2. Controles Electromagnéticos.
2.6. Introducción a los Diagramas y Símbolos.
El control de la energía eléctrica es básico cuando se usa maquinaria industrial. La electricidad industrial está relacionada en primer lugar con el control del equipo eléctrico industrial y sus procesos relacionados. Cuando se trabaja con equipo eléctrico industrial, es necesario y fundamental tener la habilidad para leer diagramas esquemáticos, aunque existen distintos tipo de diagramas relacionados con el equipo eléctrico. Otros diagramas relacionados con este tipo son: el diagrama de bloques, de interconexión, de alambrado, de disposición, los isométricos y los diagramas de construcción.
Diagramas de Línea (Diagramas de Escalera).
La forma básica de comunicación en el lenguaje de control electromagnético, es mediante el uso de los llamados diagramas de línea o de escalera. Los cuales consisten de una serie de símbolos interconectados por medio de líneas, para indicar el flujo de corriente a través de los distintos dispositivos.
El diagrama de la línea indica en un tiempo relativamente corto, una serie de información que se relaciona y que podría tomar muchas palabras para su explicación. El diagrama de línea muestra básicamente dos cosas: (1) la fuente de alimentación (que se muestra a veces con una línea mas gruesa); (2) como fluye la corriente a través de las distintas partes del circuito, como son: estaciones de botones, contactos, bobinas, etc, que se muestran en los diagramas, por lo general con líneas mas delgadas.
El diagrama de línea está orientado a mostrar la parte de los circuitos que es necesaria para la operación del controlador. Además, debe proporcionar simplicidad haciendo énfasis únicamente en la operación del circuito de motor.
Un diagrama de línea es un diagrama que muestra la lógica de un circuito de control en su forma más simple. Éste no muestra la localización de cada componente y su relación con otras componentes en el circuito. Además se usan para diseñar, modificar o expandir circuitos.
Circuitos de Control Manual.
Un diagrama básico de control expresado en la forma de diagrama de línea es aquel que muestra una estación de botones controlando una lámpara. El circuito se considera manual, debido a que una persona debe iniciar la acción para que opere el circuito. En la figura 2.6 -1, Se muestra el diagrama de línea con los símbolos de cada componente, para ilustrar el aspecto real de estas y de su operación.
Obsérvese en el diagrama de línea, que las líneas gruesas y obscuras L1 y L2 representan la alimentación (de fuerza) al circuito; la tensión de alimentación se debe indicar en alguna parte del circuito. Cuando se alimenta con tensión de corriente directa, se debe indicar la polaridad con signo (- o +).
Figura 2.6. -1. Diagrama de línea o escalera que consiste de una serie de símbolos
interconectados.
A continuación se describen los elementos principales del sistema:
A) Interruptor de botón de contacto momentáneo. Cuando se oprime el botón, abre los contactos superiores y cierra los contactos inferiores.
B) Los contactos auxiliares operan cuando el interruptor asociado lo hace. En este caso cuando la bobina es energizada, los contactos normalmente abiertos (NA) abren y los contactos normalmente cerrados (NC) cierran.
C) Contactos del relevador de sobrecarga (uno o más dependiendo de la construcción del arrancador).
D) Punto de referencia identificado en el arrancador y que corresponde a los números mostrados en el interruptor de botón (diagrama de alambrado).
E) Punto de unión, cuando no hay nodo quiere decir que no hay conexión. F) La línea de alimentación se simboliza por líneas gruesas.
2.6.1. Diagrama de Alambrado y Diagrama Esquemático.
Un diagrama de alambrado ilustra la localización física de todas las componentes, bobinas, contactos, motores y otros elementos, que se muestran en la posición real que tienen en una instalación. Por ejemplo, el diagrama de alambrado puede hacer más sencilla la forma de determinar el número requerido de conductores entre los distintos puntos de un circuito, pero es posible que se dificulte trazar el circuito mismo. El diagrama esquemático se debe usar cuando se diseña o se desea localizar una avería en una instalación. Las componentes de control se arreglan para simplificar el trazo del circuito.
2.6.2. Elaboración de Diagramas de Escalera en Forma Secuencial.
Los diagramas de escalera son los que comúnmente se usan para los circuitos de control no electrónico, se conocen también como diagramas de línea o diagramas elementales. El término diagrama de escalera se usa porque de alguna manera parecen una escalera, se inicia en la parte superior de la escalera y generalmente se trabaja en dirección hacia abajo. Se usan dos tipos de diagramas de escalera en los sistemas de control: El diagrama de escalera de control y el diagrama de escalera de potencia.
En la figura 2.6.2-1, se muestran dos diagramas de escalera básicos, el primero A es para un interruptor sencillo que actúa sobre un relevador de salida CR5 en On (dentro) y Off (fuera). El segundo, B es un diagrama de función simple con líneas paralelas para el control, cada uno de los interruptores, o ambos, accionan la salida y encienden una lámpara piloto.
En el diagrama de escalera de la figura 2.6.2-2, se tienen dos líneas funcionales activas, algunas de las prácticas comunes para el formato de los diagramas de escalera de control se ilustran en la siguiente figura. Algunas prácticas son las siguientes:
Figura 2.6.2-2. Diagrama de escalera con dos funciones.
• Todas las bobinas, lámparas piloto y las salidas, se tienen a la derecha
• Una línea de entrada puede alimentar más de una salida, si lo hace, las salidas se conectan en paralelo.
• Los interruptores, contactos u otros elementos pueden ser conectados múltiples en conexión serie, paralelo o serie-paralelo.
• Las líneas están numeradas en forma consecutiva hacia abajo en el lado izquierdo.
• Cada modo de conexión da un número de identificación único.
• Las salidas se pueden identificar por su función sobre la derecha, indicando con notas.
• Un sistema de identificación cruzada se puede incluir a la derecha. Los contactos asociados de las líneas de la bobina o salida se identifican por la localización de la línea. En la figura 2.6.2-2, el número 3 a la derecha de la línea 1 indica que un contacto normalmente abierto del relevador CR7 (la bobina sobre la línea 1) está
localizado sobre la línea 3. Para un contacto normalmente cerrado, el número puede tener un asterisco (*), o bien, una barra sobre él mismo.
• Los contactos de los relevadores están identificados por el número de la bobina del relevador más un número secuencial consecutivo, por ejemplo, se ha incluido el contacto CR7-1; en caso de que otros contactos del relevador CR7 se usaran, se numerarían como CR7-2 y así sucesivamente.
El diagrama de escalera de la figura 2.6.2-2, tiene la siguiente secuencia de operación:
Secuencia Directa
• Todos los interruptores están abiertos para iniciar, ambas bobinas están fuera (OFF).
• Se cierran SW1, SW2 O AMBOS; CR7 está energizada.
• Sobre la línea 3, CR7-1 cierra, habilitando la línea 3 (CR8 queda fuera OFF).
• Cerrado SW3 se energiza CR8 y la lámpara piloto PL1.
• Abriendo SW1 y SW2 queda todo fuera (OFF). Posible Secuencia Alternativa.
• Inicialmente se actúa sobre SW3 y no produce energización.
• Abriendo SW3 cuando todo está dentro (ON), podrían quedar fuera (OFF) CR8 y PL1 únicamente.