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RESUMEN PARTE DE LABORATORIO ING. SOSA
Federico Oru -2013
PRIMER PARCIAL
1. Manejo del Osciloscopio
Qu magnitudes se mide con dicho instrumento?
i. Amplitud o voltaje pico a pico. ii. ii. El periodo de una
onda. iii. iii. La diferencia de fase entre dos ondas.
Explicar el funcionamiento de las placas deflectoras del TRC en
un osciloscopio:
Se sita dentro del tubo dos sistemas de placas que provocan
deflexin segn dos direcciones ortogonales, entonces ser posible
combinando sus efectos lograr que el haz llegue al punto de la
pantalla que deseemos
Partes de un Tubo de Rayos Catodicos (TRC)
Sistemas y Controles de un osciloscopio
Un osciloscopio bsico se compone de cuatro sistemas diferentes:
el sistema vertical, el sistema horizontal, el sistema de disparo,
y el sistema de presentacin. La comprensin de cada uno de estos
sistemas permitir aplicar el osciloscopio con efectividad para
abordar problemas de medidas especficas. Sistema y controles
verticales
Los controles verticales se utilizan para situar y definir
verticalmente la escala de la forma de onda. Los controles
verticales tambin se utilizan para configurar el acoplamiento de
entrada y otros acondicionadores de la seal. Sistema y controles
horizontales El sistema horizontal de un osciloscopio est
estrechamente relacionado con la adquisicin de la seal de entrada.
Los controles horizontales se utilizan para situar y definir
horizontalmente la escala de la forma de onda.
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Sistema de disparo y controles La funcin de disparo de un
osciloscopio sincroniza el barrido horizontal en el punto correcto
de la seal, funcin esencial para la clara caracterizacin de la
seal. Los controles de disparo permiten estabilizar las formas de
onda repetitivas.| El disparo por flanco, es el tipo de disparo
bsico y ms comn, y est disponible en los osciloscopios analgicos y
digitales. Sistema de presentacin y controles El panel frontal de
un osciloscopio incluye la pantalla de presentacin y los controles,
teclas, interruptores e indicadores utilizados para el control de
la adquisicin de la seal y de su presentacin. El panel frontal
tambin incluye los conectores de entrada Como seleccionar un
osciloscopio
Ancho de banda: es la frecuencia mxima a la que el equipo puede
responder adecuadamente. En nuestro caso el osciloscopio es de 20
MHz.
Tiempo de subida: es el tiempo requerido para el borde delantero
de un impulso suba desde el 10% al 90% de la amplitud total de
dicho impulso.
Sensibilidad vertical: da el mnimo nivel de seal que el
instrumento puede detectar. Como ejemplo una sensibilidad de 10
mV/div es buena.
Los canales (CH1 o X CH2 o Y) son los conectores por donde
entran las seales al osciloscopio, con dos canales generalmente ya
es suficiente.
Impedancia de entrada: Es el efecto de carga del instrumento
sobre el circuito bajo prueba, debe ser la ms alta posible. Suele
ser de 1M en paralelo con una capacitancia.
Tamao de la pantalla: En general cuanto mayor sea la pantalla,
mejor ser la presentacin y mayor la precisin con se que pueden
realizar las mediciones.
Velocidad: Para osciloscopios analgicos esta especificacin
indica la velocidad mxima del barrido horizontal, lo que nos
permitir observar sucesos ms rpidos. Suele ser del orden de
nanosegundos por divisin horizontal.
Exactitud en la ganancia: Indica la precisin con la cual el
sistema vertical del osciloscopio amplifica atena la seal. Se
proporciona normalmente en porcentaje mximo de error.
Exactitud de la base de tiempos: Indica la precisin en la base
de tiempos del sistema horizontal del osciloscopio para visualizar
el tiempo. Tambin se suele dar en porcentaje de error mximo.
Medicin de la Amplitud de una Onda a) Ajustar el selector
Time/div hasta obtener en la pantalla la figura de dos o tres
ciclos. b) Ajustar el Volt/div hasta conseguir una onda ms
amplia. c) Contar el nmero de divisiones que ocupa la onda
completa.
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Medicin de la Frecuencia de la Onda a) Ajustar el selector
Time/div hasta obtener en la pantalla la figura de un ciclo
completo. b) Centrar la seal verticalmente de tal forma que la
parte superior sea igual a la
parte inferior de la onda. c) Central la seal horizontalmente de
forma a que el inicio del ciclo coincida con el
centro de la pantalla. d) Contar el nmero de divisiones que
ocupa el ciclo de la onda. Medicin de la Diferencia de Fase
Conectar dos transformadores de 220/6 V, en fases distintas a)
Medir el periodo de cualquiera de las ondas. b) Configurar el
osciloscopio en modo Dual de modo a visualizar ambas seales. c)
Central la seal tanto vertical como horizontalmente de forma a que
el inicio del
ciclo de cada seal coincida con el centro de la pantalla. d)
Contar el nmero de divisiones entre las crestas de las dos
seales.
2. Resistencia de Puesta a Tierra El instrumento utilizado para
la realizacin de esta medicin es el telurometro. En los sistemas de
alimentacin elctrica un conductor se conecta a tierra porque:
Brindan seguridad a las personas.
Protegen las instalaciones, equipos y bienes en general al
facilitar y garantizar la correcta operacin de los dispositivos de
proteccin.
Establecer un potencial de referencia y desviar las corrientes
de fuga o descargas a la tierra.
Mtodo de la cada de potencial
Este mtodo es mas utilizado para sistemas de puesta a tierra
grandes o cuando la
posicin del centro de la puesta a tierra no es conocido y es
inestable (por ejemplo: el
sistema esta por debajo del suelo de un edificio). Tambin puede
ser utilizado cuando
el rea para colocar los electrodos de prueba est restringida o
es inaccesible. Tambin
se utiliza cuando otros mtodos dan resultados poco razonable y
es, en general, mas
preciso. Este mtodo ser utilizado para la mayora de los
electrodos de tierra, y o se
utilizar cuando los electrodos de prueba cubran una gran
rea.
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Procedimiento 1. conectar el electrodo bajo prueba a los
terminales C1 y P1. 2. Llevar la pica de corriente (C) tan lejos
como sea posible del electrodo bajo prueba
(E). Conectar esta pica al terminal C2 del medidor de tierras.
3. Llevar la pica de potencial (P) a mitad de camino entre E y C,
sobre la recta que les
une. Conectar el cable de esta pica al terminal P2 del medidor
de tierras. 4. Realizar la medida, siendo esta la resistencia R1.
5. Poner la pica (P) a una distancia igual al 40% de EC desde E y
tomar una segunda
lectura (R2). 6. Poner la pica (P) a una distancia igual al 60%
de EC desde E, y tomar una tercera
lectura (R3). 7. Calcular el valor medido de R1, R2 y R3 (R
media). 8. Restar a R3 el valor medio y expresarlo como un
porcentaje de la R media. 9. Si el porcentaje es 1.2 veces mas
pequeo que la precisin requerida del resultado,
entonces la R media puede ser tomada como la resistencia de
tierra, con esta precisin.
10. Si esto no es as, entonces se coloca C mas lejos de E, o
usar el mtodo de la pendiente.
Regla del 61.8% Si se conoce el centro elctrico del electrodo,
se puede realizar la medida situando el electrodo P al 61.8% de EC
desde E, valiendo la medida obtenida como resultado aproximado. En
realidad, como se desconoce el centro elctrico, o se puede aplicar
este mtodo.
Obs.: En caso de no poder clavarse el electrodo auxiliar (P2),
el contacto eficaz con el suelo se obtiene con un electrodo plano
de 200 cm2 con 25 kg de peso. Mtodo de la pendiente
Si el mtodo de la cada de potencial falla por o dar suficiente
precisin, el mtodo de
la pendiente utilizado mayormente para sistemas de electrodos
que cubren una gran
rea, podr ser utilizado
1. Conectar C1 y P1 al electrodo bajo prueba, como en el mtodo
anterior.
2. Tomar lecturas situando la pica P a las distancias: 20%, 40%
y 60% desde el
electrodo E. Estas lecturas son: R1, R2 y R3
respectivamente.
3. Para mayor exactitud se pueden hacer medidas al 90%, 80% y
70% de EC,
obteniendo tambin los valores R1, R2 y R3. Los valores R1, R2 y
R3 son
similares a los hallados en el primer mtodo (cada de potencial)
sin embargo,
ahora los valores en lugar de promediarlos, hallaremos el valor
.
4. Clculo de : = (R3-R2)/(R2-R1)
5. Multiplicar PT/C por EC y obtener la distancia EP. (Para el
valor de aparece un
valor de PT/C) en las tablas del Dr. Tagg.
6. Poner la pica de potencial a la distancia EPP hallada, y
tomar la lectura. Esta
lectura en la resistencia de tierras del electrodo bajo prueba,
y ste ser el
resultado.
7. Repetir el procedimiento variado EC.
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3. Resistencia de Aislacin
Los instrumentos utilizados para la realizacin de las pruebas
son: el megger y los cables para realizar el conexionado.
La resistencia de aislacin viene dada por el valor en megaohm,
al aplicarle una fuente de tensin de CC, durante un tiempo
determinado que produce una corriente de fuga en el aislamiento en
caso de prdida de su aislacin.
Esta prueba permite determinar el estado que generan los
aislamientos elctricos de un aparato o de una instalacin elctrica,
de tal manera que pueda soportar conforme a las normas, los valores
de tensin y de corriente nominal y de prueba.
Precauciones al realizar la medicin Durante estos ensayos la
tensin aplicada debe ser por corto tiempo
para no daar justamente las aislaciones.
Cada vez que se cambie de carga de medicin se deben retirar los
puntos de medicin del objeto que est midiendo.
Antes de cualquier medicin debe comprobar que los hilos de
prueba y los medidores de aislamiento no estn estropeados.
No se deben tocar los puntos de medicin mientras se efecta la
misma.
(peligro de golpe de corriente). Medicin del aislamiento de
bobinado de transformadores
Se emplea un megger de 1 kV.
La medicin se efecta en tres pasos, primero se mide la
resistencia de los devanados entre alta y baja tensin, despus entre
alta tensin y tierra; y finalmente entre baja tensin y tierra.
Medicin del aislamiento de motores elctricos
Se emplea un megger de 500 V
Se mide la resistencia de aislacin entre bobinados unidos
temporalmente y la carcasa, y entre bobinados y carcasa.
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Tabla de valores mnimos para los ensayos
Tensin nominal del circuito Tensin de prueba(Volt) Valor mnimo
de la resistencia de
aislamiento (M)
Circuito de proteccin y control a tensin reducida
250 0.25
Tensin nominal menor a 500V, si no se trata de circuito
de proteccin
500 0.50
Tensin nominal mayor a 500V 1000 1.00
4. Resistividad del suelo Mtodo de Wenner
El principio bsico de este mtodo es la inyeccin de una corriente
directa o de baja frecuencia a travs de la tierra entre dos
electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide
entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos estn enterrados en
lnea recta y a igual separacin entre ellos. La razn V/I es conocida
como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno
es una funcin de esta resistencia y de la geometra del electrodo.
En la figura se observa esquemticamente la disposicin de los
electrodos, en donde la corriente se inyecta a travs de los
electrodos exteriores y el potencial se mide a travs de los
electrodos interiores. La resistividad aparente est dada por la
siguiente expresin:
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Si la distancia enterrada (B) es pequea comparada con la
distancia de separacin entre electrodos (A). O sea A > 20B, la
siguiente frmula simplificada se puede aplicar:
La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones
representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno de
un radio igual a la separacin de los electrodos. Se recomienda que
se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras
para que no sean afectadas por estructuras metlicas subterrneas. Y,
que con ellas se obtenga el promedio.
SEGUNDO PARCIAL 1. Luxmetro
Un luxmetro (tambin llamado luxmetro o light meter) es un
instrumento de medicin que permite medir simple y rpidamente la
iluminancia real y no subjetiva de un ambiente. La unidad de medida
es lux (lx). Contiene una clula fotoelctrica que capta la luz y la
convierte en impulsos elctricos, los cuales son interpretados y
representada en un display o aguja con la correspondiente escala de
luxes.
2. Indicador de secuencia de fase
Sirve para conocer la rotacin que tendr un motor trifsico antes
de conectarle los cables R S T y ponerlo en marcha, dato
especialmente importante para el accionamiento de maquinas que no
debern girar al contrario de las indicaciones de su fabricante.
3. Frecuencmetro a lengetas El frecuencmetro de lengeta consta
de muelles o lminas de acero que se ajustan mecnicamente para que
ofrezcan diferentes frecuencias propias de vibracin. El conjunto se
excita por medio del campo alterno de un electroimn, producido por
la corriente cuya frecuencia se trata de medir. La lengeta cuya
frecuencia de vibracin est en resonancia con la frecuencia a medir,
vibrar ms intensamente; las lengetas vecinas tambin vibran
ms o menos, de forma que segn sea el aspecto de vibracin del
conjunto de lengetas, se puede realizar una lectura directa de la
frecuencia, o tomar un valor medio. Estos frecuencmetros se ajustan
mediante pesos aadidos mediante soldadura a las lengetas.
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C
4. Medicin de capacitores Usos de los capacitores 1. Mejorar el
factor de potencia 2. Como rectificador o como filtro 3. Arranque
de motores monofsicos Mantenimiento de un capacitor
Los capacitores en general no requieren ningn mantenimiento muy
especial, salvo aquellos como los patrones que se tienen en baos de
aire o aceite controlados en temperatura. Someter a un capacitor a
grandes cambios de temperatura, por ejemplo, pueden provocar
fracturas en sellos y ocasionalmente producir la fuga de
dielctricos hmedos; o por el contrario, adquirir humedad ante
ambientes que tiendan a condensar partculas de agua. Fallas tpicas
de un condensador
Estas pueden ser causadas por: perforacin del dielctrico;
envejecimiento; deformacin mecnica; exceso de calor; alto voltaje;
polaridad invertida en el caso de los electrolticos. Los efectos ms
comunes relacionados con estas causas son:
Cortocircuito entre las placas
Circuito abierto entre la placa y el conductor que lo conecta al
exterior.
Fugas en el dielctrico. Preparativos para la medicin
Verificar el estado y funcionamiento del instrumento y de las
herramientas.
Seleccionar los rangos de lectura de los instrumentos de acuerdo
a los clculos matemticos.
Descargar el capacitor antes de realizar cualquier medicin.
Proceso de medicin
Medicin de Capacitancia de un condensador trifsico
Ajustar el selector del capacmetro en un rango acorde al valor
de capacitancia nominal.
Colocar los conectores en bornes no consecutivos del
capacitor.
Realizar la medicin y registrarlo. Medicin de Capacitancia de un
condensador monofsico
Ajustar el selector del capacmetro en un rango aceptable de
acuerdo al valor de capacitancia nominal.
Colocar los conectores en los bornes del capacitor.
Realizar la medicin y registrarlo. Datos tpicos observados en un
condensador: Capacitancia, tolerancia,
Frecuencia, Tensin de ruptura, potencia reactiva (solo en
trifsicos).
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5. Medidor monofsico de energa elctrica Conexionado
Partes del medidor
Elemento Mvil: Conjunto formado por un disco de aluminio, el eje
y las partes solidarias, que gira con velocidad proporcional a la
potencia elctrica del circuito cuya energa se desea medir. El eje
lleva un acoplamiento sin fin que engrana con el integrador,
transmitindole el movimiento y permitiendo as el registro de
energa. El eje va montado sobre cojinetes especiales.
Bobinas de Tensin y de Corriente: Son las que producen los
campos magnticos que obran sobre el disco originando as el
movimiento o par motor del elemento mvil. La bobina de corriente se
caracteriza por ser de alambre grueso y pocas espiras, mientras que
la bobina de tensin posee muchas espiras pero de alambre muy
delgado
Bornera: Sitio donde estn colocados los bornes de conexin del
contador y donde internamente se encuentran conectadas las dos
bobinas.
Clculo de tarifa por consumo de energa monofsica de la ANDE
Tarifa: Costo unitario por Kwh*consumo del mes
Consumo del mes: cte*(Lectura actual-Lectura anterior)
cte: depende del medidor
Costo unitario: 355.03 [GS/KWh]
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6. Medidor trifsico de energa elctrica Conexionado
Principio de funcionamiento Est basado en el principio de
funcionamiento de Ferrari. Los elementos fundamentales de que
consta todo contador son:
La bobina voltimtrica se conecta en paralelo con el circuito,
produciendo un campo magntico proporcional a la tensin y la bobina
amperimtrica en serie con el circuito a medir, producindose otro
campo proporcional a la intensidad.
El vector tensin y el vector intensidad estn desfasados 90 para
poder medir la energa activa. Los dos campos magnticos que generan
las bobinas atraviesan el disco de aluminio, creando un par de
fuerzas que hace girar el disco en un sentido determinado. La
cantidad de vueltas que da dicho disco es proporcional al par de
fuerzas y al tiempo transcurrido.
El eje del disco est unido a un tornillo sin fin que transmite
el giro al totalizador mediante ruedas dentadas. El dispositivo de
frenado evita que se acelere el disco y hace que se pare cuando no
pasa corriente por la bobina de intensidad.
El totalizador o integrador registra las vueltas del disco y los
transforma en saltos de numeracin. Cuando se producen un nmero de
vueltas determinado en el disco, salta un nmero en el
totalizador.
El contador de energa trifsica Se puede considerar compuesto por
tres sistemas monofsicos, es decir, con tres bobinas voltimtricas y
tres bobinas amperimtricas conectadas en estrella.
Calculo de la tarifa por consumo de energa elctrica de la ANDE
Tarifa: Costo unitario por Kwh*consumo del mes
Consumo del mes: cte*(Lectura actual-Lectura anterior)
cte: depende del medidor
Costo unitario: 365.45 [GS/KWh]
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7. Regulador de Potencia Reactiva Inductiva Conexionado
Funcionamiento: El regulador de potencia es un aparato
electrnico con una
combinacin de rels, contactores, y sensores. Este dispositivo
mide la potencia
reactiva de la red con la cual puede calcular el valor del
factor de potencia y la
compara con un valor asignado al dispositivo, si la lectura es
menor al valor
establecido del factor de potencia entonces abre una entrada de
banco de
capacitor mediante la utilizacin de contactores. El instrumento
repite la
operacin hasta que el factor de potencia medido supere el valor
establecido.
Es importante recalcar que el dispositivo es capaz de sacar de
accin a un
banco de capacitores si es que ya no es necesario, ya que el uso
excesivo de
capacitores puede generar sobre tensin en la red y as disminuir
las horas de
vida de los aparatos conectados a la red.
El Transformador de Corriente (TC) se coloca a la entrada de la
red, ya que
debe medir la corriente mxima posible, es decir, la suma de la
corriente de la
carga y la de los condensadores. El TC se utiliza para reducir
la corriente a un
valor que pueda trabajar el instrumento.
Calculo del banco de capacitores y de las etapas del banco
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8. Transformadores de medicin Transformador de corriente -
Conexionado
El bobinado primario del TC se conecta en serie con la carga y
el
secundario en serie con el ampermetro o la bobina amperomtrica
del
vatmetro o del cosfmetro.
La relacin de transformacin es a=Ip/Is.
El secundario del TC nunca debe trabajar en vacio.
Transformador de tension - Conexionado
El bobinado primario del TP se conecta en paralelo con la carga
y el
secundario en paralelo con el voltmetro o la bobina voltimtrica
del
vatmetro o del cosfmetro.
La relacin de transformacin es a=Vp/Vs.
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9. Puente de Wheastone
Un puente de Wheatstone se utiliza para medir resistencias
desconocidas mediante el
equilibrio de los brazos del puente. Estos estn constituidos por
cuatro resistencias
que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la
resistencia bajo medida.
Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisin, el
valor de Rx puede ser
determinado igualmente con precisin. Pequeos cambios en el valor
de Rx rompern
el equilibrio y sern claramente detectados por la indicacin del
galvanmetro.
Procedimiento
Armar el circuito del puente de wheastone.
Mediante un ampermetro verificar si la corriente que circula a
travs
los bornes B y C es nula, sino se procede a ajustar a cero
variando el
valor de la resistencia del potencimetro.
Una vez ajustado a cero el valor de la corriente, calcular el
valor de la
resistencia Rx.
Comparar el valor obtenido con el valor nominal de la
resistencia.
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10. Circuito de mando y de fuerza con contactores a) Con
contactores solamente
Principio de funcionamiento El circuito de fuerza se compone de
fusibles, contactos de la lnea y
elementos calentadores de las protecciones trmicas. Por el
circuito de fuerza la energa elctrica de la corriente trifsica va
al devanado del estator gobernado.
El circuito de mando del arrancador se compone de un cuadro de
dos botones: (arranque) y (stop), que conecta la bobina del
interruptor magntico el bloque de contacto y los contactos de la
proteccin trmica, el circuito de mando sirve para gobernar el
arrancador propiamente dicho.
Condiciones de dimensionamiento: Tipo de carga (resistiva,
inductiva o capacitiva)
Tensin y frecuencia de la red elctrica
Potencia o corriente de la carga
Categora de servicio del aparato segn aplicaciones en CA
Tiempo en que estarn cerrados sus contactos de fuerza y pasando
corriente por ellos.
Frecuencia y voltaje de trabajo de la bobina del contactor Qu
pasara si el contacto NA 13-14 se destruye? Hacer el circuito para
medir la energa elctrica consumida mediante un
medidor de induccin monofsico usando un TC y un TP
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b) Circuito de mando con temporizador
Funcionamiento: El circuito de mando cuenta con dos botoneras
con pulsadores de marcha y paro. S1: Pulsador de marcha siempre en
paralelo con el contacto de realimentacin S0: pulsador de paro en
serie con S1 conectado como se muestra en el diagrama F1: Fusible
que se utiliza como proteccin del circuito de mando KM1: Contactor
que prende y apaga la carga TEMPORIZADOR KD1: Desconexin del
contactor al cabo de un tiempo de accionar el pulsador S1
El contactor KM1 conecta al dar impulso sobre el pulsador S1 y
queda autoalimentado por su contacto abierto al soltar aquel
Al energizar S1 se energiza KD1 y luego de un tiempo
preestablecido se apaga K1 y por lo tanto tambin se desconecta la
carga
Si antes que se cumpla el tiempo preestablecida se pulsa S0 se
interrumpe la cuenta del temporizador y se desconecta el
contactor.
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c) Circuito de mando activado por boya
Principio de funcionamiento
En el circuito de mando se cuenta con un selector que en un
aparato o una mquina sirve para escoger una operacin entre varias
en este caso se cuenta con dos operaciones una hacer trabajar
manual y otra automtica una electrobomba.
Al poner en manual pasa la corriente por el contactor (K1) que
conecta el motor de la electrobomba en este caso utilizamos un foco
como carga para simular el encendido de la bomba. Al encenderse el
foco comienza a trabajar la bomba, suponiendo que se desea llenar
un reservorio de agua se debe estar atento para apagar la
electrobomba cuando ya llega el agua al mximo nivel.
Colocando el selector en automtico el circuito esta conectado a
un flotador elctrico mejor conocido como boya que tiene la funcin
de arrancar la bomba de llenado, cuando el nivel del agua en el
reservorio ha llegado al mnimo y detener la bomba, cuando el agua
ha alcanzado el nivel mximo, de esta manera se evita el derrame de
agua.
Diagrama elctrico de conexin Identifique el color de los cables
de la boya (negro,
caf y azul).
Primero conecte el cable azul de la boya al cable de alimentacin
de la bomba (color rojo) y despus, conectar el cable negro de la
boya al neutro de la instalacin elctrica
El cable caf debe mantenerse aislado, para la operacin de
llenado.
Al conectar el cable caf y aislando el azul la boya se puede
utilizar para vaciar el reservorio como se ve en la siguiente
figura.
AUTOMATICO MANUAL
A1
A2
K1
K1
N
220 V
SELECTOR 0-1: interruptor si se desea hacer
trabajar la bomba de forma manual o automtica
BOYA (automtico): Controla el nivel de agua en un reservorio de
agua.
CONTACTOR K1: conecta o desconecta el
motor de la electrobomba
FUSIBLES F1: proteccin del circuito