Serie Básica 101
Temario
A continuación presentamos los temas ofrecidos. Después de terminar el módulo, usted entenderá la operación mecánica de un botón pulsador, estaráfamilizarizado con los estándares locales e internacionales que los rigen, y podrá seleccionar correctamente los diferentes tipos de botones pulsadores a las aplicaciones correspondientes.
Introducción 5
¿Qué es una Lumitorre? 6
Características Básicas de los Botones Pulsadores 7
¿En dónde se utilizan los Botones Pulsadores? 7
Crecimiento de Mercado 7
Repaso 1 9
Características Mecánicas de los Botones Pulsadores e Interruptores
Selec-tores 10
Botones Pulsadores 10
Interruptores Selectores 10
Como Funcionan las Levas 11
Momentáneo y Mantenido 12
Momentáneo 12
Mantenido 13
Parte Frontal del Panel 14
Dos Tamaños Estándares 14
Códigos y Valores Nominales 15
Estilos y Usos de Botones Pulsadores 17
Botoneras 20
Placas 21
Repaso 2 22
Fondo del Panel 25
Normalmente Abierto y Normalmente Cerrado 25
Configuración de Bloques de Contactos 25
Estilos de Unidades Luminosas y Usos 26
Botones Pulsadores Combinados con Luces Indicadoras 28
Botones Iluminados 28
Accesorios 29
Asuntos de Diseño e Instalación 30
Espaciado Mínimo 30
Espaciado Mínimo 30
Unidades Luminosas 30
Repaso 3 31
Donde se Utilizan las Lumitorres 33
Armado de una Lumitorre 34
Repaso 4 37
Estándares NEMA 38
Especificaciones IEC (IP) 39
Glosario 40
Respuestas del Repaso 1 41
Respuestas del Repaso 2 41
Respuestas del Repaso 3 42
Bienvenido
Bienvenido al Módulo 17, que trata de Botón Pulsador(es) y Lumitorre(es). Son dispositivos para ayudar a cambiar el funcionamiento de una máquina, oentender su estado actual.
El término “botón” se utiliza para referirse a dos cosas diferentes. Primero, se trata de un tipo específico de botón que se maneja oprimiéndolo en un panel. El segundo es un grupo general de componentes, o productos de interfaz
hombre/máquina, que incluye: Luces Indicadoras, Interruptores Selectores,
Potenciómetros—y botones de presión— a través de los cuales la gente
inter-actúa con las máquinas.
Figura 1. Botones
Como los demás módulos en esta serie, este módulo presenta pequeñas sec-ciones de material nuevo seguidas por una serie de preguntas sobre este mate-rial. Estudie el material cuidadosamente, conteste después a las preguntas sin hacer referencia a lo que acaba de leer. Usted es el mejor juez de su asimilación del material. Repace el material tan frecuentemente como lo considere necesario. Lo más importante es establecer una base sólida sobre la cual construir conforme avanza de tema en tema y de módulo en módulo.
Nota sobre Estilos de
Fuentes Los puntos esenciales son indicados en negritas.
Los elementos de Glosario se presentan en cursivas y subrayados la primera vez que aparecen.
Viendo el Glosario Las versiones impresas tienen el glosario al final del módulo. Usted puede tam-bién hojear el Glosario seleccionando con el mouse la marca de Glosario en el margen izquierdo.
Introducción
Hoy en día, una máquina efectúa frecuentemente varias funciones. Los seres humanos controlan la máquina, iniciando cambios con base en asignaciones de tarea o avanzando la máquina hacia el segundo paso del proceso. Es donde intervienen los botones. A través de los botones, los trabajadores puedeninteractuar con la operación de la máquina.
Veamos ejemplos a lo que se refiere la gente por el término “botón”. La parte que usted puede ver o ajustar en la parte frontal del panel se conoce como el
opera-dor. Existen cuatro operadores comunes:
Figura 2. Cuatro Operadores Comunes
En la parte posterior del panel, usted encontrará los bloques de contactos y las
unidades luminosas. Conforme el operador es activado, el bloque de contacto
“hace” el circuito eléctrico y la máquina arranca, se detiene, o funciona de la man-era seleccionada por el trabajador. Si el botón es una luz indicadora, la lámpara se enciende para señalar la etapa en la cual se encuentra la máquina.
Figura 3. Fondo de Panel Interruptor Selector Botón Pulsador Interruptor Selector de Llave Luz Indicadora
Recuerde que las luces indicadoras son partes de la familia de los botones pulsadores. El ajuste de un interruptor selector o el hecho de empujar un botón
es lo que hacen los trabajadores para decir a la máquina cómo operar. Las lucen indicadoras dicen al trabajador lo que la máquina está haciendo (o deja de hacer).
Usted puede considerar que los botones pulsadores y los interruptores selectores son similares a los interruptores de luz en su cocina; se encuentran en donde usted toma la decisión de encender la luz. Las lucen indicadoras son simple-mente las luces que se encienden. Cuando se suministra energía eléctrica a una máquina, y cuando la luz se enciende, la máquina le está diciendo que está funci-onando.
Figura 4. Botones Pulsadoras y Cómo los Trabajadores Interactúan con las Máquinas
¿Qué es una Lumitorre? Las lumitorres son una forma especial de luz indicadora. No son lucen montadas
en la parte frontal de un panel para un solo operador. Las lumitorres son mini-torres de luces independientes montadas habitualmente sobre una máquina. Puesto que las lumitorres son torres, pueden verse de todas las direcciones (360°). De esta forma, los trabajadores de cada ángulo pueden ver el estado de una máquina.
Los trabajadores saben lo que la máquina está haciendo revisando ya sea la
posición o el color de las luces encendidas.
Las lumitorres pueden también proporcionar una alarma de audio y/o una señal de luz estroboscópica.
Figura 5. Lumitorre Los trabajadores oprimen o seleccionan
un botón para decirle a la máquina lo que tiene que hacer.
Una luz indicadora indica al trabajador lo que la máquina está haciendo.
Características
Básicas de los
Botones Pulsadores
Los botones pulsadores son utilizados en aplicaciones que requieren que la gente arranque, pare o cambie una máquina y también en los casos en los cuales los trabajadores deben rastrear la etapa en la cual se encuentra la máquina.
En Campo
Los botones pulsadores en este equipo de feria, permiten el desplazamiento de los carros hacia adelante o hacia atrás. El hecho de hacer girar un potenciómetro hace que se desplacen más rápidamente. ¿Quiere usted seguir? Un modo del interruptor selector “hace trotar” los carros hasta la plataforma de carga.
Figura 6. Aplicación en Equipo de Carnaval
Después que usted y su compañero haya subido en el carro, otro modo lanza los carros hacia adelante.
¿En dónde se utilizan los Botones
Pulsadores?
Existen algunos otros usos comunes de los botones:
• Líneas de armado - Desde plantas de embotellado hasta automóviles, los botones pulsadores permiten controlar máquinas para varias operaciones con el objeto de ayudar a los trabajadores a efectuar inspecciones, agregar partes, corregir herramientas y encaminar equipo. La producción moderna sería difícil sin los botones pulsadores.
• Máquinas independientes - Todas las máquinas industriales, compresor de aire, taladro, sierra o sujetador de molde están controladas por un botón pul-sador.
• Lavado de carros - ¿Desea usted un poco de cera caliente y limpieza de la parte inferior de su vehículo? El operador que lavó sus rines oprime el botón que controla automáticamente el resto del trabajo de lavado de su coche. En cada etapa, lucen indicadoras le dicen lo que está ocurriendo.
la información requerida para tomar estas decisiones y después el operador hace cambios al proceso mediante la utilización de los interruptores selectores y otros botones pulsadores.
Repaso 1
Conteste las preguntas siguientes sin hacer referencia al material que se le acaba de presentar. Empiece la sección siguiente cuando esté seguro que entendió lo que acaba de leer.1. ¿En qué sentido el significado general de un botón pulsador difiere de un botón específico?
_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2. Los “Botones Pulsadores” pueden ser dispositivos de entrada y salida.
VERDADERO FALSO
3. Nombre tres tipos comunes de operadores. a) _______________
b) _______________ c) _______________
4. Liste dos aplicaciones para botones pulsadores, incluyendo una aplicación no mencionada en este módulo. (En los próximos días, observe el número de veces que usted ve aplicaciones para botones pulsadores).
a) _______________ b) _______________
5. El crecimiento reciente del mercado de los botones pulsadores se debe a más _______________ y más _______________.
6. ¿Dónde están montadas habitualmente las lumitorres y por qué?
_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________
Características
Mecánicas de los
Botones Pulsadores
e Interruptores
Selectores
Veamos ahora la parte interna de un botón pulsador y un interruptor selector para entender como funcionan. Empecemos por las características mecánicas de los botones pulsadores.
Botones Pulsadores Recuerde que los botones pulsadores consisten de operadores y bloques de con-tacto. Las ilustraciones en la Figura 7 abajo muestran como la presión aplicada por el dedo es convertida en una conexión (o bien desconexión) de circuito. La parte que usted ve y la cual es empujada por el dedo se conoce como
opera-dor. Dentro, existe un parte relacionada que traduce el movimiento del dedo en el movimiento de una placa o barra. La placa empuja los vástagos hacia abajo
en el bloque de contacto y un grupo de contactos es desplazado realmente, abriendo y cerrando los circuitos eléctricos.
Figura 7. De la Presión del Dedo hacia la (Des)Conexión de Circuito
Interruptores Selectores Los interruptores selectores funcionan todos sobre el mismo principio general:
Contienen un interruptor selector simple en la parte frontal del panel, y una amplia gama de combinaciones de contactos potenciales (a través de los bloques de contacto), en la parte interna de la caja. La diferencia principal entre el interruptor selector y el botón pulsador es que, mientras que un botón pulsador tiene una placa que empuja hacia abajo ambos vástagos de contactos al mismo tiempo, un interruptor selector tiene una Leva rotatoria con rebordes y planos en ella, lo que permite accionar los vástagos de manera independiente.
Los interruptores selectores están disponibles en versiones de 2 posiciones, 3 posiciones o 4 posiciones y se utilizan frecuentemente cuando se requiere de
más que una sola opción de control.
Figura 8. Interruptor Selector y Posiciones de Leva
Operador Placa Vástago Bloque de
Contactos
Posición Central: Posición Inicial de Leva
Posición Izquierda: Oprime el Vástago Izquierdo
Posición Derecha: Oprime el Vástago Derecho
Como Funcionan las Levas
Los interruptores selectores utilizan levas en combinación con bloques de
contactos para ofrecer un amplio rango de aberturas y/o cierres de circuito. En el
diagrama siguiente, utilizaremos “X” para designar un circuito cerrado (excitado o “encendido”) para una posición particular de un interruptor selector y “O” para designar un circuito abierto (no excitado o “apagado”).
En las Figuras 9, 10 y 11 abajo, se utiliza un interruptor selector de tres posi-ciones para abrir o cerrar dos circuitos, “manual” y “auto”, para una aplicación de bomba. A continuación se presenta como funciona el control (recuerde que las posiciones reflejan una posición izquierda, centro y derecha del interruptor sele-tor). Posición de Interruptor Resul-tados de Leva Resul-tados de Control Efecto de Control
Manual Apagado Auto
Figura 9. Interruptor en “Manual” ” Circuito Man-ual = Cerrado Circuito Auto = Abierto
Cuando el interruptor está en “manual”, la bomba tiene la energía disponible. La persona que maneja la bomba puede encender o apa-gar a través de un control manual separado. Puesto que el control se basa ahora en la decisión del trabajador, se refiere a un control “manual”.
Manual Apagado Auto
Figura 10. Interruptor en “Apagado” Circuito man-ual = Abierto Circuito Auto= Abierto
Cuando el interruptor se encuentra en “apa-gado”, la bomba no recibe energía eléctrica, y no puede funcionar, aún si el trabajador intenta operarla a partir del control manual.
Note que ambos circuitos están abiertos o desconectados.
Manual Apagado Auto
Figura 11. Interruptor en “Auto” Circuito man-ual = Abierto Circuito Auto= Cerrado
Cuando el interruptor se encuentra en “auto”, la bomba recibe energía eléctrica, y se activará bajo el control de un dispositivo automático. Por ejemplo, un medidor de nivel puede elevar y activar la bomba para encendido. Puesto que es independiente de la decisión humana, se considera como “auto” (automático).
Manual X O O Auto O O X Manual X O O Auto O O X Manual X O O Auto O O X
Momentáneo y
Mantenido
Cuando usted activa un botón, debe conocer la duración del efecto del cambio. Oprimiendo o ajustando un botón resulta ya sea en una condición momentánea o en una condición mantenida.
El hecho de oprimir el timbre de una puerta es un efecto típico de un botón
Momentáneo. Cuando usted suelta el timbre de la puerta, el botón regresa a la
posición en la cual se encontraba antes de que usted lo utilizara y se suspende el timbre.
Figura 12. Ejemplo de Botón Momentáneo
Un botón Mantenido conserva su nueva posición. El interruptor de luz en una pared es una conexión mantenida común. Una vez que se coloca en la posición de “encendido” o “apagado”, permanece de esta forma hasta una nueva manipu-lación.
Figura 13. Ejemplo de Botón Mantenido
Momentáneo Frecuentemente, los botones momentáneos están alambrados a un relevador, o contacto auxiliar, que mantiene el circuito eléctrico aún después de la
lib-eración del botón momentáneo. El resultado es que la máquina sigue
funciona-ndo aún cuafunciona-ndo el botón de “arranque” haya regresado a su posición de “desconexión” original.
Figura 14. Operación de un Botón Momentáneo
Un botón momentáneo regresa a su posición orig-inal cuando se retira el dedo.
Los botones momentá-neos llevan frecuente-mente la corriente durante solamente un instante antes de transferencia a un segundo circuito — un circuito de relevador —.”
Antes de Presionar Durante la Presión Después de Presionar
El circuito relevador engancha
El circuito relevador conserva
Parece confuso el hecho de tener un botón momentáneo que produce un resultado como si el botón fuese mantenido. ¿Cuál es la razón? Seguridad. Vea este ejemplo de la vida real.
En Campo
Esta sierra eléctrica tiene un botón pulsador de arranque que es momentáneo. Cuando se oprime el botón, otro circuito mantiene el circuito eléctrico, es la razón por la cual la sierra sigue funcionando cuando se suelta el botón.
Figura 15. Aplicación en Sierra Eléctrica
El botón de arranque es momentáneo en caso de un apagón. Si se suspende la administración de energía, el circuito adicional se abre. Cuando regresa el sumi-nistro de energía eléctrica, el trabajador tendrá que oprimir el botón de arranque otra vez para arrancar la sierra puesto que el botón ya ha regresado a su posición original de desconexión. Si el botón de arranque fuese mantenido, la energía instantánea provocaría un arranque “repentino” de la sierra, y podría posible-mente lastimar a alguien.
Mantenido Los botones mantenidos son fáciles de entender puesto que siguen simplemente en la posición en la cual fueron colocados.
Pero, si los botones momentáneos pueden producir un resultado similar a los bot-ones mantenidos, ¿por qué usar botbot-ones mantenidos? La razón otra vez es la seguridad. A veces se puede desear “congelar” una línea de montaje o una sierra mientras se está trabajando en ella. Un ajuste mantenido supera cualquier ajuste por omisión que pudiera encenderla automáticamente.
NOTA: La mayoría de los botones pulsadores se emplean en aplicaciones que
requieren de contacto momentáneo. Sin embargo, cuando una aplicación requiere de un contacto mantenido, es probable que los interruptores selectores sean el producto de elección.
Parte Frontal del
Panel
Veamos ahora como aparecen los botones y luces indicadoras cuando están montados sobre lo que se conoce como Parte Frontal del Panel. Es aquí en donde la máquina y el trabajador que la utiliza entran en contacto.
Dos Tamaños Estándares
Los botones pulsadores se proporcionan en dos tamaños: 30mm y 22mm. Estos tamaños se refieren al tamaño del orificio cortado para el montaje del dispositivo. Los tamaños reales de los orificios son: 30.5mm y 22.5mm.
La mayoría de los botones de 30mm y 22mm son eléctrica y mecánicamente similares.
• Los botones pulsadores de 30mm constituyen el mayor segmento del mercado Norteamericano. Se seleccionan frecuentemente para uso de
ser-vicio pesado puesto que se fabrican habitualmente de metal y tienen una gran tuerca de montaje.
- En general ofrecen un amplio rango de tipos de operadores y bloques de contactos para adecuarse a un amplio rango de aplicaciones
- Son preferidos por la mayoría de los “usuarios” Norteamericanos • Botones pulsadores de 22mm tienen un tamaño adecuado para
satis-facer el mayor mercado para el resto del mundo. Puesto que se fabrican
frecuentemente de plástico, Son habitualmente más económicos que los bot-ones pulsadores de 30mm. Algunas otras ventajas de los botbot-ones pulsadores de 22mm incluyen:
- Ahorran espacio en el panel, permitiendo la fabricación de paneles más pequeños y un mayor espacio de alambrado
Figura 16. Placa con Orificio para Botón Pulsador de 22mm en Tamaño Real
Figura 17. Placa con Orificio para Botón Pulsador de 30mm en Tamaño Real
Figura 18. Vista Lateral de un Botón Pulsador de 22mm
Figura 19. Vista Lateral de un Botón Pulsador de 30mm
- Son aceptados a nivel internacional, si son máquinas de aceptación según OEMs
Aún cuando se montan en un orificio de 22.5mm, la superficie de botón para
dispositivos de 22mm es similar en cuanto a su tamaño a la superficie para dispositivos de 30mm. Ambos tamaños de botones pulsadores están diseñados
para ser fácilmente operados, aún si se utilizan guantes.
Códigos y Valores
Nominales
Los estándares rectores y las aprobaciones para control industrial incluyen ANSI, CSA, IEC, CE, IEEE, NEMA y UL. Estos estándares son reglas que
determi-nan el tipo de equipo que puede emplearse, cómo debe instalarse, y cómo debe desempeñarse en tipos específicos de aplicaciones.
Además de los valores nominales eléctricos, los botones pulsadores son proba-dos y clasificaproba-dos para condiciones ambientales específicas. Estos “valores nom-inales ambientales” o “valores nomnom-inales de protección de ingreso” son definidos ya sea por IEC (Valores Nominales IP) o UL/NEMA (Valores Nominales Tipos) e identifican que tan bien el botón pulsador:
• impide fuga de líquido en el panel • opera en condiciones de polvo o hielo • resiste en un entorno corrosivo
Puesto que un botón pulsador llena básicamente un orificio en una caja, debe ser
especificado adecuadamente para las condiciones ambientales esperadas en la aplicación. Algunos estándares importantes incluyen:
Figura 20. Superficie de Botón para un Botón Pulsador de 22mm Directamente desde Arriba
Figura 21. Superficie de Botón para Botón Pulsador de 30mm Directamente desde Arriba
Proporciona un grado de
NOTA: Para mayor información sobre los estándares NEMA y IEC véase
están-dares NEMA y especificaciones según IEC (IP) de este manual. La siguiente sec-ción de repaso contiene una pregunta sobre la informasec-ción contenida en estas tablas; por consiguiente debería estudiarlas antes de seguir.
Estilos y Usos de
Botones Pulsadores
Ahora que usted entiende lo que está viendo en la parte frontal del panel, estudie las tablas para aprender más sobre estilos específicos y usos para botones pul-sadores diferentes. La razón de este gran número de estilos es que cada uno
ofrece una respuesta a un problema de campo, habitualmente relacionado con
una mayor seguridad (la presión del dedo o de una parte de cae no debe activar accidentalmente un proceso) o bien un mayor acceso (“para” significa !inmediata-mente¡).
Algunos estilos tales como un potenciómetro, no son realmente un “estilo” sino una función especial. En el caso del potenciómetro, la función varía la cantidad de tensión enviada a la máquina.
Conforme usted repase, deténgase y piense en el tipo de problemas en el campo que creó la necesidad del estilo que está viendo. La idea principal es seleccionar el botón pulsador apropiado para la aplicación.
Estilo de Botón
Pulsador Ejemplo Aplicación
Extendido Figura 22. Un botón expuesto sobresalió más del panel que los demás botones. Fre-cuentemente utilizado para la función más importante de la máquina, como por ejemplo “Parada”
Empotrado Figura 23. El botón está empotrado en su basti-dor. se debe aplicar una presión directa para accionar los botones pulsadores empotrados; no es fácil cambiar su estado a través de un golpe. Se utilizan frecuentemente como botón de arranque.
Interruptores Selectores
Figura 24. Los interruptores selectores son tam-bién utilizados cuando se requiere más que una sola opción de control (por ejemplo, Manual - Desconectado - Auto). Los interruptores selectores son
Protegido Figura 25. Estos llevan la prevención de una oper-ación no deseada más allá de lo que ofrecen los botones pulsadores empo-trados puesto que tiene una protección metálica alrededor de la porción de actuador del botón.
Hongo y Hongo Jumbo Figura 26. Son utilizados con mucha frecuencia para botones pulsadores de Parada y Parada de Emergencia. Muy fáciles de accionar puesto que constituyen un blanco grande.
Operadores de Empujar-Jalar
Figura 27. Este operador debe ser físicamente empujado o jalado para cambiar su estado.
Contactos mantenidos de 2 posiciones para arranque/parada o incremento/ Reducción. 3 posiciones, mantenido momentáneo, para funciones de arranque/parada/funcionamiento o manual/desconectado/auto.
Torcer para Liberar Figura 28. Estos son botones pulsadores de con-tacto mantenidos que se empujan después tuercen para liberarlos. La tor-sión para liberarlos es frecuentemente utilizada en botones de “Parada” o “Parada de Emergencia”. El esfuerzo adicional requerido para arrancar de nuevo una máquina requiere de una decisión más activa por parte del traba-jador.
Liberación con Llave Figura 29. Son botones pulsadores de contacto mantenidos empujados y requieren de una llave para su liberación. Se utilizan frecuentemente por razones de segu-ridad; por ejemplo, para bloquear una máquina durante el mantenimiento.
Estilo de Botón
Pulsador Ejemplo Aplicación
Botón Pulsador Iluminado
Figura 30. Ahorra espacio y dinero combinando la función de un botón pulsador y de una luz indicadora.
Aún cuando el botón contiene tanto un operador como una luz, son elementos separados que tienen que ser cablea-dos separadamente dentro. Por ejem-plo, el botón pulsador puede estar conectado a un arrancador, mientras que la luz está conectada a un micro-chip que lee “el motor está funciona-ndo”. ”
Roto-Botón Figura 31. Una combinación de un interruptor selector y un botón pulsador en una unidad. La protección externa del roto-botón gira hacia dos o más posiciones y ofrece diferentes acciones de con-tacto cuando el botón pulsador ya sea está libre u oprimido en cada posición de selector.
Potenciómetro Figura 32. Frecuentemente utilizado para control de velocidad puesto que la rotación de la carátula hacia variar la resistencia (ohms).
Joystick Figura 33.
Estilo de Botón
Botoneras Cuando se combinan botones en un gabinete común, se conoce como Botonera. Como los botones mismos, las botoneras son fabricadas en varios estilos y pueden adecuarse para adaptarse a una amplia gama de aplicaciones.
Figura 35. Botoneras
Operador Cuadrado de Funciones Múltiples
Figura 34. Utilizado cuando el espacio es limitado y se requiere de más de una función.
Estilo de Botón
Placas Cuando usted opera una botonera, puede ser difícil recordar lo que hace cada luz, botón o interruptor. Es ahí donde entra las placas de leyenda. Son pequeñas placas en el panel que identifican un botón.
Las placas de leyenda se proporcionan en varios tamaños y colores. Las placas de leyenda estándares se adecuan estrechamente al espacio alrededor de un botón pulsador y permiten la colocación de un gran número de botones en un panel.
Placas extra grandes — frecuentemente de color rojo y utilizada para funciones de parada son prominentes y permiten más espacio para la impresión. Sin embargo, requieren también de más espacio en el panel.
Repaso 2
Conteste a las preguntas siguientes sin hacer referencia al material que se le acaba de presentar. Empiece la siguiente sección cuando esté seguro que entiende lo que acaba de leer.1. Los botones pulsadores son la fuerza operativa que _______________ o _______________ un circuito eléctrico.
2. Nombre estas dos partes de un botón pulsador.
3. Cuando usted retira su dedo del botón, un botón pulsador mantenido sigue en el estado al cual ha cambiado.
VERDADERO FALSO
4. ¿Qué dispositivo de circuito permite que un botón pulsador momentáneo ofrezca a veces el mismo efecto que un botón mantenido?
_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 5. Relacione estas especificaciones NEMA e IP con su definición:
________________ ________________
1. NEMA
Especificación 13
A. Gabinetes contemplados para uso en interiores, primariamente para proporcionar un grado de protección contra polvo, polvo que cae, y goteo de líquidos no corrosivos.
2. NEMA
Especificación 4X
B. Gabinetes contemplados para su uso en interiores, primariamente para proporcionar un grado de
protección contra polvo, rociado de agua, aceite, y refrigerante no corrosivo.
3. IP Especificación 34 C. Protegido contra polvo. Protegido contra chorros de agua.
4. IP Especificación 55 D. Gabinetes contemplados para uso en interiores o exteriores, primariamente para proporcionar un grado de protección contra corrosión, lluvia y polvo aventado por el viento, agua salpicada, y agua aplicada con manguera; no dañados por la formación de hielo en el gabinete.
5. NEMA Especifi-cación 12
E. Gabinetes contemplados para su uso en interiores, primariamente para proporcionar un grado de
protección contra polvo, rociado de agua, aceite, y refrigerante no corrosivo.
F. Protegido contra objetos foráneos sólidos con un diámetro de 12.5mm y más. Protegido contra rociado de agua.
6. Liste dos estilos de botones y sus aplicaciones. a) _______________
b) _______________
7. ¿Los potenciómetros son utilizados con mayor frecuencia para qué tipo de aplicaciones?
_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 8. ¿Cuál es la diferencia principal entre las características mecánicas de un
botón pulsador y de un interruptor selector?
_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 9. En el diagrama siguiente, el circuito está cerrado en la posición derecha.
VERDADERO FALSO
10. ¿Botones pulsadores de liberación con torsión y liberación con llave son bot-ones pulsadores de contacto momentáneo o mantenido? _______________ 11. ¿Cuál es la desventaja de la utilización de una placa de leyenda grande?
_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ Manual Desco-nectado Auto X O O
Fondo del Panel
Pasemos ahora al Fondo del Panel, en donde el botón pulsador lleva a cabo su función. veremos como funcionan los bloques de contactos, unidades luminosas, e interruptores selectores.Normalmente Abierto y Normalmente Cerrado
Cuando un operador de botón pulsador empuja la placa sobre el bloque de con-tactos, los circuitos conectados al bloque se abren o cierran con base en el dis-eño del circuito. Los circuitos son establecidos ya sea como Normalmente
Abiertos (N.A.) o bien Normalmente Cerrados (N.C.).
Configuración de Bloques de Contactos
El bloque de contactos puede tener varias configuraciones N.A. y/o N.C.
Circui-tos individuales contienen un bloque de contacCircui-tos de un circuito normalmente
abierto o circuito normalmente cerrado. Para aplicaciones que requieren sola-mente un contacto, un circuito individual es una forma eficaz y económica de lle-var a cabo esta función. Los circuitos dobles, como su nombre lo indica, ofrecen dos contactos en un solo bloque de contactos. Las combinaciones de contactos pueden ser:
• 1 contacto normalmente abierto y 1 contacto normalmente cerrado • 2 contactos normalmente abiertos
• 2 contactos normalmente cerrados
Símbolo Eléctrico Circuito Antes de Oprimir Circuito Después de Oprimir
Normalmente abierto (N.A.) significa que los
contactos están “en reposo” en la posición abierta (desconexión) y no pasa corriente. Los contactos se cierran solamente cuando el vástago baja y los pre-siona Figura 38. Símbolo de Normalmente Abierto Figura 39. Circuito Normalmente Abierto Figura 40. Circuito Normalmente Abierto En bloque de contactos normalmente cerrados (N.C) los contactos
están “en reposo” en la posición cerrada (conectada) que per-mite el pasaje de la cor-riente. Los contactos se abren solamente cuando el vástago baja y los separa. Figura 41. Símbolo de Normalmente Cerrado Figura 42. Circuito Normalmente Cerrado Figura 43. Circuito Normalmente Cerrado
Estilos de Unidades
Luminosas y Usos
Las unidades luminosas se encuentran también en el fondo del panel. Su propósito es sujetar la lámpara y proporcionar terminales de alambrado. Difer-entes condiciones tales como la vibración del equipo, y el período durante el cual la lámpara debe estar encendida, ofrecen razones para la selección de estilos diferentes de unidades luminosas y focos.
Esta tabla explica los diferentes tipos de unidades luminosas, y las razones de su uso.
Estilo de Unidades
Luminosas Ejemplo Aplicación
Transformador Figura 44. Baja la tensión de suministro a la lám-para a 6V ó 24V. Ofrece una lámlám-para con una vida de lámpara larga y filtros para picos de tensión. Funciona sola-mente con CA.
Plena Tensión Figura 45. Menos costoso, pero con una vida de lámpara más corta que los estilos ya sea de transformador o de resistencia. Funciona con CA o con CD.
La lámpara CD opera a tensiones más altas.
Resistencia Misma que la Figura 45 Utiliza una resistencia para bajar la ten-sión a la lámpara (puede también uti-lizar una lámpara de tensión menor). Resulta en una vida de lámpara mayor que la plena tensión pero no tan larga como en el caso de un estilo de trans-formador. Menos costoso que los esti-los de transformador. Funciona con CA o CD.
Neón Misma que la Figura 45 Altamente resistente a choques y vibra-ciones. Larga vida de lámpara, pero no muy brillante. Recomendada sola-mente con lentes claro o ámbar, y cuando la luz ambiente no es excesiva-mente intensa.
LED (Diodo Emisor de Luz)
Figura 46. Vida de lámpara muy larga y resisten-cia a choques y vibraciones. Las lám-paras emiten luz de color (azul, verde, rojo, ámbar). Frecuentemente no tan brillante como una lámpara incandes-cente.
Estilo de Unidades
Botones Pulsadores Combinados con Luces Indicadoras
Para ahorrar espacio y dinero, se puede combinar botones pulsadores con
luces indicadoras, de tal manera que si usted oprime el botón (o bien desplaza
el interruptor selector), se activa una lámpara dentro del botón. Aquí, una luz indicadora está combinada con botones pulsadores. 1. Cuando el botón de Arranque es oprimido, arranca el motor.
2. El motor empieza a causar el cierre de un circuito separado, encendiendo la luz piloto de “Motor Funcionando”.
3. El botón de parada apaga el motor, causando el apagamiento de la luz de “motor funcionando”.
Figura 47. Luz Indicadora con Botones Pulsadores
Botones Iluminados Un botón iluminado combina un botón pulsador y una luz piloto en un disposi-tivo. Cuando el botón está “encendido”, la luz dentro estará prendida. Otra vez, aún cuando el botón contiene tanto un operador como una luz, son elementos separados que tienen que ser cableados separadamente dentro.
Accesorios
Numerosos accesorios pueden modificar los botones pulsadores en el lugar de trabajo. Las placas de leyenda se consideran frecuentemente como accesorio. A continuación presentamos algunos otros accesorios disponibles y las razones de su uso.Accesorio Ejemplo Aplicación
Botas de Protección Figura 49. Una bota de hule se ajusta sobre el operador del botón pulsador para pro-tección adicional contra la humedad, especialmente si la aplicación es sometida a acumulación de hielo.
Cubierta que puede ser Cerrada con Candado
Figura 50. Seguridad adicional que requiere que una persona autorizada abra el can-dado. ¿Recuerda usted el ejemplo del aserradero que comentamos antes? Solamente el operador debería tener la llave.
Anillos de Localización Figura 51. Un anillo con muesca para impedir que los interruptores selectores giren fuera de posición.
Protectores Figura 52. Una extensión que rodea el botón para prevenir una operación accidental.
Asuntos de Diseño e
Instalación
En este momento no es necesario que usted conozca todas las decisiones de ingeniería que deben tomarse cuando se selecciona o instala un botón pulsador. Sin embargo, es una buena idea conocer los asuntos más comunes cuando tienen que especificar o instalar una botonera.
Espaciado Mínimo Si tiene que perforar un orificio, colocar placas de leyenda, y dejar espacio para los dedos, se requiere de una cierta cantidad de espacio adicional alrededor de un botón pulsador. La hoja de especificaciones para cada producto presenta una lista de este espacio de trabajo necesario como espaciado mínimo. Las dimen-siones verticales y horizontales se conocen como la matriz de montaje. Por ejemplo, ciertos operadores son mayores que el orificio de montaje de 30mm, extendiéndose a 40 ó 50mm de diámetro. Las placas de leyenda y las cubiertas que pueden ser sujetadas con candados requieren de hasta 70mm para su insta-lación.
Espaciado Mínimo Máquinas complicadas pueden requerir de un gran número de botones. Se requieren de tamaños de gabinetes diferentes para su colocación, con espacio adicional sobre los cables, conductos y arneses.
Cuando se seleccionan gabinetes, es también necesario entender las
exten-siones en el fondo del panel. Aún cuando los botones pulsadores tienen
orifi-cios de montaje estándares, se extienden sobre profundidades variables en un gabinete. Cerciórese que el gabinete es suficientemente profundo para que quepan. Aún cuando un bloque de contacto de circuito único puede requerir de solamente 51mm (aproximadamente 2 pulgadas), si se trata de un bloque de con-tacto de circuito doble —y si se agrega una unidad luminosa de transformador—, se requiere de hasta 115mm (aproximadamente 4.5 pulgadas). Es más de lo doble del valor con el cual comenzó.
Los botones pulsadores deben cumplir con las mismas especificaciones de pro-tección ambiental o de ingreso que los gabinetes. UL, NEMA, IEC (IP). Los asun-tos de código incluyen protección contra agua, aceite, polvo y vibraciones.
Unidades Luminosas Las unidades luminosas son afectadas por dos consideraciones: una sencilla y otra complicada. El primer asunto de diseño es determinar si la unidad funciona en corriente alterna (ca) o corriente directa (cd)—o ambas. Esto es
fácil Revise el circuito y haga su selección de manera correspondiente. El seg-undo asunto, que se refiera a la vida de la lámpara y a su uso, requiere de mayor atención. Para las luces que no se encienden frecuentemente, una vida de lámpara más corta puede ser aceptable (y tendrá un costo menor). En el caso de una aplicación crítica, sin embargo, el gasto que representa un foco de larga duración puede valer la pena por la seguridad y tranquilidad que proporciona. Vamos a ver un ejemplo: Usted desea montar una luz indicadora “encendido” en una máquina que requiere de miles de horas de tiempo “encendido” y hace que la luz sea susceptible a las vibraciones. Una unidad luminosa de tipo LED resiste a los choques y tiene una larga vida de lámpara; sin embargo es más costosa. Como ingeniero, usted puede seleccionar una unidad de luz LED para ahorrarse costos de instalación y de reemplazo de foco.
Repaso 3
Conteste las preguntas siguientes sin hacer referencia al material que se le acaba de presentar. Empiece la siguiente sección cuando esté seguro que entendió lo que acaba de leer.1. ¿En un bloque de contactos normalmente cerrado, el contacto abre o cierra cuando se oprime el botón pulsador?
2. ¿Cuál de los siguientes no es una configuración precisa de un bloque de con-tactos de circuito doble?
2 contactos normalmente cerrados 1 contacto normalmente cerrado
Combinaciones con abertura retardada especial o contactos de cierre tem-prano.
3. ¿Cuál es una ventaja y una desventaja de trabajar con una unidad luminosa de transformador?
Ventaja: _____________________________________ Desventaja:_____________________________________ 4. ¿Cuál es el propósito de un protector?
5. Cuando se combina un botón pulsador y una luz indicadora, ¿por qué se requiere de una conexión separada del alambrado?
6. ¿Cuáles son los factores que se deben considerar al seleccionar unidades luminosas?
a) _______________ b) _______________
Lumitorres
La gente responde a la vista más rápidamente y desde distancias mayores que a cualquier otro sentido. Es la idea detrás de las lumitorres (Figura 53). Estas mini-torres de luces de color se encuentran arriba del equipo de tal manera que puedan observarse de todas las direcciones (360°) y en una planta amontonada. Considere que una lumitorre es una luz indicadora de niveles múltiples.Bastidores de lentes pueden proporcionarse en varios colores de tal manera que las funciones de una máquina puedan relacionarse a un color específico (por ejemplo, azul = “partes bajas”), o bien a través de la posición de la luz (es decir, tercera luz = “línea parada”).
Figura 53. Lumitorre
Para una respuesta aún más rápida, cambie una luz estándar por una luz estro-boscópica de xenón o una alarma audible.
Donde se Utilizan las Lumitorres
Las lumitorres se utilizan cuando se desea que mucha gente en una planta, o línea de armado, o alrededor de la máquina sepa y responda a cambios de condi-ción importantes. A continuacondi-ción se presenta la historia de una laminadora, y como se utilizan las lumitorres.
En Campo
Tom opera seis estaciones en una laminadora, supervisando el suministro de las partes y manteniendo los sujetadores y cortadores libres de atascamiento. Solía operar dos estaciones, pero las lumitorres le han permitido supervisar efectiva-mente cuatro estaciones adicionales. Tom sabe lo que está haciendo cada est-ación viendo las lumitorres sobre cada una de las máquinas. A continuest-ación se presenta el significado de las luces:
• Todo está bien (todas las luces apagadas) • Baja existencia de partes (verde)
• Falta de partes (amarillo)
• Atascamiento de partes, máquina parada (rojo) • Arranque/Alarma
Figura 54. Lumitorre en Acción
Si Tom está corrigiendo una máquina, y otra máquina presenta un nivel bajo de existencia de partes, el conductor del levantacargas puede detectar la lumitorre verde #2 y traer otro bote de partes. La alarma conecta a un botón pulsador de arranque para proporcionar un retardo de 3 segundos, con alarma, antes de arrancar realmente la máquina. Conjuntamente, las lumitorres permiten a Tom
Armado de una Lumitorre
A continuación se presenta el armado generado de una lumitorre.
Figura 55. Lumitorre con 3 Luces y Alarma
A continuación le presentaremos las partes individuales, desde la parte de abajo hasta la parte de arriba, aún cuando las lumitorres son suficientemente fuertes para poder instalarse de cabeza o hasta lateralmente.
Base de Montaje y Tubo de Extensión
Esta base de montaje opcional eleva la lumitorre adicionalmente con relación a la máquina. Conecta las luces a través de un tubo de exten-sión. Anillos O y juntas de sellado protegen contra penetración de agua y contaminantes. Esta base puede también estar equipada con un amortigua-dor de vibraciones.
Figura 56.
Base de Lumitorre
Esto sujeta el tablero de terminales y es la base de la lumitorre.
Se puede montar la lumitorre a partir de esta base o a partir de la base de montaje.
Tablero de Terminales
Las conexiones de alambrado de lámpara y sumi-nistro de energía eléctrica se hacen en terminales de tornillo en este tablero. Se pueden utilizar ya sea alambres sólidos o trenzados. La conexión de un “alambre de luz intermitente” hace que las luces continuas sean intermitentes.
Figura 58.
Lámpara
Se pueden utilizar lámparas incandescentes bril-lantes, fácilmente disponibles (Figura 59), o bien LEDs de larga duración (Figura 60). Las lumi-torres pueden utilizar ambos tipos de lámparas al mismo tiempo.
Figura 59.
Figura 60.
Difusor de Luz
Este inserto distribuye la luz de manera regular a través del lente y pasa el circuito hacia arriba y abajo de la lumitorre. Normalmente de tipo escar-chado, un difusor claro puede ser utilizado para lámparas LED.
Figura 61.
Autocubierta
Esto sujeta la parte superior de la lumitorre. La utilización de una junta asegura un sello imper-meable para cumplir con los estándares UL, CSA, NEMA, y CE.
Figura 63.
Alarma (Con cubierta)
La alarma audible ofrece un nivel adicional de protección, a través de una alarma aguda.
Figura 64.
Luz estroboscópica de Xenón
La luz estroboscópica de Xenón ofrece también un nivel adicional de protección, a través de una luz intermitente intensa.
Repaso 4
Conteste las preguntas siguientes sin hacer referencia al material que se le acaba de presentar.1. ¿Por qué se elaboran los lentes de colores diferentes?
2. Identifique estos componentes de lumitorre a partir de las fotografías y describa su propósito.
3. Un LED es un tipo de lámpara que funciona en una lumitorre. ¿Cuál es el otro tipo?
4. ¿Cuáles son los dos tipos de alarmas que pueden agregarse a las lumi-torres? a) ____________________ b) ____________________ A. Parte: _______________________ Propósito: _______________________ B. Parte: _______________________ Propósito: _______________________
Estándares NEMA
Para estandarizar el desempeño de los gabinetes, organizaciones tales como NEMA y IEC han creado sistemas de especificaciones para identificar lacapacidad de un producto para resistir a las fuerzas ambientales externas. La tabla siguiente ofrece breves descripciones de los estándares NEMA para expli-car lo que significa cada código.
Designación
de Tipo Definición NEMA
1 Gabinetes contemplados para uso en interiores, primariamente para proporcio-nar un grado de protección contra contacto con el equipo dentro o lugares en donde no existen condiciones inhabituales de servicio.
2 Gabinetes contemplados para uso en interiores, primariamente para ofrecer un grado de protección contra cantidades limitadas de agua cayendo y polvo. 3 Gabinetes contemplados para su uso en exteriores, primariamente para
propor-cionar un grado de protección contra lluvia y polvo soplado por el aire; no daña-dos por la formación de hielo en el gabinete.
3R Gabinetes contemplados para su uso en exteriores, primariamente para propor-cionar un grado de protección contra lluvia; no dañados por la formación de hielo en el gabinete.
4 Gabinetes contemplados para su uso en interiores o exteriores, primariamente para ofrecer un grado de protección contra lluvia y polvo soplado por el aire, agua salpicada y agua aplicada con manguera, no dañados por la formación de hielo en el gabinete.
4X Gabinetes contemplados para uso en interiores o exteriores, primariamente para ofrecer un grado de protección contra la corrosión, agua y polvo soplado por el aire, agua salpicada, y agua aplicada con manguera; no dañados por la for-mación de hielo en el gabinete.
6 Gabinetes contemplados para su uso en interiores o exteriores con inmersión ocasional.
12 Gabinetes contemplados para su uso en interiores, primariamente para propor-cionar un grado de protección contra polvo y goteo de líquidos no corrosivo. 13 Gabinetes contemplados para su uso en interiores, primariamente para ofrecer
un grado de protección contra polvo, rociado de agua, aceite y refrigerante no corrosivo.
Especificaciones
IEC (IP)
Como lo indica la Figura 66, las especificaciones de Protección contra Ingreso (IP) incluyen las letras de código IP y dos números, cada uno de los cuales explica el grado de protección que ofrece la aplicación. El primer número repre-senta el grado de protección contra objetos foráneos sólidos; el segundo número representa el grado de protección contra agua.
Figura 66. Código IP
La tabla siguiente presenta una breve descripción de los estándares según IEC (especificaciones IP) para explicar lo que significa cada código.
Primer Número Característico Breve Descripción Segundo Número Característico Breve Descripción 0 No protegido 0 No protegido 1 Protegido contra objetos
foráneos sólidos con un diámetro de 50mm y más
1 Protegido contra gotas de agua cayendo verticalmente 2 Protegido contra objetos
foráneos sólidos con un diámetro de 12.5mm y más
2 Protegido contra gotas de agua cayendo verticalmente cuando el gabinete está incli-nado a 15°
3 Protegido contra objetos foráneos sólidos con un diámetro de 2.5mm y más
3 Protegido contra rociado de agua
4 Protegido contra objetos foráneos sólidos con un diámetro de 1.0mm y más
4 Protegido contra agua salpic-ada
5 Protegido contra polvo 5 Protegido contra chorros de agua
6 Hermético al polvo 6 Protegido contra chorros de agua potentes
Glosario
Leva Una pieza rotatoria o deslizante que proporciona movimiento a un rodillo que se desplaza contra su borde o que recibe movimiento de dicho rodillo.
Luces Indicadoras Se conoce también como luces piloto. Luces en un panel que muestran si un circuito de control o un circuito de alimentación en energía eléctrica es excitado, o que muestran el estado de la lógica en el circuito.
IP Protección contra Ingreso. Especificaciones
Ambientales Europeas similares a las especificaciones NEMA en los Estados Unidos de América.
IEC La International Electro-technical Commission
[Comisión Electro-Técnica Internacional]. Con matriz en Ginebra, Suiza, se relaciona con equipos utilizados a nivel internacional. Los dispositivos especificados según IEC son construidos con materiales requeridos para aplicaciones específicas.
Mantenido El circuito permanece cerrado después de la liberación de la presión sobre el botón.
Momentáneo El circuito cerrado dura solamente mientras se sigue ejerciendo una presión sobre el botón.
NEMA National Electrical Manufacturers Association [Asociación Nacional de Fabricantes de Productos Eléctricos]. Este grupo tiene especificaciones para la capacidad de un gabinete para proporcionar un grado de protección contra contacto con equipo y contra condiciones ambientales específicas.
Potenciómetros Una carátula que ajusta la cantidad de tensión enviada a una máquina.
Botón Pulsador (A) La fuerza operativa que abre o cierra un circuito eléctrico. (B) El ensamble de botón que se oprime en un panel. (C) Luces indicadores, interruptores selectores, potenciómetros —y botones pulsadores— a través de los cuales la gente interactúa con las máquinas.
Botonera Uno o varios botones en un gabinete común.
Interruptores Selectores
Un operador mecánicamente unido a uno o varios contactos y que cierra o abre los contactos cuando gira a dos o más posiciones.
Lumitorre Una mini-torre de luces de color, independientes, que proporciona una indicación visual a 360° y/o audible en cuanto a fallas de máquina, niveles bajos de existencia de partes, etc.
UL Underwriter's Laboratories, Inc. Una organización no lucrativa que establece, mantiene y opera laboratorios para examinar y probar dispositivos, sistemas y materiales, primariamente en cuanto a seguridad.
Respuestas del
Repaso 1
1. La respuesta debe decir aproximadamente lo siguiente: “La palabra botón pulsador se utiliza para referirse a un grupo general de componentes, o pro-ductos mecánicos de interfaz hombre/máquina, que incluyen: Luces indica-doras, interruptores selectores, potenciómetros —y botones pulsadores— a través de los cuales la gente interactúa con las máquinas. La palabra se uti-liza también para referirse al tipo específico de ensamble de botones que se puede oprimir en un panel”.
2. Verdadero
3. Tres de los siguientes: Interruptor Selector, Botón Pulsador, Interruptor Selector de Llave, Luz Indicadora
4. Las aplicaciones mencionadas incluyen: línea de ensamblaje, lavado de car-ros, puentes para pasajeros de aviones, máquinas independientes, máquinas para carnaval.
5. Automatización, equipo complicado
6. La respuesta debe decir aproximadamente: “Las lumitorres están habitual-mente montadas sobre una máquina de tal manera que puedan verse fácil-mente de todos los ángulos”.
Respuestas del
Repaso 2
1. La respuesta debe decir aproximadamente: “Los botones pulsadores son la fuerza operativa que abre o cierra un circuito eléctrico”.
2. Operador, Bloque de Contactos 3. Verdadero
4. Un relevador o contacto auxiliar 5. 1E, 2D, 3F, 4C, 5A
6. Muchas respuestas posibles. El nombre y la descripción de la aplicación de dos de los botones pulsadores constituirán una respuesta correcta.
7. Control de velocidad
8. La respuesta debe decir aproximadamente: “La diferencia principal entre el interruptor selector y el botón pulsador es que, mientras que un botón pulsa-dor tiene una placa que empuja hacia abajo ambos vástagos de contacto al mismo tiempo, un interruptor selector tiene una leva rotatoria con rebordes y planos en ella, permitiendo el accionamiento independiente de los vástagos”. 9. Falso
Respuestas del
Repaso 3
1. Abierto
2. 1 contacto normalmente cerrado
3. Ventaja: Proporciona una lámpara con una larga vida de lámpara y filtros para picos de tensión. Desventaja: Funciona solamente con CA.
4. Previene una operación accidental.
5. La respuesta debe decir aproximadamente: “El botón pulsador acciona la máquina; la luz indicadora es un dispositivo separado que mide si la máquina está funcionando”.
6. Que la unidad funcione en CA o CD o ambas Vida de lámpara con relación a uso
Respuestas del
Repaso 4
1. La respuesta debe decir aproximadamente: “De tal manera que las funciones de la máquina puedan estar relacionadas a un color específico”.
2. A. Tablero de terminales, Conexiones de alambrado de suministro de energía y lámpara se efectúan en terminales de tornillo en este tablero.
B. Difusor de Luz, Distribuye la luz de manera regular a través de los lentes y pasa el circuito hacia arriba y hacia abajo de la lumitorre.
3. Incandescente
4. Previene una operación accidental.
