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SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 1
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA
Y ELECTRICA
UNIDAD ZACATENCO
SEMINARIO DE TITULACION
“AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON
PLC´s”
“AUTOMATIZACIÓN DE UNA PLANTA DE
EMERGENCIA PARA CARGAS NO MAYORES A
10kw.”
TESINA
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO ELECTRICISTA
PRESENTAN:
HANS ESLAVA MALDONADO
NICOLAS FRANCO FRANCO.
MÉXICO DF. JUNIO 2011
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 2
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 3
ÍNDICE
PAG.
OBJETIVO………………………………………………………………………………………………………………………….6 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………………………………………………….7 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………………………………11
CAPÍTULO I
1 GENERALIDADES………………………………………………………………………14 1.1 TEOREMA DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA……………………………………………15
1.1.1 ADAPTACION DE IMPEDANCIAS……………………………………………………………………….16
1.2 FUNCIONES DE LA TRANSFERENCIA………………………………………………………………………….18
1.3 SIMPLICIDAD CONTRA PRESICION…………………………………………………………………………….18
1.4 SISTEMAS LINEALES………………………………………………………………………………………………….18
1.5 SISTEMAS NO LINEALES…………………………………………………………………………………………….19
1.5.1 CONDICIONES PARA UN SISTEMA NO LINEAL…………………………………………….19
1.6 SISTEMAS DE PRIMER ORDEN..…………………………………………………………………………………20
1.6.1 SISTEMAS DE PRIMER ORDEN MÁS TIEMPO MUERTO……………………………….22
1.7 PROCESOS AUTORREGULADOS…………………………………………………………………………………24
1.8 DIAGRAMA DE BLOQUES………………………………………………………………………………………….25
1.8.1 REDUCCION DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES…………………………………………….26
1.8.2 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA EN LAZO CERRADO (sistema
retroalimentado)………………………………………………………………………………………………...27
1.9 TRANSFERENCIA……………………………………………………………………………………………………….28
1.9.1 SISTEMAS DE TRASFERENCIA AUTOMATICA……………………………………………….29
1.9.2 DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA TRASFERENCIA
AUTOMATICA……………………………………………………………………………………………………...29
CAPITULO II
2 COMPONENTES DE UNA TRANSFERENCIA………………………………..31 2.1 Conexión de una transferencia………………………………………………………………………………….32
2.1.1 Principal-principal……………………………………………………………………………………………….32
2.1.2 Principal- Generador……………………………………………………………………………………………32
2.1.3 ENSAMBLE DE SUPERVISIÓN DE ALIMENTACION Y ALIENTACION DE CONTROL….33
2.1.4 SUB-ENSAMBLE DE LA ALIMENTACION DE CONTROL…………………………………………33
2.1.5 SUB-ENSAMBLE DE LA SUPERVICION DE LA CALIDAD DE LA ALIMENTACION……..33
2.1.6 SUB-ENSAMBLE DEL RELEVADOR DEL GENERADOR…………………………………………..33
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2.1.7 ENSAMBLE DE RELEVADOR DE COMPROBACIÓN DE SINCRONIZACIÓN……………..34
2.1.8 ENSAMBLE DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA (UPS.)……………..35
2.1.9 CONTACTOR DE LA FUENTE DE ALIMENTACION DE CONTROL…………………………..35
2.1.10 RELEVADOR DE DERIVACION DEL UPS……………………………………………………………….36
2.2 SISTEMA DE ALIMENTACION ININTERRUMPIDA. (UPS)……………………………………….36
2.2.1 OFF LINE (FUERA DE LINEA) Ó STAND-BY…………………………………………………36
2.2.3 FILTRO Y SUPRESOR DE TRANSITORIOS…………………………………………………….37
2.2.4. BATERÍA……………………………………………………………………………………………………39
2.2.5 CARGADOR DE BATERIAS…………………………………………………………………………39
2.2.6 EL INVERSOR……………………………………………………………………………………………39
2.3 EL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA………………………………………………………………..40
2.4 CONEXIÓN DEL CONTROL LOGICO PROGRAMABLE. (PLC)………………………………….40
2.4.1. VENTAJAS DE USAR UN PLC……………………………………………………………………….42
2.5. RELEVADOR DE ARRANQUE DEL GENERADOR…………………………………………………….43
2.6. GENERADORES ELÉCTRICOS………………………………………………………………………………..44
2.6.1. MOTOR……………………………………………………………………………………………………………46
2.6.2. GENERADOR……………………………………………………………………………………………………47
2.6.3. TRANSFERENCIA……………………………………………………………………………………………..48
2.6.3.1. CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA…………………………………………..49
2.6.3.2. PROTECCION Y CONTROL DEL MOTOR……………………………………………………49
2.6.3.3. INSTRUMENTOS DEL TABLERO……………………………………………………………….50
2.6.3.4. SISTEMAS DE TRANSFERENCIA AUTOMATICA…………………………………………51
2.6.3.5. INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA…………………………………………………………52
2.6.3.6. INTERRUPTORES DE TRANSFERNECIA AUTOMATICA (ITA)……………………..53
2.6.3.7. CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA…………………………………………..54
2.6.3.8. MODELOS DE INTERRUPTORES……………………………………………………………….55
2.6.4. CARGAS………………………………………………………………………………………………………….55
2.6.5. VELOCIDAD DE OPERACIÓN……………………………………………………………………………56
2.6.6. SECCION DE CONTROL DE TENSION DE LA LINEA…………………………………………..57
2.6.7. SECCIÓN DE TRANSFERENCIA Y PARO…………………………………………………………….57
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CAPÍTULO III
3 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA
(TTA)…………………………………………………………………………………………..58 3.1 FUNCIONAMEINTO DE LA TRANSFERENCIA AUTOMATICA……………………………………….59
3.2 CONFIGURACION DE LA CONEXIÓN…………………………………………………………………………..60
3.3 ENFOQUE Y UTILIZACIÓN DEL DISEÑO………………………………………………………………………60
3.4 MATERIAL UTILIZADO PARA LA IMPLEMENTACION DE LA TRANSFERENCIA………………62
3.4.1 INTERRUPTORES…………………………………………………………………………………………62
3.4.2 CONTACTORES NORMALMENTE CERRADO Y NORMALMENTE ABIERTO……62
3.4.3 CONTROL LOGICO PROGRAMABLE. (PLC)……………………………………………………63
3.4.4 UNIDAD DE ALIMENTACION ININTERRUMPIDA (UPS)…………………………………63
3.5 COSTO TOTAL DE LA TRANSFERENCIA……………………………………………………………………….64
3.6 GENERADORES DE EMERGENCIA………………………………………………………………………………65
3.7 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DEL GENERADOR…………………………………66
3.8 COSTO TOTAL TRANSFERENCIA Y GENERADOR…………………………………………………………68
CAPITULO IV
4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS……………………………………………………….69 4.1 Generador eléctrico de Emergencia………………………………………………………………………….70
4.1.1 Ventajas……………………………………………………………………………………………………………70
4.1.2 Desventajas……………………………………………………………………………………………………..70
4.2 Control Lógico Programable. (PLC)……………………………………………………………………………71
4.2.1 Campos de aplicación………………………………………………………………………………………71
4.2.2 Ventajas e inconvenientes……………………………………………………………………………….72
4.2.2.1 Ventajas………………………………………………………………………………………………….72
4.2.2.2 Inconvenientes……………………………………………………………………………………….73
CONCLUCIONES………………………………………………………………………………………………………………74
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………………………………75
ANEXOS………………………………………………………………………………………………………………………….76
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OBJETIVO.
Automatizar una planta de emergencia, por medio de un dispositivo que actué de
manera similar a un equipo de transferencia (transfer en ingles) con un costo menor al
actual existente en el mercado.
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JUSTIFICACÍON.
Debido a las necesidades de ciertas partes de la población de no quedarse sin el
suministro de energía eléctrica, la automatización de una planta de emergencia está
diseñada para suministrar energía eléctrica a zonas de gran importancia para los
consumidores.
La planta de emergencia solo energizara zonas como son alarmas, puertas, pasillos,
comunicaciones o algún aparato electrodoméstico de gran importancia como un
refrigerador, en el caso de un hogar o pequeño comercio con cargas no mayores a 10kw.
El Tiempo de Interrupción del servicio eléctrico por Usuario (TIU). El TIU conoce la
evolución y la tendencia del tiempo promedio en el que un usuario no dispone del
servicio eléctrico en el año, producido por disturbios atribuibles a la generación,
transmisión y distribución.
La fórmula para calcular el TIU es:
TIU = ATIU (generación)+ ATIU (transmisión)+ATIU (distribución.)
ATIU
Donde:
Ti = duración de la interrupción i, expresada en minutos por usuario y que se presentan
durante el mes.
n = numero de mes.
i = numero de interrupción.
Ui = usuarios afectados por la interrupción.
UT = promedio de usuarios en los últimos 12 meses (año móvil.)
ATIU = aportación al tiempo en minutos de interrupción por usuario.
El indicador se presenta con y sin afectaciones provocadas por eventos ajenos a la
operación normal de la empresa suministradora.
En la tabla 1 de muestra el tiempo de interrupción por usuario (TIU).
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TABLA 1 COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD
TIEMPO DE INTERRUPCIÓN POR USUARIO
(Año Móvil al Cierre de Cada Periodo)
Tiempo de Interrupción por Usuario
(Minutos / Año) Años Con Sin Afectaciones Afectaciones
2000 138.0 128.8 2001 151.8 128.0 2002 472.0 124.4 2003 147.6 119.8 2004 98.1 88.6 2005 240.7 77.3 2006 100.8 78.7 2007 180.6 83.5 2008 131.6 79.6 2009 Enero 119.8 77.6 Febrero 119.7 77.4 Marzo 102.1 76.8 Abril 99.1 74.4 Mayo 100.4 75.1 Junio 100.7 74.5 Julio 98.2 73.5 Agosto 97.2 72.7 Septiembre 104.3 73.5 Octubre 94.1 73.3 Noviembre 96.2 72.6 Diciembre 97.5 72.6 2010 Enero 99.7 71.3 Febrero 101.2 70.4 Marzo 100.8 69.8 Abril 110.9 68.7 Mayo 106.9 65.7 Junio 108.0 64.6 Julio 126.1 64.4 Agosto 127.8 64.2 Septiembre 137.8 62.7
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Octubre 138.5 59.8 Noviembre 137.4 61.2 Diciembre 135.7 60.1
Variación Respecto al Año Anterior (%)
2001 10.0 (0.6) 2002 210.9 (2.8) 2003 (68.7) (3.7) 2004 (33.5) (26.0) 2005 145.5 (12.7) 2006 (58.1) 1.7 2007 79.2 6.2 2008 (27.1) (4.7) 2009 (25.9) (8.8) 2010 Enero (16.8) (8.1) Febrero (15.5) (9.1) Marzo (1.3) (9.1) Abril 11.9 (7.6) Mayo 6.5 (12.5) Junio 7.2 (13.3) Julio 28.3 (12.4) Agosto 31.5 (11.8) Septiembre 32.1 (14.7) Octubre 47.2 (18.4) Noviembre 42.9 (15.6) Diciembre 39.1 (17.3)
Nota: No incluye área central Fuente: Comisión Federal de Electricidad
Tabla1 Tiempo de interrupción por usuario (TIU)
En el suministro eléctrico que se desea implementar la automatización de una plata de
emergencia. Creando un dispositivo que detecte la ausencia de potencial por parte de la
empresa suministradora, por medio de relevadores, sensores y un control lógico
programable (PLC) previamente programados para la activación de una planta de
emergencia que arrancara automáticamente. Son variados los casos en que por falta de
energía eléctrica se han producido eventos de distinto tipo y gravedad. Hoy en día, no
solo existen sistemas electromecánicos en hogares y comercios accionados por corriente
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eléctrica, sino también toda una gama de aparatos que no pueden quedar sin energía, sin
dejar de mencionar los sistemas de seguridad. Esto llevó a la implementación de los
sistemas auxiliares de abastecimiento de energía.
El dispositivo creado actuara de manera similar a un transfer, sin embargo el costo será
menor y más accesible al mercado.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 11
INTRODUCCIÓN.
Una transferencia automática es un complemento muy útil, en aquellos casos en que uno
necesite un suministro de energía constante. Una trasferencia automática brindara
comodidad y tranquilidad al momento de una falla en la red externa de energía, poniendo
en marcha el equipo de suministro eléctrico de emergencia. Las Transferencias
automáticas son programables según las necesidades, con fuente de energía propia para
asegurar su funcionamiento.
La transferencia automática de energía eléctrica de la red externa es un dispositivo que
permite ante la falla del suministro de energía eléctrica, poner en marcha, los contactores
o llave motorizada correspondientes a la entrada externa y dar energía a la del generador
interno, luego de cumplir con las pautas de encendido previstas para el mismo (Figura 1).
Las trasferencias realizan la siguiente serie de acciones cronológicamente ante una falla
eléctrica, en función de poner en marchar al generador de emergencia:
Figura 1. Transferencia Automática (TTA)
1. Comportamiento frente a una falla de energía externa: La unidad se encuentra
supervisando la presencia de las fases de entrada en modo permanente y
permanece a la espera, será considerada una falla de suministro de energía
externa ante una caída de tensión por debajo de 120 volts de manera sostenida
por un tiempo programado.
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2. Arranque de motor: Ante una falla pone en contacto la transferencia, operación
que se verifica con el encendiendo de contacto, seguidamente energiza el burro
de arranque, encendiendo la luz del indicador arranque y una vez establecido,
quita la energía al arranque. Esta operación se verifica con el apagado de la luz
correspondiente. A partir de este momento, espera el tiempo programado para
precalentamiento del motor (programable de 0 a 256 segundos).
3. Transferencia de cargas: Una vez superado el tiempo de precalentamiento, inicia
la transferencia, habiendo anteriormente desconectado ya la de red, procede a
conectar la transferencia. En caso de encontrarse en periodo de espera para
transferir, y encontrar que la tensión de red se ha normalizado, no produce la
transferencia y salta al paso de reconexión en espera que se venza el tiempo de
retorno estable de la tensión de red.
4. Espera de normalización de red externa: Una vez terminada la rutina de
transferencia de cargas, queda en espera del retorno de la red externa y
controlando permanentemente el normal funcionamiento del generador de
emergencia.
5. Reconexión a red externa: Cuando se detecta el retorno de red externa, la unidad
esperará que la misma se mantenga normal por un periodo programable de 0 a
255 segundos superado tal tiempo se producirá el paso a la rutina de reconexión a
red externa.
6. Finalización de maniobra de reconexión a red externa: Una vez devuelta la carga a
Red Externa, se esperará el tiempo programado de apagado del motor (tiempo
variable de 0 a 255 segundos), útil por ejemplo para permitir una baja de
temperatura del motor por encontrarse sin carga antes de apagarlo. Luego de este
tiempo se quitará el contacto al grupo finalizando así el ciclo de transferencia por
falla en el suministro de la Red Externa. Una vez apagado el generador
normalmente, el sistema permanecerá en alerta para una nueva llamada de
transferencia.
La transferencia automática cuenta con su propia alimentación permanente de 12 Vcc
conformada por una batería de electrolito absorbido y un cargador automático a flote
que garantiza que el sistema cuente con alimentación estable en el momento del
arranque de manera que se puede adaptar a 12 ó 24 Vcc. Este sistema de alimentación
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ininterrumpida (UPS) nos garantiza que la transferencia funcionara correctamente
independientemente del estado de la batería ya que en muchos casos si las baterías no
están en perfecto estado la tensión de alimentación puede caer por debajo de los 8 Vcc. y
generar fallas. Incluye un pulsador que permite realizar un encendido del motor sin
realizar ninguna operación de transferencia de cargas eléctricas. Es útil para hacer un test
manual periódico de estado del motor, para detectar anomalías en el mismo y así saber
que se dispone de un funcionamiento normal del mismo, cuando sea solicitado por una
transferencia automática. Por tratarse de prueba manual no determina el estado de la
fuente alternativa que esté alimentando al controlador de transferencia.
Cada generador tiene características particulares por eso es necesario adaptar el la
transferencia a cada máquina. También cada usuario tiene diferentes necesidades.es por
eso que la transferencia se puede adaptarse ó programar para las necesidades de cada
usuario.
En general los tiempos que se programan para las instalaciones con transferencias
automáticas típicos son:
Espera para reconocer el corte ó baja tensión = de 0,1 á 30 segundos.
Cebado ó precalentamiento de bujías diesel = especifico para cada motor.
Tiempo de precalentamiento de motor antes de conectar la carga = 3 minutos.
Espera para reconocer el retorno de servicio = 1 minuto.
Tiempo de enfriamiento = 3 minutos.
El tiempo de precalentamiento del motor puede reducirse hasta un mínimo de 6
segundos para que estabilice la marcha, siempre que se trate de un motor moderno que
por sus características no necesite más. Para lograr esto hay que poner un sistema
precalentador de agua o aceite que mantenga el block del motor a 60º C de manera que
esté en condiciones de tomar la carga sin peligro de roturas por motor frío. El tiempo
mínimo que podemos ofrecer entre la interrupción del servicio y la reposición mediante
grupo es de once segundos. En el intervalo debe usar sistemas UPS para los servicios que
no admiten ese lapso sin energía.
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CAPÍTULO I
GENERALIDADES.
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1.1 TEOREMA DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA En ingeniería eléctrica, electricidad y electrónica, el teorema de máxima transferencia de potencia establece que, dada una fuente, con una resistencia de fuente fijada de antemano, la resistencia de carga que maximiza la transferencia de potencia es aquella con un valor óhmico igual a la resistencia de fuente.
El teorema establece cómo escoger (para maximizar la transferencia de potencia) la resistencia de carga, una vez que la resistencia de fuente ha sido fijada, no lo contrario. No dice cómo escoger la resistencia de fuente, una vez que la resistencia de carga ha sido fijada. Dada una cierta resistencia de carga, la resistencia de fuente que maximiza la transferencia de potencia es siempre cero, independientemente del valor de la resistencia de carga.
Se dice que Moritz von Jacobi fue el primero en descubrir este resultado, también conocido como "Ley de Jacobi".
El teorema fue originalmente malinterpretado para sugerir que un sistema que consiste de un motor eléctrico comandado por una batería no podría superar el 50% de eficiencia, cuando las impedancias estuvieran adaptadas, la potencia perdida como calor en la batería sería siempre igual a la potencia entregada al motor. En 1880, Edison muestra que esta suposición es falsa, al darse cuenta que la máxima eficiencia no es lo mismo que transferencia de máxima potencia. Para alcanzar la máxima eficiencia, la resistencia de la fuente (batería o un dínamo) debería hacerse lo más pequeña posible. Bajo la luz de este nuevo concepto, obtuvieron una eficiencia cercana al 90% y probaron que el motor eléctrico era una alternativa práctica al motor térmico.
Figura 1.1 Curva de la máxima transferencia de potencia.
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Potencia transferida en función de la adaptación. Solo se tiene en cuenta la parte
resistiva. Se supone que las reactancias están compensadas.
En esas condiciones la potencia disipada en la carga es máxima y es igual a:
La condición de transferencia de máxima potencia no resulta en eficiencia máxima. Si definimos la eficiencia como la relación entre la potencia disipada por la carga y la potencia generada por la fuente, se calcula inmediatamente del circuito de arriba que
η
La eficiencia cuando hay adaptación es de solo 50%. Para tener eficiencia máxima, la resistencia de la carga debe ser infinitamente más grande que la resistencia del generador. Por supuesto en ese caso la potencia transferida tiende a cero. Cuando la resistencia de la carga es muy pequeña comparada a la resistencia del generador, tanto la eficiencia como la potencia transferida tienden a cero. En la curva de la derecha hemos representado la potencia transferida relativa a la máxima posible (cuando hay adaptación) con respecto al cociente entre la resistencia de carga y la del generador. Se supone que las reactancias están compensadas completamente. Nótese que el máximo de la curva no es crítico. Cuando las dos resistencias están desadaptadas de un factor 2, la potencia transferida es aún 89% del máximo posible.
Cuando la impedancia de la fuente es una resistencia pura (sin parte reactiva), la adaptación se hace con una resistencia y es válida para todas las frecuencias. En cambio, cuando la impedancia de la fuente tiene una parte reactiva, la adaptación solo se puede hacer a una sola frecuencia. Si la parte reactiva es grande (comparada a la parte resistiva), la adaptación será muy sensible a la frecuencia, lo que puede ser un inconveniente.
1.1.1 ADAPTACION DE IMPEDANCIAS
La adaptación de impedancias es importante en dos situaciones. La primera ocurre en bajas potencias, cuando la señal recibida en la entrada de un amplificador es muy baja y próxima del nivel del ruido eléctrico del amplificador. Si la transferencia de señal no es óptima, la relación señal/ruido empeorará. Encontramos esta situación, por ejemplo, en la recepción de bajas señales radioeléctricas. Es interesante que el cable que conecta la antena al receptor esté adaptado en las dos extremidades para maximizar la potencia transferida de la antena al cable y luego del cable al receptor.
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Otra situación en la cual la adaptación de impedancias es trascendental ocurre en sistemas de alta frecuencia. Por ejemplo en un transmisor operando a frecuencias de microondas, constituido (entre otros elementos) por un generador, una guía de ondas y una antena. Si la guía de ondas y la antena no están adaptadas, una parte de la potencia incidente en la antena se reflejará y creará una onda estacionaria en la guía. Si la desadaptación es apreciable, y la potencia transmitida es suficientemente alta, la fuente puede dañarse por la onda reflejada. En la práctica se utilizan adicionalmente protecciones entre la fuente y la guía de ondas, de modo que señales reflejadas desde la carga sean atenuadas.
No se debe pensar que, en todas las situaciones, lo ideal es que las impedancias de la fuente y de la carga estén adaptadas. En muchos casos, la adaptación es perjudicial y hay que evitarla. La razón es que, como se ha explicado antes, cuando hay adaptación, la potencia disipada en la carga es igual a la potencia disipada en la resistencia de la impedancia de la fuente. La adaptación corresponde a un rendimiento energético máximo de 50%. Si se quiere un buen rendimiento hace falta que la resistencia de la fuente sea despreciable respecto a la resistencia de la carga. Un ejemplo es el de la producción y la distribución de energía eléctrica por las compañías de electricidad. Si los generadores de las compañías estuviesen adaptados a la red de distribución, la mitad de la potencia generada por las compañías serviría solo a calentar los generadores... y a fundirlos. También, si su lámpara de escritorio estuviese adaptada a la red, consumiría la mitad de la potencia generada por la compañía de electricidad.
Tomemos otro ejemplo menos caricatural: el de un emisor de radio conectado a la antena a través de un cable. Si la adaptación del cable a la antena es deseable (para que no haya ondas reflejadas), es mejor evitar la adaptación del cable al emisor. Si el emisor estuviese adaptado, la mitad de la potencia generada por el emisor se perdería en la resistencia interna de este último. Lo mejor es que la resistencia interna del emisor sea lo más pequeña posible.
Hay otros casos en los cuales la adaptación es simplemente imposible. Por ejemplo, la resistencia interna de una antena de automóvil en ondas largas y ondas medias es muy pequeña (unos miliohms). No es posible adaptar ni el cable ni el receptor a la antena. Pero eso no impide el funcionamiento de los auto-radios.
Otro caso corriente en el cual la adaptación de la antena al receptor y al emisor es imposible es el de los teléfonos celulares. Como la impedancia de la antena depende la posición de la cabeza y de la mano del usuario, la adaptación en todas circunstancias es imposible, pero eso no les impide funcionar.
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1.2 FUNCIONES DE LA TRANSFERENCIA.
Un modelo matemático de un sistema dinámico se define como un conjunto de
ecuaciones que representan la dinámica del sistema con precisión o, A la menos
aproximada, conocida como funciones de transferencia.
Para analizar la respuesta transitoria o la respuesta en frecuencia de sistemas lineales con
una entrada y una salida invariantes con el tiempo, la representación mediante la función
de transferencia puede ser más conveniente que cualquier otra.
Se debe tener en cuenta que un modelo matemático no es único para un sistema
determinado. Un sistema puede representarse por diversos modelos matemáticos,
dependiendo de cada punto de vista.
La dinámica de muchos sistemas, sean mecánicos, eléctricos, térmicos, económicos,
biológicos, etc., se describen en términos de ecuaciones diferenciales.
Una vez obtenido el modelo matemático de un sistema, se utilizan diversos recursos
analíticos para estudiarlo y sintetizarlo.
1.3 SIMPLICIDAD CONTRA PRESICION.
En la obtención de un modelo matemático, debemos establecer un equilibrio ente
simplicidad y precisión.
Si se quiere tener un modelo matemático de parámetro concentrados lineal (uno en el
que se emplean ecuaciones diferenciales), siempre es necesario ignorar ciertas
linealidades, que pueden estar presentes en un sistema dinámico.
Si los efectos que estas propiedades ignoradas tienen sobre las respuestas son pequeños,
se obtendrá una buena relación entre los resultados de análisis del modelo matemático y
los resultados del estudio experimental del sistema. Para un análisis con más
pormenores, se elabora un modelo matemático mas completo.
1.4 SISTEMAS LINEALES
Un sistema se denomina lineal, cuando se le puede aplicar el principio de superposición.
Este principio establece que la respuesta producida por la aplicación simultanea de dos
funciones de entradas diferentes, es la suma de las dos respuestas individuales. Por lo
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tanto, la respuesta a varias entradas se calcula tratando una entrada a la vez y sumando
los dos resultados.
1.5 SISTEMAS NO LINEALES.
Un sistema es a-lineal, si no se le puede aplicar el principio de superposición. Por lo tanto,
para un sistema a-lineal la respuesta a dos entradas no puede calcularse tratando cada
una a la vez y sumando los resultados.
Los procedimientos para encontrar soluciones matemáticas que involucran sistemas a-
lineales, son complicados. Por este motivo resulta necesario considerar sistemas lineales
“equivalentes”. Tales sistemas lineales “equivalentes” son validos solo para un rango
limitado de trabajo.
En teoría de control, generalmente se utilizan las funciones de transferencia para
representar las relaciones de entrada-salida de componentes o de sistemas que se
describen mediante ecuaciones diferenciales lineales invariantes con el tiempo.
La función de transferencia de un sistema descrito mediante una ecuación diferencial
lineal invariante con el tiempo, se define como:
Cociente entre la transformada de Laplace de salida (función de la respuesta.) y la
transformada de Laplace de entrada (función de excitación), considerando condiciones
iniciales nulas.
1.5.1 CONDICIONES PARA UN SISTEMA NO LINEAL
1 La función de transferencia de un sistema, es un modelo matemático; es un
método para expresar la ecuación diferencial que relaciona la variable de salida
son la variable de entrada.
2 Es una propiedad de un sistema independiente de su magnitud y naturaleza de la
función de entrada.
3 Incluya las unidades necesarias para relacionar la entrada con la salida; pero no
proporciona información de la estructura física del sistema. (Las funciones de
transferencia de muchos sistemas físicamente diferentes, pueden ser idénticas.)
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 20
4 Si se conoce la función de transferencia del sistema, se estudia la salida o
respuesta para varias formas de entrada, con la intención de comprender la
naturaleza del sistema.
5 Si se desconoce la función de transferencia de un sistema, puede establecerse
experimentalmente, introduciendo entradas conocidas y estudiando la salida del
sistema.
6 Una vez obtenida la función de transferencia, tendremos una descripción
completa de las características dinámicas del sistema, a diferencia de su
descripción física.
1.6 SISTEMAS DE PRIMER ORDEN.
Se denominan sistemas de primer orden a aquellos en los que en la ecuación general
aparece solamente la derivada primera del lado izquierdo (el de la variable de estado). O
sea que se reducen al formato siguiente:
Donde k se denomina ganancia del proceso y τ es la constante de tiempo del sistema.
En general encontraremos que la ecuación está escrita en función de las variables
“desviación” respecto al valor de estado estacionario. Por lo tanto en general y (0) = 0, u
(0) = 0. Tomando transformadas de Laplace
Veamos un ejemplo: un tanque completamente agitado que recibe un caudal v y se le
extrae el mismo caudal:
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 21
Del balance de materia
Como V es constante porque entra y sale el mismo caudal
Estado estacionario: dC/dt = 0; Cs= Cin. Por lo tanto
Que es de la forma
Donde = V/v, y = C – Cs, u = Cin – Cin s
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 22
1.6.1 SISTEMAS DE PRIMER ORDEN MÁS TIEMPO MUERTO.
Muchas veces en los procesos industriales se introducen tiempos muertos;
particularmente en la industria química suelen asociarse al transporte de fluidos por
cañerías. Por ejemplo, en el siguiente esquema, si se produce un cambio en la
concentración de entrada Cin puede demorar un cierto tiempo θ en que dicho cambio
llegue a la entrada del tanque.
La forma general de estos procesos será
Y en el ejemplo que estamos viendo será θ = V tubería / v por lo que
Del balance de masa en el tanque
Llamando u = Cin – Cin s, y = C – C, = V/v y tomando transformadas
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Si en un proceso de primer orden con tiempo muerto hay un cambio en escalón de
magnitud ∆U a tiempo t = 0
Antitransformando
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1.7 PROCESOS AUTORREGULADOS
Son aquellos en los cuales un cambio en las variables de entrada conduce a un nuevo
estado estacionario en forma automática. Por ejemplo los sistemas de primer orden.
Ejemplo: un RCAI con una reacción química de primer orden r = k C
Del balance de masa
En estado estacionario dC/dt = 0
Restando la ecuación de balance en estado estacionario
Que es de la forma
Con
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 25
1.8 DIAGRAMA DE BLOQUES.
Un sistema de control puede tener varios componentes. Para mostrar las funciones que
lleva acabo cada componente en la ingeniería de control, por lo general se usa una
representación denominada diagrama de bloques.
Un diagrama de bloques de un sistema es una representación gráfica de las funciones que
lleva a cabo cada componente. Tal diagrama muestra las relaciones existentes entre los
diversos componentes.
En un diagrama de bloques se enlazan una con otra todas las variables del sistema,
mediante bloques funcionales. El bloque funcional o simplemente bloque es un símbolo
para representar la operación matemática que sobre la señal de entrada hace el bloque
para producir la salida.
La figura muestra un elemento del diagrama de bloques. La punta de flecha que señala el
bloque indica la entrada, y la punta de flecha que se aleja del bloque representa la salida.
Tales flechas se conocen como señales.
Observe que las dimensiones de la señal de salida del bloque son las dimensiones de la
señal de entrada multiplicadas por las dimensiones de la función de transferencia en el
bloque.
Un diagrama de bloques contiene información relacionada con el comportamiento
dinámico, pero no incluye información de la construcción física del sistema. En
consecuencia, muchos sistemas diferentes y no relacionados pueden representarse
mediante el mismo diagrama de bloques.
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1.8.1 REDUCCION DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES.
Es importante señalar que los bloques pueden conectarse en serie, sólo si la entrada de
un bloque no se ve afectada por el bloque siguiente. Si hay efectos de carga entre los
componentes, es necesario combinarlos en un bloque único.
Un diagrama de bloques complicado que contenga muchos lazos de realimentación se
simplifica mediante un reordenamiento paso a paso mediante las reglas del álgebra de los
diagramas de bloques. Algunas de estas reglas importantes aparecen en la tabla y se
obtienen escribiendo la misma ecuación en formas distintas
La simplificación de un diagrama de bloques mediante reordenamientos y sustituciones
reduce de manera considerable la labor necesaria para el análisis matemático
subsecuente. Sin embargo, debe señalarse que, conforme se simplifica el diagrama de
bloques, las funciones de transferencia de los bloques nuevos se vuelven más complejas,
debido a que se generan polos y ceros nuevos.
Al simplificar un diagrama de bloques, recuerde lo siguiente:
1. El producto de las funciones de transferencia en la dirección de la trayectoria
directa debe ser el mismo.
2. El producto de las funciones de transferencia alrededor del lazo debe ser el
mismo.
Es la representación grafica de las funciones de transferencia.
Muestra la relación existente entre los diversos componentes, e indica el flujo de las
señales del sistema.
E(s) C(s)
Un diagrama de bloques de un sistema de control muestra una propiedad unilateral. Para
formar el diagrama de bloques de todo un sistema, se conectan los bloques de los
componentes deacuerdo con el flujo de las señales, y es posible evaluar como contribuye
cada componente al desempeño del sistema.
G(s)
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1.8.2 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA EN LAZO CERRADO
(sistema retroalimentado)
La salida C(s) se realimenta al punto suma algebraica (comparación), en donde se
compara con la entrada de referencia R(s). La salida del bloque, C(s) en este caso, se
obtiene multiplicando la función de transferencia G(s) por la entrada del bloque, E(s).
Cualquier sistema de control lineal puede representarse mediante un diagrama de
bloques formado por puntos suma, bloques y puntos de ramificación.
Procedimiento para obtener funciones de transferencia de las variables de interés
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1.9 TRANSFERENCIA.
Transferencia de energía, se define como la habilidad de un sistema para producir trabajo
o calor. La energía está presente de múltiples formas, en los propios flujos de calor y
trabajo, o bien, almacenada en diferentes acumuladores de energía, como la energía
química contenida en un combustible, la nuclear contenida en el mar, la dinámica en el
viento y otras..
La energía total de un sistema se caracteriza mediante tres componentes: la energía
cinética asociada a su movimiento, la potencial asociada a un campo de fuerza contra el
que trabaja y , por último , la energía interna asociada a la composición química y
atómica y a su nivel de agitación según la temperatura a la que se encuentra.
La gran mayoría de los problemas que resuelve la ingeniería son, en esencia, la
transformación de la energía almacenada a flujos de trabajo y calor útiles, o que a su vez
puedan ser transformados posteriormente en energía almacenada nuevamente en otro
tipo de acumulador.
En la transformación de energía almacenada a flujos de energía y estos en otro tipo de
flujos o acumuladores se producen pérdidas, entendiendo por perdida una trasferencia
de energía no deseada. Por lo tanto, el balance global indica que no desaparece energía,
si no que la energía inicial equivalente a la energía final útil más el calor generado en las
pérdidas, ya que la energía ni se crea ni se destruye.
De una cierta cantidad de energía solo se puede obtener un cierto porcentaje en forma
de trabajo o calor útil. Cuanta más energía útil se puede extraer de la fuente, de mejor
calidad será la energía. La cantidad de energía útil que se puede extraer de una cierta
energía es lo que se define como exergia. Por lo tanto, una energía con gran cantidad de
exergia representa una energía de alta calidad.
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El calor correspondiente a las perdidas es, en general, energía de baja calidad. La anergia
obtenida la final de un proceso de transformación también es de menor calidad que la
inicial. Esto significa que, si bien la energía se conserva, la capacidad de extraer trabajo o
calor útiles de estas energías, es decir, la exergia resulta cada vez menor. Por lo tanto, la
energía se degrada conforme va sufriendo transformaciones, entendiendo por
degradación la perdida de la facultad para producir trabajo o calor.
Por lo tanto, se deben valorar adecuadamente los procesos de transformación de la
energía de manera que se aproveche al máximo las fuentes de energía de que se dispone.
La principal fuente de energía actual son los combustibles fósiles y la generación de
combustibles fósiles, a partir de energía solar es mucho más lenta que se consumo. De
hecho, se prevé que en los próximos años la extracción de petróleo se empiece a reducir.
1.9.1 SISTEMAS DE TRASFERENCIA AUTOMATICA.
Consiste en interruptores que se encargan de realizar la transferencia (cambio de posición
de interruptores on/off), estos operan eléctrica o mecánicamente, además de ser capaz
de manejar toda la energía del generador; incluyendo la de línea, que puede interrumpir
la que pasa en forma continua, así como los picos que sucedan sin dañarse.
Algunos interruptores de transferencia, van equipados con protección térmica y
magnética la cual dependiendo del modelo del interruptor puede ser o no ajustable. Para
proteger al generador así como a las líneas de carga en caso de algún corto circuito o
sobre carga constante.
1.9.2 DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA
TRASFERENCIA AUTOMATICA
Motor diesel
Velocidad 1.500 r.p.m. Regulación automática de velocidad.
Lubricación con circulación forzada de aceite con filtro desmontable y cartucho.
Ciclo de combustión de 4 tiempos.
Refrigeración por agua con radiador.
Arranque eléctrico. Incluye baterías con cables, terminales, soportes y
desconcertador por llave.
Alternador de carga de las baterías.
Depósito de combustible y filtro de gasóleo.
Alternador.
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Trifásico en conexión estrella y neutro accesible.
Tenciones normalizadas 400/230 V ó 230/133 V a 60 Hz. Opcionalmente se
pueden suministrar otras tensiones.
Sin escobillas
Devanados con aislamiento clase H.
Protección eléctrica y sobre calentamiento
Regulador de tensión electrónico. Mantiene la tensión del +/- 1.5% con cualquier
carga normal (factor de potencia de 0.8 inductivo a 1).
Cuadro eléctrico
Montado sobre el grupo marca Deep Sea.
MARCADO "CE"
Incluye protecciones de los elementos móviles (correas, ventilador, etc.) y de los
elementos muy calientes (colector de escape, etc.) cumpliendo con las directivas
de la de seguridad de máquinas; baja tensión; y compatibilidad electromagnética.
Lo que facilita el certificado de confiabilidad.
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CAPITULO 2
COMPONENTES DE UNA TRANSFERENCIA.
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2.1 Conexión de una transferencia.
2.1.1 Principal-principal Cada interruptor automático principal se conecta a una fuente de acometida. Cualquiera de las fuentes puede servir como la fuente de emergencia o alternativa. Cuando la fuente normal no está disponible, el sistema transfiere la carga a la fuente alternativa. Si el sistema está equipado con un selector de fuente preferida (PSS, por sus siglas en inglés), el sistema regresa automáticamente a la fuente preferida una vez que ésta se encuentra disponible. Si el sistema no está equipado con este selector, la re-transferencia automática no se lleva a cabo. Vea la figura 2.
Figura 2.1 Conexión principal-principal.
2.1.2 Principal- Generador
Un interruptor automático principal se conecta a una fuente de acometida. El otro
interruptor automático principal se conecta a un generador de reserva. Cualquiera de los
interruptores principales puede servir como la fuente de emergencia. En caso de una
pérdida de alimentación en la fuente de acometida, el generador se arranca. Una vez que
la frecuencia y la tensión se estabilizan, el sistema se transfiere al generador. El sistema
regresa automáticamente a la fuente de acometida en cuanto se encuentra disponible y
la señal de arranque del generador es descontinuada.
Figura 2.2 Conexión “Principal-Generador”
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2.1.3 ENSAMBLE DE SUPERVISIÓN DE ALIMENTACION Y
ALIENTACION DE CONTROL.
Cada fuente de acometida o generador proporciona alimentación al sistema de
alimentación de control a través de un transformador de alimentación de control de 1
000 volt-amperes. El dispositivo de desconexión para la alimentación de control y la
supervisión de la calidad de la alimentación se encuentra dentro del compartimiento de
instrumentos de cada interruptor automático principal.
2.1.4 SUB-ENSAMBLE DE LA ALIMENTACION DE CONTROL.
El transformador de alimentación de control (TAC) conecta las barras del lado de línea de
la fuente del interruptor automático principal. Para proporcionar alimentación de control,
el TAC transforma la tensión en línea en 120 V, o bien, si el sistema ya es de 120 V, aísla el
circuito de control.
2.1.5 SUB-ENSAMBLE DE LA SUPERVICION DE LA CALIDAD DE LA
ALIMENTACION.
Cada dispositivo de supervisión de calidad de la alimentación evalúa constantemente la
tensión de línea para determinar si hay una baja tensión, desequilibrio de fase, pérdida de
fase o inversión de fase. Cuando el dispositivo de supervisión de calidad de la
alimentación detecta una condición anormal, una señal de entrada de tensión alerta al
PLC.
2.1.6 SUB-ENSAMBLE DEL RELEVADOR DEL GENERADOR
Este sub-ensamble está presente sólo cuando uno de los interruptores automáticos
principales está conectado a un generador en lugar de a una fuente de acometida. El sub-
ensamble contiene un relevador de sobretensión y un relevador de sobre/baja
frecuencia. Las salidas de los relevadores se encuentran en serie con las salidas del
dispositivo de supervisión de calidad de la alimentación e indican al PLC que la fuente del
generador está disponible para usarse. Los ajustes del relevador son configurables.
Consulte los manuales del relevador para obtener más detalles.
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Figura 2.3 Sub-ensamble de relevador del generador.
1. Relevador de sobretensión
2. Relevador de sobre o baja frecuencia
2.1.7 ENSAMBLE DE RELEVADOR DE COMPROBACIÓN DE
SINCRONIZACIÓN.
El ensamble de relevador de comprobación de sincronización se encuentra situado en una
sección del interruptor automático principal si el interruptor selector de transferencia
automática es un sistema de transición cerrado. El relevador de comprobación de
sincronización se muestra en la figura 10. Éste compara las tensiones de fase "A" de cada
fuente y cierra un contacto cuando ambos son lo suficientemente similares en ángulo de
fase, magnitud y frecuencia. El contacto cerrado proporciona una entrada de tensión al
PLC para indicar que las fuentes de alimentación están "en fase".
El relevador de comprobación de sincronización se encuentra situado en una sección
solamente.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 35
2.1.8 ENSAMBLE DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
ININTERRUMPIDA (UPS.)
El ensamble del sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) consta de tres partes
principales: El UPS, el relevador de derivación del UPS y el contactor de la fuente de
alimentación de control. La alimentación circula desde un sub-ensamble de alimentación
de control a través del contactor de la fuente de alimentación de control, luego por el
UPS y hacia el sistema de control.
Figura 2.4 Ensamble del sistema de alimentación ininterrumpida (UPS)
2.1.9 CONTACTOR DE LA FUENTE DE ALIMENTACION DE CONTROL.
El lado de línea de cada interruptor automático principal proporciona alimentación a los
transformadores de alimentación de control. El contactor de la fuente de alimentación de
control dirige la alimentación al UPS desde una fuente de acometida o generador
disponible. Cuando las dos fuentes están disponibles, cualquiera de ellas puede ser la
fuente de alimentación de control. El enclavamiento mecánico del contactor evita que
ambas se activen al mismo tiempo a través del circuito de alimentación de control.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 36
Figura 2.5 Contactor de la fuente de alimentación de control.
2.1.10 RELEVADOR DE DERIVACION DEL UPS.
El relevador de derivación del UPS se activa automáticamente para ignorar el UPS y
mantener la circulación de la alimentación en el sistema de alimentación de control
cuando el UPS no está funcionando correctamente.
Figura 2.6 Relevador de derivación del UPS.
2.2 SISTEMA DE ALIMENTACION ININTERRUMPIDA. (UPS)
Existen diversos tipos de Topología de UPS y cada una de ellas tiene sus ventajas y
desventajas, es necesario conocerlas si deseamos aprender a reparar un UPS ó si
deseamos tener los suficientes conocimientos para seleccionar el equipo más adecuado
para nuestras necesidades. A continuación enumeraremos cada una de estas topologías y
la discutiremos ampliamente:
2.2.1 OFF LINE (FUERA DE LINEA) Ó STAND-BY
Se le llama Off-Line porque el Inversor se encuentra fuera del camino principal de la
corriente, y se le llama Stand-By porque el Inversor se encuentra apagado “en espera” de
que sea requerido para encender.
El UPS Off-Line es el tipo de UPS más económico ya que integra muy pocos componentes,
el nivel de protección obtenido con este tipo de equipos también es muy limitado pero en
general considero que es muy adecuado para protección de la computadora en el hogar
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ya que la inversión es muy baja (alrededor de unos 70 a 100 dólares) y aún así tenemos
protegida nuestra computadora.
A continuación un diagrama a bloques del UPS Off-Line:
Figura 2.7 Sistema de Alimentación Ininterrumpida conexión interna.
Ahora describiremos cada uno de los bloques que lo componen:
2.2.3 FILTRO Y SUPRESOR DE TRANSITORIOS.
El Filtro de Línea reduce las variaciones transitorias de voltaje debidas al encendido y
apagado de ciertos aparatos como por ejemplo motores eléctricos, además reduce el
ruido eléctrico que viene con el Voltaje de Alimentación del UPS para que aparezca en
niveles más seguros en la carga. Cabe hacer la aclaración que el Filtro de Línea sólo
reduce problemas de variación de voltaje que son de tiempo muy corto; por el rango de
los milisegundos y nanosegundos. No es su función regular el voltaje.
El Filtro de Línea consiste en Bobinas las cuales rechazan voltajes de alta frecuencia y
capacitores conectados a Tierra para que cualquier alta frecuencia sea drenada a Tierra.
El Supresor de Transitorios lo que hace es Recortar los picos de voltaje que aparecen en la
Línea a niveles más seguros. Un Transitorio de voltaje usualmente anda por el orden de
los milisegundos a los nanosegundos y en valor, puede alcanzar desde los 200 hasta
varios miles de volts. Consiste esta etapa generalmente de los llamados Varistores de
Oxido Metálico (MOV).
Al Supresor de Picos se le llama comúnmente TVSS que significa Supresor de Voltaje
Transitorio por sus siglas en inglés (Transient Voltage Surge Suppresor).
El nivel de protección del filtro de Entrada de este tipo de equipos es limitado.
Durante un funcionamiento normal, la alimentación de control pasa por el UPS, que actúa
como un regulador de tensión para el circuito de control.
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Cuando la fuente normal o alternativa no está disponible, el UPS proporciona
alimentación de control de su batería durante un tiempo limitado. El manual de usuario
del UPS proporciona detalles acerca de su capacidad de carga.
La batería del UPS necesitará servicio eventualmente. La luz indicadora de verificación de
la batería de UPS o PLC “CHK UPS OR PLC BATT” indicará si una de las baterías necesita
servicio. El LED “Low Batt” (batería baja) en el UPS también se iluminará cuando la batería
del UPS no está funcionando. El LED “Low Batt” (batería baja) en el PLC se iluminará
cuando la batería del PLC necesita sustituirse.
Figura 2.8 Sistema de alimentación ininterrumpida (UPS)
2.2.4. BATERÍA.
La batería es uno de los componentes más importantes en un UPS, es la que va a hacer
posible que nuestra computadora continúe encendida aún y cuando haya un corte de
energía. La mayoría de las baterías utilizadas en los UPS son del tipo Selladas ó tipo Gel ó
VRLA. Una batería sellada funciona de la misma manera que una de auto, consiste en
placas de Plomo y Antimonio sumergidas en un electrolito que en este caso es ácido
sulfúrico. La batería tiene un voltaje de 2.0 volts por cada celda y si es una batería de 6
celdas, entonces es de 12 volts.
Cuando la batería está desconectada y medimos su voltaje con un multímetro, veremos
dicho valor de 12 volts. Sin embargo la batería tiene una corriente de fuga entre las placas
de tal manera que su valor con el paso de las horas va a ir disminuyendo y entonces
cuando requiramos utilizarla, no nos dará el tiempo suficiente ya que no está cargada al
100%. Por tal razón requerimos aplicarle un voltaje llamado de flotación y es para
baterías tipo Gel ó selladas de 2.25 VPC (Volts Por Celda) así es que para nuestra batería
de 12 volts, requerimos aplicarle un voltaje de 13.50 volts de manera constante para
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 39
asegurar que siempre la batería esté cargada.
Una vez que empezamos a tomar corriente de la batería, su valor de voltaje irá bajando
con cierta rapidez desde los 13.50 volts hasta llegar al valor de voltaje nominal que es de
12.0 volts y entonces el valor permanecerá casi constante; cuando el tiempo de respaldo
de la batería vaya terminando, el voltaje irá bajando de los 12 volts lentamente hasta
llegar a los 1.75 VPC que para este caso de batería de 12 volts, serían 10.50 volts.
Si seguimos descargando la batería, llegará un momento en que la tensión bajará
rápidamente e incluso los fabricantes recomiendan que no se descargue la batería a
menos de este valor ya que se corre peligro que la batería no se pueda recargar
nuevamente y por consiguiente la batería está dañada y hay que reemplazarla.
En resumen la tensión de la batería inicia en 2.25 VPC (batería cargada al 100%) y termina
en 1.75 VPC (batería totalmente descargada).
Físicamente la batería es un vaso ó cubierta de plástico donde se pueden observar las 6
válvulas en el caso de una batería de 12 volts y 3 válvulas en el caso de baterías de 6 volts;
además se puede observar las dos terminales de voltaje, una de ellas marcada con color
rojo ó con un símbolo (+) y la otra marcada con color negro ó un símbolo (-).
2.2.5. CARGADOR DE BATERIAS.
El cargador de baterías es una fuente de tención que tendrá dos funciones:
1. Dar a la batería el voltaje de flotación necesario para asegurar que la batería
está cargada al 100%.
2. Recargar la batería después que fue utilizada al haber un corte de energía. Es
decir, al regresar la energía comercial, el cargador de baterías aplicará el
mismo voltaje de flotación y la batería se empezará a recargar; una vez que la
batería esté recargada completamente la corriente que fluya del cargador de
baterías hacia la batería será mínima.
Hay otros tipos de cargadores muy utilizados en la actualidad que no siempre están
dando voltaje a la batería sino que están encendiendo y apagando a intervalos y de esta
manera logran aumentar la vida útil de la batería.
Físicamente el cargador de Baterías consiste en un devanado adicional del transformador
de Salida además de un puente de diodos para convertir la CA en CD y un Mosfet el cual
conecta y desconecta la “Carga” a las baterías y esto comandado por la tarjeta de Control.
El Mosfet generalmente tiene disipador de calor.
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2.2.6. EL INVERSOR
El Inversor se representa por un bloque donde le entra Corriente Directa y sale Corriente
Alterna: La forma de Onda que se utiliza en UPS del tipo Off-Line es la Cuasisenoidal y es
de la siguiente forma:
La Forma de Onda Cuasisenoidal es la de color Negro y antepusimos una Senoidal para
que se pueda comparar ambas ondas. Esta forma de Onda es recomendada para Equipo
electrónico y de cómputo aunque si el equipo es muy delicado por ejemplo para equipos
PLC se recomienda que la forma de onda del inversor sea Senoidal Como este tipo de UPS
es económico, se utiliza siempre la Forma de Onda Cuasisenoidal.
2.3. EL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA.
Cuando hay un corte de energía ó el voltaje es muy alto ó muy bajo a niveles inadecuados
para seguir operando la carga, requerimos desconectar el voltaje de Entrada que en este
momento va hacia la carga y ahora requerimos encender el Inversor y rápidamente
conmutar el voltaje de Inversor a la carga.
Esto tiene que ser muy rápido para que la carga no se dé cuenta que el voltaje se
interrumpió, esta es la función del interruptor de transferencia que generalmente es un
relevador; el tiempo de transferencia típicamente es de 4 ms. Pero en ocasiones
dependiendo del fabricante puede ser hasta de 10 ms.; Estos valores de tiempo de
transferencia se consideran adecuados para la mayoría de las cargas electrónicas. Sin
embargo hay cargas muy delicadas que aún un tiempo tan corto de interrupción puede
hacer que operen incorrectamente por lo que este tipo de UPS no es adecuado para este
tipo de cargas.
2.4. CONEXIÓN DEL CONTROL LOGICO PROGRAMABLE. (PLC)
Las líneas de distribución eléctrica que parten desde las centrales eléctricas y llegan a
cada hogar están conformadas por diferentes tramos. Dichos tramos son diferenciables
en alta, media y baja tensión.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 41
Tramo que abarca desde la central eléctrica hasta un transformador amplificador. Dicho
tramo lleva una Tensión Media de entre 15 y 50 Kv.
El tramo comprendido entre el primer transformador amplificador y la primera
subestación de transporte transporta una Tensión Alta de entre 220 y 400 Kv.
El tramo de Tensión Media parte de las subestaciones de transporte hasta las
subestaciones de distribución que son las encargadas de repartir la electricidad a todos
los centros de distribución. La tensión transportada oscila entre 66 y 132 Kv en el primer
tramo y 20 y 50 Kv en el segundo tramo.
Desde los centros de distribución hasta cada abonado se distribuye la energía eléctrica
como corriente alterna de baja frecuencia (50 o 60 Hz) llevando una Baja Tensión de
entre 220 y 320 v.
La tecnología PLC usa esa Baja Tensión pero a una alta frecuencia entre 1,6 y 30 MHz para
hacer posible la transmisión de todo tipo de información. Para la transmisión de datos
existen tres redes involucradas que son la Red IP o de transporte, la Red de Distribución o
Media Tensión y la Red de Acceso o Baja Tensión que es el sustituto del bucle del
abonado.
Para poder disfrutar de ésta tecnología son necesarios varios dispositivos:
Módem PLC- Es el dispositivo instalado en el hogar del abonado y permite tanto la
transmisión de datos como el servicio telefónico por voz.
Repetidor- Es instalado generalmente en el cuarto de contadores de una empresa,
comunidad o parcela y es el dispositivo que se conecta con el módem del usuario. Su
función principal es la de regenerar la señal PLC y permite la conexión de hasta 256
módems.
Dispositivo Head End. Este dispositivo situado en los centros de las compañías eléctricas
se conecta con los repetidores. Estos equipos están preparados para conectarse con
redes IP (Ethernet) y existen dos tipos de equipos Head End, de Media Tensión (MT) y
Baja Tensión (BT) teniendo un alcance de 600 m. MT y 300 m. BT
La topología de una red PLC simplemente consiste en la conexión a Baja Tensión del
módem por parte del usuario y dicho dispositivo comunica, mediante un sistema
protegido de algoritmos propiedad de la compañía valenciana DS2 encargada de la
fabricación de chips PLC, con el repetidor situado en el cuarto de contadores.
Este tramo de conexión entre el módem y el repetidor dispone de una velocidad de 45
Mbps distribuidos en 27 Mbps de bajada y 18 Mbps de subida y ésta comunicación es
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 42
compartida por todos los usuarios que dependen del mismo repetidor. Esto indica que si
en un repetidor concurren 100 conexiones la velocidad teórica de bajada es de 270 Kbps
pero si las conexiones son 10 la velocidad será de 2,7 Mbps con lo cual siempre será más
ventajoso que ADSL ya que como mucho se dispondrá de una velocidad de 256 Kbps
El siguiente tramo de la topología es el perteneciente a Media Tensión y corresponde al
conexionado entre el repetidor y el equipo Head End. El siguiente nivel es la
comunicación entre equipos Head End ubicados en los diferentes centros de las
compañías eléctricas. La velocidad de transferencia en estos tramos es de 135 Mbps y se
realiza por medio de redes de transporte Gigabit Ethernet (1000 Mbps) o SDH/Sonet (red
de telefónica de fibra óptica de hasta 40 Gbps).
2.4.1. VENTAJAS DE USAR UN PLC
La tecnología PLC como ya indicamos antes ofrece una serie de ventajas frente a otros
sistemas de comunicación:
1. No es necesario ningún tipo de obra civil al ya estar implementada la red.
2. Con un solo repetidor se provee de conexión hasta 256 hogares.
3. Con el tiempo los costes se abaratarán.
4. Las velocidades ofrecidas pueden superar los 10 MB frente a los 2 MB de ADSL.
5. Se podrá realizar la conexión desde cualquier punto del hogar e incluso se permite
la posibilidad de conectar dos módems y tener dos conexiones independientes.
6. Por medio de micro filtros se evitan las posibles interferencias generadas por los
electrodomésticos.
7. Las tarifas de conexión, aunque todavía no están fijadas, no superarán las cuotas
de ADSL. Alternativa a ADSL que ocupa el 90% de la cuota de mercado
El ensamble del controlador lógico programable se encuentra ubicado detrás de la puerta
del operador y contiene la unidad central de procesamiento (CPU), la fuente de
alimentación del PLC y los módulos de entradas/salidas (E/S). Los relevadores de
interposición y algunos bloques de terminales también se encuentran situados aquí. Vea
la figura 9.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 43
Figura 2.9 Ensamble del PLC.
2.5. RELEVADOR DE ARRANQUE DEL GENERADOR.
El relevador de arranque del generador es un relevador temporizador de desconexión con
retardo. Vea la figura 10. El relevador es normalmente energizado por una salida desde el
PLC. Cuando es necesaria la fuente del generador, la salida del PLC disminuye para des-
energizar el relevador y cerrar el contacto de arranque del generador. En caso de una
pérdida total de la alimentación de control (o si la alimentación al PLC es desconectada),
el relevador regresará a su estado des-energizado para enviar una señal de arranque del
generador a través del mismo contacto de arranque.
Figura 2.10 Relevador de arranque del generador.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 44
2.6. GENERADORES ELÉCTRICOS
Los generadores eléctricos con motor de combustión interna se clasifican:
1.0 De acuerdo al tipo de combustible:
1.1 Con motor a gas (LP) ó natural.
1.2 Con motor a gasolina.
1.3 Con motor a diesel
1.4 Sistema Bi-fuel (diesel / gas)
2.0 De acuerdo a su instalación.
2.1 Estacionarias.
2.2 Móviles.
3.0 Por su operación.
3.1 Manual
3.2 Semiautomática.
3.3 Automática (ATS)
3.4 Automática (sincronía/peak shaving)
4.0 Por su aplicación.
4.1 Emergencia.
4.2 Continua.
Los generadores eléctricos de emergencia para servicio continuo solo se aplican para
aquellos lugares en donde no tienen suministro de energía eléctrica por parte de la
compañía suministradora, o bien donde es indispensable una continuidad estricta tal
como: en una radio transmisora, centro de cómputo, hospital, etc.
Los generadores eléctricos para servicio de emergencia, se utilizan en los sistemas de
distribución modernos, su aplicación es por razones de seguridad y/o economía de las
instalaciones en donde es esencial la continuidad del servicio eléctrico, por ejemplo:
Instalación en hospitales, en áreas de recuperación, cirugía, terapia y cuidado intensivo,
laboratorios, salas de tratamiento, etc.
Para la operación de servicios de importancia crítica como son los elevadores públicos,
bombeo de aguas residuales, etc.
Instalación de alumbrado de locales los cuales un gran número de persona a cuada a ellos
como son: estadios, deportivos, aeropuertos, transporte colectivo (metro), hoteles, cines,
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 45
teatros, centros comerciales, salas de espectáculos, en instalaciones de computadoras,
bancos de memoria, el equipo de procesamiento de datos, etc.
Los generadores manuales son aquellos que requieren para su funcionamiento que se
opere manualmente con un interruptor para arrancar o parar. Es decir que no cuenta con
la unidad de transferencia de carga sino a través de un interruptor de operación manual
(switch o botón pulsador).
Los generadores semiautomáticos son aquellos que cuentan con un control automático,
basado en un microprocesador, el cual les proporciona todas las ventajas de un
generador automático como: protecciones, mediciones, y operación pero no cuenta con
un sistema de frecuencia.
Los generadores automáticos Automatic Transfer Switch (ATS) este equipo cuenta un
control basado en un microprocesador, el cual provee un sistema completo de funciones
para:
1 Operación.
2 Protección
3 Supervisión.
Contiene funciones estándares y opcionales en su mayoría programables por estar
basados en la operación de un microprocesador provee un alto nivel de certeza en sus
funciones como: mediciones, protecciones, funciones de tiempo, y una lata eficiencia, es
sistema de transferencia.
Los generadores automáticos (sincronía/peak shaving) estos generadores cuentan con un
control automático, el cual es capaz de manejar funciones de sincronía (abierta o cerrada)
que se requieren para realizar un proceso emparalelamiento con la red o algún otro
dispositivo su operación es la siguiente:
Sincronía abierta: cuando ocurre una falla en la red normal, ocasión dos interrupciones de
energía en la carga (transferencia y re-transferencia) si contamos con un sistema de
sincronía abierta se elimina la interrupción de energía en el momento de la re-
transferencia ya que la misma se realiza en una forma controlada, sincronizando ambas
fuentes y cerrando ambos interruptores simultáneamente por un tiempo determinado
(paralelo).
Sincronía cerrada o Peak Shaving: actualmente la energía eléctrica ha alcanzado niveles
de precios altos. Por lo cual se tiene la alternativa de un sistema Peak Shaving con el cual
se reduce sus costos por consumo de energía en horario punta, es decir sincronizando el
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 46
generador con la red, ya que están en paralelo tomamos la carga suave, de forma
controlada Kw/s. de la red dejando la misma sin carga, y abriendo el interruptor de la red.
Transcurrido el tiempo programado para horario punta, se realiza el mismo
procedimiento en sentido inverso, es decir, se sincroniza el generador con la red, y
cuando se encuentra en paralelo se realiza una transferencia suave de carga del
generador a la red, y el generador en pieza su proceso de paro.
Los principales componentes de este sistema son:
Motor de combustión interna.
Generador de corriente alterna.
Unidad de transferencia.
Circuito de control de transferencia.
Circuito de control arranque y paro.
Instrumento de medición.
Control electrónico basado en un microprocesador.
Tanque de combustible
Silenciador.
2.6.1. MOTOR
El motor de combustión interna puede ser de inyección mecánica o electrónica y está
compuesto de varios sistemas que son:
a) Sistema de combustión
b) Sistema de admisión de aire
c) Sistema de enfriamiento
d) Sistema de lubricación.
e) Sistema eléctrico
f) Sistema de arranque
g) Sistema de protección.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 47
Figura 2.11 Partes del motor
2.6.2. GENERADOR
El generador síncrono de corriente alterna está compuesto de:
a) Inductor principal
b) Inducido principal
c) Inductor de la excitatriz
d) Inducido de la excitatriz
e) Puente rectificador rotativo.
f) Regulador de voltaje estático
g) Caja de conexiones.
Figura 2.12 Partes del Generador.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 48
2.6.3. TRANSFERENCIA.
La unidad de transferencia puede ser cualquiera de las según la capacidad del genset.
a) Contactares electromagnéticos.
b) Contactores termomagnéticos.
c) Interruptores electromagnéticos.
Figura 2.13 Contactores Electromagnéticos. Figura 2.14 Contactores
Termomagnéticos
Figura 2.15 Interruptores Electromagnéticos
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 49
2.6.3.1. CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA
En el caso de los equipos automáticos incluyendo (sincronía) el de control tiene integrado
un circuito de control de transferencia de control.
Por medio de programación se implementan las funciones de transferencia (tiempos,
configuración de operación) y ajustes necesario para cada proceso, en este caso el
circuito consta de:
a) Sensor de voltaje trifásico del lado normal y monofásico de lado de
emergencia.
b) Ajustes para el tiempo de:
Transferencia.
Re-transferencia.
Enfriamiento de máquina.
En el caso de ser síncrona (tiempo de sincronía y configuración de operación.)
c) Relevadores auxiliares.
d) Relevadores de sobrecarga.
e) Tres modos de operación (manual, fuera del sistema y automático).
2.6.3.2. PROTECCION Y CONTROL DEL MOTOR.
El circuito del motor de arranque y protección de maquina consta de las siguientes
funciones:
a) Retardo al inicio del arranque (entrada de marcha):
1. Retardo programables (3 y 5 intentos)
2. Periodo de estabilización de genset.
b) El control monitorea las siguientes fallas:
Largo arranque, baja presión de aceite, alta temperatura, sobre y baja velocidad, no-
generación, sobre carga, bajo nivel de combustible, nivel e refrigeración (opcional), paro
de emergencia.
a) Solenoides de la maquina:
Solenoide auxiliar de arranque (4x)
Válvula de combustible. o contacto para alimentar ECU en caso de ser
electrónica.
b) Fusible (para la protección del control y la medición)
c) Cuanta con indicar de fallas el cual puede ser:
Alarma audible.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 50
Mensaje desplegado en el display
Indicador luminoso (tipo incandescente o led)
2.6.3.3. INSTRUMENTOS DEL TABLERO.
Los instrumentos de medición que se instalan normalmente en los genset son:
a) Vólmetro de C.A. con conmutador.
b) Ampérmetro de C.A. con su conmutador.
c) Frecuencímetro digital integrado.
d) Horómetro digital integrado.
Figura 2.16 Partes del generador auxiliar (instalación completa).
ELEMENTO DESCRIPCION.
1 Panel de control
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 51
2 Placa de datos montada en el generador
3 Filtros de aceite.
4 Soporte de baterías y baterías
5 Motor/es de arranque
6 Alternador
7 Bomba de combustible
8 Turbo
9 Radiador
10 Guarda del ventilador
11 Motor de combustión interna.
12 Carter
13 Bomba para drenar el aceite del cárter.
14 Base estructural
15 Amortiguador
16 Generador
17 Interruptor
18 Regulador de voltaje automático.
2.6.3.4. SISTEMAS DE TRANSFERENCIA AUTOMATICA
Los sistemas de transferencia automática son utilizados para:
Arrancar el generador cuando falle el suministro normal.
a) Alimentar la carga.
b) Salir del sistema.
c) Parar todo el dispositivo.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 52
Este sistema se utiliza en aquellos lugares en el que la falla de energía eléctrica puede
causar graves trastornos, pérdidas económicas considerables ó pérdidas de vidas.
Se compone de dos partes:
a) Interruptor de transferencia
b) El circuito del control de transferencia.
2.6.3.5. INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA.
Consiste en interruptores que se encargan de realizar la transferencia (cambio de posición
de interruptores on/off), estos operan eléctrica o mecánicamente, además de ser capaz
de manejar toda la energía del generador; incluyendo la de línea, que puede interrumpir
la que pasa en forma continua, así como los picos que sucedan sin dañarse.
Algunos interruptores de transferencia, van equipados con protección térmica y
magnética la cual dependiendo del modelo del interruptor puede ser o no ajustable. Para
proteger al generador así como a las líneas de carga en caso de algún corto circuito o
sobre carga constante.
2.6.3.6. INTERRUPTORES DE TRANSFERNECIA
AUTOMATICA (ITA)
Cuando al sistema anterior se le instalan controles de automatización, y electromotores
para la operación de los breaker; el interruptor pasa a ser automático. Este sistema no
requiere del uso de una persona para el encendido o el apagado de los generadores ni
para realizar las reconexiones, pues todas las tareas las realiza el control del ITA. En los
modelos pequeños los breaker se sustituyen por contactores magnéticos con el amperaje
requerido.
Para seleccionarlos se requiere:
Tensión de operación
Corriente máxima
Número de polos
Tipos de retardos, ejemplo:
1. DEN retardo de emergencia a normal
2. TDNE retardo de normal a emergencia
3. TDCO retardo apagado de planta
4. TDES retardo encendido de planta
5. Otros retardos especificados
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 53
Tipo de gabinete
Sensor o monitor de voltaje (sí/no)
2.6.3.7. CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA
Está provisto por el control el cual por lo general es el encargado de realizar las siguientes
funciones:
Cesarla tensión de la red normal atreves del sensor de voltaje, el cual puede
detectar las siguientes fallas de la red, dando la señal de arranque al generador:
a) Alta tensión.
b) Baja tensión.
c) Inversión de fase.
d) Ausencia de tensión en alguna o todas las fases.
Operan bajo las siguientes circunstancias:
1. Detecta la tensión en la red (falla en la red)
2. Cuando se presenta alguna falla de energía, manda la señal al generador para
que arranque.
3. Cuando el genset alcanza el voltaje y frecuencia nominal, el control lo detecta
y permite que realice la transferencia y así proveer la energía eléctrica
necesaria para soportar la carga suministrada por el genset.
4. Cuando regresa la energía de la red eléctrica comercial, el control lo detecta,
se encarga que la transferencia se realice y hace para el genset.
2.6.3.8. MODELOS DE INTERRUPTORES
Deacuerdo a laso requerimientos del genset y del cliente, se selecciona el tipo de
interruptores de transferencia.
Figura 2.17 Transferencia ABB Interruptor Termomagnético.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 54
Figura 2.18 Transferencia ABB Contactores.
Figura 2.19 Transferencia Thompson Interruptores Termomagnéticos
Figura 2.20 Transferencia Masterpact Interruptores Electromagnéticos
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 55
Figura 2.21 Transferencia ABB Interruptores Electromagnéticos.
2.6.4. CARGAS.
La clasificación de los interruptores de transferencia, se hace atendiendo principalmente
al rango de corriente que puede conducir o manejar, siendo el rango máximo el
expresado, en forma continua.
Además del rango máximo mencionado, se ha de tomar en cuenta, la máxima capacidad
interruptiva y de corriente de arranque.
Muchos tipos de carga, demandan más corriente al arranque que en servicio, por
ejemplo: los motores demanda cinco veces aproximadamente la corriente nominal de
arranque. Más importante aún, las lámparas incandescentes demandas 18 veces su
corriente nominal durante el primer periodo de operación (3 segundos). Por lo tanto los
contactos deberán de tener la capacidad térmica adecuada para soportar estas
corrientes, de lo contrario se soldarían.
La máxima capacidad interruptiva es la corriente máxima que puede ser interrumpida en
un tiempo determinado por los contactos al abrirse y marcar un rango el cual no es
suficiente requisito para el interruptor, sino que debe ser mayor para interrumpir
mayores corrientes inductivas, como por ejemplo la del rotor bloqueado.
El arco que se produce depende de la carga: inductiva, resistiva o capacitiva, ya que no es
igual el efecto. Algunos fabricantes especifican sus equipos, haciendo diferencias si se
trata de cargas inductivas (motores) ó lámparas de tungsteno solamente.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 56
2.6.5. VELOCIDAD DE OPERACIÓN.
Se entiende por velocidad de operación, el tiempo que el control utiliza una transferir la
carga de la alimentación del servicio normal (que falló) al servicio de emergencia. El
tiempo de interrupción solamente, no tiene mayor importancia, comparado con el
tiempo que tarda el genset en arrancar (5 a 10 segundos). Pero en la transferencia, este
tiempo si puede llegar a ser importante.
La velocidad de re-transferencia de los interruptores de transferencia es
aproximadamente de 50 milisegundos capacidades menores de 400 ampers y de 300
milisegundos como mínimo para capacidades mayores.
En ambos casos, para formar una idea apenas se alcanza a apreciar como un destello ó
parpadeo de luz.
Cuando falla la energía comercial, siempre existe un tiempo de ausencia de energía, o
sea mientras arranca el genset y se hace la transferencia de 5 a 10 segundos. Lo cual
depende de la capacidad del genset.
Si el caso fuera el de equipos de computo o equipos de hospital que no pueden tolerar la
interrupción “tan prolongada” , se deberá complementar el equipo automático con una
unidad de continuidad con lo que se puede reducir la interrupción de la energía a 0.017
segundos que es menos de un ciclo en 60 Hz.
Si lo que se quiere eliminar es el tiempo de interrupción de la re-transferencia lo que se
necesita implementar es un sistema se sincronía, de esa manera eliminamos el corte de
energía en la re-transferencia de la siguiente forma:
1. El sensor de tensión detecta el retorno de normal y da la señal al control para que
inicie el proceso de sincronía.
2. Cuando los parámetros eléctricos del genset, son idénticos a los de la red
eléctrica, el control cierra los dos interruptores. Y el genset comienza a pasar la
carga a la red.
3. La configuración de los Contactores pasa la carga de forma controlada (en rampa),
según kw/s, programados en el control de la red. después de que el genset no
tiene carga, el control abre el interruptor de emergencia, y comienza el periodo
de enfriamiento del genset. Con lo se evita el corte de energía en la
retransferencia.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 57
Figura 2.22 Lógica de Transición cerrada.
2.6.6. SECCION DE CONTROL DE TENSION DE LA LINEA.
Tiene como función “vigilar” que exista la tensión adecuada (127, 220, etc.) según sea el
caso, en las líneas de alimentación de normal y mandar la señal de arranque y
transferencia cuando la tensión baja al 88% de su valor nominal o cae a cero.
2.6.7. SECCIÓN DE TRANSFERENCIA Y PARO
La sección de transferencia y paro, tiene las funciones de ordenar al interruptor de
transferencia que conecte la carga con la línea normal o con la línea de emergencia , la de
retrasar la re-transferencia (pasar la carga de la línea de emergencia a la línea normal)
para asegurar que la tensión de la línea normal se establece evitando operaciones
innecesarias del interruptor de transferencia; una vez realizada la re-transferencia,
manda una señal al circuito de arranque y paro, para que realice el paro, después de
haber trabajado un tiempo en vacio.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 58
CAPÍTULO III
DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA
(TTA).
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 59
3.1 FUNCIONAMEINTO DE LA TRANSFERENCIA AUTOMATICA.
La transferencia se activa cuando existe una falla en la red externa de energía eléctrica
por parte de la compañía suministradora, la función que tiene es la de realizar el cambio
de alimentación de la acometida por la activación y conexión del generador eléctrico de
emergencia.
Este cambio lo efectuara de manera automática. La transferencia es la encargada del
control de las fuentes de alimentación, y de la alimentación de la zona que se desea
energizar.
La transferencia opera por medio de contactores que son los encargados de mandar la
señal al control lógico programable (PLC) para el arranque o paro del generador.
Figura 3.1 conexión de una transferencia automática por contactores
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 60
3.2 CONFIGURACION DE LA CONEXIÓN.
Debido a que la transferencia utiliza un par de contactores la conexión y funcionamiento
de ella es muy simple pero de gran importancia.
Los contactores son los encargados de mandar la señal al control lógico programable
(PLC.), en la acometida que viene por parte de la empresa suministradora se coloco un
contactor normalmente cerrado, en el momento de la falla se abre, mandando una señal
de falla por parte de la red externa.
Por el lado de la acometida del generador de emergencia se coloco un contactor
normalmente abierto, al momento de la falla de la red externa, este recibe una señal la
cual le indica su cierre, y arranque del generador, energizando las zonas de mayor
importancia para el consumidor.
Figura 3.2 Contactores ABB
El control lógico programable (PLC) es el encargado de mandar la señal al contactor
correspondiente, para que ocurra la transferencia, el PLC está alimentado por una unidad
de alimentación ininterrumpida (UPS.) que es la encargada de mantener energizada la
transferencia para que al momento de falla realice las maniobras a adecuadamente.
Cuando se detecta potencial en la acometida de la empresa suministradora el contactor
normalmente cerrado manda la señal al PLC, para realizar las maniobras de
retransferencia y apagado del generador.
3.3 ENFOQUE Y UTILIZACIÓN DEL DISEÑO.
La transferencia está diseñada para operar un generador de consumo de diesel, debido a
la facilidad de funcionamiento, modo de trabajo y condiciones de operación. Para
observar el comportamiento de la trasferencia y del generador tomamos como ejemplo,
la conexión en un taller que elabora pasta para wafles.
Ubicada en la zona de valle de Aragón 3ª sección, calle avenida central No.700.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 61
Nota. En esta zona la alimentación en mediana y baja tensión por calves
subterráneos, la cual tiene muchas fallas ya que va a flor de tierra.
Carga total del taller:
Cantidad Descripción Watts C/u Watts totales.
5 Refrigeradores 750 w 3750 w.
6 lámparas fluorescentes 2x75 w. 900 w.
2 Focos incandescentes 100 w 200 w.
3 Computadoras 300w 900 w.
10 Contactos 350 w 3500 w.
1 Motor trifásico 3.5hp. 2625 w.
1 Cámara de vigilancia 100 w 100 w.
1 Motor monofásico 1 hp. 750 w.
Total de carga instalada.
12725w
Tabla 3.1 Carga total instalada
En la tabla anterior (tabla 3.1) muestra la carga total instalada de 12,725kw que supera la
carga de alimentación propuesta en el proyecto que es de 10kw, sin embargo, la carga
base (carga que debe de mantener el suministro de energía eléctrica constante) está
dentro del margen propuesto en el proyecto, siendo esta carga de 9,225kw.
Con los datos anteriores podemos elegir los materiales y accesorios más eficientes que
cumplan con los requerimientos necesarios para la implementación de la transferencia.
UBICACIÓN DE LAS CARGAS.
Lampara Lampara
Lampara Lampara Lampara
La
mp
ara
M2M1
Zona de Refrigeradores
Oficina
Pasillo
Foco
Contacto
Pc.
Figura 3.3 Mapa de la ubicación de las cargas que se desean alimentar.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 62
3.4 MATERIAL UTILIZADO PARA LA IMPLEMENTACION DE LA
TRANSFERENCIA.
1 Interruptor trifásico de 2 tiros.
1 Contactor normalmente cerrado.
1 Contactor normalmente abierto.
1 Control Lógico Programable (PLC) logo.
1 Unidad de alimentación ininterrumpida (ups.)
40 m. cable AWG.
Pijas, taquetes, elementos de fijación.
Mano de obra.
3.4.1 INTERRUPTORES.
MODELO. MARCA. COSTO.
SD63 3P, 63 A. EPP $ 1510,05
2902306 3X6A 400v MERLIN GERIN $ 2500
2902310 3X10A 400v MERLIN GERIN $2600
E25OH 3P, 150 A. BTicino $ 2450,30
Tabla 3.2 Precios de interruptores
En interruptor utilizado es el SD63 3P, 63 A., de la marca EPP, además de cumplir con los
requerimientos necesarios, es de un costo más accesible en comparación con los otros
interruptores.
3.4.2 CONTACTORES NORMALMENTE CERRADO Y NORMALMENTE
ABIERTO.
MODELO. MARCA. COSTO.
CR87610050 48-240Vca 2p. DIGITAL CROUZET $ 1097,18 CR87610150 28-240Vca 2p. DIGITAL CROUZET $ 1208,02
CR87610440 48-240Vca 2p. DIGITAL CROUZET $ 591.43 TECA2KN40B7 TECA $ 234,87 K07MO1P7 3P, NC. 230V, 60Hz. ISKRA $ 252.15 K07M10P7 3P, NA., 230V, 60Hz. ISKRA $ 252.15 K07MSp404P7 4P, NC., 230V, 60Hz. ISKRA $ 289,50 K07MSp440P7 4P, NA., 230V 60Hz. ISKRA $ 289.50
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 63
US-KH50NSTE 200V, 50A. MITSIBISHI $ 800 US-LH80NSTE 200V 50A. MITSUBISHI $ 1200
Tabla 3.3 Precios de contactores.
Los contactores utilizados son K07MO1P7 3P, NC. 230V, 60Hz. Y K07M10P7 3P, NA., 230V,
60Hz de la marca ISKRA. Para el lado de la acometida por parte de la empresa
suministradora y para el accionamiento del generador de emergencia respectivamente,
además de cumplir con las necesidades para la operación de la transferencia, el costo es
menor en comparación con los demás contactores. Existen otros contactores de menor
precio, sin embargo no cumplen con las expectativas de servicio.
3.4.3 CONTROL LOGICO PROGRAMABLE. (PLC)
MODELO. MARCA. COSTO.
6ED052-IMD00-0BA3 24 VCD 6 ENTRADAS DIGITALES 4 SALIDAS A RELEY DE 10 A.
SIEMENS $ 1400
6ED1 052-1HB00-0BA5 ALIMENTACION DUAL 20-26 VCA/ VCD 20-28 8 ENTRADAS , 4 SALIDAS A RELEY DE 10 A.
SIEMENS $ 1450
S7 200 CPU 222 SIEMENS $ 1600
Tabla 3.4 Precios de PLC logo.
El PLC empleado para la transferencia es el 6ED1 052-1HB00-0BA5 ALIMENTACIÓN DUAL
20-26 VCA/ VCD 20-28 8 ENTRADAS, 4 SALIDAS A RELEY DE 10 A. de la marca SIEMENS. El
PLC es que va a controlar las señales de apertura y cierre de los contactores, puesta en
marcha del generador, y la transferencia de carga.
3.4.4 UNIDAD DE ALIMENTACION ININTERRUMPIDA (UPS)
MODELO. MARCA. COSTO.
1500 TRIPPLITE 1500 VA. 8 contactos
SMART $ 3499,00
1200 TRIPPLITE 1200 VA. 6 contactos
SMART $ 2899,00
VS375C 375VA 6 contactos OPTIUPS $ 399,00
ES800C 800VA 6 contactos OPTIUPS $ 999,00
BE550 550VA 8 contactos NOBREAK $ 999,00
Tabla 3.5 Precios de UPS
El UPS utilizado es el ES800C 800VA 6 contactos marca OPTIUPS, es el encargado de
alimentar el sistema de control del PLC, para que en caso de falla la alimentación del PLC
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 64
se mantenga constante para la activación de la transferencia y poner en marcha el
generador de emergencia.
MATERIAL Y MANO DE OBRA.
MATERIAL. DESCRIPCION COSTO.
Elementos para sujetar la transferencia
Pijas, taquetes, etc. $ 100,00
Líneas de alimentación y conexión de la transferencia.
Cable AWG 40m $ 350,00
Mano de obra. Conexión de la transferencia y puesta en marcha (programación del PLC)
$ 2500,00
Mantenimiento. Revisión del funcionamiento de la transferencia, contactores, UPS, PLC, interruptor.
$ 500,00
Costo de mano de obra y material utilizado.
$ 3450,00
Tabla 3.6 Costo de mano de obra y material utilizado
3.5 COSTO TOTAL DE LA TRANSFERENCIA.
MATERIAL DESCRIPCION COSTO.
Interruptor Interruptor de apagado y des-energizado total de la carga instalada SD63 3P, 63 A. marca EPP
$ 1510,05
Contactor Contactor NC utilizado para el lado de la acometida de la red externa.
$ 252,15
Contactor Contactor NA utilizado para la alimentación de la carga por parte de la planta de emergencia.
$ 252,15
Control Lógico Programable. (PLC)
El PLC es el encargado de puesta en marcha de la planta de emergencia y la transferencia de carga
$ 1450,00
Unidad de Alimentación Ininterrumpida (UPS)
El UPS es de mantener energizado los sistemas de control de la transferencia.
$ 999,00
Mano de obra y materiales Puesta en marcha de la transferencia, mantenimiento, etc.
$ 3450,00
Costo total de la transferencia. $ 7913,35
Tabla 3.7 Costo total de la transferencia.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 65
El costo total de la transferencia puede ser sujeto a cambios sin previo aviso, esto
depende de las elevaciones en los precios de cada componente, ó si la persona que lo
desea implementar requiera de alguna marca en específico, no incluye el costo del
generador.
La transferencia utiliza un PLC, ya que si posteriormente si se desea alimentar más zonas
o se desea que realice más operaciones, su programación se puede realizar en base a lo
que ya se tiene ó agregar más operaciones.
Figura 3.4 Transferencia.
3.6 GENERADORES DE EMERGENCIA
Tablas de precios de generadores con motor a diesel y gasolina respectivamente, los
generadores con motor a gas LP. Son poco usados en la industria gracias al tipo de
alimentación con el que cuentan.
GENERADORES CON MOTOR A DIESEL
CAPACIDAD. MARCA. COSTO.
11 KW 1F MITSUBISHI $ 9929,00 11KW 3F MITSUBISHI $ 10999,00 13 KW 3F PERKINS $ 7999,00 15 KW 1F MITSUBISHI $ 9990,00 15 KW 3F MITSUBISHI $ 9990,00 18 KW 3F YANMAR $ 7999,00 15 KW 3F CALIFORNIA $ 18500,00 12 KW 3F TAIGÜER $ 31105,00 15 KW 3F TAIGÜER $ 47027,10 15 KW 3F IGSA $ 25000,00 15KW 3F STAMFORD $ 42000,00 10KW 3F SALOU $52476,30
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 66
12KW 3F V-TWIN $ 45501,15 10KW 1F GENTRON $ 10308,23 13 KW 1F FGWILSON $10990,00 12KW 3F HIMOINSA $ 21500,OO
10KW 3F TOTALMENTE AUTOMATICO. MULTIQUIP $ 25000,00 12KW 3F TOTALMENTE AUTOMATICO MULTIQUIP $ 30000,00 15KW 3F TOTALMENTE AUTOMATICO MULTIQUIP $ 37000,00
Tabla 3.8 Precios de generadores con motor diesel.
GENERADORES CON MOTOR A GASOLINA
CAPACIDAD. MARCA. COSTO.
15 KW POWERMATE $ 36000,00 10 KW COLEMAN $ 20000,00 10 KW BRIGGS&TRATTON $ 22OOO,00 10 KW MPOWER $ 25340,00 11 KW GENESTAR $ 23000,00
10 KW TOTALMENTE AUTOMATICO. EVANS $ 30000,00 12 KW TOTALMENTE AUTOMATICO EVANS $ 35000,00
Tabla 3.9 Precios de generadores con motora gasolina
Los precios de los generadores están sujetos a cambios sin previo aviso, dependiendo de
los costos de los materiales para su funcionamiento, ya que son pedidos directamente a
los proveedores
Para nuestro proyecto vamos a automatizar un generador diesel debido a las condiciones
de operación y funcionamiento. Nos brindara el suministro constante de energía eléctrica
en caso de falla por parte de la red externa.
El uso de este tipo de generador se debe a ciertas condiciones de operación que son
necesarias tomar en cuenta para la selección de la planta de emergencia, en la cual nos
basaremos en tiempo de operación, condiciones de trabajo, seguridad tanto para la
planta como los usuarios y las cargas que se desean alimentar.
3.7 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DEL GENERADOR.
GENERADOR VENTAJAS INCONVENIENTES.
DIESEL. Son capaces de operar las 24 horas del día.
Los motores están diseñados para trabajo
pesado.
El nivel de ruido es un factor
a considerar, sin embargo
con la implementación de
silenciadores o dispersores
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 67
Una de las principales ventajas de utilizar
diesel, es que en comparación con la
gasolina es menos inflamable en caso de
fuga lo que nos rinda una mayor seguridad.
La generación de calor es menor, debido a
los sistemas de enfriamiento que posee.
El diesel en comparación con la gasolina,
nos proporciona una mayor eficiencia en
cuanto a su consumo, nos da mayor
número de horas de trabajo.
Es menor el consumo de combustible
debido a que su esfuerzo es menor.
de ruido esto se puede
controlar.
Los generadores son más
robustos en comparación
con los de motor a gasolina.
GASOLINA. El nivel de ruido producido por el
generador es en menor proporción en
comparación con los generadores de
motor a diesel.
Son más compactos, lo que nos brinda una
mayor comodidad al momento de su
instalación.
Los generadores con motor
a gasolina se deben de dejar
reposar en un cierto tiempo
de horas después de su
puesta en marcha, esto es
para evitar fallas
posteriores.
El costo del combustible es
algo que debemos
considerar de gran
importancia.
Tabla 3.10 factores a considerar para la selección del generador.
Para la implementación de la transferencia se va a utilizar un generador de 15kw trifásico
con motor MITSUBISHI. El motivo principal de la implementación de este generador es el
costo que tiene, pero tomando en cuenta las necesidades que se tiene que satisfacer.
En comparación con otros generadores de características similares, pero de diferente
marca este es uno de los más accesibles existentes en el mercado.
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3.8 COSTO TOTAL TRANSFERENCIA Y GENERADOR.
En esta evaluación de costos, se están tomando en cuenta los equipos necesarios para la
puesta en marcha de la transferencia y el generador de emergencia. La trasferencia esa
diseñada para operar con cualquier tipo de generador ya sea gasolina o diesel, o de
menor capacidad, dependiendo de las características de la carga que se desea alimentar.
Para este caso específico en donde la carga casi llega al rango establecido por el proyecto,
se decidió utilizar un generador de 15kw, esto se debe a que la carga en los primeros 5
segundos tiene una demanda mucho mayor. Para una casa habitación donde el rango de
carga va desde 1kw á 3kw, se utilizara un generador de menor capacidad.
DESCRIPCION COSTO
Transferencia. $ 7913,35 Generador MITSUBISHI
15kw 3F $ 9990,00
Costo total $ 17903,35
IVA 16% $ 2864,53
Costo total $ 20767,88
Tabla 3.11 Costo total del Proyecto
En comparación con las trasferencias existentes el mercado, se tiene una diferencia del
40% del costo.
Transferencia existente en el mercado Transferencia realizada en el proyecto.
Generador MULTIQUIP 15 kw 3F totalmente automático
Generador proyecto IPN 15kw 3f automatizado
Precio: $ 37000,00 Precio: $ 20767,88 Diferencia de precios $ 16232.12 lo que es lo mismo %43.87
Tabla 3.12 Comparación de transferencias.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 69
CAPITULO IV
VENTAJAS Y DESVENTAJAS.
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4.1 Generador eléctrico de Emergencia.
Un Generador de Emergencia provee la energía que necesita cuando y donde la necesita,
como son los sistemas de protección, puertas eléctricas, electrodomésticos o aparatos
que necesiten el suministro constante de energía eléctrica. Esto le permite mantener a su
hogar, pertenencias y familia segura incluso durante una interrupción prolongada.
El generador que se utilizar tiene un motor de consumo de diesel. En este caso se quema
combustible, para hacer funcionar un motor de combustión interna (similar al de
cualquier vehículo). Este motor se conecta a un generador para moverlo y entregarle la
energía mecánica necesaria para que producir electricidad.
4.1.1 Ventajas.
1. El generador con motor diesel es capaz de mantener constante el suministro de
energía eléctrica de día y de noche, ya que este tipo de motores son para trabajo
pesado.
2. La generación de calor permanece en un factor bajo debido a los sistemas de
enfriamiento con los que cuenta.
3. Los equipos cumplen con las normas siguientes: BS5000, ISO 8528, ISO 3046, IEC
60034, NEMA MG-1.22.
4. Los gases emitidos al medio ambiente son menores debido al menor sobre
esfuerzo por parte del motor.
5. El consumo de combustible es menor en comparación con generadores con
motora a gasolina, esto se debe a que el motor diesel se esfuerza en menor grado
al realizar una regulación de tensión o su puesta en marcha cuando es requerida.
6. Cumple con la legislación europea sobre emisiones de gases de escape Nivel II
4.1.2 Desventajas
1. La generación de ruido es un factor importante por la cantidad de decibeles que
alcanza la puesta en marcha del generador.
2. Es espacio para su colocación es de consideración debido a su robustez.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 71
Figura 4.1 Imagen ilustrativa únicamente.
4.2 Control Lógico Programable. (PLC)
4.2.1 Campos de aplicación
El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy
extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este
campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus
posibilidades reales.
Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario
un proceso de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde
procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales,
control de instalaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su
montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización,
la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie
fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:
Espacio reducido.
Procesos de producción periódicamente cambiantes.
Procesos secuénciales.
Maquinaria de procesos variables.
Instalaciones de procesos complejos y amplios.
Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.
Maniobra de máquinas.
Maniobra de instalaciones.
Señalización y control.
Chequeo de Programas
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Señalización del estado de procesos.
Los PLC´s han ganado popularidad en las industrias y probablemente continuara
predominando por algún tiempo, debido a las ventajas que ofrecen.
Son un gasto efectivo para controlar sistemas complejos.
Son flexibles y pueden ser aplicados para controlar otros sistemas de manera fácil
y rápida.
Su capacidad computacional permite diseñar controles más complejos.
La ayuda para resolver problemas permite programar fácilmente y reduce el
tiempo de inactividad del proceso.
Sus componentes confiables hacen posible que pueda operar varios años sin falla.
Capacidad de entrada y salida.
Monitoreo.
Velocidad de operación.
Están diseñados para trabajar en condiciones severas como: vibraciones, campos
magnéticos, humedad, temperaturas extremas.
4.2.2 Ventajas e inconvenientes
No todos ofrecen las mismas ventajas sobre la lógica cableada, ello es debido,
principalmente, a la variedad de modelos existentes en el mercado y las innovaciones
técnicas que surgen constantemente. Tales consideraciones obligan a referir las ventajas
que proporciona un PLC de tipo medio.
4.2.2.1 Ventajas
Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:
1. No es necesario dibujar el esquema de contactos
2. No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la
capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente
grande
3. La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el
presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el
contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega
4. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos
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5. Mínimo espacio de ocupación
6. Menor coste de mano de obra de la instalación
7. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al
eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar
averías
8. Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata
9. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el
tiempo cableado
10. Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo
útil para otra máquina o sistema de producción
4.2.2.2 Inconvenientes
1. Como inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un
programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero
hoy en día ese inconveniente está solucionado porque las universidades ya se
encargan de dicho adiestramiento.
2. El costo inicial también puede ser un inconveniente.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 74
CONCLUCIÒN.
La implementación de un sistema de transferencia automático en un hogar o pequeño
comercio es bueno por los beneficios que se obtienen, esto es en zonas donde el
suministro de energía eléctrica por parte de la compañía suministradora es malo o poco
eficiente o donde se requiere de una alimentación ininterrumpida de energía eléctrica.
El uso de un PLC en este sistema se debe a la facilidad de operación en comparación con
otro tipo de microcontroladores capaces de efectuar tareas similares, y las expectativas
del proyecto para una expansión en un futuro, es por ello que se decidió utilizar PLC por
la gran variedad de procesos que es capaz de realizar y modificar de acuerdo a las
necesidades de cada usuario.
La finalidad del proyecto es la realización de una transferencia automática de fácil acceso
a los usuarios en general, a un costo menor a las ya existentes en el mercado, pero sin
perder los rasgos más importantes como son la funcionalidad, operación adecuada a las
necesidades de cada usuario.
SEMINARIO “AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS INTELIGENTES CON PLC´s” Página 75
BIBLIOGRAFÌA.
El ABC de las instalaciones Eléctricas Industriales.
Edit. Limusa
Autor: Gilberto Enríquez Harper
Manual de instalaciones electromecánicas en casas y edificios
Hidráulicas, sanitarias, aire acondicionado, gas, eléctricas y alumbrado
Autor: Gilberto Enríquez Harper
Manual de diseño de transferencias automáticas
Autor. Schneider Electric , división SquareD.
Cummins Power Generations productos y servicios
Especificaciones técnicas y hojas de datos.
Manuales de productos , operación y funcionamiento de ABB
Siemens. Catalogo de productos y servicios en línea.
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ANEXO
Regímenes de aplicación de normas para generadores eléctricos.
Norma ISO 8528
Cada aplicación de los motores puede clasificarse según la demanda de potencia y la
variación en la velocidad. Los siguientes regímenes de aplicación pueden ayudar a
seleccionar el motor que mejor cumpla los requerimientos de potencia a los que va a ser
sujeto.
Norma ISO 8528-1
Régimen de generación continua: es la potencia nominal que un motor es capaz de
entregar con carga constante durante un número ilimitado de horas al año, observando
los intervalos de mantenimiento regulares.
Régimen stand-by: es la potencia nominal disponible ante cargas variables, permitiendo
utilización hasta por 500 horas al año. Este régimen no contempla capacidad de
sobrecarga. Este régimen también está restringido a su uso para generación de corriente
eléctrica, y no se permite para aplicaciones industriales. Este régimen es el que se utiliza
en las plantas de generación de emergencia.
Norma ISO 3046
Industrial continúo: para aplicaciones donde el motor opera con carga y velocidad
constantes, excepto durante cortos periodos de tiempo durante el arranque y paro.
Industrial uso pesado (heavy duty): este régimen es requerido ante condiciones de carga
y velocidad variables, iguales o mayores a 200 hp, o que excedan el factor de carga y
utilización anual promedio.
Industrial intermitente: este régimen es para aplicaciones que operan bajo carga y
velocidad variable, pero no se ajustan a la definición de uso pesado.
Industrial con incremento de potencia (power bulge): El incremento de potencia permite
disponer de mayor respaldo de torque, que le permite al motor absorber sobrecargas
momentáneas sin variar su velocidad. Típicamente permite un incremento del 5% al 10%
en la potencia a 200 rpm por debajo de la velocidad nominal. Está limitado a una duración
máxima de 2 horas por cada 24 horas de operación, y comúnmente duran menos de 15
segundos con duración máxima de un minuto por evento. Está disponible en motores que
cuentan con gobernador electrónico.
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Norma ISO 3046 y SAE J195
Potencia Prime: es la potencia nominal que un motor es capaz de entregar con una carga
variable por un ilimitado número de horas de uso por año.
Norma IEC 60034-2-1
Determinación del rendimiento de motores de inducción trifásicos. En él se desarrollarán
los diferentes protocolos para la realización de los ensayos con el objetivo de crear una
guía para obtener el rendimiento de una forma clara y sencilla.
Entro en funcionamiento en septiembre de 2007 substituyendo a la IEC 60034-2 (1996), y
que también ha sido ratificada ya como EN 60034-2-1 en el nivel CENELEC (Comité
Europeo de Normalización Electrotécnica).
Es una normativa de aplicación internacional, aunque existen otros estándares para la
determinación del rendimiento en máquinas. Uno de estos estándares es la IEEE 112 así
como también la IEC 61972.