
diagnosticar, no se debe subestimar la informacin del operador de
la mquina en el proceso de determinar la causa de la avera. Su
conocimiento del funcionamiento normal se puede aprovechar para
evitar una prdida de tiempo considerable al tratar de averiguar cmo
funciona la mquina. Tambin puede ser valiosa la informacin del
operador para localizar los componentes que pueden estar ocultos
por partes de la mquina, ya que probablemente l sabe dnde estn.
Resumiendo, el hacer uso de toda fuente de informacin de que se
disponga acorta el tiempo necesario para localizar la avera. Todas
las averas de los circuitos elctricos de control no estn causadas
necesariamente por averas elctricas. Es muy frecuente que el mal
funcionamiento mecnico de algn componente sea la nica causa de la
avera, por lo que siempre se deben examinar los componentes
sospechosos no solo de defectos elctricos sino tambin mecnicos. Por
ltimo, hay que sealar que quien intente hacer el diagnstico de
averas de un equipo de control sin estar equipado con un ohmetro;
un ampermetro y un voltmetro tiene que perder forzosamente mucho
tiempo. Debe ser diestro y competente en el uso correcto de estos
instrumentos y en la interpretacin de las lecturas que con ellos
puede obtener. Aunque no sea un hecho inslito el diagnstico sin
estos instrumentos, es indiscutible que el rendimiento en el
trabajo se puede aumentar considerablemente por la correcta
aplicacin de estos instrumentos. 9-2 Diagnstico de los Componentes
de Control Todo lo que se pueda decir de los problemas individuales
a que dan lugar los diversos componentes de control ha sido
expuesto en el captulo 8. Las recomendaciones hechas en este
captulo para el procedimiento de mantenimiento son idnticas a las
que puedan hacerse para diagnosticar y reparar las averas de
circuito. Asimismo, para el diagnstico de los componentes
individuales es necesario conocer su funcionamiento correcto y, a
ser posible, las caractersticas de cada componente declaradas por
el fabricante. Muchos de estos conocimientos se adquieren a fuerza
de experiencia. El estudiante puede aprender mucho en las
documentaciones a instrucciones de los fabricantes y procurando
familiarizarse con los diversos componentes que estn a su alcance
en el trabajo diario.
9-3 Procedimiento Paso a Paso Como aclaracin del procedimiento
explicado en la seccin 9-1, consideraremos un circuito dado y
determinaremos la causa probable de algunas de las averas que
supondremos han ocurrido en este circuito.
Fig. 9-1. Circuito control del compresor de una instalacin de
Acondicionamiento de aire.
La figura 9-1 es el circuito de un compresor perteneciente a un
equipo de acondicionamiento de aire. Los componentes que aparecen
en el diagrama son los siguientes: la bobina CR es un rel de
control. La bobina M1 es el arrancador para la bomba de agua fra.
La bobina M2 es el arrancador para la bomba del agua del
condensador. La bobina M3 es el arrancador para la bomba de aceite
del compresor. La bobina M4 es el arrancador del motor del
compresor. El contacto designado por T es un termostato que
responde a la temperatura del retorno de agua fra. Su funcin es
poner en marcha y bomba de agua del condensador cuando su
temperatura alcanza valor predeterminado. El contacto designado por
PS1 es un interruptor de presin del aceite cuya funcin es parar el
compresor si falla la bomba de aceite y tambin impedir que arranque
antes de que se haya obtenido una presin predeterminada del aceite.
El contacto designado por PS1 es un interruptor de caudal en el
sistema de tubera de agua fra. Su funcin es impedir que funcione el
compresor siempre que no sea suficiente el caudal de agua del
condensador en el serpentn.
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Control de motores elctricos Diagnstico de averas en los
circuitos de control
R.L. Mc.Intyre
Supongamos ahora que hay que diagnosticar una avera en este
circuito. Lo primero que deberemos hacer ser averiguar cul es la
avera que se ha producido en este circuito basndonos en las
manifestaciones del propietario o del operador. Supongamos que nos
dicen que la bomba de agua del condensador no arranca como debe.
Entonces, por el estudio del esquema, podemos suponer que la seccin
del circuito del rel de control est funcionando correctamente que
el contacto CR2 se cierra y que la bomba de agua fra funciona
correctamente. En esta tercera lnea del esquema debe haber, no
obstante, algn defecto. En la verificacin de los rels de sobrecarga
es posible que determinemos que no se disparan. Suponiendo que as
sea, a continuacin verificaremos el termostato para comprobar si su
contacto se cierra debidamente. A este respecto sealemos que la
determinacin del ajuste de este termostato y de la temperatura real
del agua nos indicar si se debe abrir o cerrar. Supongamos que
debido al paro de la mquina la temperatura del agua ha aumentado
hasta un punto en que es necesario que estos contactos se cierren.
Supongamos tambin que los contactos del termostato estn cerrados.
Entonces lo procedente es inspeccionar el arrancador de la bomba de
agua fra para determinar si el contacto M1 se cierra cuando es
activado este contactor. Si nuestra inspeccin de este arrancador
indica que su contacto se cierra correctamente, a continuacin
desconectaremos los hilos de la bobina M2 y aplicaremos un ohmetro
a la bobina para determinar si su conductor est o no cortado. Por
el anlisis precedente es casi seguro que esta bobina estaba cortada
y en nuestro ejemplo supongamos que as ocurre. Antes de reemplazar
esta bobina, deber ser examinado el arrancador en cuanto concierne
al funcionamiento mecnico. Determinamos que el brazo de contacto
que sube y baja o bascula para mover los contactos no est
agarrotado y que la traccin del muelle no es excesiva. Examinamos
tambin las caras de las piezas polares magnticas para ver que no
han silo deformadas ni deterioradas por alguien al forzarlas o a
consecuencia de las muchas operaciones de cierre del contactor.
Cuando todos los problemas mecnicos han quedado eliminados,
instalamos una nueva bobina en el arrancador. Ser una buena prctica
verificar la tensin en los extremos de los hilos que alimentan a
esta bobina antes de ponerla en servicio. Esto se puede hacer
conectando un voltmetro entre los extremos de dichos hilos y
haciendo que el circuito de control funcione hasta este punto. Si
la tensin es excesivamente baja
o excesivamente alta, habr que determinar la causa de este
defecto. De lo contrario, se puede quemar la nueva bobina.
Supongamos que este circuito no funciona mal en lo que a esto
respecta, y que segn nos informan todo funcionaba bien excepto el
compresor. Entonces activaremos el circuito y observaremos su
secuencia para determinar por nosotros mismos dnde est el fallo.
Debemos comprobar que el rel de control funciona, la bomba de agua
fra arranca, la bomba de agua del condensador arranca y tambin la
bomba de aceite del compresor arranca. Supondremos que aqu termina
la secuencia y que el compresor no funciona correctamente.
Examinamos nuevamente el circuito correspondiente a M4 y
encontramos que posee un contacto accionado por el contactor de la
bomba de aceite que puede ser causa de avera, as como tambin un
interruptor de presin y dos interruptores de caudal. Nuevamente
debemos determinar cul de estos componentes no funciona
correctamente. Si estos componentes son fcilmente accesibles, la
inspeccin visual de cada uno de ellos puede revelarnos
inmediatamente cul es el defectuoso. Sin embargo, si son
inaccesibles, un buen procedimiento a seguir es desconectar el
circuito de control para determinar si llega tensin a la bobina,
descartando as la posibilidad de que la avera est en la bobina.
Supongamos que el contacto M3 funciona correctamente y que lo hemos
comprobado. Tambin hemos comprobado que los dos interruptores de
caudal funcionan correctamente y que sus contactos cierran.
Entonces lo nico que queda por verificar es el interruptor de
presin. En algunos casos puede ser necesario volver a calibrar los
interruptores de presin con presiones conocidas para comprobar que
funcionan con los valores de ajuste indicados en sus cuadrantes.
Nuevamente lo procedente ser inspeccionar fsicamente y determinar
la causa real de que no funcione esta parte correctamente. Resumen
Aunque este procedimiento pueda parecer excesivamente simplificado,
es un ejemplo de cmo se sigue el esquema para diagnosticar la avera
supuesta y puede servir de gua en la prctica. Independientemente de
la complejidad que pueda haber en el circuito de control, se le
puede separar en ramas individuales tales como las que aqu y en
otras
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Control de motores elctricos Diagnstico de averas en los
circuitos de control
R.L. Mc.Intyre
secciones de este libro nos han servido de ejemplo. Un
diagnosticador experto sabr separar en ramas sencillas un circuito
por muy complicado que sea hasta llegar a localizar l componente
defectuoso de la manera que aqu hemos explicado. Preguntas de
repaso 1. Cundo es necesario verificar completamente las conexiones
de todo el
circuito de control? 2. Por qu deben ser desconectados los
terminales de una bobina a fin de
determinar exactamente si el arrollamiento de sta est
deteriorado o no? 3. Es necesariamente de naturaleza elctrica la
avera en un circuito de control? 4. Se puede afirmar que un
circuito elctrico que comprenda contactos mviles
est perfectamente cerrado porque dichos contactos estn cerrados?
5. Por qu en el diagnstico de averas se debe hacer funcionar una
mquina en
una parte de su secuencia de operaciones antes de tratar de
localizar la avera?
6. Cules son las dos causas posibles de disparo repetido de los
rels de sobrecarga?
7. Debe probar el circuito el reparador despus de reparar un
defecto, o debe intentar determinar todas las causas de avera antes
de probar el circuito?
8. Cules son las causas ms frecuentes de avera en los
arrancadores de motor?
9. Cuando se diagnostica un circuito que ha estado funcionando
procede comprobar que el conexionado es correcto?
10. Cul es la principal causa de avera de los dispositivos
piloto tales como los interruptores de flotador o los de fin de
carrera?
11. En la figura 9-1, cul ser la causa ms probable de que el
circuito solamente funcione durante el tiempo en que se mantiene
apretado el pulsador ARRANQUE?
12. Cul ser la causa ms probable de avera si, cuando se aprieta
el pulsador ARRANQUE, el rel de control permanece excitado pero la
bobina M1 no hace el enganche?
13. Cules sern los resultados de que los rels de sobrecarga del
circuito de la bobina M2 est abierto mientras el compresor
funciona?
14. Qu es generalmente ms difcil, hallar la causa de la avera o
repararla despus de localizada?
15. Cul de los dos trabajos mencionados en la pregunta 14
requiere ms conocimientos?
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Control de motores elctricos Mantenimiento de los equipos de
control
Si hay una regla nica aplicable a todos los, procedimientos de
mantenimiento en todas las instalaciones y en todas las condiciones
es ser cuidadoso. La negligencia y el no observar las precauciones
de seguridad son dos cosas que el encargado del mantenimiento no se
puede permitir. 8-1 Procedimiento General El primer requisito en
cualquier servicio de mantenimiento bien organizado debe ser la
inspeccin peridica para evitar que surjan serias averas. Esta
inspeccin incluir no solo el equipo elctrico sino tambin la mquina,
y la observacin del desgaste y deterioro que puedan haber en el
equipo, lo que permitir conocer los puntos peligrosos que debern
cuidarse, as como el plan de reposiciones y verificaciones
necesarias para evitar que puedan presentarse averas importantes.
Una de las principales causas de fallo de los sistemas de control
es la presencia de polvo, grasa, aceite y suciedad, que deben
eliminados peridicamente para que el equipo pueda funcionar
correctamente. La eliminacin del polvo y la suciedad se pueden
realizar frotando con trapos, pero esto no siempre resulta eficaz
para eliminar el aceite y la grasa. Estas sustancias se eliminarn
generalmente empleando un disolvente tal como el tetracloruro de
carbono.
Cuando se emplean estos disolventes habr que tomar precauciones
porque la inhalacin de cualquier cantidad apreciable de sus vapores
puede ser muy perjudicial. Por consiguiente, siempre deber haber
una ventilacin adecuada. La inspeccin peridica incluye
invariablemente una verificacin del calentamiento del equipo
elctrico y de las partes mecnicas, ya que el exceso de calor es una
indicacin infalible de anomala en el funcionamiento. La utilidad de
la verificacin del exceso de calor depende del conocimiento que se
tenga de la temperatura de funcionamiento de los cojinetes,
bobinas, contactos, transformadores y las otras muchas piezas del
equipo asociado con la maquinaria, motores y control. Los cojinetes
del motor y del equipo elctrico deben ser verificados en cuanto a
su lubricacin correcta. Sin embargo es muy raro que los cojinetes
de equipo elctrico tales como los de arrancadores y conmutadores
requieran engrase, ya que generalmente estn proyectados para
funcionar en seco, y en este caso el engrase de los cojinetes ms
bien ser causa de un mal funcionamiento. Otra causa frecuente de
avera del equipo de control es la flojedad de los pernos, pasadores
y conexiones elctricas. Se deber comprobar peridicamente que todas
las conexiones estn apretadas, y la inspeccin incluir la
verificacin de posibles pernos y tuercas flojos en el equipo. Los
cortocircuitos y derivaciones a tierra de las conexiones elctricas
pueden ser evitadas por la inspeccin del aislamiento y mediante el
use del meghmetro para medir el de los motores y cables del equipo
asociado. Cuando se tenga la misin de mantenimiento de un equipo,
la primera ley a seguir es familiarizarse con dicho equipo,
debindose conocer mecnica y elctricamente a fin de detectar toda
causa posible de avera antes de que se produzca. La segunda ley es
ser observador. Siempre que se pase junto a un componente del
equipo del que sea responsable, escuchar y mirar. Muy
frecuentemente esto es todo lo necesario para estar advertido de
las averas que pueden producirse. Un buen procedimiento de
mantenimiento puede ser resumido en muy pocas palabras: Que no haya
piezas ni conexiones flojas, conservarlas limpias y lubricadas e
inspeccionarlas frecuentemente.
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Mantenimiento de los equipos de
control
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Control de motores elctricos Mantenimiento de los equipos de
control
8-2 Mantenimiento de los Arrancadores de Motor La avera que ms
frecuentemente se encuentra en los arrancadores de motor es debida
a defectos de los contactos. stos deben ser inspeccionados para ver
si estn deteriorados o picados excesivamente y bien alineados. Si
estn picados habr que limarlos o esmerilarlos con papel de lija
pero teniendo cuidado de no arrancar demasiado material de las
superficies de contacto o cambiar su forma apreciablemente. Si los
contactos son de cobre y estn expuestos al calor y el oxgeno,
cuando se cierran y se abren se puede formar xido de cobre en la
superficie, que por ser aislante debe ser eliminado. La mayora de
los contactos de cobre son del tipo de frotamiento, los cuales
eliminan por s mismos el xido por la accin de frotamiento durante
el cierre. Si los contactos estn plateados, siendo el xido de plata
un buen conductor, no es necesario suprimirlo; en efecto, los
contactos de plata nunca deben ser limados a no ser que estn muy
picados. Los contactos deben ser inspeccionados no solo en cuanto
al picado sino en cuanto a la correcta alineacin y a la presin de
contacto. La alineacin incorrecta o la falta de presin de contacto
producir un arco excesivo y el consiguiente picado. 8-3 Causas de
Averas Una de las causas ms frecuentes de avera del equipo
automtica es el ajuste incorrecto de los contactos y de los
circuitos de accin diferida. Generalmente, el fabricante de los
controladores para equipo automtico facilitar la documentacin
pertinente relativa a la distancias de separacin de los contactos
cuando estn abiertos y la correcta temporizacin del circuito. El
responsable del mantenimiento deber disponer de esta informacin
para que pueda corregir peridicamente estos ajustes. La verificacin
de ellos se deber hacer en la inspeccin regular de este tipo de
equipo. La segunda causa en orden de importancia de las averas en
los arrancadores de motor y los contactores es que haya bobinas
quemadas. En los arrancadores modernos las bobinas estn bien
construidas y bien aisladas, con lo que queda eliminada la
perturbacin debida a las vibraciones y la humedad. Sin embargo aun
as estn expuestas bobinas a que se quemen por una de las dos causas
siguientes. La primera y ms frecuente es debida a que, al ser
atrada la armadura de un contactor de c.a. por su ncleo deje un
entrehierro superior al
previsto por el fabricante, lo que repercutir en un aumento de
la intensidad en la bobina a niveles peligrosos. La corriente
normal al iniciarse el cierre del contactor puede llegar, por
ejemplo, a 40 45 amperios para descender, una vez cerrado, a un
valor muy bajo, de 1 a 1,5 amperios, que es suficiente para
mantener el circuito magntico. Si el circuito no queda cerrado
correctamente, la bobina mantendr una corriente cuya intensidad
estar comprendida entre estos dos valores, y que es suficiente para
que los arrollamientos se calienten excesivamente y se quemen. La
segunda causa de quemadura de la bobina es una tensin incorrecta.
Si la tensin aplicada a la bobina es excesivamente elevada, la
corriente que pasa por la bobina puede alcanzar niveles peligrosos
y quemarla. Si la tensin aplicada a la bobina disminuye tanto que
el circuito magntico no se cierra completamente, tendremos un
entrehierro que producir corrientes de intensidad excesiva y se
quemar la bobina. Teniendo en cuenta las causas mencionadas, el
procedimiento correcto cuando se comprueba que hay una bobina
quemada en un arrancador es verificar el acoplamiento mecnico, ver
si el contactor cierra correctamente y verificar la tensin aplicada
a la bobina bajo carga para comprobar si es suficiente pero no
excesiva. Cuando la atraccin de los muelles es excesiva, el
circuito magntico puede permanecer parcialmente abierto, por lo que
se debe verificar tambin dicha tensin. Si el contactor est equipado
con conductores flexibles, habr que comprobar si estn en buen
estado, y de no ser as habr que reemplazarlos. Si el arrancador est
equipado con pantallas para el arco, deben ser inspeccionadas en
cuanto a la alineacin correcta alrededor de los contactos. Tambin
habr que comprobar que no existen acumulaciones de polvo y
suciedad, ni depsitos de carbn acumulados dentro de estas
pantallas, y en caso de que existan debern ser cuidadosamente
eliminados, ya que el carbn reduce el camino del arco y puede ser
causa de descarga superficial o salto de chispa, particularmente en
condiciones de alta tensin. Es muy importante que el muelle
produzca una presin de contacto correcta en un arrancador y esto
debe ser comprobado consultando la documentacin del fabricante si
se dispone de ella. Por lo menos habr que comprobar que cada
contacto tiene aproximadamente la misma presin debida al muelle ya
que deben ser iguales en todos los contactos. Una de las causas ms
frecuentes de vibracin de los contactos y zumbido en el arrancador
es que las tensiones de los muelles sean incorrectas o desiguales,
por lo que cuando se observan estos defectos se debe verificar la
fuerza del muelle en cada contacto para determinar si es suficiente
y si en todos ellos es la misma.
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Control de motores elctricos Mantenimiento de los equipos de
control
8-4 Mantenimiento de los Rels En general el mantenimiento de los
rels de tensin es el mismo que para los arrancadores y contactores
de motor con la nica precaucin adicional de que, en general, los
rels funcionan con corrientes de menos intensidad y con menos
potencia. Esta demanda de potencia ms baja requiere en cambio un
mecanismo y una disposicin mecnica ms delicada y esto a su vez
requiere ms atencin en el mantenimiento. Los rels de corriente
deben ser verificados para comprobar si al pasar por ellos la
intensidad apropiada cierran sus contactos y si la atraccin del
muelle y la separacin entre los contactos son correctas con el fin
de que las corrientes de enganche y desenganche tambin lo sean. El
desgaste de la superficie de un contacto y el cambio de la atraccin
de muelle puede producir una gran variacin en los valores de las
intensidades de funcionamiento, de retorno y en el porcentaje de
retorno, lo que a su vez puede hacer que el circuito funcione de
manera perjudicial para el equipo. Los rels de sobrecarga son
dispositivos que normalmente no funcionan durante perodos largos de
tiempo; por consiguiente, estn expuestos a la corrosin, al polvo y
la suciedad, que deben ser eliminados durante las revisiones
peridicas de mantenimiento. Si se pone de equipo apropiado, los
rels de sobrecarga deben ser accionados por corriente peridicamente
para comprobar su correcto funcionamiento. El disparo intempestivo
de los rels de sobrecarga no es generalmente una indicacin de
defecto del rel, sino ms bien de sobrecarga en el circuito. El
encargado del mantenimiento debe determinar primero el valor de la
corriente en el cual se dispara realmente la unidad de sobrecarga y
comparar este valor con el de la corriente admisible para
determinar si el defecto radica en la unidad de sobrecarga o en el
propio circuito. Los rels temporizados, tanto si son del tipo
neumtico como del de mbolo amortiguador, requieren el ajuste
peridico para compensar los cambios normales en sus caractersticas
de funcionamiento. El rel de mbolo amortiguador debe ser revisado
para ver si tiene polvo u otra materia extraa en el depsito de
aceite, ya que cualquier impureza en el aceite afectar a la
exactitud de la temporizacin.
Muy frecuentemente los contactos del rel pueden ser del tipo
inversor con solapa o inversor sin solapa, siendo en estos casos
muy importante que la atraccin del muelle y la separacin entre los
contactos sean correctas, lo que requiere una verificacin para
determinar si estn funcionando como deben. 8-5 Mantenimiento de los
Dispositivos Piloto En general un dispositivo piloto requiere muy
poco mantenimiento limitndose a una verificacin de su
funcionamiento mecnico y de sus contactos. Cuando el dispositivo
piloto es del tipo de interruptor de presin o de interruptor de
vaco, deber ser verificado de vez en cuando su margen de
funcionamiento para comprobar que los contactos se abren y se
cierran con la presin para la que han sido ajustados. Las
superficies de contacto deben ser examinadas para comprobar que no
tienen acumulado revestimiento de xido de cobre, polvo o aceite. Se
les deber hacer funcionar dentro de su margen de presin varias
veces para cerciorarse de su buen funcionamiento. Los interruptores
de flotador estn expuestos a averas por dobladura de las varillas
del flotador o fugas de agua. Una verificacin de funcionamiento
correcto del flotador, la varilla de ste y la conexin mecnica hasta
el interruptor determinar la cantidad de desgaste y en general
indicar si es necesario reemplazar alguna pieza antes de que se
produzca una seria avera. Naturalmente en la verificacin estar
incluida la del contacto y la de los dispositivos piloto. Cuando
los interruptores de lmite o fin de carrera son parte integrante de
un sistema de control, constituyen una causa muy probable de avera,
ya que generalmente funcionan muchos millares de veces por da
cuando son una pieza activa de equipo. Estn propensos a fallo
mecnico a causa de desgaste de los cojinetes y en las superficies
de las levas, as como en las superficies de contacto y por variacin
de la atraccin de los muelles y la nica solucin para evitar las
averas es realizar una inspeccin frecuente y exacta en la que se
determine su condicin elctrica y mecnica. Cuando su condicin
mecnica es dudosa, se le reemplazar o reparar antes de que den
lugar a una seria avera en el resto del equipo.
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Control de motores elctricos Mantenimiento de los equipos de
control
8-6 Mantenimiento de Frenos y Embragues La principal causa de
avera de los frenos es, naturalmente, el desgaste del forro o de
los discos de freno, avera que no se presentar si se efecta la
inspeccin peridica. Nunca se debe dejar que el desgaste de un forro
de freno alcance una condicin peligrosa. La segunda causa principal
de avera de freno es el excesivo desgaste y el ajuste mecnico
incorrecto del solenoide elctrico a otro dispositivo de mando con
la zapata o el disco de freno. Debe ser mantenido en alineacin y
condicin mecnica correcta. El ajuste mecnico incorrecto es una
causa frecuente de que se averen por calentamiento excesivo las
bobinas del electroimn o solenoide del freno, ya que no provee el
cierre completo del circuito magntico, lo que a su vez es causa de
excesiva corriente en la bobina. Los embragues de accionamiento
electromagntico estn expuestos a las mismas clases de avera que los
frenos de igual accionamiento. Por consiguiente, el procedimiento
de inspeccin y mantenimiento. De estas unidades ser el mismo que el
de los frenos. Resumen Aunque en este captulo hemos procurado
sealar alguno de los principios bsicos de un buen servicio de
mantenimiento, el mantenimiento real de un determinado elemento del
equipo estar determinado por su ciclo de funcionamiento, la
complejidad de sus rganos y el tiempo que se disponga para ello. La
principal dificultad con que se tropieza en el servicio de
mantenimiento suele ser la mala interpretacin de lo que ello
significa, ya que mantener el equipo en funcionamiento no es
repararlo despus de averiad, sino que consiste en inspeccionarlo,
conservarlo limpio y con todas sus piezas y conexiones apretadas,
no significando reparar. Preguntas de repaso 1. Cul es la principal
causa de que se quemen las bobinas en los
arrancadores, contactores y rels? 2. Puede ser causa de avera de
los contactos el xido de cobre? 3. Se deben limar frecuentemente
los contactos de plata?
4. Cules son algunos de los resultados de traccin incorrecta de
muelle en los arrancadores?
5. Cul es la causa probable de que se produzca zumbido en los
arrancadores de motor?
6. Cul es el resultado previsible de aplicar una tensin
insuficiente a la bobina de un contactor electromagntico?
7. Cul es el procedimiento correcto para determinar la causa de
disparo demasiado frecuente de los rels de sobrecarga?
8. Cul es la causa ms probable de mal funcionamiento de un
interruptor de flotador?
9. Qu ocurrir probablemente si se acumula carbonilla en las
pantallas de arco de un contactor?
10. Cul es el mejor mtodo para eliminar el aceite y la grasa de
los contactos y otras superficies en que podra ser perjudicial?
11. Cundo se utilizan productos de limpieza, qu precauciones se
deben tomar?
12. Cul ser el resultado probable del mal ajuste mecnico de un
freno? 13. Cul es la causa de variacin de la temporizacin en los
rels
temporizados del tipo de mbolo amortiguador? 14. Cules son los
dos ajustes que pueden variar las intensidades de
funcionamiento, d retorno y del porcentaje de retorno en un rel
de intensidad?
15. Qu diferencia hay entre mantenimiento y reparacin en lo que
respecta a los circuitos de control y sus componentes?
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
Una vez dominada la tcnica del proyecto de los circuitos de
control, pasaremos a analizar circuitos ya proyectados por otros.
La primera fase en el anlisis de un circuito es determinar qu
operaciones realiza la mquina o equipo propulsado por el motor, a
fin de poder comprender fcilmente cules son las funciones del
circuito. Para analizar cualquier circuito dado, deber
representarse en esquema explicativo o en lnea, a no ser que ya se
disponga de l. Como antes dijimos, si el esquema est correctamente
hecho, la secuencia de las operaciones de control comenzar en la
parte superior izquierda del dibujo y continuar siguiendo la
primera recta horizontal, y luego cada una de las sucesivas hacia
abajo. Sin embargo, no todos los esquemas estn dibujados en este
orden, por lo que no hay que esperar que esto sea siempre
aplicable. 7-1 Procedimiento Bsico El procedimiento bsico para el
anlisis de un circuito es muy sencillo y se comprender fcilmente si
se ha asimilado el captulo precedente sobre el proyecto de
circuito. Basta considerar los componentes uno por uno en el
circuito y deducir lo que ocurre si se acta sobre un pulsador o se
cierra o se abre un contacto, teniendo en cuenta que siempre debe
haber un circuito
completo desde una lnea a otra a travs de la bobina que excita
un rel, contactor o arrancador. Si el circuito est abierto en
cualquier punto, la bobina en particular. se desexcitar y sus
contactos, si estn incluidos en el circuito, estarn en su posicin
normal. Cuando el circuito de una determinada bobina queda cerrado,
el contactor, rel o arrancador estn excitados, y sus contactos estn
en posicin contraria a la normal. Es decir, si son contactos
normalmente cerrados, ahora estarn abiertos; si son contactos
normalmente abiertos, ahora estarn cerrados. Si se utiliza un rel
temporizado en el circuito, habr que tener en cuenta si sus
contactos estn temporizados a la apertura o al cierre para
determinar la posicin normal y su funcin en el circuito. Cuando se
utilizan rels en el circuito, hay que cerciorarse de que han sido
localizados todos los contactos accionados por cada rel, as como su
posicin segn est o no excitada la bobina, ya que sin ello no ser
posible comprender la misin del circuito en su conjunto. Igualmente
debe verificarse la misin de cada uno de los componentes en sus
posiciones normal y excitada. No se deben tomar nunca conclusiones
apresuradas cuando no se ha terminado de hacer el anlisis. En la
siguiente seccin analizaremos varios circuitos siguiendo el
procedimiento de paso a paso para adquirir los conocimientos
fundamentales de esta operacin, que podrn ser aplicados a
situaciones reales en la prctica. El anlisis de un circuito es un
requisito previo para cualquier diagnstico eficiente de averas en
los circuitos de control. 7-2 Anlisis del Circuito 1 Observando la
figura 7-1 resulta evidente que es un circuito de control para un
arrancador de marcha adelante y marcha atrs. Para analizar la
operacin de este circuito comenzaremos por la parte superior
izquierda en L1. El primer componente es un pulsador PARADA que est
normalmente cerrado. A continuacin pueden verse tres derivaciones
que terminan: la 1.a en un pulsador de arranque normalmente abierto
marcado ADELANTE; la 2.a en un interruptor unipolar en posicin
abierto, y la 3.a en otro pulsador de arranque marcado ATRS (marcha
atrs), tambin normalmente abierto. Si ahora apretamos el pulsador
de MARCHA ADELANTE, la corriente pasar a travs de los contactos
normalmente cerrados del pulsador de marcha ATRS y R2 excitando la
bobina F perteneciente al contactor de la marcha adelante, ya
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Anlisis de los circuitos de control
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
que el circuito se cerrar por los contactos de sobrecarga
normalmente cerrados designados OL hasta L2. El circuito est, pues,
completo desde la lnea L1 a travs de la bobina del arrancador de
marcha adelante hasta L2, y la bobina F estar ahora excitada. La
excitacin de esta bobina abrir el contacto nor malmente cerrado F2
y cerrar el contacto normalmente abierto F1. La apertura del
contacto normalmente cerrado no tiene efecto inmediato en el
circuito, a causa de que el contacto normalmente abierto del
pulsador para la marcha atrs tiene interrumpido el circuito delante
de este contacto. El cierre del contacto normalmente abierto no
tiene efectos inmediatos, a causa de que el interruptor unipolar
est abierto.
Fig. 7-1 Anlisis del circuito 1. Control para marcha adelante y
marcha atrs de un solo motor.
Cuando se libera el pulsador MARCHA ADELANTE, est interrumpido
el circuito en este punto desde la lnea hasta la bobina F y, a
causa de que no hay contacto de mantenimiento que puntee esta
interrupcin en el circuito, la bobina se desexcitar. Supongamos
ahora ,que cerramos el interruptor unipolar de modo que conecte la
lnea 1 a un lado del contacto normalmente abierto F1 y apretemos
nuevamente el pulsador MARCHA ADELANTE. La accin del circuito es la
misma que la que antes explicamos, excepto que ahora, cuando est
cerrado el contacto normalmente abierto F1, se completa el circuito
desde la lnea 1 por el contacto del pulsador normalmente abierto.
Cuando es liberado este pulsador, el circuito se mantiene a travs
del contacto F1 y el motor continuar funcionando en marcha
adelante. Supongamos ahora que apretemos el pulsador MARCHA ATRS.
Esto abrir su contacto normalmente cerrado y cerrar su contacto
normalmente abierto. El
resultado ser la interrupcin del circuito de la bobina F y el
establecimiento del circuito a travs de los contactos normalmente
abiertos del botn MARCHA ATRS a travs del contacto normalmente
cerrado F, y la bobina R hasta la lnea 2, frenndose as el motor por
inversin de marcha. El funcionamiento del motor en marcha atrs se
mantiene por el contacto normalmente abierto R1, que ahora est
cerrado. El arrancador de marcha adelante no puede poner en
funcionamiento al motor por estar abierto el contacto normalmente
cerrado R. Si se pone el interruptor unipolar en la posicin abierto
y se aprieta el pulsador MARCHA ATRS, tenemos exactamente la misma
operacin que cuando empujamos el de MARCHA ADELANTE, excepto que
ahora es excitado momentneamente el arrancador de marcha atrs. Ya
que hemos analizado la operacin de los componentes individuales de
este circuito, podemos resumir su accin de conjunto diciendo que el
circuito provee el funcionamiento de marcha adelante y marcha atrs.
Tambin provee el frenado por inversin de marcha en cualquier
sentido y por la posicin del interruptor unipolar proveer la puesta
en marcha momentnea en cualquier sentido a voluntad del operador.
Los contactos normalmente cerrados R2 y F2 son un enclavamiento
elctrico entre los contactores de marcha adelante y marcha atrs. El
interruptor unipolar representado en este circuito tome el nombre
de interruptor para marcha intermitente o gradual a causa de que en
la posicin abierto permite poner en marcha durante cortos
intervalos sucesivos al motor en uno a otro sentido, segn el
pulsador accionado. 7-3 Anlisis del Circuito 2 En la figure 7-2
vemos solamente un contactor o bobina de arrancador, lo que indica
que es un circuito para el control de un solo motor que funciona en
una sola direccin. Aplicando nuestro principio de anlisis al
circuito para determinar su funcionamiento, veremos que el pulsador
PARADA est normalmente cerrado por lo que la corriente puede
circular hasta uno de los dos contactos normalmente abiertos
identificados por CR. Si apretamos el pulsador ARRANQUE, se
completar el circuito a travs de la bobina designada por CR hasta
la lnea 2. Si las designaciones utilizadas en este circuito estn
normalizadas, se puede afirmar que ste es un rel de control que
aparentemente tiene dos contactos normalmente abiertos utilizados
en este circuito, designados por 1 las letras CR, y que al estar
excitado el rel CR estarn cerrados. Debido al cierre de los
contactos CR, se excitar el contactor
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
M y se pon en marcha el motor. Al excitarse M, cerrar el
contacto normalmente abierto M, que junto con el CR ya cerrado
permitir que el contactor M contine excitado al dejar de accionar
el pulsador ARRANQUE.
Fig. 7-2 Anlisis del circuito 2. Control de arranque, paradas y
funcionamiento
intermitente de un solo motor. El motor podr ser parado con slo
apretar el pulsador PARADA, lo que interrumpe el circuito desde L1,
permitiendo que el rel de control y la bobina del arrancador se
desexciten. Supongamos que ahora apretamos el segundo pulsador de
contacto normalmente abierto, o sea el de funcionamiento
intermitente. La corriente pasar directamente desde la lnea 1 a
travs del pulsador PARADA normalmente cerrado, del pulsador que
hemos accionado hasta la bobina M, y luego a travs de los contactos
de los rels sobrecarga hasta la lnea 2, y el motor ser excitado. La
excitacin de la bobina M cierra nuevamente su contacto normalmente
abierto; pero ste no mantendr el circuito cuando se libere el
pulsador, a causa de que el contacto normalmente abierto CR est
abierto y tiene al circuito interrumpido desde la lnea 1. Cuando
liberamos el pulsador el motor quedar desconectado de la lnea. Este
circuito provee la puesta en marcha intermitente y adems la
proteccin adicional de seguridad de un rel el cual impide
eficazmente que el arrancador quede enclavado durante el servicio
intermitente. Cuando se aprieta el pulsador ARRANQUE, se excitan el
rel de control y el contactor, quedando ste excitado a travs de los
contactos del rel. Cuando se aprieta el pulsador INTERMITENTE solo
se excita el contactor, y los contactos del rel normalmente
abiertos impiden eficazmente que quede excitado al dejar de
accionar dicho pulsador.
7-4 Anlisis del Circuito 3 En la figura 7-3 se ve que las tres
lneas horizontales de la parte superior contienen los contactos de
lnea del arrancador designados por la letra M, los rels trmicos de
sobrecarga y los tres bornes de motor designados T1, T2 y T3. Las
dos lneas horizontales siguientes contienen primero los contactos
DB y luego el primario de un transformador designado por PT. El
secundario de este transformador est conectado a un rectificador
puente de onda completa con dos terminales de c.c. marcados con los
signos ms y menos respectivamente. La salida de este rectificador
est aplicada a los terminales T1 y T3 del motor a travs de los
contactos DB. La parte del circuito hasta ahora considerada
pertenece a las conexiones interiores del controlador, y la seccin
restante del circuito contiene el control exterior arranque-parada
del controlador. Al examinar este circuito, si aplicamos nuestra
tcnica de anlisis, veremos que apretando el pulsador ARRANQUE se
excitar a la bobina M a causa de que todos los otros componentes
del circuito estn normalmente cerrados. La excitacin de la bobina M
cerrar todos sus contactos y, si consideramos esto en el esquema,
el motor se pondr en marcha al cerrarse los tres contactos de lnea.
El contacto auxiliar de mantenimiento en paralelo con el pulsador
ARRANQUE se cerrar, quedando excitado el contactor M aunque se deje
de presionar el pulsador ARRANQUE por lo que el motor quedar
funcionando normalmente. La abertura del contacto normalmente
cerrado M, situado en la lnea inferior del dibujo, impedir que sea
excitada la bobina DB. Simultneamente con la excitacin de la bobina
M, la bobina T es tambin excitada. sta parece ser de un rel
temporizado ya que su contacto T lleva la indicacin (T.O.),
temporizado a la abertura. Si apretamos el pulsador PARADA, la
bobina M se desexcitar abrindose todos sus contactos, que vuelven a
sus posiciones normales. La abertura de los contactos de lnea M
interrumpe el circuito del motor y corta la corriente. El contacto
auxiliar en paralelo con el pulsador ARRANQUE se abre, pero no
afecta por el momento al circuito. Sin embargo el retorno del
contacto normalmente cerrado M a su posicin cerrada, excitar a la
bobina DB a causa de que el contacto T est an cerrado. Sabemos que
este contacto est cerrado porque est designado como temporizado a
la abertura, y aunque su bobina est ahora desexcitada, el
dispositivo temporizador mantendr a este contacto en posicin
cerrada.
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
Fig. 7-3 Anlisis de1 circuito 3. Freno dinmico para motor jaula.
(Cutler-Hammer, Inc.)
Estando la bobina DB excitada, todos los contactos indicados por
las letras DB estarn ahora en posicin cerrada. El contacto
normalmente cerrado en serie con la bobina M se abrir, impidiendo
que esta bobina pueda volver a excitarse hasta que el rel
temporizado haya abierto al contacto T. El cierre de los cuatro
contactos normalmente abiertos DB asociados al transformador y
rectificador aplicarn la tensin c.c. a T1 y T3 y la mantendrn en el
motor hasta que se desexcite el rel temporizado, abrindose el
contacto T, que vuelve a poner al circuito en su posicin normal o
de reposo.
Qu finalidad tiene aplicar tensin de c.c. a un motor cuando se
aprieta el pulsador PARADA? La aplicacin de la tensin c.c. a un
motor de jaula en funcionamiento tiene el efecto de suavizar la
accin de frenado pero sin restarle efectividad y parar al motor
rpida pero muy gradualmente. Puede parecer dudosa la necesidad de
incorporar el rel temporizado en este circuito. Si no suprimisemos
la tensin c.c. del motor a velocidad casi nula, la baja resistencia
en c.c. del arrollamiento del motor permitira que pasase por l una
corriente de intensidad excesiva, con el consiguiente
recalentamiento y el posible deterioro de los devanados del motor.
Este rel temporizado debe estar ajustado de modo que aplique la
tensin de c.c. a los devanados del motor hasta que quede frenado y
la suprima una vez esto ocurra. Segn se desprende de lo estudiado,
este circuito puede pertenecer a un arrancador de motor a tensin
nominal o arranque directo, con la adicin de un control rpido y
suave de frenado. Este circuito puede ser muy bien aplicado a
cualquier mquina que requiera una parada suave y rpida o bien se
desee que el eje del motor quede libre, una vez parado para la
rotacin manual. Tambin provee una parada sin tendencia a la
inversin de marcha, lo que es una ventaja cuando deba ser aplicado
el efecto de freno frecuentemente. Requiere menos mantenimiento que
un freno mecnico, y por consiguiente se reducen los costes de
mantenimiento. Adems somete a menos choques a los elementos de la
mquina accionada que un freno mecnico y produce menos calentamiento
que con el frenado por inversin de marcha. Este tipo de frenado se
Llama dinmico. 7-5 Anlisis del Circuito 4 En la figura 7-4 vemos un
doble juego de contactos de lnea designados por 1M y 2M que
conectan las lneas 1, 2 y 3 a los bornes del motor. Tambin tenemos
en esta parte del circuito contactos designados por S, que parecen
interconectar alguno de los devanados del motor. En la seccin
inferior del esquema, tenemos un pulsador ARRANQUE uno de PARADA y
una bobina S que parece pertenecer a una especie de contactor
auxiliar. Adems tenemos la bobina 1M, que evidentemente es un
contactor de lnea del motor. La bobina TR parece ser un rel
temporizado. La bobina 2M parece ser un segundo contactor de lnea
del motor. En el anlisis de este circuito supongamos que apretamos
el pulsador ARRANQUE, con lo cual se excitar la bobina S, ya que
todos los contactos y
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
pulsadores del circuito estn cerrados. La excitacin de esta
bobina accionar a todos sus contactos, los cuales excitarn a la
bobina 1M y tambin impedirn la excitacin de la bobina 2M por la
abertura de sus contactos normalmente cerrados. Los dos contactos
normalmente abiertos S, que conectan tres de los bornes del motor,
estarn ahora cerrados, formando una conexin en estrella de las
bobinas del motor. La excitacin de la bobina 1M cierra todos sus
contactos, tres de los cuales son los de lnea del motor, ponindose
ste en marcha. Otro de sus contactos est en paralelo con el
pulsador ARRANQUE y acta de contacto de mantenimiento. El otro
contacto est en serie con la bobina 2M, que no actuar por estar
abierto el contacto normalmente cerrado S. Tenemos aqu, pues, un
motor de jaula en montaje de estrella y conectado directamente a la
lnea. En el instante en que es excitada la bobina 1M, lo ha sido la
TR, y ha comenzado la accin temporizadora de su contacto
normalmente cerrado TR. Cuando este contacto deja de actuar y se
abre, interrumpe el circuito hasta la bobina S y todos sus
contactos vuelven a la posicin normal. La abertura de los dos
contactos que conectan los arrollamientos del motor interrumpen la
conexin en estrella de los devanados. La abertura del contacto en
serie con la bobina 1M no tiene efecto en el circuito a causa de
que ste est completado a travs del contacto 1M en paralelo con
aqul. El cierre del contacto normalmente cerrado en serie con la
bobina 2M, completa ahora el circuito hasta esta bobina y hace que
se cierren sus contactos, conectando directamente los bornes del
motor a la lnea, y formando una conexin tringulo del motor. Si se
encuentra alguna dificultad en darse cuenta de las conexiones del
motor, dibjense estas conexiones separadamente y se ver que la
primera corresponda a la configuracin en estrella y la segunda a
una conexin en tringulo de los tres devanados del motor.
Naturalmente, apretando el pulsador PARADA se desexcitan todas las
bobinas y el circuito vuelve a su condicin normal de reposo. Este
circuito incluye tres resistencias y tres contactos para
conectarlas, as como una bobina y otros contactos asociados que
pueden ser necesarios para establecer una transicin cerrada en el
arranque del motor. De nuestro anlisis de este circuito hemos
deducido que es un arrancador de motor del tipo estrella-tringulo
con el fin de obtener un efecto de tensin reducida en el arranque
del motor como se explica en el captulo 3.
Fig. 7-4 Anlisis del circuito 4. Arrancador estrella-tringulo
para motor jaula (Cutler-Hammer, Inc).
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
En aplicaciones en que es necesaria o conveniente una transicin
cerrada, se representan las conexiones adicionales para aadir una
resistencia que puntee las conexiones del motor durante la
transferencia o paso de estrella a tringulo. ste es un circuito ms
bien normal y sirve para un estudio del principio de
funcionamiento. Sin embargo, advertimos otra vez que no es sta la
nica manera posible de obtener el arranque en la disposicin
estrella-tringulo de los motores de jaula, y que por consiguiente
no se debe recordar este circuito, como el nico posible. El uso de
un rel temporizado con sus contactos temporizados a la abertura
conduce al tipo de arranque de tiempo fijo. Como el lector ya habr
observado, este controlador incluye un contactor bipolar y tres
contactores tripolares electromagnticos y el enclavamiento mecnico
necesario para conseguir una secuencia de operaciones y evitar que
puedan establecerse dos conexiones al mismo tiempo, lo que podra
ser causa de cortocircuito. 7-6 Anlisis del Circuito 5 En el
circuito de la figura 7-5 vemos que la resistencia en serie con los
conductores del motor parece indicar que se trata de un arrancador
a tensin reducida por resistencia en el primario. Observando la
seccin de control del esquema tenemos lo que parece ser un circuito
tpico de tres hilos para excitar las bobinas 1CR y TR. Si apretamos
el pulsador ARRANQUE, pasar la corriente a travs del pulsador
PARADA normalmente cerrado, del pulsador ARRANQUE y del contacto
R2, y siendo excitadas las bobinas 1CR y TR. La excitacin de la
bobina 1CR har que sus contactos se cierren. El 1CR1 est en
paralelo con el pulsador ARRANQUE y realizar la funcin de mantener
el circuito hasta la bobina. El contacto 1CR2 se cerrar y excitar a
la bobina S. La excitacin de esta bobina har que se cierren los
contactos de lnea S y pase la corriente al motor a travs de las
resistencias serie. La presencia de resistencias en serie har que
la tensin aplicada al motor sea inferior a la nominal, reducindose
de esta forma la intensidad de arranque a un valor aceptable. El
motor pondr en marcha a tensin reducida, y el rel temporizado no
habr cerrado an su contacto TR. En el momento de cierre, se excitar
la bobina 2CR ya que el contacto S1 est cerrado por la bobina S. La
excitacin de la bobina 2CR har que se cierre el contacto 2CR1. Este
contacto est en paralelo con el pulsador ARRANQUE y forma un
circuito adicional para el mantenimiento de la bobina. El cierre
del contacto 2CR2 hace que se excite la bobina R, cerrando los
contactos de lnea designados por R. Estos contactos estn en
paralelo con las resistencias y las cortocircuitan eliminndolas del
circuito y aplicando la tensin de lnea al motor, el cual acelerar
hasta adquirir su velocidad de rgimen quedando
conectado directamente a la lnea. La excitacin de la bobina R
tambin cierra el contacto R1, que est en paralelo con los contactos
TR y S1. La abertura del contacto R2 har que se desexciten las
bobinas 1CR y TR. Los contactos asociados a estas dos bobinas
volvern a su posicin normal, pero el rel 2CR se mantendr excitado
ya que su circuito se cierra mediante el pulsador PARADA, el
contacto 2CR1 y el contacto R1. El citado rel mantendr cerrado el
contacto 2CR2 con lo que quedar excitada R y por lo tanto el motor
conectado a la red. Si ahora se aprieta el pulsador PARADA, todos
los contactos volvern a su posicin normal y todas las bobinas se
desexcitarn, abrindose los contactos de lnea del motor y ste se
parar.
Fig. 7-5 Anlisis del circuito 5. Arrancador a tensin reducida
mediante resistencias.
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
Evidentemente este circuito es para arrancador a tensin
reducida, con resistencia en el primario. Nuevamente debemos sealar
que sta es slo una de las muchas disposiciones de las bobinas y
contactos que se puede emplear para obtener los mismos resultados.
. Diferentes fabricantes emplearn variantes de un circuito anlogo
en el control de sus arrancadores, pero el principio fundamental de
funcionamiento es el mismo en los circuitos destinados al arranque
a tensin reducida y tiempo fijo. Este circuito se podr ampliar para
obtener varios escalones de aceleracin por la adicin de ms unidades
de resistencia en serie con el motor, con un rel de control y un
rel temporizado por cada escaln de aceleracin. El arrancador
estudiado es de dos escalones ya que provee dos etapas de
aceleracin, una a tensin reducida y la otra a tensin total de lnea.
El nico ajuste crtico del circuito ser el de rel temporizado TR,
cuyo ajuste de tiempo ser tal que el motor funcione a tensin
reducida solamente durante el tiempo necesario para que acelere
hasta alcanzar su mxima velocidad en condiciones de tensin
reducida. El funcionamiento prolongado del motor a tensin reducida
puede ser causa de recalentamiento y de deterioro de los devanados
as como de los elementos de resistencia. Este arrancador comprende
un contactor de arranque S, que debe ser tripolar, y un contactor
de funcionamiento R, que tambin debe ser tripolar. Adems de los dos
contactores, hay dos rels instantneos y uno temporizado. El equipo
se encontrar generalmente montado en una caja o cofret y sobre la
puerta o tapa estarn los pulsadores ARRANQUE-PARADA, aunque tambin
pueden estar instalados en otro lugar cercano o alejado del cofret.
En esta fase de nuestro estudio de los controles y anlisis de los
circuitos de control, el lector debe considerar a un circuito desde
el punto de vista de lo que ocurrira si se quemase una determinada
bobina o un contacto dejase de abrir o cerrar, lo que siempre puede
ocurrir. Por ejemplo, supongamos que el rel temporizado TR tuviera
una bobina quemada cul sera el efecto en este circuito? El circuito
funcionara a travs del contactor de arranque cerrado S, y el motor
se excitara en condiciones de tensin reducida. Si el contacto TR no
se cierra, entonces el segundo rel de control no se puede excitar
ni tampoco se puede excitar el contactor de funcionamiento. As
pues, el motor continuara funcionando en condiciones de tensin
reducida. En estas condiciones la corriente es tal que abrir los
contactos del rel de sobrecarga y se desexcitar la bobina 1CR,
parndose el motor y volviendo a su condicin normal. Estas
unidades de sobrecarga deben ser de reposicin manual a fin de
que el operador pueda determinar la causa de la avera antes de
poner nuevamente en marcha el motor. Este circuito de control
proporcionar proteccin contra la sobrecarga y proteccin contra
secuencia incompleta (Sec. 2-15). 7-7 Anlisis del Circuito 6 El
esquema de la figura 7-6 es un circuito parcial que nos servir de
ejemplo de un circuito con enclavamientos, muy utilizado cuando el
mal funcionamiento de alguna parte del equipo deba requerir la
atencin del operador antes de volver a poner en funcionamiento
dicha parte. En el circuito de la figura 7-6 aparece un contacto
representado en lnea de trazos que representa a los componentes
normales de control, tales como pulsadores ARRANQUE y PARADA,
interruptores de lmite a otros dispositivos que normalmente ponen
en marcha y paran la mquina. El circuito corresponde slo a los
componentes de enclavamiento. Los contactos normalmente cerrados
representados por PSl, 2 y 3 son interruptores de presin que slo se
abren cuando no se mantiene la presin en la parte correspondiente
de la mquina o proceso. Las bobinas A, B y C son rels y estn
conectadas en paralelo con lmparas piloto.
Fig. 7-6 Anlisis del circuito 6. Circuito con enclavamiento
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Control de motores elctricos Anlisis de los circuitos de
control
Para iniciar la operacin o funcionamiento de este equipo es
necesario apretar el botn REPOSICIN, el cual cerrar los tres
interruptores asociados y acoplados mecnicamente entre s. Los tres
rels se excitarn, cerrndose sus contactos normalmente abiertos. Los
contactos A1, B1 y C1 se utilizan como contactos de mantenimiento
de la bobina. Los A2, B2 y C2 permanecen en su posicin cerrada
mientras la accin de los interruptores de presin sea normal,
haciendo as posible que los componentes normales de control exciten
a la bobina M cuando se desee. Si la presin baja o sube, como puede
ocurrir desde su valor normal en cualquiera de los tres sitios en
que est situados los interruptores de presin, se abrir uno de los
contactos, normalmente cerrados. Por ejemplo, si se abre PS1, la
bobina A se desexcitar, y se abrir el contacto A2 parndose el
motor. Al mismo tiempo, el contacto A1 se abrir. Si la presin
vuelve a ser normal en el interruptor 1, su contacto se cerrar pero
la bobina A no se volver a excitar a causa de que el circuito est
interrumpido en el contacto A1. La lmpara piloto en paralelo con
esta bobina se apagar indicando cul de los circuitos protectores no
est funcionando; de esta forma el operador sabr que el interruptor
de presin 1 ha sido la causa de paro del equipo. A fin de restaurar
el funcionamiento normal de la mquina, la presin detectada por el
interruptor 1 debe ser restaurada en su valor normal y a
continuacin apretar el pulsador REPOSICIN para excitar a la bobina
A, con lo que se cierran sus contactos y se restablece el
funcionamiento normal del circuito de control. Naturalmente, el
mismo procedimiento ser aplicable a los interruptores segundo y
tercero y a los contactos asociados y las bobinas. Este tipo de
circuito se aplica generalmente al equipo totalmente automtico, en
que la mquina o proceso debe iniciarse y detenerse por s mismo bajo
el control de los dispositivos piloto que detectan la condicin o
estado del proceso. Cuando las mquinas funcionan en estas
condiciones, generalmente es conveniente disponer de algn medio
para detener el proceso si se produce un mal funcionamiento y no
volver a restaurarlo hasta que haya sido remediado el defecto.
Resumen Los circuitos precedentes y su anlisis constituyen una base
experimental para el anlisis de los circuitos que son de uso normal
en la industria. Aunque estos circuitos no representan en modo
alguno todas las posibilidades que pueden presentarse en el control
de motores, ni siquiera la mayor parte de ellas, el procedimiento y
el mtodo de analizar su funcionamiento, si ha sido correctamente
entendido, puede ser aplicado a cualquiera de los circuitos de
control y seguido hasta comprender completamente el
funcionamiento del equipo y de los componentes de control a l
asociados. El lector que desee trabajar provechosamente en equipos
de control aplicar estos principios bsicos a otros circuitos que
estn a su disposicin hasta que est seguro de que puede interpretar
y analizar los circuitos de todos los tipos con razonable rapidez.
El riesgo de fracaso en el anlisis de los circuitos radica en la
tendencia que se tiene a deducir conclusiones apresuradas, es
decir, creer que se sabe lo que hace el circuito y cmo funciona
cuando slo se han analizado parte de sus posibilidades. Si se
aprende a estudiar un circuito contacto por contacto y bobina por
bobina hasta que se ha seguido completamente su funcionamiento en
su secuencia normal desde el principio hasta el fin, se evitarn
muchos quebraderos de cabeza en el futuro. No incluimos preguntas
de repaso al final de esta seccin. El procedimiento que el lector
debe seguir es obtener circuitos adicionales y practicar el anlisis
de ellos hasta alcanzar suficiente eficacia. Lo que distingue a un
buen diagnosticador de averas y a uno malo estriba generalmente en
la aptitud para analizar el circuito de control y determinar
rpidamente cul de los muchos componentes puede ser la causa del mal
funcionamiento de la mquina que est tratando de corregir.
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Control de motores elctricos Desarrollo de los circuitos de
control
Los circuitos de control se disean o proyectan muy pocas veces
como unidad completa. En lugar de esto se van desarrollando por
etapas sucesivas cada una de las cuales provee la funcin de control
que se desea realizar con ella. Es lo que se hace cuando se escribe
una carta, en la que se procede, prrafo por prrafo, basta expresar
la idea en el papel. El mismo procedimiento se debe seguir para
desarrollar un circuito de control. Lo primero ser concebir la idea
del conjunto de todas las funciones de control de modo que se
efecte cada funcin en su dependencia correcta con las otras
funciones que debe realizar el circuito.
6-1 TIPOS DE CIRCUITOS DE CONTROL
Hay dos tipos bsicos de circuitos de control: los de tres hilos
y los de dos hilos. Estas designaciones derivan del hecho de que a
la bobina del contactor llegan tres hilos en el primer caso y dos
en el segundo (fig. 6-1). El circuito de control con tres hilos
requiere que el dispositivo piloto primario sea del tipo de
contacto momentneo, tal como los pulsadores de contacto momentneo.
Los dispositivos de contacto permanente o mantenido, tales como los
interruptores de lmite y los interruptores de rotacin, se pueden
utilizar en
varias partes del circuito para completar a los dispositivos del
mando primario, de arranque y parada. Este tipo de control se
caracteriza por el uso de un contacto auxiliar en el contactor para
mantener cerrado el circuito de la bobina durante el tiempo en que
el motor est en marcha o en funcionamiento normal. En el circuito
de control de dos hilos, el dispositivo primario de mando o piloto
primario debe ser de contacto mantenido, como puede ser un sencillo
interruptor unipolar, una caja o panel de botones pulsadores de
contacto mantenido, o cualquier tipo de componente de control que
cierre un juego de contactos y los mantenga en esta posicin durante
todo el tiempo que el motor este funcionando. La apertura de este
contacto o contactos causa el paro del motor al dejar sin corriente
la bobina del arrancador. Todos los circuitos de control,
independientemente de su complejidad, son simples variaciones y
ampliaciones de los dos tipos bsicos. El objeto de este capitulo es
explicar cmo se pueden transformar y ampliar cada uno de estos
circuitos bsicos para el control deseado de un motor o de varios
motores mediante la adicin de pulsadores o de contactos activados
Por uno o ms
M
Parada Arranque
1M
1L
3 hilos
M
2 hilos
Contacto ointerruptor
OLOL
OLOL
2L
1L 2L
Fig. 6-1. Circuitos bsicos de control tipos dos y tres hilos
6
Desarrollo de los circuitos de control
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Control de motores elctricos Desarrollo de los circuitos de
control
dispositivos de control. Usaremos el esquema explicativo o en
lnea para desarrollar todos los circuitos de control a causa de que
este tipo de esquema se presta con ms facilidad al estudio y
preparacin de los circuitos de control. El mtodo ms sencillo para
el desarrollo de un circuito de control es comenzar por la bobina
del contactor y los dispositivos contra las sobrecargas. Se aade el
dispositivo o piloto primario para el arranque y parada del motor,
que en un circuito de tres hilos consiste generalmente en
pulsadores ARRANQUE y PARADA utilizados conjuntamente con el
contacto auxiliar del contactor. A este circuito se aaden
sucesivamente todos los contactos o pulsadores que han de ser
utilizados para realizar las funciones adicionales de control hasta
que quede desarrollado el circuito final. Cuando se trata de un
circuito de control de tres hilos hay que tener presente que todos
los dispositivos destinados a realizar la funcin de parada deben
ser dispositivos normalmente cerrados y estarn conectados en serie
con el pulsador piloto primario de parada. Todos los dispositivos
que han de realizar la funcin de arranque deben ser de contactos
normalmente abiertos y estarn conectados en paralelo con el
pulsador piloto primario de arranque. Algunas veces un circuito
requiere que dos o ms contactos normalmente abiertos se cierren
antes de proceder a la puesta en marcha de un motor. Estos
contactos, que igual pueden pertenecer a rels como a pulsadores u
otros elementos de control, deben estar conectados en serie, y el
conjunto en paralelo con los dispositivos primarios piloto de
arranque. Si, por el contrario, varios contactos deben estar
abiertos antes de realizar la funcin de parada, estos contactos
normalmente cerrados se conectaran entre s en paralelo y el
conjunto en serie con el dispositivo piloto primario para producir
el paro. Cuando haya una secuencia definida para la actuacin de
diversos componentes de control, habr que aadirlos sucesivamente al
circuito de control en el mismo orden que el que tiene su secuencia
de funcionamiento. Despus de aadir en el circuito cada contacto o
cada pulsador hay que comprobar que el funcionamiento del circuito
sea el correcto, comprobando que no se ha impedido el
funcionamiento de algn componente de control ya existente. Si se ha
asimilado la parte precedente de este libro, se tendrn los
conocimientos necesarios de las funciones de control de los
componentes y de los esquemas de circuito para comenzar a estudiar
el modo de proyectar los circuitos de control. Hasta no haber
proyectado un circuito que sea capaz de realizar las funciones
asignadas, no se puede estar seguro de ser capaz de
interpretar o analizar un circuito de control para saber con
seguridad si funciona correctamente, es decir, realiza todas las
funciones para las que ha sido proyectado. 6-2 PROYECTO DEL
CIRCUITO 1 A fin de que el procedimiento del desarrollo por partes
de un circuito resulte ms fcil de entender, consideraremos nuestro
primer circuito como una serie de modificaciones a realizar, una
detrs de la otra, para perfeccionar las misiones de control del
circuito original. El circuito de control existente (fig. 6-2b) est
destinado a controlar una bomba de agua para el transvase desde un
depsito de almacenamiento basta un depsito regulador de presin. La
disposicin fsica de la bomba y de los dos tanques, as como los
componentes de control, esta ilustrada en la figura 6-2a. El
circuito original de maniobra manual, slo dispone de pulsadores de
arranque y parada y proteccin contra sobrecargas. La bomba debe
funcionar hasta que se observe que el depsito est lleno. Entonces
el operador debe accionar el pulsador de paro y la bomba dejar de
funcionar.
Ahora el propietario desea que se instale un interruptor de
flotador en el depsito regulador de presin con el fin de evitar que
el operador tenga que apretar el pulsador ARRANQUE, poniendo en
marcha a la bomba e iniciando la entrada de agua en el depsito.
Cuando el nivel de agua ha alcanzado el valor deseado, el
interruptor de flotador FS1 abrir sus contactos, producindose el
paro de la bomba y cesando el flujo de agua. La funcin a realizar
por el interruptor de flotador es en este caso la de paro, por la
que debe ser de contacto normalmente cerrado y estar conectado en
serie con el pulsador original de PARADA, tal como se ve en la
figura 6-2c. Despus de haber estado trabajando con este control
durante algn tiempo, el propietario desea que la bomba arranque y
pare automticamente por considerarlo mucho mas cmodo y conveniente.
Solicita que se instale otro interruptor de flotador para controlar
el nivel inferior del depsito. Esta versin del circuito de control
debe hacer que la bomba arranque siempre que el agua llegue a un
nivel inferior predeterminado. La funcin de control deseada es la
de arranque, de modo que el interruptor de flotador debe tener un
juego de contactos normalmente abiertos que se cerrarn siempre que
el agua descienda hasta el nivel inferior deseado. Estos contactos
deben estar conectado en paralelo con el pulsador original ARRANQUE
para realizar la funcin de arranque del motor. Esta conexin est
representada en la figura 6-2d.
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Control de motores elctricos Desarrollo de los circuitos de
control
Despus de algn tiempo de funcionamiento con el nuevo circuito de
control, se descubre que algunas veces el nivel del depsito de
almacenamiento desciende tanto que la bomba se desceba. El
propietario solicita un control para evitar que la bomba arranque
en estas condiciones. Aunque este control no tenga que parar la
bomba mientras este funcionando, debe impedir que arranque cuando
el nivel del agua es bajo. Debe tambin parar la bomba si esta esta
funcionando y el agua llega a este nivel mnimo. As, el nuevo
control realiza la funcin de parar la bomba. La funcin de control
se puede obtener por la instalacin de un interruptor de flotador
para detectar el nivel inferior del agua en el depsito de