Exponsor

CURSO TÉCNICO INSTALADOR DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Visita el siguiente enlace: http://enersolartermica.blogspot.com.es/ ¡No pierdas esta magnifica oportunidad de poder formarte en esta profesión con gran demanda de empleo! Ahora por oferta de lanzamiento y por tiempo limitado puedes adquirir este curso por solo 9,95€, cuando su valor de mercado es de 49€.

domingo, 26 de abril de 2009

EL PLC: DIAGRAMAS DE ESCALERA ( II )

A continuación, tenemos un relé Deltrol Controls, cuya bobina (coil) requiere un voltaje de 12 volts DC para energizarse:



Podemos leer en la carátula del relevador que se trata de un relevador clasificado como 3PST NO (Three-Pole Single-Throw Normally Open), esto es, un relevador que consta de tres interruptores normalmente abiertos los cuales se cierran al ser energizada la bobina. Podemos leer también en las capacidades de manejo de voltaje y corriente que este relevador puede tolerar corrientes eléctricas de 30 amperes a un voltaje de 300 volts, lo cual es suficiente para poder electrocutar a una persona descuidada que no tome las precauciones necesarias en el uso y mantenimiento de este tipo de relevadores de uso pesado.Los dos relevadores que hemos visto son relevadores cuyas bobinas son activadas mediante la aplicación de un voltaje de corriente directa. Pero también hay relevadores cuyas bobinas pueden ser activadas mediante la aplicación de un voltaje de corriente alternante, como lo es el caso del siguiente relevador de tres polos (interruptores) fabricado por la empresa Deltrol Controls cuya bobina requiere de un voltaje de 24 volts AC para poder accionarse:







Veamos ahora cómo podemos representar la acción de un relevador electromecánico en un diagrama de escalera. Emplearemos en nuestro ejemplo un relevador cuya bobina es accionada con 120 volts de corriente alterna:




Obsérvese el uso de la simbología que habíamos definido previamente para simbolizar a un relevador de control con el símbolo CR (Control Relay). En este diagrama, cuando se cierra el interruptor X1 la bobina del relevador CR1 es energizada, con lo cual el contacto normalmente cerrado (N.C.) se abre cortando el suministro de energía a la salida Y1, mientras que el contacto normalmente abierto (N.A.) se cierra suministrándole energía a la salida Y2. Podemos simplificar este diagrama si convenimos en representar tanto la bobina del relevador como los contactos a la salida del mismo con el mismo símbolo, con lo cual nuestro diagrama de escalera toma el siguiente aspecto:
Este diagrama de escalera se lee de la siguiente manera: en el primer peldaño cuando se cierra el interruptor X1 el relevador CR1 es energizado; al ocurrir esto el contacto normalmente cerrado de CR1 en el segundo peldaño se abre cortando todo suministro de energía a la salida Y1, mientras que en el tercer peldaño el contacto normalmente abierto de CR1 se cierra suministrándole energía a la salida Y2.A continuación tenemos un diagrama de escalera que muestra el modo de funcionamiento de un relevador de control que posee dos interruptores (o polos):





Hemos añadido aquí un símbolo nuevo, el símbolo típico de un indicador visual:
que puede ser una lámpara, un foco, un diodo emisor de luz LED, una lámpara fluorescente o inclusive una señal proporcionada en el monitor de una computadora, que nos provee de una confirmación de que el relevador de control asociado con nuestro indicador visual está trabajando bien, lo cual puede ser de gran ayuda para los técnicos de mantenimiento.Si pudiésemos "montar" físicamente sobre un diagrama de escalera real tanto un interruptor que llamaremos A como un relevador capaz de accionar varias salidas al mismo tiempo en respuesta a la corriente eléctrica recibida al cerrarse el interruptor de entrada A, posiblemente veríamos algo como lo siguiente:









Identificando numéricamente a cada uno de los peldaños de la escalera en orden ascendente al ir bajando, el último diagrama de escalera lo podemos leer de la siguiente manera: al ser cerrado el interruptor X1 ya sea manualmente por un operador o como resultado de una señal enviada por algún otro proceso de control, la bobina del relevador de control que está representada por el símbolo CR1 en el primer peldaño es energizada. En el segundo peldaño tenemos a uno de los interruptores normalmente abiertos del relevador de control CR1, el cual al ser energizada la bobina CR1 se cierra, energizando la salida Y1 que puede ser un motor, una bomba hidráulica, un rayo láser o cualquier otra cosa que requiera ser energizada. En el tercer peldaño tenemos a uno de los interruptores normalmente cerrados del relevador que en este caso se convierte en un interruptor normalmente abierto al ser energizada la bobina CR1 del relevador, cortando el suministro de energía a la "carga" de salida Y2. De nueva cuenta, estamos representando con el mismo símbolo tanto al relevador de control (o mejor dicho, a su bobina) como a sus interruptores normalmente cerrados y sus interruptores normalmente abiertos sobre los cuales actúa. Por último, en el cuarto peldaño el interruptor normalmente abierto CR1 se cierra alimentando de este modo al indicador visual Y3, dando una confirmación visual de que el relevador de control CR1 está trabajando. Obsérvese que al energizarse un relevador de control éste afecta directamente y en forma simultánea todos aquellos peldaños en la escalera que incorporen contactos de salida de dicho relevador. Esta es una consideración de vital importancia a la hora de leer diagramas de escalera.El uso de relevadores electromecánicos nos permite repasar un fenómeno que habíamos encontrado previamente en el estudio de los circuitos lógicos: la aparición de efectos de memoria al llevar a cabo la retroalimentación de señales en circuitos construídos con funciones lógicas básicas, lo cual nos puede llevar a preguntarnos: ¿habrá alguna manera en la cual tales efectos puedan ser reproducidos mediante los diagramas de escalera? La respuesta es afirmativa, y podemos empezar considerando el siguiente diagrama de escalera:

































































Al inicio, no hay suministro alguno de energía al relevador de control CR1, lo cual cambia cuando cerramos el contacto del interruptor X1 posiblemente oprimiendo algún botón. Al energizarse la bobina del relevador, el contacto normalmente abierto CR1 en la parte inferior del diagrama se cierra. Una vez que esto ocurre, cuando dejamos de oprimir el botón X1 el relevador CR1 de cualquier modo continuará energizado porque al estar energizado el contacto CR1 del mismo relevador permanecerá cerrrado. En efecto, el interruptor X1 ha dejado de ser relevante. Obsérvese la importancia de lo que está sucediendo aquí. El relevador CR1 puede permanecer energizado gracias a que él mismo está proporcionando lo necesario para que el contacto CR1 permanezca cerrado, lo cual a su vez le permite al relevador CR1 seguir energizado. Esto es nada más ni nada menos que una retroalimentación en la cual el relevador de control CR1 se está ayudando "a sí mismo" a permanecer encendido, es algo que podemos llamar el efecto memoria en los diagramas de escalera. Esta acción es reminiscente de algo que vimos al principio de la sección de problemas resueltos correspondiente al capítulo 5, en donde descubrimos que en el siguiente circuito:





































































si tanto la entrada A como la salida del circuito eran inicialmente cero, al aplicar un "1" a la entrada del circuito la salida del mismo permanece en "1" aunque la entrada A sea regresada a cero, por estarse retroalimentando la la salida de este circuito a su entrada. Así, del mismo modo que la retroalimentación proporciona memoria a los circuitos lógicos, también proporciona efectos de memoria en diseños de sistemas de control representados con diagramas de escalera. Y esto no se trata de una acción parecida, se trata esencialmente de lo mismo, aunque la diferencia de las representaciones esquemáticas obscurezca un poco el hecho. Al menos en lo que a la teoría básica se refiere, se trata de dos representaciones diferentes de una misma cosa.El problema que tenemos en esta implementación de efectos de memoria en el diagrama de escalera es que después de que el interruptor X1 ha sido oprimido momentáneamente, el relevador CR1 queda activado permanentemente no habiendo forma alguna de regresarlo a su estado original que no sea el apagar por completo todo el sistema, lo cual es algo que tal vez no queramos hacer. Vemos pues que resulta no solo deseable sino necesario interrumpir de alguna manera el suminstro de energía al relevador CR1 sin que para ello nos veamos obligados a apagar todo el sistema. Podemos hacerlo con el simple hecho de agregar un interruptor adicional de la siguiente manera:



















Al inicio, al cerrarse el interruptor X1, el relevador CR1 es activado a través del contacto normalmente cerrado X2 y el contacto normalmente abierto CR1 se cierra. El relevador CR1 permanece encendido por el efecto de retroalimentación, pero si queremos apagarlo entonces todo lo que tenemos que hacer es activar el interruptor X2, lo cual equivale a abrirlo cortando con ello el suministro de corriente al relevador CR1. Esto que hemos hecho es reminiscente a lo mismo que hicimos en la sección de problemas resueltos del capítulo 5 en donde para "limpiar" la memoria insertamos un bloque AND y un bloque NOT en la manera en la que se muestra:



















Al principio de este artículo, en el primer diagrama de escalera mostrado se utilizó como ejemplo un motor eléctrico de 120 VAC que es energizado al cerrarse un interruptor. Pero este no es el único tipo de motor que existe; hay también motores reversibles en los cuales el eje del motor puede girar en sentido de las manecillas del reloj cuando es energizado de cierta manera, y puede girar en sentido contrario a las manecillas del reloj cuando es energizado de otra manera. Generalmente, este tipo de motores trabaja con corriente eléctrica conocida como corriente trifásica, y requiere de tres cables de alimentación en lugar de dos. El circuito de control para un motor reversible emplea un relevador de uso pesado conocido como contactor, que no es más que un conjunto coordinado de varios contactos que se abren o se cierran de manera simultánea. Podemos visualizar un contactor como un relevador común y corriente el cual al energizarle su bobina con una señal de control cierra al mismo tiempo todos sus contactos normalmente abiertos, permitiendo el paso de corrientes eléctricas separadas a través de varios cables:





















Un diagrama eléctrico de un motor reversible que es controlado alimentándolo de corriente trifásica a través de dos contactores M1 y M2 es el siguiente:





















Cuando se cierran los tres contactos normalmente abiertos del contactor M1, los escobillones del motor (1, 2 y 3) son alimentados por la corriente trifásica a través de los alambres A, B y C de modo tal que el motor gira en un sentido que podemos llamar "hacia adelante" (forward), mientras que si los escobillones del motor son alimentados de otro modo por la corriente trifásica cerrándose los tres contactos normalmente abiertos del contactor M2, el motor gira en sentido inverso que podemos llamar "en reversa" (reverse).Podemos representar en el siguiente diagrama de escalera un circuito de control para este motor reversible:























En este circuito, tenemos un botón interruptor de corriente stop que es un interruptor normalmente cerrado, el cual puede ser utilizado como un "botón de emergencia" para detener el movimiento del motor sin importar el estado en el que se encuentre. Para echar a andar el motor en un sentido, oprimimos momentáneamente el botón normalmente abierto forward, con lo cual la bobina del relevador M1 que cierra los contactos normalmente abiertos del contactor M1 recibe la corriente eléctrica a través del contacto normalmente cerrado M2. Obsérvese que tenemos en esta sub-sección del circuito una configuración que nos proporciona el efecto memoria, esto con la finalidad de que no tengamos que mantener oprimido todo el tiempo el botón forward para mantener al motor trabajando. Del mismo modo, si queremos echar a andar el motor en el sentido inverso, oprimimos momentáneamente el botón normalmente abierto reverse, con lo cual la bobina del relevador M2 que cierra los contactos normalmente abiertos del contactor M2 recibe la corriente eléctrica a través del contacto normalmente cerrado M2. Obsérvese que tenemos aquí otra sub-sección del circuito con una configuración que también nos proporciona el efecto memoria, independiente de la anterior, también con la finalidad de que no tengamos que mantener oprimido todo el tiempo el botón reverse para mantener al motor trabajando. Una vez que hemos echado a andar el motor ya sea oprimiendo el botón forward o el botón reverse, podemos detener posteriormente al motor oprimiendo el botón stop, lo cual corta de tajo la alimentación de corriente a toda la configuración. En este diagrama aparece otro contacto normalmente cerrado que también en un momento dado puede detener por completo el movimiento del motor, el cual inusualmente aparece en el extremo derecho del diagrama en vez de aparecer en el extremo izquierdo. Se trata del contacto OL, que significa Over-Load, el cual es un componente generalmente puesto cerca del motor (o inclusive dentro del mismo motor) para protegerlo en caso de que se presente una Sobre-Carga de corriente. Esto puede ocurrir en caso de que el motor reciba un peso mucho mayor del que está diseñado para manejar, en cuyo caso el motor se "atasca" quedando expuesto a un sobrecalentamiento que puede terminar destruyéndolo en poco tiempo. El interruptor OL puede ser un interruptor térmico, el cual al aumentar la temperatura arriba de cierto límite se abre interrumpiendo el flujo de la corriente.En el circuito que acabamos de ver, la presencia aparentemente superflua de los contactos normalmente cerrados M1 y M2 puestos en el mismo tiene un propósito muy específico. Han sido puestos allí en la eventualidad de que el operador del sistema apriete al mismo tiempo los botones forward y reverse. Si no estuvieran allí dichos contactos, las fases A y B de la corriente trifásica entrarían en corto-circuito por el hecho de que el contactor M1 envía las fases A y B directamente hacia el motor mientras que el contactor M2 las invierte. La fase A entraría en corto-circuito con la fase B y viceversa. Para impedir que esto ocurra, es indispensable diseñar el sistema de modo tal que la energización de un contactor impedirá la energización del otro contactor. Obsérvese en el diagrama de escalera que si oprimimos el botón forward, el contacto normalmente cerrado M1 en la sub-sección inferior se abre de modo tal que aunque se oprima el botón reverse no llegará corriente eléctrica alguna al contactor M2. Del mismo modo, si oprimimos el botón reverse, el contacto normalmente cerrado M2 en la sub-sección superior se abre de modo tal que aunque se oprima el botón forward no llegará corriente eléctrica alguna al contactor M1. Esta técnica de protección es conocida como interlocking.

No hay comentarios: