Centros de control de motores.
Un Centro de Control de Motores (CCM) es un tablero que alimenta, controla y
protege circuitos cuya carga esencialmente consiste en motores y que usa contactores o
arrancadores como principales componentes de control. Los CCM se proporcionan con
alambrado Clase I o Clase II; con cualquiera de las clases el usuario puede especificar el
arreglo físico de las unidades dentro del centro de control de motores (sujeto a los
parámetros de diseño).
Arrancadores
Los arrancadores son los aparatos de control más sencillos que se pueden emplear para
arrancar motores y para protegerlos contra sobrecargas. Existen varios tipos de
arrancadores en el mercado:
Arrancadores Magnéticos a Tensión Plena No Reversible.
Los arrancadores a tensión plena son los aparatos de control más sencillos que se
pueden emplear para arrancar motores y para protegerlos contra sobrecargas.
Pueden usarse cuando la corriente de arranque del motor no tiene un valor alto para la
línea que alimenta el motor y cuando el par de arranque en estas condiciones no es
perjudicial a la máquina impulsada por el motor.
Arrancadores Magnéticos a Tensión Plena Reversible.
Estos arrancadores están diseñados para operar motores de corriente alterna en
ambas direcciones, conectan el motor directamente a la línea y pueden usarse cuando el
par de arranque del motor no sea demasiado intenso para la línea. Consta de un interlock
mecánico-eléctrico que impide a los contactores cerrar simultáneamente.
Arrancadores Electrónicos de Arranque Suave.
Este tipo de arrancador utiliza la técnica electrónica para generar en primer lugar
un arranque suave con limitación de la corriente. Esto se logra reduciendo la tensión en
los bornes del motor, lo cual reduce también el par y en consecuencia la corriente de
arranque; el resultado: un arranque suave, sin vibraciones y por ende sin desgaste que,
además corrige el factor de potencia.
El arranque suave se consigue variando la tensión en los bornes del motor,
creando una rampa de tensión. El arrancador está equipado con un control de corte de
fases gobernado por un microprocesador para el arranque suave. Mediante este control
se varía solamente la tensión del motor; el de la frecuencia es y corresponde siempre a
la de la red.
Los CCM son utilizados como eslabón de unión entre los equipos de generación
y los consumidores finales tales como motores, equipos de climatización, etc. Los CCM
ofrecen la ventaja de integrar dentro de un mismo gabinete los sistemas arrancadores de
motores de distintas áreas de una planta así como el sistema de distribución de la
misma, al utilizar este equipamiento se reducen los costos ya que la líneas de
alimentación llegan a un solo lugar (el CCM) y desde allí salen los cables de poder y de
control hacia las cargas finales.
El número de secciones en un centro de control de motores depende del espacio
que tome cada una de sus componentes, de manera que si el diseñador sabe que
componentes se incluirán, se puede diseñar el centro de control de motores.
El centro de control de motores ofrece las siguientes ventajas:
Permite que los aparatos de control se alejen de lugares peligrosos.
Permite centralizar al equipo en el lugar más apropiado.
Facilita el mantenimiento y el costo de la instalación es menor.
Para diseñar el centro de control de motores se debe tomar en consideración la
siguiente información:
Elaborar una lista de los motores que estarán en el CCM indicado para cada
motor:
Potencia en Hp o kW.
Voltaje de operación.
Corriente nominal a plena carga.
Forma de arranque.
Si tiene movimiento reversible.
Lámparas de control e indicadoras.
Mantenimiento motores eléctricos.
La necesidad de efectuar periódicamente un mantenimiento preventivo-
predictivo, es una inversión que está plenamente justificada para aquellos motores que,
por sus características o régimen de trabajo, puedan ocasionar grandes pérdidas para su
empresa en caso de una parada por avería.
Pero también es evidente que para la realización de este servicio, es imprescindible
tener que efectuar unas paradas de producción.
El tiempo improductivo por maquina parada puede ser importante,
especialmente cuando se manipulan máquinas de corriente continua de E.I., etc.
a las que se le realizan todas la verificaciones a motor parado.
Lo cual significa que para una línea de producción a la que se le realicen
diagnosis a varios motores y en la que solamente intervenga uno o dos técnicos,
quedará improductiva durante un intervalo muy prolongado de tiempo. El mayor
tiempo empleado en efectuar una diagnosis es para las verificaciones a motor
parado.
Un análisis aproximado para motores de corriente continua de E.I., etc. sería el
siguiente:
Verificación a motor
parado
Datos de la placa.
Inspección visual (colector, escobillas, etc.).
Aislamientos.
Resistencias.
Temperatura.
Varios Extraer protecciones máquina.
Preparación de herramientas, instrumental, etc.
Verificación a motor en
marcha
Tensión de inducido.
Tensión de excitación.
Corriente de inducido.
Corriente de excitación.
Velocidad (rpm).
Análisis de rodamientos.
Análisis de vibraciones.
Análisis de la taco dinamo.
Aproximadamente un 30% de las averías están producidas por problemas mecánicos,
rotura de rodamientos, rotura y desgaste de ejes, etc. y que estos a su vez pueden
provocar daños muy graves en los bobinados del rotor y del estator.
Mantenimiento preventivo.
SERVOMOTORES A.C… BRUSHLESS.
Inspección de entrada del motor y toma de datos en banco de pruebas.
Verificación del elemento de captación (codificador) resolver, sonda hall,
encoder, etc.
Control de conectores.
Análisis de rodamientos, se cambian sistemáticamente.
Análisis de vibraciones, equilibrado del rotor si fuese preciso.
Control del par del freno.
Control de imanes rotor.
Limpieza de todas las piezas y accesorios del motor.
Control de todas las partes mecánicas del motor, eje, alojamiento de
rodamientos, etc.
Verificación del bobinado del estator, si fuera necesario impregnación con
barniz epoxy y secado al horno.
Cambio de rodamientos, juntas, tuercas, etc.
Montaje motor, ajuste del freno.
Pruebas de salida motor, ajuste del codificador.
Test en Banco de pruebas.
Control final, pintado, embalaje, etc.
Si llevase ventilación forzada, se le realizaran igualmente todas las operaciones
necesarias para su mantenimiento.
MOTORES A.C. CABEZAL (MÁQUINA HERRAMIENTA).
Inspección de entrada del motor y toma de datos.
Verificación del elemento de captación
Control de conectores y conexiones
Análisis de rodamientos, se cambian sistemáticamente
Análisis de vibraciones, equilibrado del rotor si fuese preciso.
Limpieza de todas las piezas y accesorios del motor.
Control de todas las partes mecánicas del motor, eje, alojamiento de
rodamientos, etc.
Verificación del bobinado del estator, si fuera necesario impregnación con
barniz epoxy y secado al horno.
Cambio de rodamientos y juntas.
Montaje motor
Pruebas de salida motor, verificación / ajuste del elemento de captación
Control final, pintado, embalaje, etc.
Al ventilador, se le realizarán igualmente todas las operaciones necesarias para su
mantenimiento.
Mantenimiento predictivo
SERVOMOTORES A.C…BRUSHLESS.
Verificación a motor parado:
Datos de placa.
Inspección visual de conectores, caja de bornes, etc.
Temperatura.
Verificación a motor en marcha:
Análisis de rodamientos.
Análisis de vibraciones.
MOTORES A.C. CABEZAL (máquina herramienta)
Se realizaran las mismas operaciones que para los servomotores A.C. Brushless.
Circuitos de control de motores.
Algunos de los factores a considerar son los siguientes:
El ARRANQUE DEL MOTOR: el motor eléctrico se pude arrancar
conectándolo directamente de la línea pero cuidado es muy peligroso y no lo
intenten así, esta es la forma de controlar un motor eléctrico, para eso existen
medios de control como el dispositivo de arranque (un botón pulsador) y el
dispositivo de paro (un botón pulsador de emergencia) también utilizaremos una
bobina en este caso será un contactor o un arrancador magnético cualquiera de
los dos está bien.
En el arranque los motores eléctricos según la aplicación su arranque debe ser lento
y gradualmente hasta alcanzar su velocidad normal, pero en otros casos no solamente su
encendido normal es por eso te digo que depende de la aplicación que se le dé por
ejemplo:
Un arranque gradual de velocidad puede ser en una turbina de aire o (soplador
industrial) para lograr esto en la actualidad se utilizan dispositivos electrónicos de
arranque gradual y paro gradual del motor eléctrico, estos dispositivos aumentan la vida
del motor de esfuerzos repentinos que se pudieran tener si no se contara con estos
dispositivos y son controladores por SCR o controlador rectificador de silicio.
LA PARADA DEL MOTOR: Los controladores permiten la detención o paro
de los motores eléctricos en forma normal por la inercia o por la acción de un
freno magnético, la parada rápida es vital del controlador esta para casos de
emergencia (paro de emergencia).
Una de las aplicaciones de los frenos magnéticos. En una grúa de carga tipo
industrial, el cual posee un gancho para levantar la carga y ahí se aplica un freno
magnético para la detención de la carga, si no se contara con un freno pues la carga se
corre hacia abajo y causaría sobrecarga en el motor eléctrico es por eso la aplicación de
freno.
Una aplicación de paro de emergencia. En la actualidad toda maquinaria ya sea tipo
de coser, de manipuladores eléctricos, de prensas hidráulicas etc. poseen un interruptor
de paro de emergencia cercas del operador, esto se logra con el fin de detener la
maquinaria y equipo lo más rápido posible cuando exista un riesgo en el personal que la
opera o en una mala operación de la maquinaria.
EL ARRANCADOR MAGNETICO: Se utiliza un arrancador magnético para
controles de motores ya sea trifásico, bifásico etc. Para controlar el motor, es
decir que lo encienda. Existen de diferentes capacidades y pueden variar desde
1, 3, 5, 10, 15,25 HP (horse power) o más dependiendo de los caballos de
potencia del motor es como se escogerá el arrancador a utilizar. Por ejemplo un
motor eléctrico de 10 HP se utilizara un arrancador de 15 HP si el motor se
enciende constantemente se puede utilizar este 15 HP así logramos que el
arrancador no se dañe muy pronto y cuidar la seguridad del operador como el de
la maquinaria.
Ahora bien ya conocemos los tres dispositivos de arranque de un motor eléctrico los
básicos, que son: El arranque del motor (botón pulsador de arranque), la parada del
motor (botón pulsador de paro) y el arrancador magnético.
Existen dos circuitos de importancia en estos controles, un circuito de control y un
circuito de fuerza.
El circuito de control: Es donde se controlara el arrancador magnético es un
circuito separado, puede ser de poco voltaje 12, 24,127vac, pero no se mezcla
con las conexiones del motor recuerda que es un circuito de control separado del
circuito de fuerza.
El circuito de fuerza: Es donde se realizan las conexiones del motor eléctrico
trifásico y pueden ser de 220,440vac según el voltaje del motor eléctrico y este
circuito no se mezcla con el de control porque se puede ocasionar un corto
circuito y daños tanto como personal y en el equipo o maquinaria.
Diagrama del circuito básico de control
Este es un circuito de control de tres alambres como puedes ver esta el símbolo del
botón de paro, el símbolo del botón de arranque, el del arrancador magnético, el
contacto de sobrecarga S/C y su contacto de retención de la bobina (M).
La energía eléctrica circula por medio del botón de paro de emergencia a través del
contacto (M) y hasta ahí llega la energía eléctrica, como también hasta el botón de
arranque pero solo hasta ahí llega, cuando oprimimos el botón de arranque la energía
eléctrica circula por la bobina y el contacto de sobrecarga (s/c) logrando cerrar el
circuito activando a la bobina (M) o arrancador magnético, así es que el arrancador
magnético tiene un contacto de retención (M) y cuando se energiza la bobina (M) su
contacto de retención también se cierra logrando la retención y ahora si podemos dejar
de presionar el botón de arranque y el arrancador está activado.
Propósito del controlador
Algunos de los factores a considerarse respecto al controlador, al seleccionarlo e
instalarlo, pueden enumerarse como sigue:
1) Arranque: El motor se puede arrancar conectándolo directamente a través de la
línea. Sin embargo, la máquina impulsada se puede dañar si se arranca con ese
esfuerzo giratorio repentino. El arranque debe hacerse lenta y gradualmente, no
sólo para proteger la máquina, sino porque la oleada de corriente de la línea
durante el arranque puede ser demasiado grande. La frecuencia del arranque de
los motores también comprende el empleo del controlador.
2) Paro: Los controladores permiten el funcionamiento hasta la detención de los
motores y también imprimen una acción de freno cuando se debe detener la
máquina rápidamente. La parada rápida es una función para casos de
emergencia.
3) Inversión de la rotación: Se necesitan controladores para cambiar
automáticamente la dirección de la rotación de 1as máquinas mediante el mando
de un operador en una estación de control. La acción de inversión de los
controladores es un proceso continuo en muchas aplicaciones industriales. Esta
puede hacerse por medio de estaciones de botones, un interruptor de tambor o un
módulo inversor de giro.
4) Marcha: Las velocidades y características de operación deseadas, son, función y
propósito directos de los controladores. Éstos protegen a los motores,
operadores, máquinas y materiales, mientras funcionan.
5) Control de velocidad: Algunos controladores pueden mantener velocidades muy
precisas para propósitos de procesos industriales, pero se necesitan de otro tipo
para cambiar las velocidades de los motores por pasos o gradualmente.
6) Seguridad del operador: Muchas salvaguardas mecánicas han dado origen a
métodos eléctricos. Los dispositivos piloto de control eléctrico afectan
directamente a los controladores al proteger a los operadores de la máquina
contra condiciones inseguras.
7) Protección contra daños: Una parte de la función de una máquina automática es
la de protegerse a sí misma contra daños, así corno a los materiales
manufacturados o elaborados. Por ejemplo, se impiden los atascamientos de los
transportadores. Las máquinas se pueden hacer funcionar en reversa, detenerse,
trabajar a velocidad lenta o lo que sea necesario para realizar la labor de
protección.
8) Mantenimiento de los dispositivos de arranque: Una vez instalados y ajustados
adecuada mente, los arrancadores para motor mantendrán el tiempo de arranque,
voltajes, corriente y troqué confiables, en beneficio de la máquina impulsada y el
sistema de energía. Los fusibles, cortacircuitos e interruptores de desconexión de
tamaño apropiado para el arranque, constituyen buenas prácticas de instalación
que se rigen por los códigos eléctricos.
Diferencia entre un control automático y uno manual
Cuando un circuito se considera manual es debido a que una persona debe iniciar la
acción para que el circuito opere, usando más comúnmente las estaciones de botones, en
cambio uno automático está diseñado para que el circuito arranque solo y que la persona
tenga la comodidad de que éste funcionará sin que el tenga que hacer nada, los
dispositivos de control automático pueden ser los interruptores de flotador, de presión o
termostatos y su capacidad de contacto debe ser suficiente para conducir e interrumpir
la corriente total del motor.
Diagramas de Control
Este diagrama se llama unifilar por que representa solo
una fase de corriente.
Este diagrama se llama bifilar por que representa dos fases de corriente.
Este diagrama se llama trifilar por
que representa 3 fases de corriente.
Función de un enclavamiento
El enclavamiento sirve para mantener la conexión después de presionar nuestro
botón de arranque y al presionar nuestro botón de paro se para el motor y se bota el
enclavamiento y el botón de arranque.
Partes de un circuito de control.
Los elementos básicos o más comunes en un circuito de control son señalados a
continuación.
Circuito de fuerza.
Motor trifásico
Marca: Nema
Tipo: Mm. 90-4
Serie: Nr-3- 0116
HP. 0.75
R.P.M. 1736
Volts: 220 V
Amperes: 1.5/3.0 A
Ciclos: 60Hz
Temperatura: 40º C
Peso total: 7.80Kg.
Protección.
1) Arrancadores magnéticos:
Estos arrancadores limitan la corriente en la etapa de arranque evitando alcanzar
corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación.
Estos arrancadores cuentan con protecciones de sobrecarga y corto circuito en las 3
fases y ofrecen compensación de temperatura ambiente y además cuentan con botonería
para arranque y paro, montados en su gabinete.
Clase 8501
Tipo P122
I Th2 12ª
660VCA
Protección térmica
Estación de botones
Contactor
El contactor está diseñado para soportar la carga de los motores; es decir, va
conectado directamente a la línea, en cambio los relevadores tienen contactos más
débiles y no van conectados a las líneas directamente. Los contactores soportan aún más
corriente que los relevadores (hasta 7A). Estos a la vez varían de tamaño dependiendo
de la carga a alimentar.
2) Relevador de control:
220- 380- 500 VCA
4- 6- 8A
Es una bobina que enclava contactos normalmente abiertos dejando pasar la
corriente y abre contactos normalmente cerrados impidiendo el paso de la corriente.
Controles automáticos:
1) Relevador de tiempo:
220- 380- 450 VCA
3- 6- 8A
160Min
Existen dos tipos de relevadores de tiempo los cuales son los siguientes:
Relevador de control de tiempo ON DELAY: Este tipo de relevador se usa
principalmente en circuitos donde se requiere que la respuesta, una vez que
se ha energizado el circuito, el relevador se retarde en enviar la señal del
tiempo requerido en el proceso.
Relevador de control de tiempo OFF DELAY: Este tipo de relevador de
control de tiempo, su principal característica, es que retarda la respuesta a los
circuitos secundarios una vez que se ha desenergizado el circuito de control.
Consta de un capacitor que es el que almacena dicha energía.
2) Switch- interruptor de nivel o de flotador:
220- 380- 500 VCA
2- 6- 8A
La operación de un interruptor de flotador se controla por el movimiento hacia
arriba o hacia abajo, del flotador que se coloca en el tanque de agua. El flotador abre o
cierra mecánicamente los contactos eléctricos mediante una varilla o cadena con un
contrapeso.
Existen varios tipos de interruptores de flotador, el capsulado, flotador con
contrapeso y electronivel:
a) Interruptor de flotador:
b) Interruptor encapsulado: Consta de una esfera metálica que entra en contacto
cuando la presión decae.
c) Electronivel: Es un control electrónico que censa el nivel cuando está lleno, a la
mitad y vacío protegiendo al motor para que la bomba no trabaje en vacío.
3) Switch o interruptor de presión:
220- 380- 550 VCA
3- 6- 8 A
Los interruptores de presión del tipo industrial están diseñados para cubrir la amplia
variedad de requerimientos que se encuentran en el control de máquinas neumáticas o
hidráulicas.
Estos controles se emplean más comúnmente máquinas – herramientas, sistemas
de lubricación de alta presión, bombas y compresores por motor.
Controles Manuales.
1) Interruptor de tambor:
Atrás Fuera Adelante
Clase 2601
Tipo AG-2
Capacidad máxima
Fases Monofásico Polifásico CD.
Volts 115 230 110 220-550
115-
230
C.P. 1 1/2 2 1 1/2 2 1/4
Al presionar Atrás en el interruptor de tambor (de color azul en el diagrama), la
terminal 1 del motor trifásico se conectará con línea 1, terminal 2 con línea 2 y terminal
3 con línea 3, al momento de querer invertir el giro del rotor de este, el interruptor de
tambor debe de estar en Fuera (color negro en el diagrama), y esperarse un momento dar
para Adelante, ya que si no se hace esto se forjará demasiado el rotor y puede ser que se
dañe; entonces al dar para adelante se invertirán las fases lo que hará que el rotor gire en
otro sentido (color rojo en el diagrama), se conectará la terminal 1 del motor con línea 2,
terminal 2 con línea 1 y terminal 3 con línea 3.
2) Estación de botones:
220- 380- 500 VCA
4- 6- 8 A
El propósito principal de la estación de botones es:
Arranque: El motor se puede arrancar conectándolo directamente a través de
la línea; sin embargo, la máquina impulsada se puede dañar si se arranca con
este esfuerzo giratorio repentino.
Paro: Los controles permiten el funcionamiento hasta la detención de los
motores y también imprime una acción de freno cuando la maquinaría se
debe de parar rápidamente. La parada rápida es una acción vital del control
para casos de emergencia.
Inversión de la rotación: Se necesitan controles para cambiar manualmente la
dirección de la rotación de las máquinas mediante el mando de un operador
en una estación de control, la inversión de la rotación en muchos procesos
es continuo en varias aplicaciones industriales.
Indicadores
Luces piloto:
110-220 VCA
50/60Hz
1.5W
La función principal de las luces es señalizar que está sucediendo algo:
Verde: Indica que el motor está en funcionamiento o buen estado. Relajación. Ç
Roja: Indica que el motor se ha detenido o en mal estado. Alarma.
Ámbar: Indica precaución o que algo está por suceder.
Ohmetro digital:
Es un instrumento que sirve para medir la resistencia eléctrica (R). Su unidad de
medida es el Ohmio (Ω) Hay 2 tipos de óhmetros, el primero, que es el que viene
integrado con el multímetro y el segundo el analógico.
Estos tipos de dispositivos no deben trabajar con ningún voltaje y/o amperaje sino
podrían llegar a dañarse, Sino se conoce dicha escala, este no se llega a dañar en caso de
no ser la correcta; sin embargo, no marcaría el valor, entonces se tendría que seleccionar
bien la escala para que nos diera el valor con exactitud.
Para medir resistencias altas se utilizan los múltiplos y para medir resistencias
pequeñas se usan los submúltiplos.
Megaohms (M Ω) = 1 000 000Ω
Kilohms (K Ω) = 1000 Ω
Hectohms (Ω) = 100 Ω.
Este instrumento puede usarse para verificar que las terminales tengan continuidad.
Chicharra:
Generalmente la chicharra al igual que la luz roja indica prevención o alarma; así
también como que el motor está parado.
Terminales
Son las conductoras de la corriente y se deben de verificar con el multímetro en la
escala de Ohms (Ω) para saber si no se encuentran trozadas de un punto.
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