principios de electricidad electrÓnica y neumÁtica

PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD ELECTRÓNICA Y NEUMÁTICA

ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

La electricidad es el área que se encarga del estudio del comportamiento e interacción de las cargas eléctricas.

Se puede obtener a través de: Inducción Procesos electroquímicos Calor Luz

VARIABLES ELECTRICAS

VOLTAJE O TENSIÓN: Es la fuerza necesaria para empujar los electrones a través de un circuito. Se mide en VOLTIOS (V) Alessandro Volta Físico Italiano 1745 – 1827

Voltaje Alterno:caracterizado por cambiar de polaridad, es suministrado por todo tipo de generador, se denota como:

AC ACV V~

110v

t(s)

V(v)

100.000 v

Central Eléctrica

Subestación

44.000 v

Transformador

115 – 220 v

220 – 440 v

Hogar

Industria

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGIA TRIFÁSICA

Se utiliza para la Generación: De 4 a 13.2KV

Transformación: (Elevación) De 110KV a 500KV

Transporte: De 110KV a 500KV

Distribución: (Reducción) De 13.2KV o 7.6KV

Consumo típico en redes eléctricas Industriales y Comerciales: 440V, 220V, 115V

t(s)

V(v)3

R S T

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGIA MONOFÁSICA

Utilizada principalmente para el consumo en redes residenciales y algunos sectores comerciales

Sus valores típicos son 115V y 220V

Se llama monofásica trifilar ya que desde las líneas primarias se toma una fase y a partir de un transformador se divide en dos líneas vivas, cada una de 110V respecto al Neutro.

R

S

T

N

13.2kV

110v

110v

N

Continuación tipos de voltaje

Voltaje Directo: caracterizado por no cambiar de valor, es constante; suministrado por todo tipo de Pilas, Baterías y fuentes rectificadoras; se denota como: DC DCV V --

t(s)

12v

V(v)

CORRIENTE ELÉCTRICA

Es el movimiento de electrones, Impulsados por un voltaje solicitados por un tipo de carga. Su unidad es el AMPERIO (A). André Marie Ampere Científico Francés (1775 – 1836).

La corriente es una consecuencia de un voltaje aplicado a una carga.

La cantidad de amperios dependerán del trabajo a realizar por esta.

VV

AA

RIESGOS DE LA CORRIENTE EN EL CUERPO

De 0 A a 8 mA: No hay Efecto Alguno De 8 mA a 15 mA: Ligero Cosquilleo De 15 mA a 25 mA: Choque eléctrico sin pérdida de

capacidad motriz. De 25 mA a 35 mA: Choque eléctrico doloroso con

posible pérdida de capacidad motriz. De 35 mA a 50 mA: Dificultad para respirar. De 50 mA a 100 mA: Fibrilación del Corazón. De 100 mA a 200 mA: Quemaduras 1º, 2º y 3 grado.

RESISTENCIA ELECTRICA Propiedad que presentan todos los materiales para

oponerse al paso de la corriente eléctrica. Su unidad de medida es el OHMIO (Ω) Georg Simon Ohm Científico alemán (1787 – 1854) .

103

OTRA FORMA DE RESISTENCIA

Se presenta por la longitud y calibre de los conductores.

Típicamente en los devanados o inducidos tales como: Solenoides Transformadores Motores Balastos

POTENCIA ELECTRICA

Es el trabajo realizado por la corriente eléctrica en una unidad de tiempo; de otra forma es la transformación de la energía eléctrica a otro tipo de energía. Su unidad de medida es el VATIO (W) o el CABALLO DE FUERZA (HP) James Watt Científico Ingles (1736 – 1819) .

La potencia eléctrica se divide en tres tipos: Potencia Nominal o Aparente (Volta Amperios) Potencia Activa o Real (Vatios o H.P) Potencia Reactiva (Volta Amperios Reactivos)

TRANSFORMACIONES TIPICAS DE LA CORRIENTE ELECTRICA

Energía Lumínica Energía Calórica Energía Mecánica Campos Magnéticos Campos Electrostáticos

FACTOR DE POTENCIA

Relación entre la Potencia Activa y la Nominal.

Valor ideal = 1 (Unidad Asimétrica) Valor mínimo residencial =0.90 A nivel industrial si la potencia Reactiva alcanza la

mitad o más de lo que se ha producido en potencia Activa se empezara a cobrar la primera se empezará.

alPotenciaNo

tivaPotenciaAcPF

min.

CIRCUITO SERIE

Es una trayectoria de elementos (resistencias) que se caracteriza porque están unidos uno a continuación del otro. La corriente en este circuito es la misma para todos los elementos.

I

I

I

I

CIRCUITO PARALELO

En este caso los elementos se encuentran uno al frente del otro. Por lo cual la corriente que pasa por cada resistencia puede ser diferente. El voltaje es el mismo en cada elemento.

VV V

CIRCUITO SERIE - PARALELO (MIXTO)

Es una combinación de un circuito serie con un circuito paralelo. En consecuencia cada elemento tendrá las características eléctricas de acuerdo a su forma de conexión.

V

I

I

V

I1

I2

ESTADOS DE LOS CIRCUITOS

CIRCUITO ABIERTO

AC

SW

110v

VOTAJE: Depende de la fuente

CORRIENTE: Cero Amperios

RESISTENCIA: Infinita

VOTAJE: Cero Voltios

110vAC

SW

CORRIENTE: Depende de la Carga

RESISTENCIA: Relativamente baja

CIRCUITO CERRADO

ESTADOS DE LOS CIRCUITOS

AC

SW

CORTO CIRCUITO

110v

VOTAJE: Cero Voltios

CORRIENTE: Infinita

RESISTENCIA: Cero Ohmios

Elementofuera delcircuito

Fuenteen corto

LEYES FUNDAMENTALES

V

I RVoltaje (V) = Corriente (A) x Resistencia

LEY DE OHM

LEYES FUNDAMENTALES

V IPotencia (W) = Voltaje (V) x Corriente (A)

LEY DE WATT

P

xRIWP 2)( R

VWP

2

)(

MANEJO DEL MULTÍMETRO O TESTER

MEDICIÓN DE VOLTAJE Identificar tipo de voltaje: Perilla en la Escala mayor del

rango; si no se aprecia el valor bajar de escala gradualmente.

Punta ROJA Ubicarla en

Punta NEGRA ubicarla en Se mide en PARALELO

V V

/VCOM

/VCOMmAA10

V

VAA

-))

200m20

200

750

200m

20

200

750

2M200K

20K

2K

200

20m200m

10

10200m

20mv

MANEJO DEL MULTÍMETRO O TESTER

MEDICIÓN DE CORRIENTE Identificar tipo de voltaje: Perilla en la Escala mayor del

rango; si no se aprecia el valor bajar de escala gradualmente.

Punta ROJA Ubicarla en

Punta NEGRA ubicarla en Se mide en SERIE

COMA

A

AA

A

/VCOMmAA10

V

VAA

-))

200m20

200

750

200m

20

200

750

2M200K

20K

2K

200

20m200m

10

10200m

20m

MANEJO DEL MULTÍMETRO O TESTER

MEDICIÓN DE RESISTENCIA Dispositivo sin alimentación Perilla en la Escala mayor del

rango; si no se aprecia el valor bajar de escala gradualmente.

Punta ROJA Ubicarla en

Punta NEGRA ubicarla en Se mide en Paralelo

COM

/VCOMmAA10

V

VAA

-))

200m20

200

750

200m

20

200

750

2M200K

20K

2K

200

20m200m

10

10200m

20m

MOTOR ELECTRICO

Elemento que convierte energía eléctrica en energía mecánica por el principio de inducción electromagnética.

MOTOR

CORRIENTECONTINUA

CORRIENTEALTERNA

SERIE

DERIVACION

COMPOUND

SÍNCRONOS

ASÍNCRONOS

MONOFÁSICOS

ARRANQUE CONCAPACITOR

CAPACITORPERMANENTE

DOBLECAPACITOR

TRIFÁSICOS

ROTORDEVANADO

ROTORLAMINADO

ESTRUCTURA DEL MOTOR

El motor esta constituido por: ESTATOR: formado por paquetes de láminas

de acero al silicio troquelados. Es una de las partes magnéticas del motor, esta constituida por láminas troqueladas en forma de ranuras con el objeto de que la bobina del estator pueda alojarse en dichas ranuras.

En las ranuras del estator se alojan las bobinas del estator que pueden considerarse en forma análoga al transformador como el circuito primario.

ESTRUCTURA DEL MOTOR

ROTOR: Es la parte móvil donde se induce el campo generado por el estator y por el fenómeno de atracción repulsión se produce el movimiento de este.

Esta constituido por un árbol, Unos rodamientos además de su parte central que lo hace característico ya que puede ser

Devanado: porque su bobinado esta devanado en las ranuras

Jaula de Ardilla: el bobinado esta constituido por barras que se vacían sobre el rotor destinado para este fin, al fundirse en el rotor quedan unidas entre si en cortocircuito, en forma de jaula de ardilla.

MOTOR MONOFÁSICO 110V- 220V

Caracterizado por tener el devanado de arranque dividido en dos secciones iguales.

El circuito de arranque esta conformado por un devanado, un capacitor y un Interruptor centrífugo (Motores de Arranque con Capacitor)

El devanado de arranque presentará mayor valor de resistencia que cualquiera de las secciones de trabajo.

El capacitor es el elemento que se encarga de generar un atraso de el voltaje respecto a la corriente (90º) ofreciendo el par de arranque al motor.

CAPACITORES

Electrolíticos: Diseñados para un trabajo intermitente de breve duración construido a partir de dos folios de aluminio separados por una capa de oxido de aluminio. Su valor oscila entre 2 y 800µF (Motores de Arranque con capacitor)

Impregnación de Aceite: Diseñados para prestar un servicio permanente; construido a partir de varias hojas de papel impregnadas de aceite. Su valor oscila entre 2 y 50µF (Motores con capacitor permanente)

Interruptor Centrífugo

Cumple con la misión de desconectar el arrollamiento de arranque cuando el rotor alcanza aproximadamente el 75% de su velocidad nominal.

ROTOR EN REPOSO O APOCA VELOCIDAD:

CONTACTOS CERRADOS

ROTOR A VELOCIDADRÉGIMEN:

CONTACTOS ABIERTOS

ESQUEMAS DE MOTORES

Devanadode

Arranque

InterruptorCentrífugo

Sección1

Sección2

T8

T5

T1

T2

T3

T4

Devanadode

Arranque

Sección1

Sección2

T8

T5

T1

T2

T3

T4

ARRANQUE CONCAPACITOR

CAPACITORPERMANENTE

Nº DE TERMINALES EXTERNAS

Si un motor monofásico presenta solo dos terminales externas se alimenta a una sola tensión y no podrá realizarse inversión de marcha.

Si presenta cuatro terminales se alimenta a una sola tensión y podrá realizarse inversión de marcha

Si presenta seis terminales externas podrá alimentarse a dos tensiones distintas (110V – 220V) y podrá realizarse la inversión de marcha

CONEXIÓN DE MOTORES

Devanadode

Arranque

Sección1

Sección2

T8

T5

T1

T2

T3

T4

T1 T3T8 T2 T4T5

110V

T1 T3T8 T2 T4T5

220V

CONEXIÓN DE MOTORES

La inversión de marcha consiste en el intercambio de las terminales del circuito de arranque (T8y T5)

Devanadode

Arranque

Sección1

Sección2

T8

T5

T1

T2

T3

T4

T1 T3T8 T2 T4T5

110V

T1 T3 T8T2 T4T5

110V

CONEXIÓN DE MOTORES

La inversión de marcha consiste en el intercambio de las terminales del circuito de arranque (T8y T5)

Devanadode

Arranque

Sección1

Sección2

T8

T5

T1

T2

T3

T4

T1 T3T8 T2 T4T5

220V

T1 T3 T8T2 T4T5

220V

MOTOR TRIFÁSICO

Fabricados en diversas potencias, caracterizados por una velocidad más constante y con elevado par de arranque; algunos de ellos trabajan a dos tensiones distintas.

CONSTITUCIÓN

Los motores trifásicos no soportan elementos auxiliares de arranque como capacitor, escobillas o interruptor centrífugo; posee tres devanados con iguales características físicas como eléctricas, donde uno de ellos sirve como elemento de arranque.

L1

L2 L3

R S T

SERVOMOTORES

Un Servo es un tipo de motor que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada.

CONTROL DEL SERVOMOTOR Para controlar un servo se debe aplicar un pulso de

duración y frecuencia específicos. todos los servos disponen de tres cables dos para alimentación y otro cable para aplicar el tren de pulsos de control que harán que el circuito de control diferencial interno ponga el servo en la posición indicada por la anchura del pulso.

SEÑAL DE CONTROL DEL SERVO

La señal de control de un servo es suministrada por un circuito programado que lleva almacenado un PWM (Modulador de Ancho de Pulso). Básicamente una señal cuadrada que tiene diferentes tiempos en el ancho del plso.

0.5mS 1.5mS 2.5mS

20mS/60Hz 20mS/60Hz 20mS/60Hz

0 90 180

MOTOR DE CAMPANA

Caracterizado porque tanto el arranque, la velocidad y parada se realiza electrónicamente, siendo esta última la que le da su nombre ya que soporta una accesorio en forma de campana que genera un campo magnético y frena el rotor gradualmente.

MOTOR PASO A PASO

En los motores paso a paso se puede regular la velocidad y la dirección de giro como en los convencionales pero tienen la gran diferencia de que se pueden dejar en una posición fija y se puede hacer un giro del número de grados o de vueltas que se requieran.

BASES NEUMÁTICAS

La neumática se define como el área que utiliza el aire comprimido como medio de trabajo en la industria; aplicada desde la década del 50 y que ha contribuido al concepto de automatización de maquinaria y en consecuencia procesos.

Presenta características como: Cantidad Transporte Acumulación Temperatura Velocidad Fuerza

SIMBOLOS SISTEMA DE GENERACIÓN

GENERACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO

COMPRESOR: Elemento que toma el aire de medio ambiente y eleva su presión

ACUMULADOR DE AIRE

Elemento que amacena el aire proveniente del compresor, sirve además como refrigerador y evita las oscilaciones de presión en la red.

SECADOR DE AIRE

Encargado de eliminar el exceso de humedad (Condensado del aire)

TIPOS DE SECADO

TIPOS DE SECADO

UNIDAD DE MANTENIMIENTO

Realiza el ultimo acondicionamiento del aire en el punto de trabajo

PARTES UNIDAD DE MANTENIMIENTO

PARTES UNIDAD DE MANTENIMIENTO

SISTEMA GENERACION DE AIRE

RED NEUMÁTICA

VÁLVULAS DE VIAS

VÁLVULAS DE VIAS

ACCIONAMIENTOS VÁLVULAS DE VÍAS

ACCIONAMIENTOS VÁLVULAS DE VÍAS

VÁLVULAS 3/2

VÁLVULAS 3/2

VÁLVULAS 3/2

VÁLVULAS 3/2

VÁLVULAS 3/2

EJEMPLOS VÁLVULAS DE VIAS

VÁLVULA 5/2

VÁLVULA 5/2

EJEMPLOS VÁLVULAS DE VIAS

VÁLVULAS ANTIRRETORNO O BLOQUEO

VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUJO

VÁLVULAS DE BLOQUEO

VÁLVULAS DE BLOQUEO

VÁLVULA SELECTORA

VÁLVULA DE SIMULTANEIDAD

EJEMPLO VÁLVULA ANTIRRETORNO

ESTRANGULACIÓN ANTIRRETORNO

EJEMPLOS VÁLVULAS ANTIRRETORNO

SIMULTANEIDAD TEMPORIZADORA

OTRAS VALVULAS Y SENSORES

ESCAPE RÁPIDO

V. DE SECUENCIA

REGULADORADE

PRESIÓN

SENSORES

INFRAROJOCAPACITIVO INDUCTIVO

ELECTROVÁLVULAS

ACCESORIOS

ACTUADORES

LINEALES

CILINDRO DOBLE EFECTO

CILINDRO TANDEM

ACTUADORES LINEALES

SIN VÁSTAGO

SIMPLE EFECTO DOBLE EFECTO

ACTUADORES OSCILANTES Y ROTATIVOS

ACTUADOR OSCILANTE

ACTUADOR ROTATIVO

ESTRUCTURA DEL SISTEMA UN NEUMÁTICO

CONTROL CILINDRO SIMPLE EFECTO

CONTROL CILINDRO SIMPLE EFECTO

APLICACIÓN VALVULA 5/2

APLICACIÓN VALVULA 5/2

VÁLVULA DE SECUENCIA

VÁLVULA DE SECUENCIA

VÁLVULA TEMPORIZADORA

VÁLVULA TEMPORIZADORA

NOMENCLATURA EN EL DIAGRAMA

CIRCUITOS NEUMÁTICOS

CIRCUITOS NEUMÁTICOS

CIRCUITOS NEUMÁTICOS

CIRCUITOS NEUMÁTICOS

CIRCUITOS NEUMÁTICOS