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.