¿Ha sufrido usted alguna vez los efectos del brusco arranque de una
cinta transportadora o de una escalera mecánica? ¿Ha notado la
amortiguación de la luz que se produce durante breves
instan-tes cuando arranca un motor? Esos súbitos fenómenos
transitorios no sólo son poco elegantes y molestos,
sino que pueden causar perturbaciones y daños.
La breve punta de intensidad eléctrica en el
motor y la caída de tensión resultante pueden
causar interferencias y perturbar el
funciona-miento de otros aparatos eléctricos. Un
au-mento brusco de par puede provocar
esfuer-zos y desgaste, y finalmente averiar
acciona-mientos mecánicos, correas y acoplaacciona-mientos.
También origina sobrecargas en conductos,
da-ños en los productos transportados con
cin-tas o molestias al utilizar escaleras
me-cánicas.
Los arrancadores suaves para regular los motores durante el
arran-que, en uso desde hace mucho tiempo, han alcanzado un gran
refi-namiento en cuanto a capacidad y adaptabilidad. La nueva serie de
arrancadores suaves PST, fabricados por ABB, da un nuevo paso
adelante: en lugar de tener que configurarlos introduciendo códigos
complejos, los PST se comunican de forma clara en lenguaje natural
a través de una interfaz sencilla y ergonómica. Las operaciones de
configuración y diagnóstico son tan simples como utilizar un
telé-fono móvil. Menús intuitivos con texto en cualquiera de los doce
po-sibles idiomas seleccionables permiten al usuario configurar el PST
sin necesidad de consultar ningún manual. La comunicación entre
máquinas también ha cambiado radicalmente: al utilizar la
tecnolo-gía FieldBusPlug de ABB, los arrancadores suaves PST aprovechan
al máximo los principales protocolos de comunicación.
L
os motores de corriente alterna, muy versátiles y económicos, se utilizan para accionar aplicaciones como venti-ladores, trituradoras, agitadores, bombas y cintas transportadoras. Sin embargo, no es fácil conseguir que el arranque sea tan sencillo como conmutar un inte-rruptor. El arranque a plena tensión (arranque directo DoL) origina picos excesivos de intensidad, provocando al mismo tiempo caídas de tensión tam-bién inaceptables .Estas perturbaciones pueden generar costes reales por la sobrecarga de la red eléctrica y por los esfuerzos que aparecen en el accionamiento mecá-nico. Además aumenta la necesidad de mantenimiento, lo que a su vez genera mayores costes y más tiempo impro-ductivo. Los circuitos de protección pueden ayudar a mitigar el problema,
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Funcionamiento suave
desde el principio
Helena M. Johansson, Sören Kling
después, la serie de arrancadores PST estaba lista para ser lanzada al mercado. La temprana participación de los clien-tes y de la organización de ventas fue de gran utilidad y el nuevo producto fue aceptado de forma entusiasta. Los arrancadores suaves PST/PSTB están disponibles para tensiones de operación de 208 a 690 V CA e intensidades de línea a plena carga de 30 a 1.050 A. Conectado como arrancador estrella-triángulo dentro del estrella-triángulo del motor, un arrancador suave PSTB puede poner en marcha motores con intensidades nominales de hasta 1.810 amperios.
La serie PST/PSTB complementa la serie PSS existente, comercializada en
1999, que abarca corrientes de 3 a 515 amperios. Durante la fase de especifi-cación del producto se definie-ron varias características como
objeti-vos principales para los equipos en-cargados de su desarrollo:
Cobertura de la gama con menos tamaños básicos, todos ellos con menor volumen
Selección de características por el usuario para adaptar el producto a diferentes aplicaciones
Ergonomía y sencillez de uso Capacidades de comunicación
Los desafíos técnicos planteados por estos objetivos se superaron mediante soluciones innovadoras del equipo de desarrollo. El resultado fue la familia de arrancadores suaves PST.
Tamaño físico
La serie de arrancadores PST/PSTB de ABB comprende solamente cinco tama-ños básicos . Además, los arrancado-res cubren una amplia gama de tensio-nes, de modo que el número de varian-tes es muy reducido. Así se simplifica la logística de almacenaje y pedidos, y se hace posible utilizar los mismos mo-delos en todo el mundo. Esto no sólo facilita la exportación, sino que además ayuda a nuestros clientes globales a diseñar sus productos de forma unitaria para todo el mundo.
Selección de características
La nueva generación de arrancadores suaves incorpora varias características avanzadas, entre ellas las siguientes:
Funciones digitales personalizables para rampas de arranque y parada, arranque a impulso, avance gradual mediante impulsos sucesivos, reduc-ción escalonada de tensión, limita-ción de corriente y funciones para arranques secuenciales de varios mo-tores o momo-tores de varias velocidades Funciones de protección del motor, por ejemplo sobrecarga electrónica
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Los gráficos muestran las diferencias básicas entre el arranque directo en línea (DoL), el arranque estrella-triángulo y el arranque suave en términos de tensión del motor (V), intensidad del motor (I) y par motor (T).
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Motor voltage Motor current Torque
100 V (%) Time 70% 30% 58%
DoL Star/Delta Softstart
Adjustable ramp slope I Motor speed DoL Star/Delta Softstart Motor speed DoL Star/Delta Softstart t
pero los arrancadores suaves se han consolidado como la solución más per-sonalizable y flexible.
ABB es uno de los principales provee-dores de arrancaprovee-dores suaves para apli-caciones industriales, comerciales y de construcción en todo el mundo. Los arrancadores suaves de ABB se utilizan, por ejemplo, en la industria de papel y pasta, en los sectores marítimo, alimen-tario y de procesos, así como en instala-ciones de abastecimiento de agua y en centrales eléctricas.
PST, algo más que un simple arrancador La idea de una nueva generación de arrancadores suaves se desarrolló du-rante 2001 con la participación de clien-tes de varios sectores y un grupo básico de ABB en representación de las organi-zaciones locales de ventas. Dos años
con función dual, bloqueo del rotor, pérdida de sincronización, carga del motor inferior a la admisible, calenta-miento del motor, inversión de fase y desequilibrio de fases
Reloj de tiempo real y registro crono-lógico de sucesos con indicación de tiempo
Comunicación flexible, por ejemplo con Profibus®, DeviceNet™, o
Mod-bus y tecnología FieldBusPlug de ABB
Ergonomía
Lo que realmente distingue al producto PST de otros arrancadores suaves es su sencillez de manejo para el usuario. La ergonomía de la interfaz del teclado numérico y el diseño compacto y mo-derno del producto permiten una rápida instalación, configuración, control y uso de todas sus avanzadas características. El diseño permite a los usuarios perso-nalizar la funcionalidad de acuerdo con sus necesidades específicas para todo tipo de aplicaciones.
Además, el arrancador suave PST es agradable a la vista. Detrás de su atrac-tivo diseño está la agrupación Design Group Italia, que proyectó con éxito una línea moderna de productos de acuerdo con las directrices vigentes de ABB . Aunque de estilo diferenciado, los arrancadores suaves PST están dise-ñados para adaptarse y complementar los productos de Baja Tensión del pro-grama ABB.
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En todo momento el usuario puede acceder en pantalla a datos como la intensidad y la tensión del motor, los recuentos de arranques, el tiempo de funcionamiento y la temperatura del motor. Un fallo se indicará también en la pantalla LCD en texto claro, en el idioma seleccionado.
Al comunicarse de forma clara en el idioma propio del usuario, el arrancador suave PST permite acceder rápidamente a información de estado y localizar y corregir averías de forma sencilla, redu-ciendo así el riesgo de interpretaciones erróneas. Si lo desea, el usuario puede especificar una contraseña para evitar que personas no autorizadas cambien las configuraciones.
La mayor rapidez en la localización de fallos y en el reinicio del equipo se traduce en menos tiempo de paradas y, por consiguiente, mayores niveles de producción. Se ha alcanzado un impor-tante objetivo de los clientes.
Comunicación flexible e independiente del bus de campo
El arrancador suave PST tiene una inter-faz interna, independiente del bus de campo, que facilita la conexión con cualquier protocolo de la serie de co-nectores FieldBusPlug. Esto significa que toda unidad PST se puede conectar a cualquiera de los protocolos AS-Inter-face, Profibus DP®, DeviceNet™ o
Mod-bus. Esta interfaz se puede utilizar para controlar el arrancador suave, adquirir La serie de arrancadores suaves PST/PSTB de ABB comprende solamente cinco tamaños.
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Capacidades de comunicación
El producto PST dispone de tres modos de comunicación. Además de la sencilla comunicación hombre-máquina por te-clado y pantalla, el arrancador se puede controlar mediante el cableado tradicio-nal o con conexiones de buses. Estas utilizan la tecnología FieldBusPlug de ABB (véase cuadro informativo), que garantiza una conexión rápida y sencilla con el bus .
Sencillez de uso
El arrancador suave PST dispone de una pantalla de cristal líquido (LCD) con capacidad para dos líneas de pre-sentación gráfica. Con un teclado de cuatro botones y una estructura de menús fácilmente comprensible, es tan fácil de operar como un teléfono móvil. La interfaz LCD visualiza texto corriente en cualquiera de los doce idiomas seleccionables (inglés, chino, alemán, italiano, español, francés, finlandés, sueco, holandés, portugués, ruso y turco). La interfaz es intuitiva y no requiere que el usuario estudie ningún manual ni aprenda códigos secretos. Se pueden utilizar configuraciones están-dar para muchas aplicaciones comunes, por ejemplo para bombas de impulsión, cintas transportadoras, mezcladoras y trituradoras. Se pueden implantar confi-guraciones personalizadas, por ejemplo para perfiles específicos de arranque y parada, arranque secuencial de hasta tres motores y avanzados perfiles de alarma.
información de estado y es-pecificar o examinar paráme-tros.
La interfaz entre la unidad PST y la conexión FieldBus-Plug está normalizada. Se puede utilizar cualquier pro-tocolo de bus de campo, incluso si éste es de fecha posterior a la del arrancador, dado que el protocolo se define en la propia conexión FieldBusPlug. Esta ingeniosa solución proporciona al cliente la flexibilidad que desea, pues le permite elegir el bus de campo con inde-pendencia de los arrancado-res elegidos.
Otra opción, comercializada en 2004, es un teclado ex-terno. Se trata de una interfaz hombre-máquina ampliada, que permite al usuario acce-der a todas las funciones in-cluso si está lejos de la puerta del panel. Todos los detalles de montaje se proporcionan en el kit, que incluye un cable de comunicación de 3 metros de longitud. Este dis-positivo portátil se puede uti-lizar para configurar rápida-mente unidades de arranque suave en paralelo, ya que las configuraciones se pueden transferir de una unidad a otra. El teclado satisface el grado de protección IP66 con-tra la encon-trada de polvo y agua. Protección perfecta
La unidad PST incorpora un avanzado sistema de protec-ción electrónica contra sobre-cargas del motor que se puede ajustar para cuatro clases de disparo (10, 10, 20 y 30 A). También es posible se-leccionar la protección contra sobrecargas aplicando una clase de disparo durante el arranque y otra durante el ré-gimen continuo (función dual de protección contra sobre-cargas). Por ejemplo, en una aplicación de servicio intenso
continuo, la clase de disparo 30 puede ser útil durante el arranque, mientras que en el régimen normal se puede apli-car la clase 10A, más sensible. Si es preciso, se puede esta-blecer también una protección contra subcarga admisible, que puede utilizarse para de-tectar si un motor está funcio-nando sin carga, por ejemplo si se rompe una correa o una bomba funciona en vacío. Además, la unidad PST propor-ciona protección contra situa-ciones de rotor bloqueado, desequilibrio de fases, inver-sión de fases y sobreintensi-dad. Estas funciones de protec-ción personalizables reducen los molestos disparos, garanti-zando, sin embargo, un alto nivel de protección del motor. Además de estas avanzadas capacidades de protección del motor, el arrancador PST in-corpora una función de auto-protección interna para evitar daños en el arrancador causa-dos por las sobrecargas. Aun así, los arrancadores suaves PST son robustos y están dise-ñados para dominar una
so-breintensidad del 15% de forma continuada. Esta carac-terística es útil cuando el mo-tor se utiliza para una carga superior a la nominal, lo que es posible cuando el motor tiene buenas condiciones de enfriamiento o funciona a baja temperatura ambiente. Sistema de alarmas tempranas
Otra poderosa característica de la unidad PST es que per-mite al usuario definir siste-mas específicos de alarma para cada aplicación, elimi-nando así los tiempos impro-ductivos innecesarios. Por ejemplo, el arrancador suave puede detectar una bomba que funciona en vacío e indi-car automáticamente que se ha de llenar de agua, o detec-El conector FieldBusPlug flexible de ABB, un dispositivo
que contiene la electrónica para interconectar el disposi-tivo y el bus, garantiza una conexión rápida y sencilla. 4
Design Group Italia ha diseñado una serie de productos avanzados de acuerdo con las directrices de ABB vigentes.
FieldBusPlug
Un bus de campo es un sistema de comu-nicación para intercambiar información entre dispositivos de campo, sensores y accionamientos.
Cuando se trata de seleccionar un bus de campo estándar, el cliente tiene varias op-ciones donde elegir. AS-Interface, Device-Net, Foundation Fieldbus y Profibusson algunos buses de campo muy comunes.
Ethernettambién se está extendiendo en este área. Sin embargo,
soportar esta variedad no es nada sencillo. Antes, los fabrican-tes de dispositivos que requerían comuni-cación por buses de
campo tenían que ofrecer dife-rentes diseños para cada bus en cuestión. La complejidad resultante implicaba altos costes de desarrollo y almacenaje, y para los clientes era prácticamente imposible cambiar su bus de campo sin sustituir o modificar al mismo tiempo todos los dispositivos conectados al mismo.
El conector FieldBusPlug de ABB ha cambiado esta situación. Los nuevos dispositivos se conectan simple-mente con el conector Field-BusPlug. El propio
conec-tor con-tiene la electró-nica necesaria para interco-nectar el dispositivo y el bus. Los conecto-res FieldBusPlug pueden utilizarse para los principales buses de campo disponibles en el mercado. Los clientes que adquieran dispositivos compatibles con FieldBusPlug pueden seguir siendo fieles a sus buses de campo preferidos y seguir utilizando sus viejos dispositivos.
ABB se ha comprometido a soportar y desarrollar el conector FieldBusPlug durante muchos años. Los dispositivos compatibles con FieldBusPlug, fabricados actualmente, podrán funcionar con buses de campo de generaciones futuras, prote-giendo así la inversión del cliente y ha-ciendo más fácil el cambio.
Si desea más información puede consultar Revista ABB 1/2002, páginas 30-34.
Helena M. Johansson Sören Kling ABB Automation Technologies AB Västerås, Sweden helena.m.johansson@se.abb.com soren.kling@se.abb.com tar que una cinta transportadora o una
correa de transmisión funciona sin carga y enviar un aviso al operador. Si se defi-nen específicamente los límites máximo y mínimo de corriente admisible para las cargas de motor y tiristor, la unidad PST puede mostrar un aviso antes de que realmente se produzca el fallo, haciendo posible, por tanto, una inter-vención preventiva.
Optimización del espacio y del equipo Al igual que sucede en la serie PSS de ABB, el arrancador suave PST se puede conectar en serie con el motor, o dentro del circuito en triángulo de un motor como arrancador estrella-triángulo. En una conexión dentro del triángulo, la máxima carga de corriente del arranca-dor se reduce en un factor 1/√3, lo que reduce espacio y costes, y permite utili-zar un arrancador más pequeño y más económico. La unidad PST detecta auto-máticamente el modo de conexión, lo que significa que no es necesario nin-gún ajuste especial.
Los arrancadores de mayor tamaño (PSTB 370 a PSTB 1050) tienen un con-tactor de by-pass integrado en la uni-dad. Cuando el motor está funcionando a plena tensión se puede derivar el arrancador y conectar el motor directa-mente desde la línea de alimentación mediante este contactor. Esta posibili-dad reduce las pérdidas de potencia y permite utilizar una unidad de arranque más pequeña. La potencia disipada durante el funcionamiento normal se reduce en un 90 por ciento o más; ade-más se ahorra energía y se reduce el impacto medioambiental.
Las funciones integradas de protección siguen habilitadas incluso cuando se deriva el arrancador mediante el by-pass. Otros ahorros posibles de espacio y costes se deben al menor tamaño de la unidad y a una instalación más rápida (el cableado ya está configurado dentro de la unidad). Un ejemplo reciente es el de una compañía eléctrica de EE UU en la que el cliente instaló 14 unidades PSTB en siete armarios con una anchura total de 4,2 m. En la configuración ante-rior, el cliente utilizaba 14 armarios que ocupaban el doble de espacio. Con ello se ha alcanzado otro objetivo de los clientes.
Relés con funciones avanzadas Las unidades más pequeñas (PST 30 a PST 300) no tienen incorporados los contactores de by-pass mencionados. Sin embargo, sigue siendo posible hacer la derivación de forma económica: la serie PST dispone de relés de señalización para controlar contactores externos. La función de los tres relés libres de po-tencial se puede programar individual-mente para las opciones Run(el arranca-dor suave está alimentado), Top Of Ramp (el motor funciona con la tensión má-xima, ha finalizado la rampa y el relé se encarga del by-pass) y por último Event. Cuando se selecciona esta opción se puede definir una señal para proteccio-nes, preavisos, señales de fallo o una combinación de estas señales. Cualquiera de los numerosos sucesos se puede acti-var o desactiacti-var individualmente. Sin necesidad de equipos adicionales La nueva generación de arrancadores PST integra muchas funciones que pre-viamente tuvieron que implementarse por separado. La unidad PST no es sólo un arrancador suave; además integra un relé de sobrecarga, un sensor de carga mínima, un amperímetro, un relé PTC de sonda (de protección contra el calen-tamiento del motor) y, en los mayores tamaños, un contactor de by-pass. Este aspecto supone grandes ventajas por el ahorro de espacio y por la reduc-ción del cableado y del tiempo de insta-lación. También simplifica la selección, la formulación de pedidos, la puesta en servicio y la localización y corrección de fallos. Puesto que todas las funcio-nes se pueden ajustar y supervisar por medio de una interfaz monousuario, y dado que la unidad está completa y probada en el momento de la entrega, se ahorra mucho tiempo y dinero. La serie PST ha demostrado un funcio-namiento suave desde el principio.
