«Alumno»

OTMANE KANOUBI

Trabajo Obligatorio AUTOMATISMO ELÉCTRICO

2013

FUNDACION SAN VALERO

SEAS, Centro de Formación Abierta

ZARAGOZA

PROPUESTA DE TRABAJO OBLIGATORIO

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Propuesta de trabajo

Automatización de una puerta de garaje

Sea una puerta de garaje automática movida por un motor asíncrono, tal como se muestra en la figura. El ciclo de funcionamiento es el siguiente:

Un pulsador S1 pone el motor en funcionamiento para que la puerta empiece a subir siempre que esté abajo, es decir, que esté accionado el final de carrera FC1. El motor se pone en funcionamiento, levantando la puerta mediante el contactor K1.

La puerta seguirá subiendo hasta que active al final de carrera FC2, donde se para.

La puerta permanece arriba durante 5 segundos controlados con el temporizador T1.

Cuando transcurran esos 5 segundos la puerta empezará a bajar mediante el contactor K2 ya que se invierte el giro del motor.

La puerta bajará hasta que accione el FC1, donde terminará el ciclo. Añadir un FC3 (fotocélula de seguridad). Por si cuando baja la puerta pasa

alguien. En ese instante la puerta subirá hasta FC2.

M otoras íncrono

A lim entadora l m otor

S 1P uls adorP ues ta enM archa

F C 2

F C 1

K 1

K 2

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En la figura anterior podemos observar que disponemos como entradas de datos a los captadores o finales de carrera (FC1, FC2 y FC3) y como comunicación por parte del hombre mediante el pulsador S1. A la hora de procesar los datos disponemos de los contactos auxiliares de los contactores K1 y K2y el temporizador T1. Para la alimentación del motor, o como salida del proceso disponemos de los contactores K1 y K2 (contactos de potencia).

Objetivos del trabajo

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Realizar correctamente el esquema de potencia y mando de una puerta de garaje.

Complementar el trabajo de forma que el alumno entregue un proyecto que se pueda realizar en un taller.

Bibliografía

Manual de asignatura. SEAS. Automatismo y cuadros eléctricos, Editorial Donostiarra. Internet (citar fuentes).

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Criterios de evaluación

La evaluación, es una componente fundamental de la formación. Este trabajo obligatorio formará parte de tú calificación final. En esta tabla, se resumen los aspectos a valorar y el porcentaje que representa cada unos de los mismos.

%Total

% Ob.

Contenidos generales 10

Estructuración, Exposición, Orden, limpieza y presentación.

Claridad en los conceptos.10

Temas de especialidad 70

Descripción del trabajo 10

Descripción de los elementos a utilizar 10

Esquema de Mando 10

Esquema de Potencia 10

Dibujo de situación de elementos 10

Explicación de elementos de seguridad que se colocan 10

Presupuesto 10

Otras aportaciones 20

Trabajo adicional por parte del alumno (investigación) 20

TOTAL 100

Fecha límite de recepción de trabajos

Antes de la fecha fin correspondiente a tu matricula.

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Ficha de Corrección del Trabajo

(Espacio reservado para anotaciones del profesor)

Profesor:

Alumno (Código / Nombre):

Fecha de Entrega: Fecha de Calificación:

Observaciones sobre el trabajo:

Fecha y Firma:

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Formato de presentación

1. Se presentará en formato papel DIN-A4.

2. Se presentará en formato informático toda la información del trabajo.

3. Las normas de presentación serán las siguientes:

Procesador: Microsoft WORD. Tamaño de letra: 12 ptos. Tipo de letra: serán aconsejables letras como “Arial” o “Times New Roman”. Espaciado entre líneas: 1,5 Márgenes:

Lateral izquierdo: 3 cm.

Lateral derecho: 2 cm.

Margen superior: 3,5 cm.

Margen inferior: 2,5 cm.

4. No se admitirá pdfs, wordx, tifs, etc…

5. Si el trabajo consta de varios archivos deberá enviarse en un solo fichero comprimido.

6. Si el tamaño del archivo a enviar excede de 5Mb, en lugar de enviarse por correo electrónico deberá entregarse en CD.

7. La fecha de entrega deberá ser anterior a la fecha fin de matricula.

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Desarrollo de trabajo

Espacio reservado para el desarrollo del trabajo por parte del alumno.

Índice

1- Descripción del trabajo

1.1 Selección del motor

1.2 Descripción del funcionamiento

Subida y parada de la puerta : Temporización, bajada y paro de la puerta. Sistema de seguridad.

1- Descripción de los elementos a utilizar

Fotocélula de seguridad Final de carrera Accionamiento manual Contactores

2- Funcionamiento

Contactos principales Contactos auxiliares Temporizador

3- Esquema de mando

4- Esquema de potencia

5- Dibujo de situación de los elementos

6-Explicación de los sistemas de seguridad que se colocan.

Relé térmico

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Fusibles

7- Presupuesto

8 - Mejoras

9- Anexos

1- Descripción del trabajo

Cada día es más habitual la automatización de puertas y cerramientos de entrada a viviendas y locales, debido a la comercialización de sistemas completos y a la reducción de precio tanto de los sistemas electrónicos de control como a la de los motores y accionamientos mecánicos. En el trabajo siguiente tenemos un ejemplo donde se usa la automatización, es un proyecto que consiste a la automatización de una puerta de garaje ( 2,60 m x 3 m (Anchura, Longitud) que se compone de un panel metálico ,esta puerta esta movida por un motor eléctrico asíncrono con un pulsador de marcha y luces de señalización (verde para indicar la subida y roja para indicar la bajada) .

Medidas de la puerta :

2,60 m x 3 m (Anchura, Longitud)

Peso 120 kg

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Descripción del funcionamiento:

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Subida y parada de la puerta :

Cuando la puerta está abajo , acciona el final de carrera con un solo pulso de S1 y se queda la bobina K1M (la puerta sube) permanentemente accionada ,a través del contacto auxiliar abierto 13-14 de K1M (realimentación) provocando la excitación del contacto indicado , la tensión llega a la bobina K1M a través del contacto 21-22 NC del final de carrera FC1 y el contacto NC 21-22 de K2M en seria con la bobina k1M ,mientras el contacto 21-22 NC de K1M en serie con la bobina K2M se abre .

Al llegar la puerta al tope superior se acciona .el contacto el paso de la tensión a la bobina K1M teniendo como consecuencia que la puerta se detenga ,al mismo tiempo el contacto 13-14 NA del final de carrera FC1 se cierra .

Temporización, bajada y paro de la puerta.

Para temporizar la bajada de la puerta , disponemos del contacto 13-14 NA del final de carrera FC1 que el cerrarse permite el paso de la tensión al temporizador con retardo a la conexión T1 , cuando hayan transcurrido 5 segundos en los cuales la bobina del contactor ha

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estado con tensión , el contacto 31-32 (T1) se cierra .le llega la tensión a la bobina del contactor K2M (la puerta baja) y el contacto abierto 13-14 NA de K2M se cierra para realizar la función de retroalimentación ,el mismo tiempo se abre el contacto 21-22 de K2M en serie con la bobina K1M .

El paro de la puerta se realiza cuando se acciona el contacto 21-22 del final de carrera FC2.

Condiciones del funcionamiento:

- En el caso que la puerta está bajando y se presiona el pulsador de entrada, la bajada de la puerta se detendrá, y comenzará a subir de nuevo con una nueva temporización.

- En el interior del garaje podrá existir un pulsador de apertura manual o por mando ,para los vehículos que deseen salir . este mando estará en paralelo con el de exterior.

- Para evitar posibles peligros ,se puede instalar una célula fotoeléctrica que impida que ,mientras baja la puerta si un vehículo cruza ,la puerta para y sube al pasar el tiempo de temporización .

Sistema de seguridad.

Las puertas de garaje automáticas son muy utilizadas actualmente, las personas las usan como un medio de comodidad y de seguridad. No obstante estas puertas deben de regirse bajo ciertas normas, estas normas tienen el objetivo de proteger a los usuarios de eventuales accidentes. Cuando existe una carencia de elementos seguros en estos dispositivos, estas puertas pueden convertirse en un factor de riesgo, y para evitar el riesgo de hacer daño a alguien que pasa , cuando baja la puerta instalamos una fotocélula de seguridad, en el cual los elementos emisor y receptor están situados en bloques independientes , ( Emisor en frente al receptor ) de esta manera el emisor lanza un rayo de luz hacia el receptor ,el cual tiene conectado en serie la bobina K4A del contacto auxiliar abriendo K4A ,éste último está conectado en paralelo con la condición de marcha (subida de la puerta ,el pulsador S1).

2 - Descripción de los elementos a utilizar.

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Selección del motor

Depende del peso de nuestra puerta 120 kg, podemos elegir el motor CT 300.03

Es un Motor asíncrono para puertas hasta 140/180 Kg de peso. Motor con sistema de electrofreno, accionado mediante llave de 2 contactos.

Características del motor (receptor):

Potencia: 11 KW

Tensiones: V = 230 / 400 V

Intensidades: I = 12ª

Factor de potencia: cos Φ= 0,75

Rendimiento: ɳ = 80 %

Características de la instalación

- Red eléctrica

Tensión: U= 400 V

Frecuencia: f = 50 Hz

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Fotocélula de seguridad

Fotocélula de espejo aprimatec E25P, con alcance hasta 12 mts con contactos NC Y NA.

El detector fotoeléctrico consta esencialmente de dos elementos:

- Un emisor de luz, infrarroja. - un órgano fotosensible.

Un detector fotoeléctrico se compone esencialmente de luz (diodo eléctrico luminiscente) asociada a un receptor (fototransistor) sensible a la cantidad de luz recibida

Cuando un objeto penetra en el haz de luz emitido por el emisor y modifica la cantidad de luz recibida por el receptor se producirá un cambio en la señal de salida. En nuestro trabajo usamos: Fotocélula F12 de espejo catadióptrico de reflexión para instalar en puertas automáticas.

Multialimentación 12 , 24 y 220V.

Alcance: 12 m

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Final de carrera:

Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit switch, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA o NO en inglés), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado.

Los finales de carrera están fabricados en diferentes materiales tales como metal, plástico o fibra de vidrio.

Utilizamos dos finales de carrera de ruptura rápida de IP 33.

- FC 1 NC NA.- FC 2 NC NC.

Pulsador:

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Utilizamos un pulsador de llave de la marca FAAC modelo T10 con contacto único.Funcionamiento del pulsador: Cuando se gira la llave hasta la derecha se produce el accionamiento del contacto del microintertruptor ,y cuando se suelta ,la llave vuelve a su disposición ,cuenta con un contacto (NO/ NC) .

Contactores

Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se energice la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento:

- Una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando.

- Y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.

Los contactores presentan ventajas en cuanto a los siguientes aspectos, por los que se recomienda su utilización: automatización en el arranque y paro de motores, posibilidad de controlar completamente una máquina, desde varios puntos de maniobra o estaciones, se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes muy pequeñas, seguridad para personal técnico, dado que las maniobras se realizan desde lugares alejados del motor u otro tipo de carga, y las corrientes y tensiones que se manipulan con los aparatos de mando son o pueden ser pequeños, control y

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automatización de equipos y máquinas con procesos complejos, mediante la ayuda de aparatos auxiliares(como interruptores de posición, detectores inductivos, temporizadores, etc.), y un ahorro de tiempo a la hora de realizar algunas maniobras.

Los contactores utilizados en nuestro trabajo (AC3) presentan las características siguientes:

Es muy robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados. se adapta con rapidez y facilidad a la tensión de alimentación del circuito

de control (cambio de bobina). Facilita la distribución de los puestos de paro de emergencia y de los

puestos esclavos, impidiendo que la máquina se ponga en marcha sin que se hayan tomado todas las precauciones necesarias.

Protege el receptor contra las caídas de tensión importantes (apertura instantánea por debajo de una tensión mínima).

Funciona tanto en servicio intermitente como en continuo

Mandos a distancia:

Dos mandos a distancia CAME en ABS, con batería de litio y protegidos por carcasa de ABS, material ultra resistente al los golpes y desgaste. Con encriptación Rolling Code y Sistema SECRET CODE: es imposible copiar los mandos sin conocer el código secreto, y muy sencillos de duplicar mandos nuevos si se conoce.

Categoría de servicio :

En nuestro trabajo utilizamos un contactor tipo AC3 (cos φ=0,3): motores asíncronos (rotor jaula de ardilla) en servicio continuo para puertas de garaje, aparatos de aire acondicionado, compresores, ventiladores…

- Contactos principales:

Su función es la de conectar o desconectar el circuito principal, son contactos instantáneos y están diseñados y dimensionados para soportar las corrientes requeridas por la carga que ha de suministrar la corriente sin que se deterioren o se quemen.

Por la función que desempeñan son contactos abiertos capaces de resistir grandes intensidades de corriente.

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Cuando se activa la bobina del contactor con corriente eléctrica, esta genera un campo magnético intenso que atrae al núcleo con un movimiento muy rápido, que hace que todos los contactos del contactor, tanto auxiliares (explicados más adelante), como principales cambien de posición a la misma vez. Los contactos cerrados se abren y los abiertos se cierran.

Para el motor asíncrono hay que usar dos contactos tripolar (K1M, K2M).

- Contactos auxiliares:

Son contactos cuya función específica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactores o los elementos de señalización, por lo cual están dimensionados únicamente para intensidades muy pequeñas.

En nuestro trabajo utilizamos

- Contacto auxiliar NA K4A del contactor de la fotocélula de seguridad KA4.

- Contacto auxiliar NA K1M del contactor K1M ,que realiza la retroalimentación del pulsador S1 y al contacto auxiliar NA K4A.

- Contacto auxiliar NA K2M ,que realiza la retroalimentación del temporizador T1

- Contacto auxiliares NC K1M Y K2M, ambos al cambiar de estado realizan el corte de tensión a la bobina del contactor contrario.

- Contacto auxiliar NC K4A, al cambiar de estado realiza el corte de tensión a la bobina del K2M.

Temporizador:

Un temporizador o minutero es un dispositivo electrónico, con frecuencia programable, que permite medir el tiempo. Cuando trascurre el tiempo configurado se hace saltar una alarma o alguna otra función a modo de advertencia.

En nuestro trabajo utilizamos en temporizador T1 , para que la puerta permanezca arriba durante 5 segundos ,cuando transcurran los 5 segundos la puerta empezará a bajar mediante el contactor K2M ya que invierte el giro del motor .

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3-Esquema de potencia y mando de la puerta:

5- Debujo de los elementos

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5- Explicación de los elementos de protección:

Las instalaciones de las puertas para garajes deben cumplir unas medidas mínimas de protección. Estos requisitos, según la Asociación Empresarial de Puertas Manuales y Automáticas (AEPA), tienen como objetivo proteger los circuitos de la sobre cargas y del exceso de consumo de los componentes , y de los cortocircuitos, durante el funcionamiento del circuito eléctrico de la puerta del garaje.

El relé térmico :

Es un elemento de protección que se ubica en el circuito de potencia, contra sobrecargas. Su principio de funcionamiento se basa en la deformación de ciertos elementos, bimetales, bajo el efecto de la temperatura, para accionar, cuando este alcanza ciertos valores, unos contactos auxiliares que desactiven todo el circuito y energicen al mismo tiempo un elemento de señalización. El contacto NC se coloca en serie con la bobina del contactor y la desactiva, provocado la desconexión de la red.

En el caso de que el térmico saltarse se abriría el contacto NC cortando la alimentación a todo el circuito y cerrando su contacto auxiliar, por esto utilizamos un relé térmico de la marca CHINT.

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Las características del relé térmico:

- Protección contra interrupción de fases de acuerdo con IEC 60947-4-1: Este dispositivo acorta los tiempos de interrupción en caso de interrupción de fase y, de este modo, mejora la protección del motor dentro de los límites del rango de ajuste.

- Mecanismo libre: No se evita la interrupción en caso de fallo.- Compensación de temperatura

Interruptor magnetotérmico:

Su función es proteger el circuito del exceso de consumo de los componentes , y de los cortocircuitos.

En nuestro trabajo usamos un interruptor magnetotérmico serie M, 3 polos, 32 A curva C:

Fusibles :

Un fusible es un dispositivo cuyo propósito es el de proteger a los aparatos eléctricos frente a una excesiva intensidad de corriente.

El fusible típicamente consiste de un receptáculo, por lo general transparente, con contactos a los costados y al interior un fino filamento metálico, fabricado con una aleación o una delgadez tal que al sobrepasar el límite de corriente, se funde, rompiéndose así el circuito quedando protegidos los aparatos que empleaban el circuito para su alimentación. El hecho de que el receptáculo del

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fusible sea típicamente transparente, es para poder ver el estado del filamento, de esta manera cuando se rompe es evidente, y entonces lo reemplazamos.

Luces de señalización (todas los pilotos de la maca lemark ,son lámparas de neon ,base Ba 9s 220Vc .a)

- Utilizamos para la señalización de STOP un piloto de color rojo.- Utilizamos para la señalización de LIBRE un piloto de color verde.- Utilizamos para la señalización de AVERÍA un piloto de color

amarillo.

(Ejemplo luz de señalización de avería con color amarillo)

7- Presupuesto

(Todos los precios con IVA incluido).

Relé térmico 18,15 EurosFusibles 82,56 EurosContactores 80 EurosMotor 221 EurosPulsador 85 EurosFinal de carrera 40,72 EurosTemporizador 129,95 EurosDetector fotocélula 45 EurosBombas de conexión 575,53 EurosCarril DIM 150 Euros

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Montantes 82 EurosPlacas perforadas 144 EurosBloque de contacto auxiliar, posición frontal 4,90 EurosInterruptor automático magnetotérmico abb s200 50 EurosInterruptor diferencial ABB F200AC 230 EurosPulsador de llave FAAC 48 EurosCanaletas 185 EurosArmario aislante ABB 130 EurosConductor de cobre Cu sección 1 mm2, gris 10 Euros

Luces de señalización 15 x3 = 45 EurosCables 30 Euros

……..voir elementos

Total 1: 2356,81 Euros.

Mano de obra = 35 Euros/ hora x 2 trabajadores x 32 horas de trabajo (8 horas al día durante 4 días).

= 2240 Euros (IVA Y desplazamiento incluidos).

Total final : Material + Mano de obra =

= Total 1 + mano de obra = 2356,81 + 2240

= 4595,81 Euros.

8- Mejoras

Comprobar el correcto amarrado de la puerta, en especial los ejes superiores, responsables de soportar el peso de la misma.

Comprobar estanqueidad, limpieza y aislamiento del sistema electrónico receptor del mando a distancia o cerradura.

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Comprobar el sistema de seguridad por célula fotoeléctrica, su amarre, conexiones y estanqueidad, limpiando tanto las lentes del emisor como el elemento reflector (comprobar su funcionamiento).

Comprobar los finales de carrera: funcionamiento y amarre. Limpiar y engrasar las guías laterales, poniendo especial cuidado

en evitar la acumulación de suciedad en el suelo. Lubricar la cadena y engrasar el piñón, comprobando la carcasa

de protección del motor, cable, puntos de amarre, etc. Hay que conocer el sistema de desbloqueo y accionamiento

manual de la puerta, para casos de avería y/falta de energía eléctrica.

 

9– Trabajo adicional

Criterios para la elección de un contacto:

Debemos tener en cuenta algunas cosas, como las siguientes:

1. El tipo de corriente, la tensión de alimentación de la bobina y la frecuencia.

2. La potencia nominal de la carga.

3. Si es para el circuito de potencia o de mando y el número de contactos auxiliares que necesita.

4. Para trabajos silenciosos o con frecuencias de maniobra muy altas es recomendable el uso de contactores estáticos o de estado sólido.

Consejos antes de poner en marcha una puerta de garaje :

1º- Se deberá comprobar regularmente que todos los dispositivos de seguridad de que ya disponga una puerta de garaje, funcionen correctamente.

2º- Se recomienda la instalación de barrera fotoeléctrica compuesta de célula situada en la zona de cierre, para prevenir el mal cierre de la puerta y sus posibles consecuencias, golpes a los vehículos o que las personas queden

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atrapadas. También se pueden instalar detectores de metales y bandas anti-aplastamiento.

3º- Se recomienda la instalación de paracaídas que impidan el desplome de la puerta (este sistema no vale para correderas y batientes), para impedir un recorrido superior a 30 cm. o proveerla de doble suspensión en cada lado (doble cable o doble cadena)

4º- En caso de avería para no quedarse encerrado o por fallo del suministro eléctrico, es recomendable la instalación de un dispositivo de apertura manual.

5º- Para prevenir desgastes la puerta deberá moverse con suavidad, es decir sin roces ni enganches.

6º- Se debe evitar que los niños se cuelguen en las puertas sobre todo en las basculantes y correderas, y que la maquinaría, tanto poleas como motor estén en un sitio accesible y sin protección.

7º- Se debe tener un servicio de mantenimiento que revise la maquinaria y los cables de las puertas por lo menos una vez al año.

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