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• Julio Samavides Vargas

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PRÁCTICA N°10: “CONTROLES ELÉCTRICOS Y AUTOMATIZACIÓN” DATOS INFORMATIVOS: 

Facultad

: Ingeniería



Curso

: Máquinas Eléctricas

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Área

: Ciencias de la Ingeniería

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Ciclo de estudios

: VIII

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Docente responsable

: Ing. Fidel Ríos Noriega.

AUTORES: 

AVILA CHONSÉN, Jesús Aldair.....................................................0201516048

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MELGAREJO MEJÍA, Mario Anthony ...........................................0201516032

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REBAZA ZAVALETA, Stive Roger................................................0201516028

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RUEDA LÓPEZ, Sergio Antonio.....................................................0201516058

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RUIZ JARAMILLO, Nayit Desayli..................................................0201516030 NVO. CHIMBOTE – PERÚ 2018

ÍNDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 3 CAPÍTULO I .......................................................................................................................................... 4 1.

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA............................................................................................... 4 1.1.

OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................... 4

1.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................. 4

CAPÍTULO II ......................................................................................................................................... 5 2.

FUNDAMENTO TEÓRICO ........................................................................................................ 5 DEFINICION ...................................................................................................................................... 5 SISTEMAS DE AUTOMATISMOS .................................................................................................. 5 OTROS DISPOSITIVOS DE LOS AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS .......................................... 7 SENSORES UTILIZADOS EN AUTOMATIZACIÓN .................................................................. 10

CAPÍTULO III ...................................................................................................................................... 14 3.

MATERIALES Y PROCEDIMIENTO .................................................................................... 14 3.1.

MATERIALES .................................................................................................................... 14

3.2.

PROCEDIMIENTO ........................................................................................................... 14

CAPÍTULO IV...................................................................................................................................... 15 4.

RESULTADOS ........................................................................................................................... 15 4.1.

INFORME DE RESULTADOS ......................................................................................... 15

CAPÍTULO V ....................................................................................................................................... 18 5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................ 18 5.1.

CONCLUSIONES............................................................................................................... 18

5.2.

RECOMENDACIONES..................................................................................................... 18

CAPÍTULO VI...................................................................................................................................... 19 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 19

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INTRODUCCIÓN

Cuando se hace referencia a “Control Eléctrico” nos estamos refiriendo a aquellas variables de salida que tiene un controlador de un proceso. La salida de un controlador puede ser configurada de tal manera que pueda ofrecer el mejor servicio de la variable obtenida de un proceso a controlar, es así como se puede elegir desde un tipo “On-Off” hasta un control más exacto. Un controlador es un instrumento que toma la señal desde un sensor, la compara con un “setpoint” y ajusta la salida de control. Existen variados tipos de controladores, pero la mayoría presenta al menos un tipo de control de salida, que puede ser: 1.- On – Off Control, La selección del controlador para una aplicación específica depende del grado de control requerido por dicha aplicación. Las aplicaciones simples requieren solo de un control denominado “On-Off”, este tipo de control es aplicable, por ejemplo, en los termostatos de artefactos domésticos, en otras palabras, la salida del control estará 100% On (activada) o 100% Off (desactivada) 2.- Time Proportioning, Este tipo de control opera de manera muy similar al On-Off cuando la temperatura opera fuera de la llamada Banda Proporcional. La banda proporcional es un área situada alrededor del setpoint en donde el Time Proportioning opera, cuando el proceso de la temperatura ingresa a la banda proporcional (acercamiento al set point) el ciclo de trabajo se acerca al tiempo de activación (time On) y el tiempo de desconexión (Time Off) comienza a variar. 3.- Current Proportioning, En este tipo de control el controlador envía una salida que va de 4 a 20mA DC, una señal de 20mA energizará al 100% el calefactor por el contrario una señal de 4mA lo desenergizará por completo. 4.- Position Proportioning, Control que utiliza un elemento adicional para su funcionamiento denominado SlideWire, el control se realiza a travez de la funcion current proportioning la que permite controlar la posición de un dispositivo en un rango de 0 – 90 grados.

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CAPÍTULO I

1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

1.1.

OBJETIVO GENERAL 

Diseñar un automatismo a través de dos bombas para alimentar el tanque cisterna elevado desde un tanque cisterna bajo.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Conocer y comprender la forma alternada de trabajar las bombas al momento de hacer la conexión.



Realizar la experiencia de operar las bombas de forma manual mediante un conmutador.

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CAPÍTULO II

2. FUNDAMENTO TEÓRICO DEFINICION En electricidad se denomina automatismo al circuito que es capaz de realizar secuencias lógicas sin la intervención del hombre. -

Se utilizan tanto en el sector industrial como en el doméstico, para operaciones tan dispares como arranque y control de maquinaria, gestión de energía, subida y bajada de persianas, riego automático, etc.

-

Dependiendo de la tecnología utilizada, los automatismos pueden ser cableados o programados. En la primera, el funcionamiento lo define la conexión lógica, mediante cables, entre los diferentes elementos del sistema. En la segunda, es un programa el que procesa en la memoria de un dispositivo electrónico, la información que transmiten los diversos elementos que se le conectan. SISTEMAS DE AUTOMATISMOS A la hora de explicar los automatismos se deben de distinguir dos tipos o sistemas diferentes, los automatismos eléctricos de lógica cableada y los automatismos eléctricos de lógica programada. A continuación, vamos a explicar detalladamente cada uno de ellos. Lógica cableada Este tipo de instalaciones se basan en elementos discretos, es decir, sueltos como pueden ser los elementos basados en el electromagnetismo, elementos eléctricos, elementos neumáticos, elementos hidráulicos, etc.

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Digamos que es la técnica más difundida hasta el momento por su sencillez y facilidad de ejecución para aquellos sistemas cuyo nivel técnico es bajo, sin complejidades. En resumen, la lógica cableada se efectúa con elementos aislados entre ellos, comunicándolos y uniéndolos mediante un sistema de cableado. Un claro ejemplo de este sistema sería la puesta en marcha de la bomba del grupo de frenado hidráulico de un aerogenerador.

Figura 2.1. Esquema de contactores Lógica programada Con este tipo de sistema se pueden efectuar las mismas instalaciones que para los sistemas cableados, pero se utilizan en vez de elementos aislados los autómatas programables. La principal ventaja es la rapidez en la ejecución de operaciones y la posibilidad de ejecutar instalaciones con un nivel de complejidad muy elevado.

Figura 2.2. Lógica programada para un sistema de instalación. 6

No obstante, hay que aclarar que los autómatas son el cerebro de una instalación, pero para poder funcionar necesitan elementos que les proporcionen la información necesaria para poder procesarla (entradas con señales eléctricas). Además, necesitarán elementos de potencia para poder ejecutar las operaciones que dicho autómata determine (salidas). Dispositivos de entrada: Los dispositivos de entrada tienen como función dar información al circuito de mando para que sea capaz de procesarlo. Como dispositivos de entrada podremos encontrarnos los interruptores, pulsadores, conmutadores, termostatos, presostatos, detectores de nivel, detectores de posición, sensores magnéticos, sensores capacitivos, fotocélulas, etc... Circuito de mando El circuito de mando tiene como misión gobernar los dispositivos de potencia tales como relés, contactores transistores, tiristores, triacs, etc. En función de las circunstancias que informan los elementos de entrada y los elementos de potencia se producen las acciones programadas. Los circuitos de maniobra se pueden realizar con distintos tipos de tecnologías, principalmente tecnología

cableada

y

tecnología

programada.

En

próximas

entradas

desarrollaremos ambos tipos de tecnologías, comenzando por los circuitos de mando basados en los circuitos cableados. OTROS DISPOSITIVOS DE LOS AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS En todo automatismo eléctrico, además de los componentes fundamentales como los dispositivos de entrada, necesarios para aportar información al circuito de mando, son necesarios otros dispositivos para el correcto funcionamiento de dicho automatismo. En esta entrada vamos a explicar cuáles son y sus funciones dentro de los circuitos automáticos. Empezaremos por los dispositivos de potencia.

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Dispositivos de potencia. Los circuitos de potencia son aquellos que están constituidos por los dispositivos que controlan los circuitos de mando, como son las bobinas de los contactores, las electroválvulas, tiristores, triacs, etc. La función de estos elementos es ejecutar las órdenes efectuando la puesta en marcha o el paro de un motor, el paso de fluido, el encendido de un alumbrado, etc.

Figura 2.3. Contactor tele mecánico Dispositivos de señalización. Los elementos de señalización se utilizan sobre todo como elementos de información para el usuario u operario de una instalación. Cuando se está trabajando es imprescindible saber el estado en el cual se encuentra el circuito; por ello, nos indicaran si el motor está en funcionamiento, si hay una avería, etc. Los elementos utilizados para la señalización de los procesos suelen ser las lámparas incandescentes, lámparas de neón y los diodos led.

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Figura 2.4. Pilotos de señalización de cuadros eléctricos Un ejemplo de la utilidad de los dispositivos de señalización es en la automatización de un aerogenerador que con la cantidad de elementos y procesos que se pueden ejecutar al mismo tiempo, no pudiésemos tener ningún testigo de lo que ocurre en cada momento. Sería una situación caótica e imposible de identificar cualquier fallo del sistema.

En las máquinas industriales, incluidos los aerogeneradores ( energía eólica, llamada también energía renovable ), es importantísimo una buena señalización de las condiciones de funcionamiento de una determinada máquina, puesto que en muchas ocasiones los sistemas son automáticos y el operario efectúa labores meramente de controlador. Por ello la información para él es vital.

Figura 2.5. Indicadores luminosos led 9

Alimentación eléctrica. La alimentación de un circuito es la encargada de suministrar la corriente necesaria para el funcionamiento de un determinado circuito. El tipo de alimentación dependerá del tipo de necesidad del circuito. Los circuitos de potencia suelen usar tensiones de alimentación de 230voltios

de

corriente

alterna

(V

AC)

o

400

V

AC.

Sin embargo, para los circuitos de mando las tensiones de suministro pueden ser muy variadas, teniendo en cuenta las tensiones de seguridad para determinadas instalaciones. Las más usuales son: 230V AC, 48V AC, 24V AC, 12V AC, y 110V DC, 48V DC, 24V DC y 12 V DC. Como aclaración para los no expertos en electricidad, el significado de las abreviaturas DC y AC es el siguiente: DC significa Corriente continua ( en inglés Direct Current ) y AC significa Corriente alterna ( Alternating Current ). Para las tensiones de corriente alterna de 230 V y 400 V, se conectarán directamente a l a red de distribución. Para las tensiones de alterna menores, se emplearán transformadores de tensión para trabajar a menor tensión. Cuando la tensión de trabajo sea en corriente continua, será necesario además de un transformador la correspondiente fuente de alimentación para convertir la corriente de red que es alterna, en corriente continua. SENSORES UTILIZADOS EN AUTOMATIZACIÓN La automatización de las instalaciones industriales requiere la existencia de ciertos dispositivos que suplan la acción del operario en los cambios de actuación o de operación. Se trata de los sensores. de los que existe una diversidad cada vez mayor debido al avance y perfeccionamiento de los automatismos.

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Figura 2.6.: Sensores Los sensores desarrollan una serie de funciones de vital importancia en las instalaciones automatizadas. Entre ellas destacamos las siguientes: -

Seguimiento del ciclo de funcionamiento, para facilitar la sincronización de las distintas fases operativas del mismo.

-

Reconocimiento de piezas para informar al sistema de control y que este realice un proceso u otro en función del tipo de pieza detectada.

-

Vigilancia de la marcha del proceso en tiempo real, informando al sistema de control de cualquier emergencia o situación anómala para que este pueda obrar en consecuencia.

-

Vigilancia de la apertura de las defensas de máquinas, instalaciones, etc., cuando exista la posibilidad de que se ocasionen accidentes. En esencia, detectar situaciones de peligro para el personal, e incrementar la seguridad de las instalaciones.

El campo de la sensórica ha avanzado espectacularmente, motivado precisamente por las exigencias de la automatización. Hoy por hoy, tenemos la posibilidad de medir/controlar cualquier

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cosa. Para abarcar y estudiar con detalle todas las posibilidades sería necesario un curso completo dedicado exclusivamente a este tema. En esta entrada, entenderemos por sensor a aquel dispositivo capaz de convertir una magnitud física (presión, temperatura, velocidad, etc.) en una señal eléctrica directamente utilizable por nosotros. Antes de nada. aclararemos la frase "señal eléctrica directamente utilizable por nosotros". El fin último que nos marcamos es el de conectar los sensores al autómata. y es precisamente el hecho de usar un autómata lo que abre las posibilidades enormemente. Las señales provenientes de sensores que podremos utilizar directamente serán:  Señales todo-nada, proporcionadas mediante el cierre y apertura de unos contactos, o por la aplicación de tensión o no mediante elementos electrónicos (por ejemplo, un transistor saturado o en corte como salida del sensor). Estas son las señales más ampliamente utilizadas.  Señales analógicas linealizadas, es decir, aquellas en las que una magnitud física, como, por ejemplo, una temperatura, se corresponden de manera proporcional con una señal eléctrica (tensión o corriente). Al decir linealizadas, nos referimos a que un incremento en la magnitud física provoca un incremento, o decremento, proporcional en la señal eléctrica. En la tabla siguiente, podemos ver por ejemplo como un sensor de temperatura ideal, nos ofrece una tensión proporcional a la temperatura captada, de forma que en este caso por cada grado centígrado se incrementa la tensión en medio voltio.

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Figura 2.7. Tabla de temperatura y tensión de salida de un sensor Esta señal analógica conectada a una entrada analógica del autómata nos permitirá, mediante la programación pertinente, transmitir la temperatura del sistema controlado.  Señales binarias o numéricas. Cada vez son más los sensores que ofrecen su salida como una combinación binaria, facilitándonos su uso con dispositivos de control como los autómatas.  Señales analógicas: son aquellas que, entre un valor mínimo y el valor máximo, pueden tener infinidad de valores intermedios.  Señales digitales: son aquellas que, entre un valor mínimo y el valor máximo, no pueden tener ningún valor intermedio. Se conocen como señales “ 1 “ o “ 0 “ ( todo o nada ). Hechas estas aclaraciones, dividiremos los sensores en dos grandes grupos, dejando claro que para ambos grupos los podremos encontrar en sus versiones todo o nada, analógicos o numéricos: o Sensores táctiles, que requieren contacto físico con el objeto. o Sensores de proximidad, que no requieren contacto físico con el objeto. Un sensor es un dispositivo utilizado para detectar y señalar una condición de cambio. Esta condición puede ser la presencia o ausencia de un objeto (detección discreta) o una cantidad capaz de poder ser medida (detección analógica), como un cambio de temperatura, presión etc.

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CAPÍTULO III

3. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIALES 

Contactares



1 temporizador



1 interruptor termomagnético trifásico,



1 pulsadores (2na, 1 nc)



1 motor trifásico de 1 HP



Cables

3.2. PROCEDIMIENTO 

Identificamos los terminales del motor trifásico y el tablero de conexiones.



Reconocer los elementos de control que contiene el tablero.



Hacemos las conexiones como muestra y realizamos las respectivas lecturas.



Verificamos que el sistema de prevención esté funcionando.

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CAPÍTULO IV

4. RESULTADOS 4.1. INFORME DE RESULTADOS En la Figura 4.1., se muestra la conexión que hicimos para poder obtener los resultados de la practica las cuales eran obtener las diferentes potencias del circuito presente.

Figura 4.1. Esquema del circuito a realiza en el tablero de control. 15

DETALLES DEL RESULTADO OBTENIDO: En el circuito instalado en el tablero, se hizo uso de los contactores y demás miembros del mismo para poder establecer las correctas conexiones, de modo que funcione y al final se encuentre unido a un cable común para poder cerrar todos los circuitos, además de realizar la simulación o prueba de funcionamiento del mismo mediante la conexión a los focos de la zona de los pulsadores, de manera que con ellos se comprobaba o simulaba el funcionamiento del circuito adaptado a situaciones reales y una ejemplificación

de

sistemas

la

palpables

de

industria vanguardista de la actualidad. En el circuito formado también se efectuó la intervención de las fuentes tanto de contactores como también de los otros elementos del esquema mostrado. Las conexiones estipuladas tuvieron que se cuidadosamente manipuladas para apostar por el correcto funcionamiento del circuito formado. Otro punto importante es que, en esta práctica, no se realizó intervención alguna en el aspecto de fuerza, ya que no se ejecutaron las conexiones para este aspecto, solo nos centramos en el aspecto de control, formándose el circuito mostrado en la imagen.

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CAPÍTULO V

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES 

Se diseño un automático a través de dos bombas para alimentar el tanque cisterna elevado desde un tanque cisterna bajo.



Se alcanzó a conocer y comprender la forma alternada de trabajo de las bombas a la hora de hacer la conexión respectiva.



Se logro experimentar la operación con las bombas de forma manual mediante un conmutador.

5.2. RECOMENDACIONES  Tener cuidado al realizar las conexiones, cuando éstos están mal conectados se puede generar un corto.  Tomar atención a la explicación dada por el profesor al inicio de la práctica.  Darle la seriedad del caso a la práctica para cumplir todos los objetivos de la práctica de laboratorio.

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CAPÍTULO VI REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Delgado, J. (Octubre de 2009). Blogspot. Obtenido de: https://tecnologiaelectron.blogspot.com/p/automatismos-electricos.html

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Automatimos Electricos (2012). SlideShare. Roberto Daniel Rocha Obtenido de Wordpress: https://es.slideshare.net/RobertoDanielRochaCa/02-automatismos-elctricos



Automatismos Eléctricos (2014). Documentos. PDF. Obtenido de: http://grupovirtus.org/moodle/pluginfile.php/5373/mod_resource/content/1/Documentos/ Documentos/unidad%207%20automatismos%20electricos/material%201%20Automatis mosElectricos.pdf

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