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ic editorial Montaje y reparación de automatismos eléctricos Antonio Rodríguez Hernández Editado por: INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L. Avda. El Romeral, 2. Polígono Industrial de Antequera 29200 ANTEQUERA, Málaga Teléfono: 952 70 60 04 Fax: 952 84 55 03 Correo electrónico: iceditorial@iceditorial.com Internet: www.iceditorial.com Montaje y reparación de automatismos eléctricos Autor: Antonio Rodríguez Hernández 1ª Edición © De la edición INNOVA 2012 MARCAS COMERCIALES: Las designaciones utilizadas por las empresas para distinguir sus productos (hardware, software, sistemas operativos, etc.) suelen ser marcas registradas. INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L., las utiliza sin intención de infringir la marca y sólo en beneficio del propietario de la misma. Los datos de los ejemplos o pantallas son ficticios a no ser que se especifique lo contrario INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L., ha puesto el máximo empeño en ofrecer una información completa y precisa. Sin embargo, no asume ninguna responsabilidad derivada de su uso, ni tampoco la violación de patentes ni otros derechos de terceras partes que pudieran ocurrir. Mediante esta publicación se pretende proporcionar unos conocimientos precisos y acreditados sobre el tema tratado. Su venta no supone para INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L., ninguna forma de asistencia legal, administrativa ni de ningún otro tipo. Reservados todos los derechos de publicación en cualquier idioma. Según el Código Penal vigente ninguna parte de este o cualquier otro libro puede ser reproducida, grabada en alguno de los sistemas de almacenamiento existentes o transmitida por cualquier procedimiento, ya sea electrónico, mecánico, reprográfico, magnético o cualquier otro, sin autorización previa y por escrito de INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L., su contenido está protegido por la Ley vigente que establece penas de prisión y/o multas a quienes intencionadamente reprodujeren o plagiaren, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica. Impresión: Antakira Grafic Impreso en Andalucía - España ISBN: 978-84-8364-965-7 Depósito Legal: MA-946-2012 Gracias a mi mujer, Nani, por su incansable ayuda. Y a mi hijo Ángel de 5 años, que me ha dejado trabajar en este libro, mientras jugaba o veía la tele. | I Presentación del manual El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ám- bito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catá- logo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación. El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general. Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas produc- tivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de compe- tencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia Gene- ral, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada. Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas. CERTIFICADO DE PROFESIONALIDAD MÓDULOS FORMATIVOS UNIDADES FORMATIVAS COMPETENCIA GENERAL UNIDADES DE COMPETENCIA Expresa su Tienen asociados Está dividido en Pueden dividirse en II | El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0889: Montaje y repara- ción de automatismos eléctricos, perteneciente al Módulo Formativo MF0822_2: Instalaciones eléctricas auto- matizadas e instalaciones de automatismos, asociado a la unidad de competencia UC0822_2: Montar y mantener instala- ciones de automatismos en el entorno de viviendas y pequeña industria, del Certificado de Profesionalidad Montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas de baja tensión. UF0889 Montaje y reparación de automatismos eléctricos UNIDAD FORMATIVA DESARROLLADA EN ESTE MANUAL UF0891 Reparación de instalaciones automatizadas UF0890 Montaje de instalaciones automatizadas UF0886 Prevención de riesgos laborales y medioambientales en el montaje y mantenimiento de instalaciones eléctricas MF0822_2 INSTALACIONES ELéCTRICAS AUTOMATIzADAS E INSTALACIONES DE AUTOMATISMOS UNIDAD DE COMPETENCIA UC0822_2 Montar y mantener instalaciones de automatismos en el entorno de viviendas y pequeña industria Tiene asociado el Compuesto de las siguientes UNIDADES FORMATIVAS | III FI CH A DE C ER TI FI CA DO D E PR OF ES IO NA LI DA D (E LE E0 10 9) M ON TA JE Y M AN TE NI M IE NT O DE IN ST AL AC IO NE S EL éC TR IC AS D E BA JA T EN SI ÓN ( R. D . 6 83 /2 01 1, d e 13 d e m ay o) CO M PE TE NC IA G EN ER AL : M on ta r, m an te ne r y re pa ra r l as in st al ac io ne s e lé ct ric as p ar a ba ja te ns ió n co m pr en di da s e n el á m bi to d el R eg la m en to E le ct ro té cn ic o p ar a ba ja te ns ió n, a pl ic an do la s té cn ic as y lo s pr oc ed im ie nt os re qu er id os e n ca da c as o, c on si gu ie nd o lo s cr ite rio s de c al id ad , e n co nd ic io ne s de s eg ur id ad y cu m pl ie nd o la n or m at iv a vi ge nt e. Cu al ifi ca ci ón p ro fe si on al d e re fe re nc ia Un id ad es d e co m pe te nc ia Oc up ac io ne s o pu es to s de tr ab aj o re la ci on ad os : EL E2 57 _2 M ON TA JE Y M AN TE NI M IE NT O DE IN ST AL AC IO NE S EL EC TR IC AS D E BA JA T EN SI ON (R D 11 15 /2 00 7, d e 24 d e A go st o de 2 00 7) UC 08 20 _2 M on ta r y m an te ne r i ns ta la ci on es e lé ct ric as d e ba ja te ns ió n en ed ifi ci os d es tin ad os p rin ci pa lm en te a v iv ie nd as . � 75 10 .1 03 3 In st al ad or e le ct ric is ta e n ge ne ra l. � 75 10 .1 01 5 In st al ad or e le ct ric is ta d e ed ifi ci os y vi vi en da s. UC 08 21 _2 M on ta r y m an te ne r i ns ta la ci on es e lé ct ric as d e ba ja te ns ió n en ed ifi ci os c om er ci al es , d e ofi ci na s y d e un a o va ria s in du st ria s. UC 08 22 _2 M on ta r y m an te ne r i ns ta la ci on es d e au to m at is m os e n el e nt or no d e vi vi en da s y p eq ue ña in du st ria . UC 08 23 _2 M on ta r y m an te ne r r ed es e lé ct ric as a ér ea s de b aj a te ns ió n. UC 08 24 _2 M on ta r y m an te ne r r ed es e lé ct ric as s ub te rrá ne as d e ba ja te ns ió n. UC 08 25 _2 M on ta r y m an te ne r m áq ui na s el éc tri ca s. IV | Co rr es po nd en ci a co n el C at ál og o M od ul ar d e Fo rm ac ió n Pr of es io na l M ód ul os c er tifi ca do Un id ad es fo rm at iv as Ho ra s U. F. M F0 82 0_ 2: In st al ac io ne s el éc tri ca s en e di fic io s de vi vi en da s. UF 08 84 : M on ta je d e in st al ac io ne s el éc tri ca s de e nl ac e en e di fic io s 60 UF 08 85 : M on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s de b aj a te ns ió n en e di fic io s de v iv ie nd as 80 UF 08 86 : P re ve nc ió n de ri es go s la bo ra le s y m ed io am bi en ta le s en e l m on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s 30 M F0 82 1_ 2: In st al ac io ne s el éc tri ca s en ed ifi ci os d e ofi ci na s, c om er ci os ein du st ria s. UF 08 84 : M on ta je d e in st al ac io ne s el éc tri ca s de e nl ac e en e di fic io s 60 UF 08 87 : M on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s de in te rio r 90 UF 08 88 : E la bo ra ci ón d e la d oc um en ta ci ón té cn ic a se gú n el R EB T pa ra la in st al ac ió n de lo ca le s, c om er ci os y pe qu eñ as in du st ria s 50 UF 08 86 : P re ve nc ió n de ri es go s la bo ra le s y m ed io am bi en ta le s en e l m on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s 30 M F0 82 2_ 2: In st al ac io ne s el éc tr ic as au to m at iz ad as e in st al ac io ne s de a ut om at is m os . UF 08 89 : M on ta je y re pa ra ci ón d e a ut om at is m os e lé ct ric os 60 UF 08 90 : M on ta je d e in st al ac io ne s au to m at iza da s 90 UF 08 91 : R ep ar ac ió n de i ns ta la ci on es a ut om at iza da s 60 UF 08 86 : P re ve nc ió n de ri es go s la bo ra le s y m ed io am bi en ta le s en e l m on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s 30 M F0 82 3_ 2: M on ta je y m an te ni m ie nt o de re de s el éc tri ca s aé re as d e ba ja te ns ió n. UF 08 92 : M on ta je d e re de s el éc tri ca s aé re as d e ba ja te ns ió n 60 UF 08 93 : M an te ni m ie nt o de r ed es e lé ct ric as a ér ea s de b aj a te ns ió n 30 UF 08 86 : P re ve nc ió n de ri es go s la bo ra le s y m ed io am bi en ta le s en e l m on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s 30 M F0 82 4_ 2: M on ta je y m an te ni m ie nt o de re de s el éc tri ca s su bt er rá ne as d e ba ja te ns ió n. UF 08 94 : M on ta je d e re de s el éc tri ca s su bt er rá ne as d e ba ja te ns ió n 50 UF 08 95 : M an te ni m ie nt o re de s el éc tri ca s su bt er rá ne as d e ba ja te ns ió n 30 UF 08 86 : P re ve nc ió n de ri es go s la bo ra le s y m ed io am bi en ta le s en e l m on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s 30 M F0 82 5_ 2: M on ta je y m an te ni m ie nt o de m áq ui na s el éc tri ca s. UF 08 96 : M on ta je y m an te ni m ie nt o de tr an sf or m ad or es 60 UF 08 97 : M on ta je y m an te ni m ie nt o de m áq ui na s el éc tri ca s ro ta tiv as 90 UF 08 86 : P re ve nc ió n de ri es go s la bo ra le s y m ed io am bi en ta le s en e l m on ta je y m an te ni m ie nt o de in st al ac io ne s el éc tri ca s 30 M P0 18 3: M ód ul o de p rá ct ic as p ro fe si on al es n o la bo ra le s. 80 | 3 Índice Capítulo 1 Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos 1. Introducción 7 2. Interpretación gráfica 7 3. Ajustes y tolerancias de mecanizado 12 4. Mecanizados manuales 16 5. Montaje de elementos eléctricos y electrónicos 24 6. Resumen 29 Ejercicios de repaso y autoevaluación 31 Capítulo 2 Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos 1. Introducción 37 2. Relaciones fundamentales entre las magnitudes eléctricas 37 3. Transducción de las principales magnitudes físicas 43 4. Instrumentos de medida: tipología y características 89 5. Procedimientos de conexión 96 6. Procesos de medida 100 7. Medidas reglamentarias 102 8. Resumen 105 Ejercicios de repaso y autoevaluación 107 Capítulo 3 Representación, simbología e instalación de automatismos eléctricos 1. Introducción 111 2. Elementos que componen las instalaciones: tipos y características 111 3. Convencionalismos de representación 134 4. Simbología normalizada en las instalaciones 136 5. Planos y esquemas eléctricos normalizados. Tipología 154 6. Interpretación de esquemas eléctricos de las instalaciones 162 7. Normativa y reglamentación 165 8. Resumen 173 Ejercicios de repaso y autoevaluación 175 4 | Capítulo 4 Montaje de instalaciones electrotécnicas con automatismos eléctricos 1. Introducción 181 2. Emplazamiento y montaje de los elementos de las instalaciones según el área de aplicación 181 3. Circuitos de fuerza y mando 210 4. Medios y equipos 224 5. Normativa y reglamentación 231 6. Resumen 233 Ejercicios de repaso y autoevaluación 235 Capítulo 5 Mantenimiento y reparación de automatismos eléctricos 1. Introducción 241 2. Averías en las instalaciones de automatismos. Síntomas y efectos 241 3. Diagnóstico y localización de averías: pruebas, medidas, procedimientos y elementos de seguridad en instalaciones 247 4. Reparación de averías 252 5. Documentación 256 6. Elaboración de informes 275 7. Resumen 279 Ejercicios de repaso y autoevaluación 281 Bibliografía 283 Capítulo 1 Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos Contenido 1. Introducción 2. Interpretación gráfica 3. Ajustes y tolerancias de mecanizado 4. Mecanizados manuales 5. Montaje de elementos eléctricos y electrónicos 6. Resumen CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 7 1. Introducción Hoy en día no podemos entender una industria sin una serie de señalizacio- nes; como las famosas puertas con el triangulito amarillo y el rayo, o una seta de emergencia roja en la parte delantera o lateral de la misma. En este capítulo vamos a ocuparnos de la preparación de un cuadro eléctrico tanto en mecanización, como en disposición y organización de sus elementos, para una posterior instalación eléctrica del cableado. Sabremos cómo ubicar los elementos para ser más organizados a la hora de conectar todos los elementos entre sí; no solo los elementos propios que lleva el interior del cuadro, sino para las futuras conexiones con todos los elementos exteriores que necesitan interac- tuar, como son los receptores de carga, los sensores, los actuadores, etc. 2. Interpretación gráfica El dibujo es una de las herramientas más útiles y necesarias a la hora de plasmar, en un papel y de manera rápida, el concepto que queremos construir y hacer realidad; por esto hay ciertas necesidades técnicas que debemos plan- tear en este título. Antes es preciso concretar que la interpretación y la representación grá- fica son un binomio que van de la mano, pues el que sabe representar sabe interpretar. Vamos a explicar algunas de las técnicas de representación más usadas en la elaboración de cuadros eléctricos y su instalación. Nota Por ello y dado que un mantenedor en muchas ocasiones tiene que realizar representaciones gráficas, vamos a estudiar el dibujo desde el punto de vista de la representación. 8 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos 2.1. Escalas Las escalas son necesarias para poder representar en el papel el tamaño que va a tener en realidad el objeto a instalar, pudiendo ser en unos casos me- nores que en la realidad, con lo que le llamaremos escala de reducción. Estas escalas se usan para poder representar los tamaños grandes, en un papel más o menos manejable a la hora de trabajar. Por el contrario, si lo que necesitamos es ver detalles que en el tamaño real no son fácilmente visibles, utilizaremos una escala de ampliación. Todas las escalas están claramente expresadas tanto en ampliación como en reducción; la forma de expresarlas es escribiendo el tamaño usado en el papel y a continuación dos puntos “:”, seguido del tamaño que tendría en la realidad. 2.2. Planos Son la viva representación de un conjunto de elementos que componen una pieza -o un conjunto de las mismas-, directamente plasmadas en papel con toda la normalización requerida para dibujarlo. Todos los planosdeben de cumplir unas normas de dibujo técnico y son ne- cesarias para poder entender los planos. Sin embargo, en el trabajo de campo no disponemos de herramientas adecuadas para elaborarlos, así que el sustitu- to rápido de los planos es el croquis, que nos ayuda de manera rápida a realizar y tomar notas para montar lo que se representa en el proyecto de instalación. Ejemplo Si tenemos una caja de 100 centímetros en la realidad y la dibujamos con 1 centímetro en el papel, lo indicaríamos como “Escala 1:100”. CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 9 2.3. Croquis Los croquis son dibujos hechos a mano alzada o con pocos recursos gráfi- cos: lápiz, papel, regla y poco más. Dado que en el trazado de estos dibujos no hay mucha precisión, hay que tenerlos bien acotados y dar el mayor número posible de datos en cuanto a vistas de la pieza, para poder hacernos una idea o visión mental de la pieza lo más fiel posible a la realidad. Nota Entendemos por “normalización” su acotación, signos, símbolos, referencias, etc., todos ellos datos de uso cotidiano en cualquier tipo de plano, sea eléctrico o mecánico. Plano formato A-3 10 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Las vistas de las piezas nos permiten observarlas con detalle, según la vemos desde un lado, desde arriba o desde su frontal; estas vistas son lo que llamamos proyecciones ortogonales y nos ayudan a ver el dibujo tal y como es en la realidad. 2.4. Acotación Entendemos por acotación la medida de una característica de un objeto, la cual debe ser especificada en un dibujo técnico. A la acotación, también se la conoce como cota o dimensión. Las cotas han de escribirse con caracteres r = 10 r = 3 20 38 Ø 1.72 Ø 5.5 26 5 16 6 11 10 5 ALZADO PERFIL PLANTA VISTA ISOMÉTRICA Vistas y proyección ortogonal (isométrica) CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 11 bien visibles, no deben producir dudas de comprensión en el sentido paralelo a las correspondientes líneas de cota, encima de las mismas, con una ligera separación y en cuanto sea posible hacia su mitad. Existen diferentes formas de acotar, dependiendo de la complejidad que presente la pieza u objeto a representar. Importante La acotación debe cumplir un conjunto de reglas para facilitar su lectura y por consiguiente, permitir la construcción de una pieza. Recuerde Las cotas no deben nunca estar atravesadas o separadas por ninguna línea del dibujo. 14 24 25 15 35 64 Pieza acotada en posición horizontal 12 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos La acotación puede ser de muchos tipos, como de tamaño o de dimensión, de localización o posición, de notas locales y generales. 3. Ajustes y tolerancias de mecanizado En el montaje de un cuadro eléctrico o de los elementos que intervienen en la automatización de algún proceso productivo industrial, debemos tener en cuenta las piezas a instalar y los ajustes y tolerancias necesarias para una fácil colocación en su lugar predeterminado. Imaginemos que tenemos que fijar una pieza en un bloque macizo, usando para ello un tornillo. Lo primero que haremos es tomar medidas y ajustar el roscado del bloque macizo a la métrica del tornillo deseado, para evitar que quede el tornillo flojo o demasiado duro. En este título vamos a explicar los conceptos de ajuste y tolerancia, para saber interpretarlos y usarlos correctamente. Importante Solo se podrá fabricar una pieza si las cotas son dibujadas correctamente. Un error en la cota da lugar a una pieza mala, que habrá que desechar. Ejemplo Otro ejemplo lo encontramos en el hueco del eje de un motor (chavetero) y su correspon- diente chaveta. Estos deben ajustarse y tener una tolerancia mínima, que depende de la precisión del ajuste. CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 13 3.1. Ajuste El ajuste es la forma en que dos piezas de un mismo conjunto y pertene- cientes a una máquina se acoplan entre sí, de tal forma que una sería la que se introduce sobre la otra. Por este motivo, a la primera se le denomina pieza macho y a la segunda pieza hembra. Pieza macho Es aquella que posee una o varias extensiones en cuyas caras externas ajus- tará por la parte interna de la pieza hembra. Ejemplos de pieza macho pueden ser ejes, chavetas, estrías, etc. Pieza hembra Es aquella que ajusta de forma inversa a la pieza macho y podemos men- cionar como ejemplos a un agujero, ranuras, troqueles, etc. También guardan una estrecha relación de ajuste los elementos que se pueden roscar, engranar, embutir, etc. 3.2. Tolerancia Siempre que efectuemos una medición de una pieza, esta va a depender de la herramienta de medida que usemos. No es lo mismo medir con un flexó- metro -vulgarmente llamado metro-, que con un calibre -pie de rey- o con un Nota Siempre que se tenga que ajustar alguna pieza, hay que pensar que la tolerancia nos va a determinar su nivel correcto de ajuste. Ni holgada ni excesivamente apretada. 14 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos pálmer. Todos los elementos de medida tienen un límite de precisión. Por ello, dependiendo de la precisión que requiera la medida, usaremos una herramien- ta u otra. Por otro lado, debemos tener en cuenta que las mediciones pueden reali- zarlas tanto máquinas como personas. En el caso de que la haga una persona, que sería lo más habitual, la medida que efectúa dará un valor determinado. Ahora bien, si la hace otra persona, puede que nos dé otro valor distinto. Esto es debido a que existe un criterio de precisión que puede diferir de una perso- na a otra. Esta es la diferencia más considerada en la medida. En conclusión, las medidas debemos tomarlas en relación a la exactitud que requiera la pieza, tanto para su montaje como para su instalación. De- bido a esto, necesitamos darle un margen de exactitud, al que podríamos llamar tolerancia. Definición Tolerancia Es la diferencia permisible entre una cota nominal o de referencia y su medida máxima y/o mínima permisible. Cualquier valor de la pieza entre estos valores máximos y mínimos es válido. 10.93 18.22 +0.02 - 0.02 +0.05 - 0.05 Cotas con tolerancias (vertical y horizontal) CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 15 Como podemos observar en la imagen anterior, la tolerancia se escribe a la derecha de la cota y a un tamaño inferior a esta. En la parte superior, donde indicamos los valores de tolerancia, pondremos la diferencia entre el valor máximo admisible y el valor nominal o de referencia de la pieza. En la parte inferior, donde ponemos los valores de tolerancia, pondremos la diferencia entre el valor nominal o de referencia y el valor mínimo admisible de la pieza. Aplicación práctica Calcule los valores que debemos colocar en una cota con tolerancia, sabiendo que una pieza debe tener 85 mm de longitud, pero no valdrá si esta tiene más de 85,5 mm o menos de 84,8 mm. SOLUCIÓN Los valores de 85,5 mm y 84,8 mm son los valores máximo y mínimo respectivamente. La dife- rencia con la medida real que es 85 mm será el valor de la tolerancia. Esto sería 85,5 - 85 = 0,5 (tolerancia superior que llevará signo +) y 85 - 84,8 = 0,2 (tolerancia inferior que llevará signo -). Recuerde A mayor tolerancia, más error respecto a la medida de referencia y más fácil nos resultará fabricar la pieza y ajustarla. A menor tolerancia más difícil resultará fabricar la pieza y ajustarla y tendremos menos error. 16 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Estos resultados, se pondrán con el signo + en la parte superior derecha de la cota de referencia, y con signo – en la parte inferior, tal que así, 85 ±0.50.2. 4. Mecanizados manuales Hoy en día en la industria, es muy habitual que en sus procesos de produc- ción se tengan que fabricar piezas y es posible que en esafabricación se ten- gan que efectuar mecanizados, bien automáticos o manuales, de las mismas. Aquí nos centraremos en el mecanizado manual, al cual podríamos definir como el trabajo que realizamos sobre una pieza con ayuda de herramientas para darle una forma determinada, especificada mediante medidas que hemos tomado con anterioridad para su fabricación. 4.1. Necesidades de seguridad en el manejo de herramientas de mecanizado Antes de centrarnos en las herramientas para mecanizar hay que mencionar simplemente los factores de seguridad necesarios para trabajar sin riesgo de un posible accidente. Máquina-herramienta automática. Esta máquina se encarga de mecanizar la pieza. CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 17 Siempre que tengamos que utilizar una de las herramientas antes men- cionadas, debemos utilizar protecciones, ya que lo más normal es que en un proceso de mecanizado salten virutas o pequeños elementos que se proyectan sobre nosotros, pudiéndose incrustar en nuestro cuerpo. Por este motivo, para evitarlo y también posibles cortes, utilizaremos un banco de trabajo para que la pieza se quede inmóvil al mecanizarla. Esto lo conseguimos con el llamado tornillo de banco. En nuestro campo de trabajo el tornillo es algo diferente en las mordazas, estas tienen la particularidad de ser paralelas, de ahí su nombre de tornillo paralelo. 4.2. Herramientas para el mecanizado A continuación hablaremos de algunas herramientas de uso cotidiano en montajes y reparaciones de cuadros eléctricos y automatismos en general. Nos referimos a: ■ Lima. ■ Broca. Nota El tornillo de banco consta de una mandíbula fija y otra móvil, que se ajusta mediante una barra de tornillo. Tornillo de banco normal a la izquierda y paralelo a la derecha 18 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos ■ Juego de machos. ■ Cincel. ■ Remache. Lima El limado es una parte del ajuste de las piezas para producirles sus meca- nizados más finos. Consiste en la eliminación de material que aún sobra de las piezas. A estas sobras de material se le denomina viruta. La lima es una barra de acero templado con sus caras ásperas o estria- das. Las limas pueden tener formas cilíndricas, triangulares, de media caña o planas. Su uso depende de la superficie a limar y del tipo de material que queremos eliminar, pues no es la misma lima la que usamos para limar metal que para madera o plástico. Recuerde En la mecanización manual de una pieza es imprescindible llevar gafas de protección y guantes anti-corte para protegernos de los desprendimientos de materiales. Distintos tipos de limas CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 19 Sierra El serrado es la acción que consiste en el corte de un material usando una sierra. Las sierras de que disponemos en la actualidad son de diferentes campos de aplicación y de muy diversas formas, dependiendo, al igual que las limas, del material a cortar. En nuestro caso usaremos una sierra de acero. La sierra de acero es una hoja plana de 1 mm de espesor, de más de 30 cm de longitud y aproximadamente 1 cm de ancha, con 2 agujeros: uno en cada extremo. Esta hoja va alojada en un arco metálico sobre dos tetones, uno fijo y otro móvil que lo usamos de tensor; además, posee un mango para poderla sujetar con comodidad y soltura. Por este soporte a esta sierra se la denomina comúnmente arco de sierra. Hay que especificar que la hoja de sierra posee dos cantos, uno de ellos con dientes. Estos dientes son los que, por rozamiento, producirán el corte, pero hay que tener en cuenta el sentido del diente, pues debe de mirar fuera, Nota Las limas se enumeran según se lime de manera más o menos fina, de ahí los nombres de lima basta, lima media y lima fina. Ejemplo Podemos cortar madera, acero, marquetería, cerámica, vidrio, etc. 20 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos para no arrastrar la viruta hacia nosotros al realizar el movimiento de vaivén del arco de sierra. El arco de sierra lo usaremos para cortar tubo de acero, canalizaciones me- tálicas, perfiles metálicos, etc. Por último, es preciso puntualizar que la posición correcta del arco de sierra es siempre perpendicular al suelo para evitar torcernos en el corte. Arco de sierra Importante Siempre que necesitemos cortar, sea material duro o blando, usaremos el tornillo de banco para sujetarlo, nunca las manos. Colocación de la hoja de sierra CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 21 Broca El taladrado es muy conocido en el ambiente doméstico, -¿quién no ha colocado un cuadro alguna vez? Consiste en hacer agujeros cilíndricos de una determinada longitud y en un material cualquiera, para lo que necesitamos una máquina llamada taladradora. Esta máquina posee una sujeción para colocarle la broca que es la que realiza el mecanizado de agujero. Sabía que... Antiguamente no había taladradoras y se hacia el agujero con una herramienta manual que tenía una manivela como el pedal de una bicicleta y recibía el nombre de “berbiquí”. BROCA PARA HORMIGÓN: Vale para taladrar paredes y materiales de obra. No sirve ni para metal ni para madera Tiene una placa de matal duro en la punta que va rompiendo el material y puede usarse con percusión. BROCA PARA METAL: Sirve para taladrar metales, plásticos y maderas en las que no se requiera demasiada precisión. Suelen estar hechas de acero y son de una sola pieza a diferencia de la de hormigón. No pueden usarse con percusión. BROCA PARA MADERA: Es la más usada para taladrar madera. Tiene tres puntas afiladas en el extremo de penetración, la central sirve para centrar la broca perfectamente y las de los lados van cortando el material. No puede usarse con percusión. Tipos más comunes de brocas 22 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Las brocas son herramientas cilíndricas de acero templado, con punta afi- lada en un extremo y con una estría a lo largo de ella en forma helicoidal, también con rebordes afilados, de manera que al girar hace el efecto de un tor- nillo, cortando el material y produciéndole un alojamiento o agujero de forma cilíndrica y del mismo diámetro de la broca. Brocas hay de diferentes diámetros y materiales. Los diámetros más usados son con salto de una broca a otra de 0,5 mm (1-1, 5-2-2, 5-3, etc.), y hasta un máximo de 10 o 13 mm de diámetro. Diámetros más grandes no se pueden alojar en una máquina taladradora de mano. Los materiales de los que están fabricadas las brocas son dependientes del material a taladrar; así nos las po- demos encontrar de acero, cromo-vanadio, vidia, etc. Para realizar un taladro, hay que realizar 2 movimientos a la broca: uno de rotación para arrancar material y otro de avance para penetrar en el material. Cincel El cincelado consiste en eliminar material mediante una herramienta cor- tante que recibe el nombre de cortafríos o cincel; este tiene un filo que por impacto, producido normalmente por un martillo, corta el material. Consejo Para facilitar la extracción de la broca, una vez penetrado el material hasta la profundidad deseada, hay que cambiar el sentido de giro de la taladradora. Cincel CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 23 Juego de machos El juego de machos es una de las herramientas que también se usan en instalaciones, mantenimiento y reparaciones eléctricas. Se usa para fabricar roscas en el material y así fijarle algún elemento con tornillo. La rosca es una estría arrollada en forma helicoidal a lo largo de un agujero realizado en el material. A esa estría que es saliente se le denomina filete de rosca. Entre filetes, existe un surco o canal con una profundidad distinta en cada rosca. El roscado consiste en realizar un agujero y posteriormente le introducimos los machos de roscar, empezando con el cónico, seguimoscon el semicónico y por último, el cilíndrico. Las roscas pueden ser de distintos diámetros y estar basadas en distintos sistemas de normalización. Así tenemos la rosca métrica o la rosca de Whitwor- th: la primera se refiere al sistema métrico internacional y la segunda utiliza las pulgadas. Remachadora Al igual que los tornillos y sus tuercas, para fijar elementos se usan los re- maches, y en nuestro campo los más usados son los de remachadora. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que dispone de una cabeza en su extremo final. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así al introducir este en un agujero, pueda ser encajado. Una vez Juego de machos 24 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos introducido en el agujero, este posee una punta que lo atraviesa con cabeza es- férica donde introducimos esa punta en las mordazas de nuestra remachadora y presionamos para retirar la punta y dejar el remache afianzado. 5. Montaje de elementos eléctricos y electrónicos Las instalaciones eléctricas de automatismos son en algunos casos un tanto complejas por la variedad de elementos que se deben ubicar en distintos lugares. Estos elementos, en la actualidad, abarcan un amplísimo campo de uso, por lo que nos centraremos en los de uso más frecuente. Todo montaje requiere inicialmente un tiempo de preparación para orga- nizar las pautas a seguir y de esta manera ordenar los elementos a instalar. Realmente todos van vinculados, pero es recomendable establecer un método de ejecución. Remachadora y tipos de remaches Nota Estos lugares están definidos según cada caso por la aplicación de la instalación y necesi- tan una serie de elementos muy diversos: eléctricos, electrónicos, mecánicos, neumáticos, hidráulicos, etc. CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 25 5.1. Método de ejecución Realmente no existe ningún método específico de ejecución del montaje, ni ninguna normativa donde se exija en qué orden debe efectuarse un montaje. Pero la experiencia del montador decide según el tipo de instalación qué ele- mentos colocar primero y qué orden seguir para agilizar la instalación. Nosotros nos centraremos en un método convencional, el cual queda de- finido por 5 bloques de trabajo. Estos bloques representan la base de toda instalación y son los siguientes: ■ Bloque de alimentación. ■ Bloque de dispositivos de mando y fuerza. ■ Bloque de canalización. ■ Bloque de carga o receptores. ■ Bloque de emisores o pupitres. Bloque de alimentación Este bloque ubica sus elementos desde la toma de corriente que nos in- dica la instalación hasta los dispositivos de mando y fuerza. Los elementos que intervienen son de protección y van ubicados en cajas empotradas o de Bloque de acometida Bloque de fuerza y mando Bloque de canalización Bloque de emisores o pupitres Bloque de carga o receptores Esquema de bloques 26 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos superficie, o en la mayoría de los casos en cuadros o armarios eléctricos solo con protecciones. Bloque de dispositivos de mando y fuerza Se considera la parte cerebral de toda la instalación, el bloque donde se sitúan los cuadros y armarios eléctricos con elementos de control. Aquí los elementos van sobre placas de montaje; en ellas pueden existir elementos eléctricos o electrónicos especiales que necesitan su propia placa de anclaje, -la cual es facilitada por el fabricante de estos elementos. También se pueden montar sobre zócalos, perfiles e incluso atornillados o remachados a la placa o placas del cuadro eléctrico: en ellos se montan todos los elementos eléctricos de mando y fuerza. Caja de fusibles y cuadro de protecciones Nota Las puertas de un armario o cuadro se suelen aprovechar como panel de indicadores lu- minosos o para ubicar elementos eléctricos y electrónicos: pulsadores, interruptores, setas de emergencia y conmutadores. CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 27 Bloque de canalización Este bloque es el camino que debemos seguir para llevar toda la fuerza y el mando a los diferentes receptores -por ejemplo, un motor- y emisores -por ejemplo, un detector magnético. Los elementos eléctricos que intervienen en este bloque son solo cables o mejor dicho mangueras de cable de distintos tipos que se mezclan entre sí en la canalización. Los hay con tensiones considerables, con señales analógicas o digitales, con tensiones bajas, en corriente continua, en corriente alterna, etc. En conclusión cualquier tipo de cable que vaya o vuelva del cuadro eléctrico o armario. Solo queda puntualizar que generalmente las mangueras de cable que van en la canalización suelen ir sueltas, menos cuando se produce una subida o bajada de nivel, en estos casos tendremos que usar bridas o correíllas para amarrarlas a la canalización. Bloque de carga o receptores Es el bloque más pesado del montaje, pues es donde tenemos que fijar to- dos los receptores, normalmente atornillados, bien al suelo, en una bancada o Canalización de rejilla con mangueras 28 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos donde se requiera, como por ejemplo en los motores. También podemos montar cualquier tipo de receptores, como cuadros secundarios, paneles electrónicos, sistemas de iluminación, etc. Bloque de emisores o pupitres Son las zonas de trabajo, si las hubiera, donde se montan todos los pulsado- res, interruptores, conmutadores, etc., de control o mando, que debe manipular el operario del puesto, haciendo que funcione el proceso de automatización. Motor Nota Son los elementos eléctricos más usados. Nota Estos elementos suelen estar situados en peanas en forma de pupitre y en una disposición que facilita el uso del operario. CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 29 En este bloque también van incorporadas las señalizaciones de seguridad, como balizas, giradores luminosos o señalizadores acústicos. 6. Resumen La base de conocimiento que debemos recordar de este capítulo se centra en saber interpretar un plano o croquis, de manera que sepamos situar los elementos que intervienen en el montaje de un cuadro eléctrico. Sabremos re- conocer tolerancias y aplicarlas para el mecanizado de los elementos, así como el ajuste de piezas que intervienen en el montaje. Además, podremos realizar escalas en los planos para conocer la verdadera dimensión de la instalación. Una vez reconocida la magnitud de todo lo que tenemos que montar, a través de los planos y croquis, debemos saber qué herramientas son las más adecuadas para efectuar el montaje. Sabremos qué herramienta usar en cada caso: usaremos la sierra para cortes; las limas para quitar rebabas o salientes que pudiesen producir cortes; la remachadora y remaches para unir elementos; los juegos de machos para fabricar roscas; el cincel y el martillo para cortar trozos más duros; las brocas y la taladradora para hacer agujeros y la mordaza o tornillo de banco para sujetar los elementos a mecanizar. Ya sabemos interpretar, ajustar, mecanizar y lo último que debemos re- cordar es cómo montar los elementos eléctricos de la instalación. Para ello, Pupitre 30 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos tenemos que organizar nuestro método de trabajo, sabiendo qué elementos montaremos según el esquema eléctrico en la zona de alimentación y protec- ción; cuáles en el cuadro de mando y fuerza; cuáles irán sobre la canalización y, por último, nos ocuparemos de los elementos que intervienen como carga o receptores y como emisores o pupitres. | 31 CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos | 31 1. En un plano, para fabricar una pieza, como mínimo usaremos la vista de ________ _____________ y la vista de ___________________ en piezas sencillas, y utili- zaremos también la vista de_________________en las más complejas. 2. Un plano a escala 20:1 es un plano de ampliación. � Verdadero � Falso 3. Nunca debemos acotar un croquis a mano alzada. � Verdadero � Falso 4. Una pieza con poca tolerancia, podría ajustarse con herramientas pero sin dificultad. � Verdadero � Falso 5. Una tolerancia negativa es aquella cuya cota es _______________ que la referen- te o nominal y una tolerancia positiva es aquella cuya cota es _______________ que la referente o nominal. 6. Relacione el tipo de lima y la superficie más idónea a usar. a. Triangular. b. Redonda. c. De media caña. d. Plana. Ejercicios de repaso y autoevaluación 32 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos 7. Relacione las brocas con el material que las usaremos. a. Acero. b. Madera. c. Hormigón. 8. El orden de intervención de los machos de rosca es 1º ____________, 2º ____________ y 3º ______________. 9. Relacione la parte instalada de una instalación con su componente. a. Pupitre b. Máquina c. Relé d. Fusible Motor Caja de acometida Pulsador Cuadro eléctrico | 33 CAP. 1 | Preparación de armarios y cuadros para el montaje de circuitos eléctricos 10. Un cable multiconductor se alojará en una canalización o canaleta. � Verdadero � Falso Capítulo 2 Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos Contenido 1. Introducción 2. Relaciones fundamentales entre las magnitudes eléctricas 3. Transducción de las principales magnitudes físicas 4. Instrumentos de medida: tipología y características 5. Procedimientos de conexión 6. Procesos de medida 7. Medidas reglamentarias 8. Resumen CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 37 1. Introducción En las instalaciones eléctricas también es necesario evaluar o medir algu- nos parámetros o magnitudes del circuito eléctrico, como son la intensidad de corriente, la tensión eléctrica, la resistencia eléctrica, la potencia eléctrica o la energía eléctrica. Estas magnitudes nos van a indicar el buen funcionamiento de la instalación o posibles problemas subyacentes de una avería. Respecto a la seguridad de los elementos que constituyen la instalación y de las personas que la utilizan, han de conocerse otros parámetros importan- tes, así como su medida para valorar la seguridad. Alguno de ellos son la resis- tencia de tierra, la resistencia de aislamiento, la sensibilidad de los aparatos de protección, etc. En este capítulo vamos a estudiar la realización que existe entre las distin- tas medidas, así como su valoración. Se hará de forma teórica y en ocasiones práctica, sin detenernos en la constitución interna de los aparatos de medida, ya que estos exceden el ámbito de la instalación de automatismos. 2. Relaciones fundamentales entre las magnitudes eléctricas Medir es comparar una medida determinada con otra que tomamos como patrón de referencia. A principios del siglo XX se fueron unificando estos patrones de medidas por la Comisión Internacional de Pesas y Medidas, que estructuraron el Sistema Internacional de Medidas. En la siguiente tabla, po- demos ver las magnitudes más importantes que encontraremos en cualquier circuito eléctrico. Nota Según esto, es necesario que los patrones de referencia sean aceptados de forma general por la comunidad científica internacional. 38 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Magnitudes eléctricas fundamentales Magnitud Denominación Símbolo Aparato de medida Cantidad de electricidad Culombio C Galvanómetro Corriente Amperio A Amperímetro Tensión Voltio V Voltímetro Resistencia Ohmio Ω Óhmetro Capacidad Faradio F Capacímetro Frecuencia Hertzio Hz Frecuencímetro Energía Julio J Contador de energía Potencia Vatio W Vatímetro Factor de Potencia - Cos ϕ Fasímetro En el campo de las medidas eléctricas hay que distinguir entre dos tipos de medidas: 2.1. Medidas industriales y medidas de laboratorio Las medidas industriales son aquellas que podemos realizar directamen- te sobre el montaje o instalación de nuestros automatismos eléctricos. Para realizarlas se necesitan aparatos que sean prácticos, con la posibilidad de ser manejados en cualquier punto de la instalación, es decir que sean portátiles. Las medidas de laboratorio se realizan en condiciones ideales y distintas a las condiciones ambientales reales. Son mediciones teóricas y se utilizan para verificar el funcionamiento de los aparatos de medida o para el diseño de aparatos y circuitos de medida. CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 39 2.2. Relación entre medidas industriales y de laboratorio Una vez vistos estos conceptos fundamentales, citaremos la relación física existente entre ellas. Esta relación se consigue de una manera matemática, según las leyes y teoremas físicos de electricidad. Son las fórmulas las que nos muestran claramente la relación física entre estas magnitudes. ■ El culombio es la intensidad por unidad de tiempo y su fórmula sería: Q = I x t ■ La intensidad, la tensión y la resistencia están interrelacionadas por la ley de Ohm y se pueden expresar de 3 maneras distintas pero iguales a la vez: � La intensidad es la corriente que pasa por una resistencia cuando se le aplica en sus extremos una tensión. Su formula sería: I = U/R Nota Estos aparatos suelen tener una mayor precisión que los utilizados en la industria, de ahí, que sean más caros y delicados. 40 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos � La Tensión es la diferencia de potencial que existe entre los extre- mos de una resistencia cuando por ella circula una intensidad. Su fórmula sería: U = I x R � La resistencia es la oposición al paso de la corriente eléctrica cuan- do esta pasa de un potencial más positivo a otro menos positivo. Su fórmula sería: R = U/I ■ La potencia es la intensidad que consume una carga cuando se le admi- nistra una diferencia de potencial (tensión). Su fórmula sería: P = I x U ■ La energía es la cantidad de potencia por unidad de tiempo. Su fórmula sería: CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 41 E = P/t ■ La capacidad de un condensador es la cantidad de electricidad que se puede almacenar en un condensador cuando se le aplica en sus extre- mos una determinada diferencia de potencial. Su fórmula sería: C = Q/U ■ La frecuencia no posee una relación a simple vista como las demás unidades de medida, pero de todas maneras, podemos definirla como un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado de veces durante un segundo. Cada ciclo se llama período (T), que es el tiempo que tarda en hacerse un ciclo. Su fórmula sería: F = 1/T 42 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos ■ Por último, el factor de potencia es la relación entre la potencia real que se consume y la que se usa. Su fórmula relacionada con la potencia sería: P = U x I x Cos ϕ No siempre tenemos que tomarle lectura a todas la magnitudes físicas que conocemos –a veces es imposible por falta de medios-, pues mediante la rela- ción de sus fórmulas podremos averiguar las que nos falten. Aplicación práctica Calcule el Cos φ de un motor sabiendo que la resistencia de su devanado es de 200 Ω, se alimenta a 400 V y su potencia activa es de 750 W. SOLUCIÓN La fórmula que nos da la relación del factor de potencia es P = U · I · Cos ϕ, analizamos y vemos que tenemos el valor de U, que son 400 V, tenemos P que son 750 W y nos falta saber I. Pero tenemos otro dato que es R y con la relación I = U/R calcularíamos I. Esto es: I = U/R = 400 v/200 Ω = 2 A Si despejamos Cos ϕ tendremos: Cos ϕ = P/(U · I) = 750 W/(400 V · 2 A) = 0.9375 CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 43 3. Transducción de las principales magnitudes físicas Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un deter- minado tipo de energía, que conocemos por su magnitud física, en otro tipo de energía diferente quepertenece a otra magnitud física distinta. El nombre del transductor nos indica generalmente la transformación que realiza. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir, a partir de esta infor- mación, señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores más conocidos del mercado donde se transforma le energía eléctrica en otro tipo de energía o viceversa son los siguientes: elec- tromecánicos, electroquímicos, electrostáticos, fotoeléctricos, piezoeléctrico, electromagnéticos y electroacústicos. Pero existen muchísimos más que no transforman la energía eléctrica, pero sí otros tipos de energía como por ejem- plo los transductores fotométricos, termoquímicos, termométricos, etc. Recuerde Los transductores siempre gastan algo de energía en su funcionamiento, por lo que la señal medida resulta de carácter débil y debemos amplificar. Nota La potencia es un concepto variable con respecto a cos φ, pudiendo ser potencia activa P, potencia reactiva Q y potencia aparente S. 44 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos 3.1. Tipos de transductores. Ejemplos Para hacer más entendible el concepto de transductor, citaremos un ejem- plo más o menos conocido por todos nosotros: ■ Electromecánico. Estos son los tocadiscos o gramófonos antiguos. La aguja o púa del tocadiscos, cápsula fonocaptadora, transforma las vibra- ciones de los surcos del disco en corrientes oscilantes. ■ Electroquímico. Son más difíciles de encontrar en nuestra casa. Serían aquellos que usan las máquinas de laboratorio en sanidad para analizar la sangre u otros elementos del campo de la medicina o farmacia. Trans- forman la energía química en impulsos eléctricos. Ejemplo: Máquinas de laboratorios en sanidad para analizar sangre. ■ Electrostático. Sería una membrana metalizada, que hace como de dia- fragma movida por la fuerza electrostática que se produce al variar la carga de las dos placas entre las que se encuentra, es decir, como un altavoz que funciona de manera distinta a los convencionales. Ejemplo: Diafragma similar a un altavoz, pero que funciona de manera diferente. ■ Fotoeléctrico. Convierten la energía luminosa en eléctrica y viceversa. El ejemplo más conocido se da en las cámaras de fotos, para saber la canti- dad de luz de que disponemos al disparar y dar el tiempo de obturación. ■ Piezoeléctrico. El fenómeno piezoeléctrico es aquel que hace que se produzca energía eléctrica al ejercer una presión sobre un elemento. No todos los elementos de la naturaleza son piezoeléctricos, el que sí lo es y dio lugar a su descubrimiento es el cristal de cuarzo. Como ejemplo, está el encendedor de un mechero o el encendedor de un termo de gas piezoeléctrico. A B C Transductores de izquierda a derecha: electroacústico, fotoeléctrico y electromagnético CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 45 ■ Electromagnético. Transforma la electricidad en energía magnética y viceversa. Un ejemplo son los electroimanes de las chatarrerías o el solenoide de todos los altavoces normales. ■ Electroacústico. Convierte la energía acústica -vibraciones sonoras y os- cilaciones en la presión del aire- en energía eléctrica -variaciones de voltaje-. Un ejemplo claro sería un micrófono. Ya hemos entendido lo que es un transductor y hemos conocido algunos de los que convierten la energía eléctrica en otro tipo de energía o viceversa, pero vamos a centrarnos en elementos de transducción que nos aporten, a través de la electricidad, datos o información de ciertas magnitudes físicas que nos servirán para controlar operaciones industriales de manera automática. 3.2. Temperatura La temperatura está muy latente en industria y es muy normal encontrarnos transductores y sensores de este tipo a instalar. Conceptos básicos Los transductores eléctricos de temperatura utilizan diversos fenómenos físicos que son influidos por la temperatura y entre los cuales figuran: a. La variación de resistencia en un conductor (sondas de resistencia). b. La variación de resistencia de un semiconductor (termistores). Importante Nunca confundamos un transductor con un sensor. El sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas y químicas, llamadas variables de instrumentación, y trans- formarlas en variables eléctricas. 46 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos c. La fuerza electromotriz creada en la unión de dos metales distintos (termopares). d. La intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (pirómetros de radiación). Estos cuatro fenómenos físicos son los que hacen que se consiga la trans- ducción en los cambios de temperatura. En el caso a, el coeficiente de resistencia de los metales es positivo cons- tante. Un coeficiente positivo significa que la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si el coeficiente es constante, significa que el factor de proporcionalidad entre la resistencia y la temperatura es constante y que la resistencia y la temperatura son proporcionales lineales. Cuando se usa un alambre de metal puro para la medición de temperatura, se le denomina detector resistivo de temperatura, o RTD. En el caso b, si usamos óxidos metálicos, el material adquiere la forma de pequeños bulbos o pequeños capacitores. El dispositivo formado así se llama termistor. Los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos bastan- te grandes, que no son constantes. En el caso c, se trataría de unir dos metales distintos y en dicha unión se generaría un voltaje, que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado punto caliente o unión caliente de medida y el otro denominado punto frío o unión fría de referencia. Esta unión de dos meta- les se le denomina termopar. Nota Por esto, el termistor es apropiado para la medición de temperatura dentro de bandas no excesivas, pues dan una gran respuesta a un cambio de temperatura pequeño. CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 47 En instrumentación industrial, los termopares son económicos, intercam- biables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado Celsius son difíciles de obtener. En el último caso d, el dispositivo es capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. Estos elementos se denominan pirómetros. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir tem- peraturas superiores a los 600 ºC. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 ºC hasta más de 4000 ºC. Ventajas e inconvenientes Como norma general, los termistores son preferibles cuando la banda de temperaturas esperada es pequeña, mientras que los RTD son preferibles cuando la banda de temperatura esperada es amplia. Cada transductor es el 300º C Níquel-cromo Aluminio-cromo 12,2 mV Termopar. A 300º C nos daría 12,2 mV de tensión. Pirómetro con escala de reloj 48 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos mejor en una situación de medida determinada, por lo que tenemos que saber cuándo debe utilizarse cada uno de ellos. Como podemos ver en la tabla 2, se están comparando los cuatro tipos de transductores de temperatura más utilizados, y se reflejan los factores que deben tenerse en cuenta. RTD Termistor Sensor de IC Termopar Ventajas Más estable. Más preciso. Algo lineal. Alto rendimiento. Rápido medida de dos hilos. El más lineal. El de más alto rendimiento. Económico. Autoalimentado. Robusto. Económico. Amplia variedad de formas. Amplia gama de temperaturas. Inconvenientes Caro. Lento. Precisa alimentación. Cambia su resistencia. Medida de 4 hilos. Autocalentable. No lineal. Rango de temperatura limitado. Frágil. Precisa fuente de alimentación. Autocalentable. Limitado a < 250ºC. Precisa alimentación. Lento. Autocalentable. Configuraciones limitadas. No lineal. Baja tensión. Precisa referencia. El menos estable. El menos sensible. Ejemplo Un ejemplo de aplicación es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones. CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 49 Tipos de transductores de temperatura Los transductores de temperatura se pueden tipificar desde distintos puntos de vista, pero el más usado es el que los distinguen en cuanto a su construcción. Los más utilizados son los siguientes: Detectores de temperatura de resistencia (RTD) Los metales conductores expresan, a una temperatura especificada, la variación de la resistencia en ohmios por cada grado que cambia su temperatura. La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal siguiente: Rt = RO (1 + a t) Donde: R0 = Resistencia en ohmios a 0 °C. Rt = Resistencia en ohmios t °C. a = Coeficiente de temperatura de la resistencia. La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento de detección. 50 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Termistores Termistores Los termistores son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado y que presentan una curva característica lineal tensión-corriente siempre que la tempera- tura se mantenga constante. La relación entre la resistencia y la temperatura viene dada por la expresión. Rt = R0e ß( 1Ts - 1 T0 ) Donde: Rt = Resistencia en ohmios a la temperatura absoluta Tt. R0 =Resistencia en ohmios a la temperatura absoluta de referencia T0. β = Constante dentro de un intervalo moderado de temperaturas. Sonda de resistencia térmica CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 51 Termopares Los termopares se utilizan extensamente, ya que ofrecen una gama de temperaturas mucho más amplia y una contrucción más robusta que otros tipos. Además, no precisan alimentación de ningún tipo y su reducido precio los convierte en una opción muy atractiva para grandes sistemas de adquisición de datos. Pirómetros Los pirómetros de radiación se fundamentan en la ley de Stefan Bol- tzmann, que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo. Diferentes formas de termopar Nota Sin embargo, para superar algunos de los inconvenientes inherentes a los termopares y obtener resultados de calidad, es importante entender la naturaleza de estos dispositivos. 52 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos W = KT4 Los pirómetros de radiación miden, pues, la temperatura de un cuerpo a distancia en función de su radiación. Los instrumentos que miden la temperatura de un cuerpo en función de la radiación luminosa que este emite se denominan pirómetros ópticos de radiación parcial o pirómetros ópticos y los que miden la temperatura captando toda o una gran parte de la radiación emitida por el cuerpo se llaman pirómetros de radiación total. 3.3. Presión La mayoría de los sistemas de control de procesos industriales requieren la medida de presión, por lo que existen diversos tipos de sensores y medidores de presión. Conceptos básicos Antes de explicar los tipos de transductores de presión, es importante cono- cer algunos términos usados en la medición de presiones, así como establecer la diferencia entre presión absoluta, presión de diferencial y presión del dispo- sitivo. La presión absoluta de un fluido es la diferencia entre la presión de un fluido y el cero absoluto de presión. La presión de diferencial es la diferencia entre dos presiones absolutas, tales como las medidas en dos puntos de un Tipos de pirómetros CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 53 fluido. La presión de dispositivo indica la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica. Por tanto, la presión absoluta y la mostrada por el dispositivo están relacio- nadas por la siguiente expresión: Presión absoluta = Presión de dispositivo + Presión atmosférica El término presión diferencial se usa para describir el rango de presiones para el que comúnmente se requiere la medida. Esta es la base para estudiar su funcionamiento, el cual se debe al rango de medida, o lo que es lo mismo: entre qué medidas de presión pueden funcionar. Así pues: a. Medida de presión baja. b. Medida de presiones de rango medio. c. Medida de presión alta. En estos tres casos conseguimos medir la magnitud física de la presión con distintos métodos, pero empezaremos explicando el famoso tubo de Bourdon. Tubo de Bourdon El tubo de Bourdon es un tubo en forma de U y sección cilíndrica, en el cual uno de los extremos ha sido sellado, previo llenado de su interior con un líquido y dejando una pequeña cámara de aire. Al aumentar la presión en el interior del tubo, este tiende a perder la forma de U abriéndose e intentando enderezarse. Este movimiento depende del material del tubo y de sus dimensiones, así como del líquido que hemos introducido. En el caso a, se pueden usar adaptaciones de este dispositivo para medir presiones absolutas en el rango de vacío (presiones menores que la atmosférica). Versiones especiales de los tubos de Bourdon miden presio- 54 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos nes por debajo de los 10 milibares, manómetros e instrumentos de fuelle miden presiones bajo los 0,1 milibares, y los diafragmas se pueden dise- ñar para medir presiones por debajo de los 0,001 milibares. La elección de un transductor de baja presión depende de su aplica- ción. Algunos medidores para medir media presión nos servirán para el rango de 0,001 milibares a 1 bar y suelen emplearse en este rango depen- diendo de la aplicación. Alguna de ellas puede ser control de procesos, control automático o calibración. Para presiones menores de 0,001 milibares solo los transductores ba- sados en termistor/termopar miden bajo los 0,0001 milibares, los de Pira- ni bajo 0,00001 milibares y los de ionización bajo 10-13 milibares. En el caso b, las medidas de presiones de rango medio son las idóneas para el tubo Bourdon, pero se usan otros tipos en este rango de presiones como son el manómetro, el medidor de peso muerto, el diafragma, el fue- lle y el dispositivo de cable resonante. Nota También se usa el medidor de Pirani, el de termistor, de McLeod y el de ionización. Presión a medir Extremo sellado Tubo de Bourdon CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 55 En el caso c, por encima de los 7000 bares, se realizan eléctricamente mediante cambio en la resistencia. Se usan materiales con una caracterís- tica de resistencia y de presión lineal, se mezcla oro-cromo y manganeso. Con este material se elabora una bobina y se encierra en un fuelle sellado y relleno de queroseno. La presión desconocida se aplica al extremo del fuelle que transmite la presión a la bobina. La magnitud de la presión aplicada se determina midiendo la resistencia de la bobina. Ventajas e inconvenientes En este tipo de transductores no es difícil saber el tipo de medidor que se debe usar pues como acabamos de ver, depende de su rango de trabajo. Ahora bien, entre un mismo rango de trabajo, podemos encontrarnos transductores aptos para mayores sensibilidades, que a su vez serán más caros por su mate- rial de fabricación. Tipos de transductores de presión Al igual que con los transductores de temperatura, podemos tipificarlos desde distintos puntos de vista y en este caso también lo haremos según su construcción. Presión a conocer Relleno de queroseno Cable aleado conformado en bobina Transductor de cambio de resistencia, para alta presión 56 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Los másrepresentativos son los siguientes: Medidor de Termopar Este transductor consiste principalmente en medir la conductividad térmica. A baja presión, los gases establecen una relación lineal entre la presión y la conductividad térmica, como podemos observar en la si- guiente imagen, en la cual se representa la conducción de calor entre la lámina caliente y la superficie fría exterior del tubo de cristal, que está a temperatura ambiente. La lámina metálica se calienta por el paso de una corriente, y su temperatura se mide por un termopar, la temperatura medida depende de la conductividad térmica del gas, que depende de la presión del mismo. Importante El calor transmitido por radiación es una magnitud constante e independiente de la presión que puede ser medida. Superficie fría Superficie caliente Circuito calentador Termopar Medidor de termopar CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 57 Medidor de termistor Los medidores de termistor se emplean de la misma manera que el anterior pero incorpora un elemento semiconductor a efecto de metal para ser calentado. El rango de presiones normales va desde 10-4 milibares a 1 milibar. Medidor de Pirani Es parecido al medidor de termopar pero tiene un elemento calefactor que consiste en 4 bobinados de wolframio conectados en paralelo. Dos tubos idénticos se conectan normalmente en un circuito puente, conte- niendo uno el gas a la presión que queremos medir, mientras en otro se mantiene a muy baja presión. La corriente pasa por el elemento de wolfra- mio, que alcanza una cierta temperatura de acuerdo con la conductividad térmica del gas. La resistencia del elemento cambia con la temperatura y produce el desequilibrio del puente de medida. Tales medidores cubren el rango de presiones de 10-5 milibares a 1 milibar. Vac ío Cámara de referencia Indicador Potenciómero de calibración Medidor de Pirani 58 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Medidor de McLeod Un fluido a baja presión se comprime a presiones superiores. En esen- cia, el medidor puede ser visualizado como un manómetro de tubo en forma de U, sellado en un extremo y bloqueado a voluntad. El pistón se retira previamente y hace que el mercurio se quede en la parte más baja. El fluido a presión desconocida se introduce por el tubo Z, desde donde también fluye hacia el tubo Y. A continuación, se empuja el pistón, su- biendo el nivel del mercurio hasta la unión J. En este momento, el fluido en el tubo Y está a presión inicial y contenido en un volumen conocido. Un empuje mayor del pistón comprime el fluido en el tubo Y, hasta que se alcanza la marca de cero en el tubo Z. Nota De este modo, el medidor de Pirani evita el uso de un termopar para medir la temperatura. Presión a medir Pistón J Z Y Medidor de McLeod CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 59 Medidor de ionización Es un tipo especial de transductor usado para medir presiones muy pequeñas en el rango de 10-13 a 10-3 bares. El gas a presión desconocida se introduce en un recipiente de cristal que contiene un filamento que descarga electrones al ser calentado. La presión se determina mediante la medición de la corriente que fluye entre el ánodo y el cátodo. Esta co- rriente es proporcional al número de iones por unidad de volumen, cuyo número es proporcional a la presión. Manómetro en U Es un tubo de Bourdon en forma de U, se usa comúnmente en aplica- ciones que requieren una indicación visual de los niveles de presión. Es un método muy sencillo que se basa en Bourdon, pero es distinto, ya que Nota La medida de la altura de la diferencia de h permite el cálculo del volumen comprimido. Vacío Placa Rejilla Filamento Indicador Batería 2000 V Ánodo Vacío Cátodo Campo magnético Transductor de ionización caliente a la izquierda y frío a la derecha 60 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Recuerde Los manómetros de tubo en forma de U se usan típicamente para medir presión de dispo- sitivo, y diferencial por encima de los 2 bares. no cierra un extremo. La diferencia de altura del fluido con la presión en ambos extremos del tubo es la medida para su cálculo. Medidor de peso muerto Consiste en un instrumento de lectura comparativa, en el que se aña- den pesos a la plataforma de un pistón hasta que el pistón alcanza una marca fija de referencia. En ese momento la fuerza de los pesos sobre el pistón equilibra la presión ejercida por el fluido bajo el pistón. La presión del fluido se calcula, en términos del peso añadido a la plataforma y el área conocida del pistón. Presión a medir Presión a medir Presión ambiente h h (a) (b) a) Mide la presión diferencial entre dos gases b) Mide la presión diferencial respecto a la atmósfera CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 61 Medidor de diafragma La presión producida en un diafragma, provoca el desplazamiento de este, y dicho desplazamiento se mide por un transductor de posición. La presión inicial y la diferencial pueden ser medidas por diferentes versiones de instrumentos basados en diafragma. Nota Su mayor aplicación es como instrumento de referencia con el que calibrar otros dispositivos medidores de presión. Ubicación de pesas Pistón Marca de referencia Presión a medir Transductor de peso muerto Presión Diafragma Puntero Aguja indicadora Extremo libre Extremo fijo Espaciadores Cápsulas de diafragma Transductores de diafragma 62 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Los instrumentos de diafragma se usan para medir presiones por enci- ma de los 10 bares. Medidor de fuelle Los cambios de presión en un transductor de fuelle producen un mo- vimiento de traslación al final del fuelle que se mide por transductores capacitivos, inductivos, LVDT (Transformador Diferencial Variable Lineal) o resistivos de acuerdo con el rango de movimiento producido. El rango de medida para un instrumento de fuelle es de 0 a 1 bar. Medidor de tubo de Bourdon Consiste en un tubo flexible de sección ovalada, fijo en uno de sus extremos y libre en el otro; cuando en el libre se aplica una presión, este puede estirarse o cerrarse y este cambio de posición se traduce en una transmisión mecánica de movimientos escalados y calibrados de posición. A continuación, veremos algunos ejemplos visuales de los manómetros más usados y su estructura de Bourdon en su interior. Movimiento Fuelle Presión a medir Transductor por fuelle CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 63 Medidor de cable resonante Es muy nuevo y su fundamento es aplicable gracias a la electrónica. Consiste en un cable que se tiende a lo largo de una cámara que contie- ne un líquido fluido a una presión desconocida y sometido a un campo magnético. El cable resuena a su frecuencia natural de acuerdo con su tensión, que varía con la presión. Esa frecuencia se mide por circuitos electrónicos integrados en el dispositivo. Recuerde Es el más común de los medidores industriales de presión en líquidos y gases, y son la base de los actuales manómetros. Tubo de bourdonEscala 0 10 20 30 40 50 60 70 Escala Distintas maneras de escalar por Bourdon un manómetro 64 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Definición Caudal Masa por unidad de tiempo o como volumen por unidad de tiempo. 3.4. Caudal Los transductores de caudal se basan en distintos principios según se trate de fluidos compresibles o no. El de volumen depende solo de la sección con- siderada y de la velocidad del fluido, pero el de masa depende además de la densidad del fluido y esta a su vez de la presión y temperatura del mismo. La mayoría de los sensores miden caudal volumétrico. En el caso de fluidos incompresibles la forma habitual de medición es hallar la velocidad de paso Presión a medir Cable resonante Corriente de salida Bloque de amplificación Bloque convertidor de frecuenciaTransductor por cable resonante CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 65 por una sección conocida. Para los compresibles, los métodos más adecuados se basan en el empleo de turbinas. Conceptos básicos Los conceptos requeridos para estos transductores son los derivados del estudio volumétrico de los fluidos y sus variables físicas como presión dife- rencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino, etc. No necesitamos profundizar demasiado en las nociones de física, nos bastará con saber cuáles son los principios físicos que se aplican en su funcionamiento. Estos se pueden resumir en 2 grupos: a. Transductores volumétricos de caudal: por presión diferencial, por área variable, por velocidad, por fuerza, por tensión inducida, por desplaza- mientos positivos, por torbellinos y por oscilaciones. b. Transductores másicos de caudal: por compensación de presión y tem- peratura del volumétrico, térmicos, momentos y fuerza de Coriolis. Ventajas e inconvenientes Las pautas a seguir en este tipo de transductor corren parejas a las de pre- sión. En este caso no existe rango definido de medidas, sino tipos según el uso y dimensiones. Cada gas o fluido a medir hace que sea más ventajoso un tipo u otro. De ello haremos mención en el siguiente punto. Ejemplo Para los volumétricos en presiones diferenciales, el tubo Pilot tiene la ventaja de tener una escasa caída de presión en la tubería y un bajo coste, suele usarse para diámetros grandes y gases limpios. 66 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos Tipos de transductores de caudal Los transductores de caudal se pueden dividir en 2 tipos dependiendo de la magnitud de medida, pudiendo ser un volumen de un gas o fluido –volumétri- cos- o una masa como de un líquido o fluido –másicos-. Volumétricos Los volumétricos se pueden a su vez dividir en distintos tipos según su mecánica de medición. Así pues, podemos tener los siguientes: De presión diferencial En este primer apartado tenemos 5 modelo distintos: ~ Placa-orificio o diafragma. Consiste en una placa perforada ins- talada en la tubería. Consta de dos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, las cuales captan esta presión diferencial, que es proporcional al cuadrado del caudal. Toma a D Toma a D/2 Tomas en ángulo Placa de orificio Tomas en las bridas Tubo de placa-orificio CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 67 ~ Tobera. Está situada en la tubería con dos tomas, una anterior y la otra en el centro de la sección más pequeña. La tobera permi- te caudales del 60% más a los de la placa-orificio en las mismas condiciones de servicio. ~ Tubo Venturi. Por medio de la reducción del diámetro, se pueden tomar muestras de la presión, antes y después de la reducción del diámetro. Una es la toma anterior y otra en la toma posterior. Orificio de alta presión Orificio de baja presión GargantaCono de entrada Tubo de tobera h A1 A21 2 p v1 v2 p1 p2 Tubo Venturi 68 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos ~ Tubo Pitot. Mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, es decir, la presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad. ~ Tubo Annubar. Es una innovación del tubo Pitot y consta de dos tubos: el de presión total y el de presión estática. Recuerde Es de mayor precisión que el tubo de Pitot. P Pt V Presión estática Pt(media) Tubo Annubar Presión total Presión estática P1 P2 Tubo Pitot CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 69 De área variable Son medidores de caudal de área variable en los cuales un flo- tador cambia su posición dentro de un tubo, proporcionalmente al flujo del fluido. Se denominan rotámetros y existen 4 modelos: ~ Rotámetro de purga. Para caudales muy pequeños. ~ Rotámetro de vidrio. Nos determina una lectura directa. ~ Rotámetro armado. No permite una lectura directa. ~ Rotámetro by-bass. Se emplean conectándolos a las tomas de una placa orificio o diafragma. Nota Las fuerzas actúan sobre el flotador. E F G Lo ng itu d Ro tá m et ro Lo ng itu d de la e sc al a Rotámetro 70 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos De velocidad En la medición de caudales en canales abiertos, se utilizan verte- deros de formas variadas que provocan una diferencia de alturas del líquido en el canal, entre la zona anterior del vertedero y su punto más bajo. Tipos de vertederos: rectangular, triangular, cipolleti o trapezoi- dal, Pashall o Ventury. De fuerza Consiste en una placa instalada directamente en el centro de la tubería y sometida al empuje del fluido. Transmisor neumático o de galgas extensiométricas FT Placa Medidor por fuerza en placa De velocidad por canal abierto Abrazadera Medidor Ultrasonidos Entrada Salida Canal abierto tipo Parshall/Venturi CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 71 De tensión inducida El conductor es el líquido y es la señal generada. Esta señal es captada por dos electrodos rasantes con la superficie interior del tubo y diametralmente opuestos. De desplazamiento positivo Miden el nivel en volumen contando o integrando volúmenes sepa- rados de líquido. Existen cuatro tipos básicos de medidores: ~ Disco oscilante: es un instrumento que dispone de una cámara circular con un disco plano móvil dotado de una ranura en la que esta intercalada una placa fija. De modo que la cámara está dividida por compartimentos separados de volumen conocido. ~ Pistón oscilante: se compone de una cámara de medida cilíndri- ca con una placa divisora que separa los orificios de entrada y de salida. Eje a contador Entrada Salida Disco Disco oscilante 72 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos ~ Pistón alternativo: el instrumento se fabrica en muchas formas: de varios pistones, pistones de doble acción, válvulas rotativas, válvulas deslizantes horizontales. Salida Cilindro Pistón Entrada Válvula de tajadera Pistón alternativo A B 3 21 4 A B 3 21 4 A B 3 2 1 4 A B 3 2 1 4 1 y 3 reciben líquido de A; 2 y 4 se descargan a través de B 1 recibe todavía líquido, 3 inicia de nuevo su apertura, 2 y 4 descargan a través de B 1 ha aumentado, 2 ha disminuido, 3 y 4 están a punto de descargar 3 recibe líquido, 4 descarga líquido, 1 y 2 están a punto de descargar Pistón oscilante CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 73 ~ Rotativos: este tipo de instrumento tiene válvulas rotativas que giran excéntricamente rozando con las paredes de una cámara circular y transportan el líquido en forma incremental de la en- trada a la salida. Sabía que... El pistón alternativo es el más antiguo de los medidores de desplazamiento positivo. Entrada Salida Lóbulos Engranajes Rodamientos Sello Cilindro lubricación Rotores BirrotorCicloidales Ovales 74 | Montaje y reparación de automatismos eléctricos De torbellino Se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino produ- cido por una hélice estática situada dentro de la tubería a través de la cual pasa el fluido -líquido o gas. De oscilación Consiste en un pequeño orificio situado en el cuerpo del medidor, que genera una presión diferencial y provoca el paso del fluido por el área de medida. Amplificador Acondicionador de señal IndicadorElemento de cristal piezoeléctrico o de termistancia o de condensador o de ultrasonidos Torbellino Oscilante CAP. 2 | Medida en las instalaciones de automatismos eléctricos | 75 Másicos La determinación del caudal masa puede efectuarse a partir de una medida volumétrica compensándola para las variaciones de densidad del flujo, o se puede determinar directamente el caudal masa aprovechando características medibles de la masa del fluido. Si bien en la industria se utilizan normalmente medidores volumétricos de caudal, con el caudal
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