Fundamentos de Automatismos Eléctricos
1. Esquemas y Organización de Sistemas
Los automatismos eléctricos se representan mediante esquemas normalizados que utilizan símbolos para indicar los dispositivos y sus conexiones. Un esquema debe mostrar claramente cómo se conectan los elementos dentro y fuera del cuadro eléctrico.
Un sistema de automatización suele organizarse en las siguientes áreas funcionales:
- Conexión y corte.
- Protección (general y específica de motores/cargas).
- Control y maniobra.
- Elementos de mando y señalización.
2. Simbología Eléctrica Normalizada
Los símbolos eléctricos están normalizados a nivel internacional, lo que permite que cualquier técnico interprete correctamente un esquema. Funcionan como un lenguaje técnico común, donde cada símbolo identifica un componente y su función mediante letras y números.
Identificación de Componentes
Los elementos pueden identificarse mediante una letra y un número para diferenciar componentes iguales. También pueden emplearse dos letras para indicar la función concreta del dispositivo. En algunos casos, aparece un número delante que señala la página del proyecto donde se encuentra el componente.
Representación de Circuitos
Tipos de Esquemas
Existen diferentes formas de representar los circuitos, dependiendo de su complejidad:
- Esquema de Conjunto: Muestra el circuito de potencia y el de mando en un solo dibujo. Solo se recomienda en circuitos sencillos.
- Esquema de Potencia (o Fuerza): Representa la parte del circuito que alimenta a cargas de alto consumo (ej. motores).
- Esquema de Mando (o Control): Representa la lógica de control que gobierna los elementos de potencia.
Circuitos de Mando y Seguridad
Protección del Circuito de Mando
El circuito de mando debe disponer de una protección propia contra cortocircuitos para evitar daños en bobinas y dispositivos sensibles. Esta protección puede realizarse mediante:
- Interruptores magnetotérmicos.
- Fusibles.
- Contactos auxiliares asociados al circuito de fuerza.
Tensiones Reducidas en el Mando
El circuito de fuerza suele trabajar a 400 V, mientras que el circuito de mando lo hace normalmente a 230 V. Por razones de seguridad, en muchos casos se emplean tensiones más bajas, como 24 V o 48 V en corriente alterna o continua.
Señalización del Estado de los Contactores
La señalización permite saber si una máquina o motor está en funcionamiento. Se utilizan pilotos luminosos o balizas, normalmente conectados en paralelo con la bobina del contactor para que se enciendan cuando este se activa.
Realimentación (Auto-retención)
Cuando se utiliza un pulsador de marcha, el motor solo funciona mientras se mantiene pulsado. Para que continúe funcionando al soltarlo, se conecta un contacto auxiliar normalmente abierto (NA) del contactor en paralelo con el pulsador de marcha. Este proceso se conoce como realimentación o auto-retención.
Dispositivos de Protección en Motores Trifásicos
Arranque y Protección
En los motores trifásicos se emplean dispositivos de protección esenciales:
- El guardamotor, que se instala antes del contactor.
- El relé térmico, que se coloca generalmente después del contactor.
Relé Térmico (F)
El relé térmico protege al motor frente a sobrecargas prolongadas y la falta de una fase. No corta directamente la potencia, sino que actúa sobre el circuito de mando. Se representa con la letra F.
En el circuito de potencia se sitúa entre el contactor y el motor, y en el circuito de mando sus contactos auxiliares se colocan al inicio. Cuando hay una sobrecarga:
- El contacto normalmente cerrado (NC) 95-96 se abre y el motor se detiene.
- El contacto normalmente abierto (NA) 97-98 se cierra para señalizar la avería.
Guardamotor
El guardamotor es un dispositivo con capacidad de corte que puede abrir directamente el circuito de potencia. Incorpora protección térmica y magnetotérmica. Se instala antes del contactor y dispone de accionamiento manual. Su contacto auxiliar debe conectarse en serie con la bobina del contactor. Importante: No protege frente a la falta de fase.
Reglas de Cableado y Control de Giro
Reglas Básicas de Cableado de Contactores
Para la correcta lógica de control, se deben seguir estas reglas de conexión:
- Para activar una bobina desde varios puntos, los contactos deben conectarse en paralelo.
- Para detenerla desde distintos puntos, los contactos se conectan en serie.
- Si un contactor debe activarse solo cuando otro está funcionando, se utiliza un contacto normalmente abierto (NA) en serie.
- Si se quiere impedir que funcione cuando otro está activo, se emplea un contacto normalmente cerrado (NC) en serie, formando un enclavamiento.
Inversión del Sentido de Giro
La inversión del sentido de giro de un motor trifásico se consigue intercambiando dos fases. En la industria, esta maniobra se realiza mediante dos contactores, uno para cada sentido de giro.
El Enclavamiento
El enclavamiento es crucial para evitar que los dos contactores de inversión funcionen al mismo tiempo, lo que provocaría un cortocircuito. Puede ser de dos tipos:
- Mecánico: Mediante un bloqueo físico entre contactores.
- Eléctrico: Utilizando contactos normalmente cerrados cruzados en el circuito de mando.
Formas de Invertir el Giro
La inversión puede realizarse mediante:
- Un conmutador rotativo con posición de paro central.
- Pulsadores que obligan a pasar por paro antes de cambiar el sentido.
- Pulsadores de doble contacto que permiten invertir el giro directamente.