Desarrollo Del Control Electrico de Una Caldera de Buceo

8/12/2019 Desarrollo Del Control Electrico de Una Caldera de Buceo

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Instituto Tecnolgico Superior de la Sierra Norte de Puebla

JAVIER LPEZ HERNNDEZ

Estudiante de Ingeniera Electromecnica

Presenta el Proyecto

DESARROLLO DEL CONTROL ELCTRICO

DE UNA CALDERA DE BUCEO.


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Desarrollo del Control Elctrico de una Caldera de Buceo31 de Septiembre de 2013

JAVIER LPEZ HERNNDEZ.ii

ndice General

Introduccin v

CAPTULO IAntecedentes 6

1.1 Planteamiento del Problema. 7

1.2 Justificacin 8

1.3 Objetivos 9

1.3.1 Objetivo General. 9

1.3.2 Objetivos Especficos. 9

1.4 Descripcin del rea en que se Realiza el Proyecto 9

1.4.1 Informacin general sobre la empresa. 9

1.4.2 reas que la conforma y responsables. Error! Marcador no definido.

1.4.3 Ubicacin Geogrfica. Error! Marcador no definido.

1.4.4 Micro localizacin Error! Marcador no definido.

1.5 Problemas a resolver 11

1.6 Alcances y Limitaciones 121.6.1 Alcances 12

1.6.2 Limitaciones 12

CAPTULO II Marco Terico 13

2.1 Controles elctricos Industriales 14

2.2 Definicin de control elctrico 16

2.2.1 Trabajo especfico a realizar. 16

2.2.2 Arranque 17

2.2.3 Paro 17

2.2.4 Control de Velocidad 17

2.2.5 Inversin de giro 18

2.2.6 Seguridad del operario 18


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JAVIER LPEZ HERNNDEZ.iii

2.2.7 Proteccin del motor o mquina. 18

2.3 Representaciones de un circuito de control 19

2.3.1 Diagrama de bloques. 19

2.3.2 Diagrama unifilar. 20

2.3.3 Diagrama de Alambrado 21

2.3.4 Diagrama Esquemtico 22

2.4 Tipos de Controles Elctricos. 23

2.4.1 Manual 23

2.4.2 Semiautomtico 24

2.4.3 Control automtico 25

2.5 Dispositivos de control. 25

2.5.1 Contactor 252.5.2 Relevador 27

2.5.3 Arrancador 27

2.5.4 Temporizadores 27

2.6 Calderas 28

2.6.1 Caldera de Suministro de Agua Caliente 32

2.7 Caldera de buceo 33

2.8 Fundamento Normativo 38

2.8.1 NOM-001-SEDE-2005 que habla sobre clculos de conductores elctricos 38

2.8.2 Normas tcnicas complementarias de instalaciones elctricas. 38

2.8.3 Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Elctricas 38

2.8.3.1 Objetivo 38

2.8.3.2 Campo de aplicacin 39

2.8.3.3 Articulo 110 Requisitos de las Instalaciones Elctricas A. Generalidades. 40

2.8.3.4 Capitulo 3 Mtodos de Alambrado y Materiales 40

2.8.3.5 Capitulo 4 Equipo de Uso General. 41

CAPTULO III: Desarrollo 42

3.1 Procedimientos y Descripcin de las Actividades Realizadas 43


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JAVIER LPEZ HERNNDEZ.iv

3.1.1 Funcionamiento General de la Caldera de Buceo. 45

3.1.2. Funcionamiento de la caldera de buceo 48

3.2 Propuesta de Funcionamiento y de Mejora 51

3.2.1 Modo Manual. 52

3.2.2 Modo automtico 52

3.3 Elaboracin del Circuito de Control para Simulacin de Funcionamiento. 55

3.4 Circuito de Fuerza 58

3.5 Segunda Propuesta de Mejora 59

3.6 Seleccin de Elementos del Control Elctrico. 60

3.6.1 Seleccin los contactores. 60

3.6.2 Relevadores de Sobrecarga. 61

3.6.3 Interruptores termomagntico. 633.6.4 Seleccin de Conductores. 64

3.6.5 Seleccin de Interruptores de Presin, Flujo y de Temperatura. 67

3.6.6 Temporizadores 70

3.7 Conexin del Control Elctrico 71

3.8 Mantenimiento General. 97

3.8.1 Mantenimiento al Quemador de la Caldera. 97

3.8.2 Mantenimiento a la Bomba de Caracol. 105

3.8.3 Mantenimiento a las Tolvas y Desmote de Tuberas. 111

3.9 Recomendaciones para Futuros Desarrollos. 115

CAPITULO IV: Conclusiones y Resultados 118

4.2 Conclusiones Error! Marcador no definido.

Fuentes de Informacin. 119

ANEXOS 120

Anexo A 121

Anexo B 122

Anexo C 123

Anexo D 124

Anexo E 125


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JAVIER LPEZ HERNNDEZ.v

Introduccin

A lo largo del tiempo la humanidad ha tenido muchas necesidades, una de estas hasido la obtencin de agua caliente la cual tiene una gran gama de aplicaciones a

nivel industrial. Alrededor de este tema se han desarrollado sistemas que permiten

abastecer el suministro de agua sobrecalentada o vapor saturado, dichos sistemas

son las Calderas que se han utilizado desde principios del siglo XIX.

Hoy en da se ha tenido la necesidad de controlar la operacin de estas ya sea de

forma automtica o semiautomtica, lo cual se realiza por medio de circuitos de

control elctrico o por controladores lgicos programables. Usualmente la mayora

de las calderas que se encuentran dentro del pas son adquiridas en mercado

extranjero.

El desarrollo de circuitos de control para calderas cobran especial importancia ya que

las empresas suelen modificar estos sistemas para que sean ms eficientes y se

daen menos y del mismo modo se les facilite el mantenimiento, esto se explica

detalladamente en el desarrollo de este proyecto.


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JAVIER LPEZ HERNNDEZ.6

CAPTULO I

Antecedentes


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1.1 Planteamiento del Problema.

Cul es la solucin para lograr evitar la importacin de refaccionamiento y que el

control elctrico de una caldera de buceo se dae rpidamente, ya que seencontraba operando a bordo del barco, Nor Valiant dicha caldera forma parte al

Sistema de Saturacin Atlantis y pertenece a la Constructora Subacutica Diavaz,

ubicada en Ciudad de Carmen, Campeche


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1.2 Justificacin

Diavaz requiere de equipos industriales como las calderas de buceo operando al

100% para evitar retrasos en las tareas de buceo de saturacin y tales equipos sonde importacin lo cual demora y dificulta la obtencin de refacciones de dicho equipo.

Ante esta situacin el circuito de control elctrico tiene que ser con elementos de

control que se puedan adquirir fcilmente y dentro del pas.


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1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo General.

Desarrollar un circuito de control elctrico para el funcionamiento de una caldera de

buceo

1.3.2 Objetivos Especficos.

1.- Recopilar informacin tanto documental como de campo y analizar la informacin

recabada.

2.- Realizar el montaje y la conexin.

3.- Poner en marcha el sistema.

1.4 Descripcin del rea en que se Realiza el Proyecto

1.4.1 Informacin general sobre la empresa.

La empresa Constructora Subacutica Diavaz, S.A. de C.V es una empresa

consolidada a nivel nacional la cual inicia operaciones en 1973, actualmente es una

empresa lder especializada en el mercado de: Construccin, inspeccin y

mantenimiento de instalaciones marinas y en aguas interior. Con 35 aos de

trayectoria y experiencia en ms de 400 proyectos concluidos exitosamente hablan

de su profesionalismo y calidad de su servicio.

La actividad principal de la empresa es el buceo, la construccin, mantenimiento de

plataformas y ductos costa afuera., su base de operaciones est ubicada en AV. 2

Oriente Manzana G, Lote3, Puerto Industrial, Ciudad del Carmen, Campeche Mxico.

Tal empresa es una de las precursoras en la aplicacin de nuevas tecnologas para


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la interconexin de pozos hmedos para optimizar la produccin de hidrocarburos.

Certificado en ISO 9001:2000 desde el 2002 son lderes en la industria del buceo

comercial en Mxico.

Todo su personal tcnico y de apoyo tiene una conducta honesta, responsable y de

tica profesional para ofrecer servicios de excelencia, apegados a las regulaciones

establecidas de calidad, seguridad y medio ambiente para satisfacer sus clientes y a

la comunidad. Actualmente se implementa un sistema de gestin integral de calidad

para obtener la certificacin en ISO 14001 y OHSAS 18001.


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1.5 Problemas a resolver

1.-Realizar un circuito de control automtico y manual.

2.-Eliminar la fuente de alimentacin de 24 voltios de corriente continua.

3.-Evitar la importacin de dispositivos de control.

4.-Mantenimiento general a todo el equipo.

El orden que se le asign a las problemticas anteriores fue de acuerdo a suimportancia dentro del proyecto. Tomando en cuenta los siguientes criterios:

Para poder empezar con la realizacin del proyecto como tal se tendr que

plantearar un circuito de control que permita accionar la operacin de la caldera en

forma manual o en forma automtica brindado la oportunidad al operario de elegir el

funcionamiento de la caldera.

Teniendo el circuito se debe tener algunas alternativas paras poder eliminar la fuente

de 24 voltios de corriente continua que originalmente cuenta con ella, posteriormente

se tienen que adquirir los elementos que componen el circuito de control dentro del

pas. Finalizando se tiene que dar un mantenimiento general tanto al control como a

la caldera de buceo.


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1.6 Alcances y Limitaciones

1.6.1 Alcances

Lograr una mayor eficiencia en la operacin de la caldera y actualizar su

funcionamiento con la parte del control automtico, evitando as que el factor humanointervenga para el accionamiento de los componentes de la caldera al 100%, dejando

as que ella opere automticamente apoyndose con un circuito de control.

1.6.2 Limitaciones

Este proyecto a realizar solo ser aplicable para un solo equipo ya que la caldera

donde se aplicara el control es el nico modelo existente en la empresa y su

estructura no es igual al resto de las calderas lo cual impide que el control a realizar

sea aplicable y compatible para cualquiera de ellas, aun que realicen el mismo

funcionamiento.


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CAPTULO II

Marco Terico


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2.1 Controles elctricos Industriales

Cuando surgi la industrializacin las mquinas fueron gobernadas en un principioesencialmente a mano y algunas eran impulsadas desde un eje comn de

transmisin o de lnea. Dicho eje de transmisin era impulsado por un gran motor de

uso continu el cual accionaba mediante una correa tales mquinas o mecanismos

en el momento que fuese necesario.

Una de las desventajas principales fue que no era conveniente para una produccin

de nivel elevada y que demandara una rapidez en el proceso de produccin, adems

de que tena que ser supervisada continuamente toda la accin de la maquinaria por

el factor humano.

Ante esto surge la gran necesidad de crear un funcionamiento lo ms automtico

posible de la maquinaria que permitiera realizar operaciones rpidas, controladas y

repetitivas evitando as que el factor humano se encuentre lo menos presente para

poder realizar la activacin de algunos componentes o verificando paso a paso el

funcionamiento del equipo.

Desde all se comienza con la utilizacin del control elctrico y esto permiti tener

grandes beneficios para las industrias ya que el control lo pueden manipular para que

realice las tareas demandadas y hasta hoy es utilizado y se ha considerado como

una necesidad bsica tanto en la industria como en la vida cotidiana.

Los controles que se realizaban en el pasado se hacan en cuartos de gran

dimensin y donde la mayor parte de accionamiento de dispositivos los realizaba un

operario realizando as operaciones repetitivas que requeran de un gran esfuerzo

fsico ni mental. Y estos controles requeran de un gran espacio y un gran capital

para poder llevarlo a cabo como se muestra en la siguiente imagen.


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Figura 2.1.1 (cuarto de control antiguo).

Durante el paso del tiempo han surgido equipos y dispositivos que faciliten el control

de maquinaria industrial y garantizar la eficiencia. Estos dispositivos son de menor

tamao y no requiere de un gran espacio y se pueden controlar equipos tan grandes

como los de antes con los mismos resultados.

Hoy en da existen controles para hacer tareas muy bsicas como es el control de

encendido y apagado de la luz que se ocupa normalmente en nuestros hogares o el

control manual de arranque y paro de un motor a tensin plena, hasta operacionesindustriales complejas y de alta precisin como es el proceso de una planta de

produccin de equipos automotrices donde se ocupan controles automticos.

En la industria actual, el control de motores elctricos juega un papel importante, ya

que muchos de los procesos industriales no podran cumplirse si las distintas

actividades con que se desarrollan los elementos accionados con motores elctricos

no se realizaran con la secuencia y el orden apropiado, es decir, sin los elementos decontrol.

Con relacin al equipo accionado, un sistema de control debe estar diseado e

instalado para proporcionar la secuencia apropiada de operacin al equipo

accionado. El diseador de un sistema de control debe apegarse a las disposiciones


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normativas indicadas en las normas tcnicas para instalaciones elctricas, debe

tambin tomar en consideracin las caractersticas de operacin del equipo por

accionar, as como los aspectos de mantenimiento del equipo y seguridad personal,

proporcionando para esto ltimo, entre otras cosas, los medios apropiados de

desconexin

El control electromagntico de motores es actualmente el medio principal de control

en muchas industrias, por lo cual es necesario saber cmo disear, operar y brindar

mantenimiento a estos sistemas, a pesar de que la electrnica de potencia est cada

vez incursionando ms en estos tpicos.

2.2 Definicin de control elctrico

Se puede definir control elctrico como las combinaciones de componentes

electrnicos o elctricos que rigen el comportamiento y funcionamiento a seguir de

mquinas industriales o domsticas. Para poder llevar acabo y desarrollar un control

elctrico se tienen que considerar algunos puntos de gran importancia los cuales se

citan a continuacin:

1.- Trabajo especfico a realizar.

2.- Arranque.

3.- Paro.

4.- Si debe de haber un control de velocidad.

5.- Si se tiene que realizar una inversin de giro

6.- Seguridad del operario

7.- Proteccin del motor o mquina.

2.2.1 Trabajo especfico a realizar.

Antes de la planeacin del desarrollo de un circuito de control elctrico debemos de

tener en cuenta el trabajo que la mquina, equipo o el motor a manipular tienen


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quehacer dejando as esto como un punto de prioridad ya que de aqu depender el

tipo de control a proponer para garantizar el buen funcionamiento del mismo y de all

se empezaran a derivar actividades que van de la mano con el desarrollo de tal

control.

2.2.2 Arranque

En este punto se tienen que considerar varios aspectos ya teniendo que es la tarea

que se tiene que realizar se prosigue con este punto donde se determina como es

que tiene que ser el arranque dependiendo del tipo de motores que se accionaran un

arrancador conecta directamente el motor a travs de la fuente de voltaje tomando

en cuenta la cantidad de corriente y alimentacin que estos demandan.

Al igual en este punto se determina promedio de que dispositivos auxiliares se

pueden llevar acabo tal arranque puede ser por un pulsador, un selector, etc...

2.2.3 Paro

Aqu es cuando se pretende suspender la actividad de la maquinaria o equiposalgunos controladores pueden parar el motor en forma gradual para evitar daos en

el motor y a la carga o puede ser por medio de un frenado rpido, y de igual forma

algunos controladores aplican un par en la direccin opuesta de la rotacin hasta

parar por completo el motor.

2.2.4 Control de Velocidad

Si es necesario el control de velocidad es de acuerdo a las actividades a realizar se

puede llevar acabo por muchos procedimientos el ms comn de ellos es por medio

de un variador de frecuencia.


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2.2.5 Inversin de giro

La inversin de giro en motores es muy comn ya que es uno de los procedimientos

ms aplicables en la industria esto puede ser en forma automtica o en forma

manual cuando es en forma automtica se da por que los contactores no se

energizan simultneamente por medio de un interbloqueo mecnico y elctrico

evitando as un choque de lneas.

De esta manera cuando un contactor se energiza el otro se desenergiza teniendo as

la libertad de manipulacin de las lneas en el caso de un motor trifsico se invierte la

lnea 1 con lnea 3, provocando as una inversin de giro en el motor.

2.2.6 Seguridad del operario

Cuando se propone un circuito de control elctrico se debe de tener la certeza que

cuando el operario active el funcionamiento del control la persona est en un lugar

seguro donde no se pueda ver afectado en caso de surgir un accidente o falla ya sea

en el equipo o en el control, independientemente que esto se deba a una fallamecnica o elctrica.

Ya que el diseador del control elctrico debe de tomar en consideracin las

caractersticas de operacin del equipo por accionar, as como los aspectos de

mantenimiento del equipo y seguridad personal, proporcionando para esto ltimo,

entre otras cosas, los medios de desconexin.

2.2.7 Proteccin del motor o mquina.

Esta proteccin se le puede proporcionar al motor, maquina o equipo as tambin

como al control elctrico esto puede ser por medio de relevadores de sobrecarga,

interruptores trmicos, entre otros dispositivos que brinden la proteccin necesaria


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que se requiera evitando as que se produzca un dao en dichos equipos,

maquinaria o motores de igual manera evitar que se daen elementos de control.

2.3 Representaciones de un circuito de control

Otras consideraciones para poder realizar el diseo del circuito de control son las

representaciones para el desarrollo y fcil compresin por cuatro tipos de diagramas

esto depender directamente del diseador del circuito ya que es de acuerdo al

grado de detalle que desee obtener los diagramas se citan a continuacin:

1.- Diagrama de bloques.

2.- Diagrama unifilar.

3.- Diagrama de alambrado.

4.- Diagrama esquemtico.

2.3.1 Diagrama de bloques.

El diagrama de bloques se utiliza para representar la actividad que realiza un circuito

de control. Est formado por un conjunto de rectngulos dentro de los cuales se

describe de forma breve la funcin de cada uno de los mismos, unidos por flechas

que indican la direccin de la corriente o flujo de potencia como se muestra en la

siguiente figura que hace referencia a un ejemplo del arranque y paro de un motor.


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Figura 2.3.1.1(Representacin de un diagrama de bloques del arranque y paro de un motor).

2.3.2 Diagrama unifilar.

El diagrama unifilar est formado, como su nombre lo indica, de una sola lnea de la

cual se desprenden los distintos elementos de un circuito de control segn su

ubicacin. Este tipo de diagramas hace ya uso de una simbologa ms especfica,

con el objeto de poder identificar mejor cada uno de los elementos que componen un

circuito de control como se indica en la siguiente figura.

Figura 2.3.2.1(Representacin de un diagrama unifilar del arranque y paro de un motor).


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2.3.3 Diagrama de Alambrado

Un diagrama de alambrado pretende ilustrar la localizacin fsica de todos los

componentes: bobinas, contactos, motores y otros elementos se muestran en laposicin real que tienen en una instalacin. El diagrama de alambrado puede, por

ejemplo hacer ms sencilla la forma de determinar el nmero requerido de

conductores entre los distintos puntos de un circuito, como se muestra en la siguiente

figura.

Figura 2.3.3.1(Representacin de un diagrama de alambrado del arranque y paro de un motor).

La desventaja de los diagramas de alambrado es que son difciles de seguir cuando

es necesario que se entienda la secuencia elctrica de los circuitos, para esto, se

debe apoyar en los llamados diagramas de lnea o de escalera, en donde se muestra

en forma muy simple la funcin de los circuitos y en donde todos los circuitos de

control se conectan entre l1 y l2 en los controladores trifsicos, como se muestra en

la imagen.


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Figura 2.3.3.2 (Representacin de un diagrama de escalera o lnea del arranque y paro de un motor).

2.3.4 Diagrama Esquemtico

El diagrama esquemtico se debe usar cuando se disea o se desea localizar una

avera en una instalacin. Los componentes de control se acomodan para simplificar

el trazo del circuito. Un tcnico electricista debe estar capacitado para interpretar

ambos tipos de diagramas y pasar indistintamente de uno a otro la representacin de

este esquema se muestra a continuacin en la siguiente figura.

Figura 2.3.4.1(Representacin de un diagrama esquemtico del arranque y paro de un motor).


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En la figura que sigue se puede observar un ejemplo de dos tipos de diagramas y su

interpretacin real de identificacin simbologa.

Figura 2.3.4.2(Representacin de 2 diagramas con la interpretacin de simbologa, y la relacin de

ellos del arranque y paro de un motor).

2.4 Tipos de Controles Elctricos.

Existen 3 tipos de controles los cuales son el control manual, el semiautomtico y el

automtico los cuales se describen a continuacin:

2.4.1 Manual

Este tipo de control se ejecuta manualmente en el mismo lugar en que est colocada

la mquina o equipo, es decir a corta distancia. Este control es el ms sencillo,

conocido y aplicable es generalmente utilizado para el arranque de motores

pequeos de poco caballaje arrancados a tensin plena.


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Este tipo de control se utiliza frecuentemente con el propsito de la puesta en

marcha y paro del motor con un simple interruptor. El costo de este sistema es

aproximadamente la mitad del de un arrancador electromagntico lo que lo hace

relativamente econmico en comparacin con los otros 2 tipos de control.

Este tipo de control abunda en talleres pequeos de metalistera y carpintera, en que

se utilizan mquinas pequeas que pueden arrancar a plena tensin sin causar

perturbaciones en las lneas de alimentacin o en la mquina. Una aplicacin de este

tipo de control es una sierra para corte de madera o de una bomba casera.

El control manual se caracteriza por el hecho de que el operador debe mover un

interruptor o pulsar un botn para que se efecte cualquier cambio en lascondiciones de funcionamiento de la mquina o del equipo en cuestin, normalmente

es el encendido y apagado.

2.4.2 Semiautomtico

Los controladores que pertenecen a esta clasificacin utilizan un arrancador

electromagntico y uno o ms dispositivos pilotos manuales tales como pulsadores,interruptores de maniobra, combinadores de tambor o dispositivos anlogos.

Quizs los mandos ms utilizados son las combinaciones de pulsadores a causa de

que constituyen una unidad compacta y relativamente econmica. El control

semiautomtico se usa principalmente para facilitar las maniobras de mano y control

en aquellas instalaciones donde el control manual no es posible.

La clave de la clasificacin como en un sistema de control semiautomtico es el

hecho de que los dispositivos pilotos son accionados manualmente como es un

interruptor y de que el arrancador del motor es de tipo electromagntico o

electromecnico. Y la activacin de este control puede ser dada a corta o a larga

distancia.


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2.4.3 Control automtico

Un control automtico se puede accionar a corta o larga distancia est formado por

un arrancador electromagntico o contactor controlado por uno o ms dispositivos

pilotos automticos. La orden inicial de marcha puede ser automtica, pero

generalmente es una operacin que el factor humano tiene que realizar en un panel

de pulsadores e interruptores.

En algunos casos el control puede tener combinacin de dispositivos manuales y

automticos. Si el circuito contiene uno o ms dispositivos automticos, debe ser

clasificado como control automtico ya que tales dispositivos eliminan la participacin

de operarios para su accionamiento.

2.5 Dispositivos de control.

Los controles elctricos necesitan de dispositivos de control los cuales se podran

definir como aquellos elementos que realizan las funciones de activacin,

desactivacin y proteccin de algunos sistemas como pueden ser los motoreselctricos a controlar. Tales elementos son los que tienen un papel importante en el

control elctrico ya que estos realizan tal control siguiendo una tarea especfica.

2.5.1 Contactor

Los contactores son dispositivos electromagnticos, en el sentido de que en ellos se

producen fuerzas magnticas cuando pasan corrientes elctricas por las bobinas del

hilo conductor que estos poseen y que respondiendo a aquellas fuerzas se cierran o

abren determinados contactos por un movimiento de ncleos de succin o de

armaduras mviles sus componentes principales son:


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Electro-imn: Es el elemento motor del contactor. Se compone de un circuito

magntico, (una bobina y un ncleo de hierro). Su forma vara en funcin del tipo del

contactor y puede eventualmente diferir segn sea la naturaleza de corriente de

alimentacin alterna o continua. Un pequeo entre-hierro evita en el circuito

magntico en posicin de cierre, todo riesgo de remanencia.

La Bobina:Produce el flujo magntico necesario para la atraccin de la armadura

mvil del electro-imn. Est concebida para resistir a los choques mecnicos

provocados por el cierre y la apertura de los contactores, as como a los choques

electromagnticos debido al paso de la corriente por sus espiras.

Los polos: Son los encargados de establecer o interrumpir la corriente en el circuitode potencia. Estos a su vez estn elaborados para permitir el paso de la corriente

nominal del contactor en servicios continuos sin calentamiento anormal. Se

componen de una parte fija y de otra mvil.

Los polos estn generalmente equipados de contactos de plata-xido de material

inoxidable de una gran resistencia tanto mecnica como al arco elctrico. Los polos

estn formados por contactos los cuales pueden tener las diferentes combinaciones:

1. Contacto instantneo de cierre (NA), abierto cuando el contactor est en

reposo y cerrado cuando el electro-imn est en tensin.

2. Contacto instantneo de apertura (NC), cerrado cuando el contactor est en

reposo y abierto cuando el electro-imn est en tensin.

3. Contacto instantneo (NANC), cuando el contactor est en reposo uno de los

contactos est cerrado mientras que el otro permanece abierto. Cuando cierra

el circuito magntico los contactos se invierten.


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2.5.2 Relevador

En los circuitos de control automtico nos encontramos generalmente con uno o ms

relevadores, principalmente a causa de que los relevadores proporcionan

flexibilidad. El rel pro su propia construccin es un amplificador mecnico, es decir,

que cuando se activa o se excita la bobina de un relevador con 24 voltios y los

contactos estn controlando un circuito de 440 voltios, se amplifica la tensin

mediante el uso del mismo.

2.5.3 Arrancador

El arrancador consiste en su forma ms simple en un dispositivo que conecta y

desconecta un motor de la red y que adems realiza funciones de proteccin contra

sobrecarga del motor. Existen tipos de arrancadores que son llamados tambin

arrancadores electromagnticos, consta de un contactor con la adiccin de un control

protector.

Se hallan catalogados entre los tipos siguientes:

1.- Arrancador con dispositivos trmicos para pequeos equipos monofsicos.

2.-Arrancadores manuales directos 0 y 1 para motores monofsicos y trifsicos.

3.-Arrancador a tensin reducida mediante autotransformador para grandes motores.

4.- Arrancador automtico.

2.5.4 Temporizadores

Un temporizador es un dispositivo o mecanismo mediante el cual podemos regular la

conexin o desconexin de un circuito elctrico durante un tiempo determinado, pero

resulta tambin que un temporizador es como un tipo de rel auxiliar, sabiendo que

un rel es un dispositivo o mecanismo que est destinado a producir una


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modificacin de contactos, cuando se cumplen unas condiciones determinadas por el

circuito al que fue instalado. Un temporizador tambin tiene contactos, bobina,

electroimn, armadura y carcasa.

2.6 Calderas

Una caldera es un recipiente cerrado a presin en el que se calienta un fluido para

utilizarlo por aplicacin directa del calor resultante de la combustin de una materia

combustible (slida, liquida o gaseosa) o por utilizacin de energa elctrica o

nuclear. Adems se puede decir que una caldera de vapor, es un recipiente cerrado

en el cual se genera vapor de agua o de otro fluido para su uso externo.

Los ingenieros prefieren utilizar el trmino generador de vapor en vez de; caldera de

vapor, porque el trmino caldera se refiere al cambio fsico del fluido contenido,

mientras que generador de vapor cubre la totalidad del aparato en el que el cambio

fsico est teniendo lugar.

Pero en su utilizacin normal, ambos trminos son bsicamente lo mismo. La

mayora de las leyes estatales estn an escritas bajo la vieja nomenclatura bsica

de calderas.

Las partes principales una caldera son:

1. - Un equipo para liberar calor del combustible.

2. - Una cmara de combustin

3. - Un medio para absorber el calor liberado.4. - Un sistema para producir el tiro.

5. - Un medio de reposicin del agua.

6. - Un medio para capturar el vapor generado.

7. - Un medidor de la presin del vapor y un indicador de nivel del agua.

8. - Un medio o medios para coordinar el funcionamiento.


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I.- Equipo para liberar el calor del combustible.- Este equipo es bsicamente el

quemador, del cual existen varios tipos segn el combustible que se use, la

capacidad y la forma de operar, principalmente.

II.- Una cmara de combustin.- Es el espacio en donde se efecta la oxidacin del

combustible o sea la reaccin qumica entre el combustible y l oxigeno del aire, con

desprendimiento de luz y calor. Esta cmara asume diferentes formas segn el tipo

de caldera.

III- Un medio para absorber el calor liberado.- El calor liberado durante la combustin

debe pasar al agua para producir su vaporizacin o calentamiento pero sin que existaen ningn momento contacto directo entre los productos de la combustin y el agua o

el vapor, ambos medios se encuentran separados por tubos, placas y otras

superficies metlicas que constituyen los que se llama superficie de calefaccin.

Formando una variedad de intercambiador de calor.

IV- Un sistema para producir el tiro.- El aire necesario para suministrar l oxgeno

para efectuar la combustin as como los productos de dicha combustin debendesplazarse adecuadamente a travs de la caldera y ser desalojados a la atmsfera,

esto se logra creando una corriente de aire a la que se denomina "Tiro", la cual

puede obtenerse por medios naturales o mecnicos.

V- Un medio de reposicin del agua.- En la medida en que se va produciendo el

vapor, el nivel del agua va bajando, como el nivel del agua en la caldera debe

conservarse dentro de lmites definidos, es necesario suministrar agua nueva a la

caldera para mantener el agua dentro de los limites definidos de operacin pues si no

se hace as pueden presentarse riesgos graves, como una explosin sbita.


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La reposicin del agua recalentador del vapor, estos son intercambiadores de calor,

opcionales, cuya funcin es obtener con el mximo aprovechamiento el calor que

aun contienen los gases producto de la combustin.

VI- Un medio para capturar el vapor generado.- El vapor generado es capturado en el

domo de vapor en calderas de tubos de agua y en el espacio libre de agua entre el

nivel de agua y el cuerpo o casco de la caldera en calderas de tubos de humo.

VII- Un medidor de la presin del vapor y un indicador de nivel del agua.- Toda

caldera debe de contar con un manmetro donde se pueda verificar la presin a la

cual se encuentra la caldera as como un indicador de nivel de agua o mirilla que

permita observar el nivel del agua dentro de la caldera.

VIII.- Un medio o medios para coordinar el funcionamiento.- Las calderas deben de

contar con un circuito que es el encargado de coordinar el funcionamiento de la

misma de manera automtica o manual.

Una caldera es un aparato de transferencia trmica que convierte un combustible

(Fsil, bagazo, gas, o nuclear) a travs de un medio de trabajo. El flujo de calorpuede tener lugar de tres modos en el interior de una caldera que es la conduccin,

conveccin y radiacin de echo las calderas ocupan los tres medios de transferencia

de calor ya mencionados.

Conduccin: La conduccin es el fenmeno consistente en la propagacin de calor

entre dos cuerpos o partes de un mismo cuerpo a diferente temperatura debido a la

agitacin trmica de las molculas, no existiendo un desplazamiento real de estas.

Conveccin: la conveccin es la transmisin de calor por movimiento real de las

molculas de una sustancia. Este fenmeno slo podr producirse en fluidos en los

que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulacin forzada (con la


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ayuda de ventiladores, bombas) puedan las partculas desplazarse transportando el

calor sin interrumpir la continuidad fsica del cuerpo. Se define como libre o forzada.

La conveccin libre; es la que produce circulacin del fluido de transferencia debido a

una diferencia de densidad resultante de los cambios de temperatura. La conveccin

forzada; tiene lugar cuando la circulacin del fluido por algn medio mecnico

significativo, como una bomba de agua o un ventilador para los gases.

Radiacin:la radiacin a la transmisin de calor entre dos cuerpos los cuales, en un

instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni

conexin por otro slido conductor. Es una forma de emisin de ondas

electromagnticas (asociaciones de campos elctricos y magnticos que sepropagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que est a mayor

temperatura que el cero absoluto.

Existe una gran variedad de calderas tanto en tamao como en tipos, una de las

ms comunes es una caldera generadora de vapor, en estas se hace pasar un fluido

y por medio de la combustin lo sobrecalienta y genera vapor para su prxima

utilizacin, el funcionamiento esquemtico y los tipos de transferencia de calor sepueden observar en la siguiente figura.

Figura 2.8(Caldera de vapor esquemtico).


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2.6.1 Caldera de Suministro de Agua Caliente

Una caldera de suministro de agua caliente como la que se muestra en la siguiente

figura o, ms brevemente dicho, una caldera de agua caliente, est completamente

llena de agua y suministra agua caliente para usarse en el exterior de ella sin retorno

a una presin que no excede de 160 psi (11,2 kg/ cm 2) efectivos o a una temperatura

de agua que no pase de 250 F (121 C).

Estos tipos de caldera se consideran tambin calderas de baja presin, construidas

segn los requisitos requeridos (calderas de calefaccin) del cdigo ASME. Si se

sobrepasan la presin o temperatura, estas calderas deben disearse como calderas

de alta presin.

Este tipo de calderas han tenido una gran demanda ya que hoy en da son muy

aplicables en sistemas de calefaccin y suministro de agua caliente en edificios.

Figura 2.6.1.1(Caldera de agua caliente).


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2.7 Caldera de buceo

Es un equipo utilizado por industrias dedicadas a operaciones subacuticas o buceo

industrial, tiene como objetivo principal el abastecimiento de agua caliente a la

campana de buceo y al buzo que este laborando y el abastecimiento que

proporcionan es para uno o dos buceadores, esto es para que estn trabajando a

una temperatura adecuada, uno de los tipos ms comunes de este tipo de caldera se

muestran a continuacin en la figura.

Figura 2.7.1 (Caldera de Buceo).

Las partes ms comunes de este tipo de calderas son:

1. Bomba sumergible.

2. Cable y manguera de alimentacin de la bomba sumergible.

3. Tanque de combustible.

4. Quemador.5. Panel de control.

6. Termostato

7. Almoedillas de ojo.

8. Vlvula de drene.

9. Tanque


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10. Manmetro

11. Sensor de flujo.

12. (2) Salidas de agua caliente a los buzos

La ubicacin de las partes enlistadas anteriormente se puede apreciar en la siguiente

figura.

Figura 2.7.2(Caldera de Buceo ubicacin de partes).

Este tipo de calderas cumplen con el funcionamiento de una caldera de agua caliente

ya que al interior del hogar de la caldera se hace circular agua salada por medio de

un bomba sumergible o de caracol esta agua es proveniente del mar como se

muestra en el siguiente esquemtico de funcionamiento, despus se realiza la

combustin al interior del hogar dando as la oportunidad de que exista una

transferencia de calor.


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Figura 2.7.3(Caldera de Buceo esquema de funcionamiento).

Luego de que se realiza el proceso de transferencia, el agua de entrada ya obtuvo un

aumento en su temperatura y la presin a la que sale de la caldera es constante y

elevada lo que es favorable para que esta agua se pueda abastecer al buzo por el

traje y antes tiene que pasar a la campana de buceo este suministro de agua caliente

se lleva a cabo por medio del umbilical.

Una campana de buceo es, tambin conocida como una campana hmeda, es una

cmara hermtica utilizada para el transporte de buceadores bajo el agua. Est

abierta en la parte inferior, el agua no se introduce porque se presuriza manteniendo

as un equilibrio de presiones de acuerdo a la profundidad que se encuentre.

El umbilical es un cable por donde pasan cables de suministro de energa elctrica,

el suministro de agua caliente, la mezcla de respiracin, comunicacin, entre otros

consumibles vitales que los buzos requieren cuando se encuentran en el proceso de

saturacin y de trabajo al interior del mar, uno de los extremos del umbilical llega a la

campana de buceo de all sale otro umbilical que sale hasta el caco del buzo y su


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traje. En las imgenes que se muestran enseguida se aprecian imgenes de una

campana y su umbilical principal as como los umbilicales de buzos.

(A)

(B)Figura 2.7.4 ((A) Campana de Buceo y en la parte superior izquierda se puede observar parte de un

umbilical principal. (B) Campana en mantenimiento de Diavaz).


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Figura 2.7.5 (Umbilical para buzos se conectan de la campana al casco del buzo y traje)

Por medio de los umbilicales que se mostraron en las imgenes anteriores se les

hace llegar el suministro de agua caliente a los buzos normalmente la manguera que

proporciona este servicio es de color rojo. Un extremo del umbilical principal se

conecta a la salida de agua caliente de la caldera llegando as a la campana de

buceo y de all al buzo siguiendo las conexiones adecuadas como se muestra a

continuacin.

Figura 2.7.6 (Umbilical para buzos proveniente de la campana al casco del buzo y traje llegando as

consumibles vitales como el suministro de agua caliente.)


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2.8 Fundamento Normativo

Este tipo de calderas pertenecen a los equipos de saturacin lo cual se tiene que

regir por la norma IMCAen el apartado D024que habla sobre todos los equipos desaturacin.

2.8.1 NOM-001-SEDE-2005 que habla sobre clculos de conductores elctricos

Artculo 430-22- Conductores a un solo motor.

Artculo 430-24Ms de un motor en lnea.

2.8.2 Normas tcnicas complementarias de instalaciones elctricas.Artculo 110 - Requisitos de las instalaciones elctricas

Artculo 210Circuitos derivados

Artculo 215Circuitos alimentadores

Artculo 240Proteccin contra sobrecorriente

Artculo 384Tableros de distribucin y tableros de alumbrado y control

Artculo 430Motores, circuitos de motores y sus controladores

2.8.3 Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Elctricas

2.8.3.1 Objetivo

El objetivo de esta NOM es establecer las especificaciones y lineamientos de

carcter tcnico que deben satisfacer las instalaciones destinadas a la utilizacin de

la energa elctrica, a fin de que ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para

las personas y sus propiedades, en lo referente a la proteccin contra:

Las descargas elctricas.

Los efectos trmicos.


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Las sobrecorrientes.

Las corrientes de falla y las sobretensiones.

El cumplimiento de las disposiciones indicadas en esta NOM promueve el uso de la

energa elctrica en forma segura; asimismo esta NOM no intenta ser una gua de

diseo, ni un manual de instrucciones para personas no calificadas.

2.8.3.2 Campo de aplicacin

Esta NOM cubre a las instalaciones destinadas para la utilizacin de la energa

elctrica en:

Propiedades industriales, comerciales, de vivienda, cualquiera que sea su uso,

pblicas y privadas, y en cualquiera de los niveles de tensin de operacin,

incluyendo las utilizadas para el equipo elctrico conectado por los usuarios.

Instalaciones en edificios utilizados por las empresas suministradoras, tales como

edificios de oficinas, almacenes, estacionamientos, talleres mecnicos y edificios

para fines de recreacin.

Casas mviles, vehculos de recreo, construcciones flotantes, ferias, circos y

exposiciones, estacionamientos, talleres, lugares de reunin, lugares de atencin a la

salud, construcciones agrcolas, marinas y muelles.

Todas las instalaciones del usuario situadas fuera de edificios;

Alambrado fijo para telecomunicaciones, sealizacin, control y similares

(excluyendo el alambrado interno de aparatos);

Las ampliaciones o modificaciones a las instalaciones, as como a las partes de

instalaciones existentes afectadas por estas ampliaciones o modificaciones. Los


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equipos elctricos slo estn considerados respecto a su seleccin y aplicacin para

la instalacin correspondiente.

Esta NOM no se aplica en:

Instalaciones elctricas en embarcaciones.

Instalaciones elctricas para unidades de transporte pblico elctrico,

aeronaves o vehculos automotores.

Instalaciones elctricas del sistema de transporte pblico elctrico en lo

relativo a la generacin, transformacin, transmisin o distribucin de energa

elctrica utilizada exclusivamente para la operacin del equipo rodante o de

sealizacin y comunicacin.

Instalaciones elctricas en reas subterrneas de minas, as como en la

maquinaria mvil autopropulsada de minera superficial y el cable de

alimentacin de dicha maquinaria.

2.8.3.3 Articulo 110 Requisitos de las Instalaciones Elctricas A. Generalidades.

Artculo 110 Requisitos de las instalaciones elctricas.

Artculo 210 Circuitos derivados.

Artculo 215 Alimentadores.

2.8.3.4 Capitulo 3 Mtodos de Alambrado y Materiales.

Artculo 300 Mtodos de alambrado.

Artculo 310 Conductores para alambrado en general.

Artculo 312 Gabinetes, cajas de desconexin y bases para medidores.


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Artculo 328 Cable de media tensin.

2.8.3.5 Capitulo 4 Equipo de Uso General.

Artculo 400 Cables y cordones flexibles.

Artculo 402 Cables para artefactos.

Artculo 404 Desconectadores.

Artculo 408 Tableros de distribucin y tableros de alumbrado y control.

Artculo 409 Tableros de control industrial.

Artculo 430 Motores, circuitos de motores y controladores.

Artculo 553 Construcciones flotantes.

Artculo 555 Marinas y astilleros para yates y botes.

Tabla 2.8.3.5.1.-(Aplicaciones de conductores especficos)

Conductor Artculo Seccin

Conductores de alimentacin de convertidoresde fase

455 455-7

Conductores de circuitos de aparatos operadospor motor

422, Parte B

Conductores de circuitos de capacitores 460 460-8(b) y 460-25(a)hasta (d)

Conductores de circuitos de control einstrumentacin (Tipo ITC)

727 727-9

Conductores de circuitos de control remoto,sealizacin y potencia limitada

725 725-43, 725-45, 725-121y Captulo 10, Tablas

11(a) y 11(b)

Conductores de circuitos de equipo de aireacondicionado y refrigeracin

440, Partes C y F

Conductores de circuitos de motores y control demotores

430, Parte C, D, E, F y G

Conductores de circuitos de sistemas de alarmacontra incendio

760 760-43, 760-45, 760-121y Captulo 10 Tablas

12(a) y 12(b)

Conductores de circuitos para soldadoras elctricas 630 630-12 y 630-32

Conductores de enlace secundario 450 450-6


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CAPTULO III: Desarrollo


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3.1 Procedimientos y Descripcin de las Actividades Realizadas

Para poder llevar a cabo este proyecto se tuvo que tomar en cuenta cada una de las

caractersticas que se desean obtener as como cada uno de los elementos queconforman el sistema.

Para ello se tuvo que realizar una inspeccin visual tanto del control elctrico como

de la caldera como se muestra en la figura, para poder sacar un circuito que sirviera

como una base para poder obtener una mejora en el mismo, lo cual no se realiz.

Esta caldera fue importada de Italia y lo que se pretende es evitar la importacin de

componentes en caso de que exista alguna falla.

Figura 3.1 (Imagen de las condiciones de la Caldera de Buceo y el control elctrico.)

El motivo principal que impidi realizar la actividad mencionada con anterioridad, fue

que el equipo al estar a bordo, tuvo una serie de fallas por lo que los ingenieros a

cargo de la caldera de buceo, realizaron modificaciones al control como la

desconexin de componentes como se muestra a continuacin y esto impidi que se

pudiera tener un seguimiento del circuito de control original.


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Figura 3.2(Imagen del Control de la Caldera de Buceo)

Figura 3.3(Imagen del Control de la Caldera de Buceo, donde se puede apreciar conductores

desconectados y puenteos de los mismos.)


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El impedimento de la obtencin del circuito general dio paso a una investigacin del

funcionamiento de una caldera de buceo sobre los requisitos de operatividad y por

consiguiente realizar una propuesta de un circuito de control que cubriera tal

funcionamiento.

Cabe mencionar que la propuesta tena que cubrir el funcionamiento requerido y

adems deba de tener una mejora, ya que este tipo de equipos deben estar en

mejoras continuas que ayuden a cubrir las demandas de la empresa, garantizando la

operacin de tales equipos a un 100%, ya que son considerados como equipos de

vital importancia para la supervivencia y salud de los buceadores. Adems de la

realizacin del mantenimiento de la misma

3.1.1 Funcionamiento General de la Caldera de Buceo.

La funcin general de una caldera de buceo, es la de suministrar agua caliente a los

buceadores, para mantenerlos a una temperatura adecuada para su supervivencia

durante la ejecucin de su trabajo ya que la temperatura al interior del mar

disminuye, lo que podra causarle daos a los buzos.

Estas calderas cumplen con el abastecimiento de agua caliente tanto a la campana

de buceo como al buzo, gracias a la transferencia de calor que se genera en el hogar

de la caldera.

Los procedimientos generales de operacin de esta caldera se citan a continuacin.

1.- Entrada de agua caliente

2.- Calentamiento del agua caliente sin que cambie de estado.

3.- Abastecimiento del agua caliente al bozo o buzos.


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Entrada de agua caliente:El agua es obtenida del mar por medio de una bomba,

esta puede ser una bomba de caracol o una sumergible, que permiten bombear el

agua de forma constante a la entrada de la caldera para su prximo calentamiento.

Calentamiento de agua caliente sin que cambie de estado: En este paso es

cuando se realiza el proceso de transferencia de calor esto se da por medio de los

productos de la combustin que se generan en el quemador de la caldera, tal

transferencia se lleva a cabo en el hogar de la caldera, lo cual genera un

calentamiento del agua salada.

El calentamiento del agua es controlado por medio de dispositivos de control los

cuales dan rangos de tolerancia por consiguiente no permiten la ebullicin de lamisma. Unos de los dispositivos ms comunes y ms utilizados son los interruptores

de presin como se muestra en la siguiente figura.

Figura 3.1.1.1(Imagen del Interruptor Trmico de la Caldera de Buceo, ubicado en la parte derecha

de la imagen y en la parte superior izquierda el bulbo que censa la temperatura.)


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Abastecimiento del agua caliente al bozo o buzos: Este abastecimiento se

obtiene de la salida de la caldera, y por medio del umbilical principal se hace llegar el

agua ya procesada a la campana de buceo, normalmente esto se transporta por la

manguera de color rojo del umbilical principal que se conecta directamente a la salida

de la caldera.

Despus al llegar a la campana se le da el suministro al buzo o buzos que estn en

operacin por medio del umbilical de buzo.

Las actividades descritas con anterioridad son dirigidas por medio de un circuito de

control el cual en el caso de la caldera de buceo donde se tiene que aplicar el

proyecto, un operario realizaba la activacin manual de cada uno de loscomponentes que permitan realizar las actividades ya mencionadas.

La activacin de los componentes se daba de forma manual por medio de selectores

ubicados en un tablero de control y a criterio del operario se accionaban. La siguiente

figura muestra el tablero de control de la caldera de buceo, donde se puede observar

cmo era la activacin de los componentes de esta.

Figura 3.1.1.2(Tablero de Control de la Caldera de Buceo, Donde se observan los selectores y

pulsadores de accionamiento de sus componentes)


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3.1.2. Funcionamiento de la caldera de buceo

La caldera de buceo a la cual se tiene que aplicar el proyecto es la nica del mismo

modelo y estructura en existencia este tipo de caldera tiene el siguiente

funcionamiento.

1.- Entrada del agua salada por medio del bombeo de la misma apoyado de una

bomba de caracol, y en caso de que no sea capaz de abastecer cuenta con una

segunda bomba en serie para un rebombeo y aumente la presin y que el agua que

entre a la caldera sea constante.

Figura 3.1.2.1(Bombas de Caracol, para el bombeo de agua salada.)

2.- Se enciende una bomba recirculadora la cual es encargada de movilizar el agua

dulce en un sistema cerrado ya que el agua dulce es la que recibe la transferencia de

calor en el hogar de la caldera. La bomba se observa en la imagen siguiente en laparte inferior izquierda de la misma.


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Figura 3.1.2.2(Bombas de recirculacin de agua dulce.)

3.- El siguiente paso es la activacin del quemador de la caldera el cual por medio de

los productos de combustin que genera, se transfiere calor agua dulce que se est

recirculando, continuamente. El quemador se muestra en la figura.

Figura 3.1.2.3(Quemador de la caldera.)

4.- La transferencia de calor para calentar el agua salada, que se le suministrara al

buzo se lleva a cabo en un intercambiador de calor en este es donde el agua dulce

ya sobrecalentada, transfiere su calor a el agua salado obteniendo as un incremento

de temperatura en el agua salada la cual es enviada al buzo a una presin constante.


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Figura 3.1.2.4(Intercambiador de calor de la caldera.)

Figura 3.1.2.5 (Ubicacin de la tubera.)

En la figura anterior se puede observar el intercambiador de calor, y el seguimiento

de la tubera que se encuentra designada por colores. La tubera de color verde es la

entrada de agua salada fra al intercambiador de calor.

La que se encuentra de color azul es por donde circula el agua dulce y por medio de

flechas se indica cual es la que entra a la caldera y cual sale y por ltimo la que est

de color rojo es la que conduce el agua caliente despus de haber pasado por una

transferencia de calor en el intercambiador y la cual es la que se manda directa hacia

la campana y al buzo.


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Figura 3.1.2.6(Salida del agua caliente.)

3.2 Propuesta de Funcionamiento y de Mejora

Lo primero que el suministro pase por medio de un selector general que dar el paso

de corriente a un interruptor termomagntico que sea capaz de brindar proteccin al

circuito de control elctrico y a los componentes en caso de una sobrecarga en el

sistema.

Como una mejora que el interruptor termomagntico le d el paso a un selector de

tres posiciones para que el operario tenga la opcin de que la caldera funcione en

modo manual y modo automtico. Tomando en cuenta como una opcin alternativa

el modo manual por alguna falla del automtico.

Cualquier opcin de funcionamiento que el operario decida activar esto permitir el

paso de alimentacin a 2 selectores de dos posiciones uno del modo manual y el

otro del automtico, para que comience con el funcionamiento a continuacin se

describen las dos formas de operacin que es en modo manual y en modo

automtico.


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3.2.1 Modo Manual.

Ya seleccionado el modo manual en el selector principal y que el segundo selector se

active en modo ON este accione inmediatamente la bomba sumergible, y

posteriormente si existe una presin a la entrada de agua salada de la caldera un

interruptor de presin le permita el accionamiento a otro selector que accione la

bomba recirculadora de agua dulce.

Posteriormente si existe presin a la entrada de la caldera y flujo en el sistema

cerrado de recirculacin, que se determinaran estas existencias promedio de otro

interruptor de presin y un interruptor de flujo, los cuales darn permiso a que el

selector del quemador pueda activarse.

Pero el quemador no podr activarse antes que la bomba recirculadora ya que esta

le da el permiso por que si el agua no circula el quemador trabajara y no calentara

el agua dulce que es la que se debe de calentar, y el quemador ser gobernado por

un interruptor trmico este modo tiene que seguir secuencia mostrada en la Figura

3.2.1.1.

3.2.2 Modo automtico

En esta opcin de funcionamiento ya que se encuentre el selector principal en modo

automtico y se seleccione en ON el selector que act iva en modo automtico,

inmediatamente entrara la bomba sumergible y si existe presin en la entrada del

agua salada de la caldera un interruptor de presin dar paso a un temporizador y

realizara un conteo de 8 segundos.

Y despus de dicho tiempo entrara en forma instantnea la bomba recirculadora y si

hay existencia de recirculacin flujo en la tubera de agua dulce el interruptor de flujo

y otro interruptor de presin que verificara la existencia de presin en la entrada de la

caldera estos darn paso a que se active el conteo de un segundo temporizador que


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de igual manera 8 segundos despus de la activacin del mismo entrara el quemador

que estar gobernado por un interruptor trmico el seguimiento de este

procedimiento se muestra en la figura 3.2.1.2.

Cabe mencionar que los interruptores que permitirn el paso a los diferentes

elementos del control se ocuparan los mismos para cualquier opcin que el operario

decida seleccionar para el funcionamiento de la caldera. Estos permitirn que exista

una mayor seguridad de los componentes de la caldera se encuentran operando de

manera correcta y por consiguiente que se activen de forma secuencial.

Figura 3.2.1.1 (Esquema del procedimiento a seguir en Modo Manual.)


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Lo explicado con anterioridad podra evitar fallas en tales componentes como son las

bombas y el quemador y que all una represin en el sistema.

Tambin se propone que exista un interruptor de presin en la salida de la caldera

que sea capaz de suspender el funcionamiento de la caldera en conjunto si existiera

algn exceso de presin y que lo suspenda en cualquier modo que se encuentre

seleccionado ya sea en manual o automtico, esto permitir que se desactive todo el

sistema y evitar que aumente esa represin y genere algn accidente y dae el

equipo o personal de operacin.

Figura 3.2.1.2 (Esquema del procedimiento a seguir en Modo Automtico.)


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3.3 Elaboracin del Circuito de Control para Simulacin de

Funcionamiento.

Al haber propuesto el funcionamiento a seguir se prosigui con la elaboracin de un

circuito de control el cual fuera posible de simular para poder observar el

comportamiento y funcionamiento virtual del control. Para ello se tuvo que elaborar

un circuito apoyado en el programa de Festo Fluidsim, el cual permiti su simulacin

y que se muestra en la figura 3.3.1 y se muestra ms claro en el anexo A.

Figura 3.3.1(Circuito de control de la caldera para Simulacin en el Programa Festo Fluidsim.)

En el circuito mostrado en la imagen anterior los interruptores se tuvieron que simular

como pulsadores de enclavamiento (NO) para simular el funcionamiento del paso de

la corriente ya que tales interruptores no se pueden simular directamente en este

programa pero con este tipo de pulsadores se logr realizar la simulacin.

El interruptor de temperatura se simulo con un pulsador (NC) sin enclavamiento yaque su funcin principal es el desactivar el quemador cuando se alcance la

temperatura adecuada o seleccionada y con un rango de 5 grados de tolerancia

volverlo a activar.


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Y de igual forma los selectores de 2 posiciones del encendido Manual y Automtico

se simularon con pulsadores de enclavamiento (NO) para que su accionamiento

fuera ms directo y tuvieran una diferencia visual al selector principal.

El interruptor de presin que se encontrara ubicado en la salida de la caldera se

simulo con un pulsador (NC) sin enclavamiento porque su funcin es de que si existe

una represin abre el circuito de control desactivando as los componentes activados

y desenergiza el control y se simula solo presionndolo y la luz indicadora indicara si

existe una represin en el sistema.

B.MANAL

PARO

SELECTOR

B.AUTOMATICO

T1 8

0V

RB1M

I.PRESIN

B2M

RB2M

BQM

I.FLUJO

I.PRESIN2

TERMOST.

RQM

RB1A

I.PRESIN

TERRUPTOR_P3

T1

RB2A

RQA

T2 8

I.FLUJO

T2

I.PRESIN2

TERMOST.

T1RB1A

4

5

7 8 9 10 11

13 17 21 9

14

10

11

18 12 22

Figura 3.3.2(Seccin 1 del Circuito de control de la caldera en el Programa Festo Fluidsim.)

R B1 M R B1 A

B1(SUMERGIBLE)

R B2 M R B2 A

B2(RESIRCULA)

B1(SUMERGIBLE)

B1(SUMERGIBLE)

B2(RESIRCULA)

B2(RESIRCULA)

R QM R QA

R(QUEMADOR)

R(QUEMADOR)

R(QUEMADOR)

INTERRUPTOR_P3

lLUZ INDICADORA DE REPRESIN

13 14 15 17 18 19 21 22

22 1615 2019 2423

Figura 3.3.3(Seccin 2 del Circuito de control de la caldera en el Programa Festo Fluidsim.)


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El circuito de control propuesto que se muestra simulado en el programa de Festo

Fluidsim como se observ en las figuras anteriores permite la simulacin de

interruptores pero no como se debiera ya que solo la activacin de los estos solo se

da por medio de pulsadores con enclavamiento esto fue mencionado a detalle con

anterioridad. Para ello existe un programa que permite la simulacin ms a fondo del

control propuesto.

Este programa tiene el nombre de Millenium 3, que es un software que permite la

programacin de un control y en este caso se ocup como herramienta de simulacin

del programa de funcionamiento de la caldera que fue propuesto y se describi

anteriormente. Para poder as tener una representacin lo ms cercana a la realidad

y lo ms fiable posible. Esta simulacin se muestra en la figura 3.3.4 y se observacon ms claridad en el anexo B.

Figura 3.3.4(Circuito de simulacin, funcionamiento propuesto de la Caldera de Buceo en Milenium 3)


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3.4 Circuito de Fuerza

En este tipo de circuito que se muestra en la figura 3.4.1 se observan 3 motores los

cuales son correspondientes a las bombas y a la alimentacin del motor del

quemador de la caldera de alimentacin a 220 voltios y las bombas demandan una

alimentacin de 120 voltios de corriente continua tambin se puede observar el

smbolo de un interruptor termomagnetico de 3 contactos.

Cabe mencionar que todos los motores deben de ir aterrizados como se muestra en

el circuito de la figura 3.4.1, y se puede observar de mejor manera en el anexo C

esto es por que los barcos tienen un sistema de tierra fsica para todo el equipo en

general y si no estubieran aterrizado existe un tablero general que marcara una

operacin herronea.

Figura 3.4.1(Diseo del circuito de fuerza en el programa de Auto CAD 2010.)

El diagrama esquemtico del control de la caldera se muestra detalladamente en elanexo D.


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3.5 Segunda Propuesta de Mejora

En la figura 3.4.1 se muestra de donde se tomara la alimentacin para abastecer el

circuito de control elctrico ya que como otra propuesta de mejora es que el control

elctrico se pueda ser alimentado a 110 voltios de corriente alterna, ya que el control

italiano funciona a 24 voltios de Corriente Directa para ello era necesario una fuente

de alimentacin interna en el control.

Y esto facilitara la alimentacin por que los barcos generan su alimentacin a 440

Voltios de c.a., y tales barcos cuentan con transformadores que reducen el voltaje a

110 volts y 220 volts, otra ventaja es que los motores que accionara el control

elctrico son de alimentacines de 110 y 220 volts asi no tendria que ser necesaria

una fuente para proveer un voltaje diferente al que provee el barco.

De esta forma se evitara la fuente de alimentacin de 24 voltios de corriente

continua y ayudara a prevenir fallas ya que esta fuente es una de las causantes de

fallas comunes por que se compone de muchos elementos electrnicos.

Lo anterior da como resultado que por el exceso de salinidad y humedad estos sedaen rpidamente por que las terminales se sulfatan con mucha continuidad y al

fallar esta fuente de alimentacin la caldera en su totalidad se encuentra fuera de

servicio.

Lo dicho anteriormente, provoca un retraso en el tiempo de trabajo y si la caldera se

encontrara funcionando, podra provocar un dao al buzo que este conectado al

suministro de ella o el que se encuentre al interior de la campana de buceo. Por este

motivo es que la caldera tiene muchas modificaciones que se realizaron de una

forma rpida para evitar una demora en el trabajo y causar un dao ala salud del

buzo.


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3.6 Seleccin de Elementos del Control Elctrico.

Para poder empezar con la conexin siguiendo el diagrama de control mostrado con

anterioridad e indicado ms notablemente anexo D, se tuvo que realizar una

seleccin de los elementos de control elctrico como son los contactores entre otros

para poder realizar la solicitud dirigida al almacn de la empresa. Los criterios de

seleccin se describen a continuacin.

3.6.1 Seleccin los contactores.

Lo que se realizo fue determinar la alimentacin de la bobina que en este caso sesolicitaron contactores de 110 voltios de 3 contactos, las bombas solo requera

contactores con 2 contactos, pero se vio la opcin de solicitar los de 3 ya que como

se mencion con anterioridad estos equipos deben de estar al da con las demandas

que le exijan.

Por lo mismo esto implica estar abiertos a mejoras continuas e ideas nuevas que

ayuden positivamente tomando en cuenta este aspecto se solicitaron tales

contactores, lo que no es perjudicial para le realizacin de este proyecto ya que el

contacto restante puede quedar libre sin que cause o provoque algn problema. Los

contactores que se solicitaron se muestran en la figura 3.6.1.

Figura 3.6.1(Contactor de 3 contactos a ocupar en el desarrollo del proyecto)


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3.6.2 Relevadores de Sobrecarga.

Estos se determinaron de acuerdo a la proteccin del motor que tiene que brindarle

la proteccin. Para ello en el caso del amperaje que cada motor coincida se le tendr

que dar una tolerancia de accionamiento esta se obtiene multiplicando el amperaje

que demande el motor por 1.25 de acuerdo con la NOM-001-SEDE-2005 en el

artculo 430-22y de esta manera le damos una tolerancia considerable para la

activacin del mismo.

La seleccin se indica a continuacin:

Bomba Sumergible esta bomba demanda de 10 Amperes. El amperaje de Proteccinadecuado que brinda el Relevador de Sobrecarga se obtiene de la siguiente manera:

A deProteccin del O.V = 10 x 1.25 12.5A.

El dato arrojado con anterioridad es el valor del relevador que se solicit se ocupara

un relevador de un rango de 9 a 13.5 Amperes el cual se calibrara al dato arrojado de

la operacin.

La Bomba Recirculadora ocupa una corriente de alimentacin de 2.15 Aperes, el

amperaje de proteccin se muestra enseguida.

A deProteccin del O.V = 2.15 x 1.25 2.6875 A.

El dato obtenido se puede redondear a 3 Amperes lo que el relevador a solicitar fue

uno de un rango de activacin de 2 a 4 amperes si se encuentra en este rango es

factible para su aplicacin en el control y al igual se calibrara al amperaje obtenido.

El quemador demanda una corriente de 1.6 Amperes y el amperaje adecuado de

proteccin ser.


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A deProteccin del O.V = 1.6 x 1.25 2A.

El amperaje del relevador que se solicito es de 3 Amperes porque es el inmediato

superior que nos podan proveer del amperaje requerido.

Figura 3.6.2.1 (Relevador de sobrecarga a ocupar en la proteccin de los motores.)

Cabe mencionar que los relevadores de sobrecarga tienen que ser compatibles con

el contactor de la imagen 3.6.1 es compatible al 100% con el relevador de

sobrecarga de la figura 3.6.2.1. Las siguientes imgenes muestran la conexin delcontactor con los relevadores de sobrecarga 3.6.2.2 y la calibracin de dichos

relevadores de acuerdo a los resultados obtenidos 3.6.2.3.

(A) (B) (C)

Figura 3.6.2.2((A) Acoplamiento. (B) Ajuste y aseguracin. (C) Calibracin al rango requerido.)


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Ya teniendo los relevadores ajustados y asegurados a los contactores se prosigue

con la calibracin del amperaje para proteccin directa del motor a accionar por el

contactor.

(A) (B) (C)

Figura 3.6.2.3((A) Calibracin de proteccin Bomba Sumergible. (B) Calibracin de proteccin BombaRecirculadora. (C) Calibracin de proteccin del Quemador.)

3.6.3 Interruptores termomagntico.

Esta seleccin es un seguimiento de la seleccin de los relevadores de sobrecarga

ya que es la suma de los resultados obtenidos en la seleccin anterior ya que este

interruptor proteger todo el sistema y el control esta suma se muestra a

continuacin.

Total de amperaje consumido= 12.5 + 3 + 2 = 17.5 Amperes.

En este caso el interruptor que se puede ocupar uno de 20 Amperes de curva de

disparo para proteccin como el que se muestra en la figura 3.6.3.1 que es inmediato

superior del valor que resulta de la suma de amperajes y este interruptor ser el que

reciba la corriente del selector principal.


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Figura 3.6.3.1(Interruptor termomagntico.)

3.6.4 Seleccin de Conductores.

Para esta seleccin se tomaron en cuenta las tablas de conductores que la Norma Oficial

Mexicana NOM-001-SEDE-2005 propone. Teniendo en cuenta la cantidad de demanda de

la corriente.

Tabla 3.6.4.1(Capacidad de conduccin de corriente (A) permisible de conductores aislados)


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Nota: A menos que se permita otra cosa especficamente en otro lugar de esta

norma, la proteccin contra sobrecorriente de los conductores marcados con un

asterisco (*), no se debe superar 15 A para 14 AWG, 20 Apara 12 AWG y 30 A para

10 AWG, todos de cobre.

Tomando en cuenta el criterio y como base la tabla anterior podemos determinar que

el cable adecuado para alimentar nuestros motores ya que no rebasan los 15

Amperes la mxima demanda es de 12.5 Amperes este dato lo podemos observar

en la tabla 3.7.2, ocuparemos un cable de calibre numero 14 AWG.

Para la conexin que se hace del tablero principal a la entrada del interruptor

termomagntico se tiene que tomar en cuenta las recomendaciones de la normaNOM-001-SEDE-2005 en el artculo 730-24 que indica que si existen varios motores

conectados a la suma de la corriente que demanden se le sumara el 25% de la

corriente del motor ms grande que se encuentre conectado, en este caso es el de la

bomba sumergible.

Tabla3.6.4.2(Demanda de Amperaje de los motores a controlar de la caldera de buceo)

Motor Amperaje

demandado

Amperaje demandado con

su tolerancia multiplicado

por (1.25).

Bomba Sumergible 10 Amperes 12.5 Amperes

Bomba Recirculadora 2.15 Amperes 3 Amperes

Quemador 1.6 Amperes 2 Amperes

Total: 14.1 A. Total: 17.5 A.

Ahora teniendo el total de corriente demandada por nuestros motores que intervienen

en el control de la caldera y siguiendo lo que dice la norma citada con anterioridad se

tiene:


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%= 10 A*.25 = 2.5 Amperes

14.1 A + 2.5 = 16.6 Amperes

Tomando en cuenta los datos arrojados y siendo cotejados con la tabla 3.6.4.1

obtenemos un valor de calibre de conductor de 12 AWG. Teniendo en cuenta esto se

prosigue con la seleccin del cable de la puesta a tierra siguiendo la tabla 3.6.4.3.

Tabla 3.6.4.3(Tamao nominal mnimo de los conductores de puesta a tierra para

Canalizaciones y equipos.)

Nota: Los conductores de puesta a tierra de los equipos podran ser de mayor

tamao que lo especificado en esta tabla. Este conductor de puesta a tierra de

equipos puede ser conductor desnudo o aislado. Si es aislado, el color de

identificacin del aislamiento debe ser verde.

Los conductores a ocupar en fuerza tendrn un aislamiento de uso rudo como el que

se hace notar en la figura 3.6.4.1 ya que estos pueden estar expuestos a la humedad

y salinidad y brinda una excelente proteccin al conductor a dems se colocaran


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glndulas para poder ingresarlos al tablero de control para minimizar la entrada de

humedad y salinidad que se tiene en exceso estando a bordo de un barco.

Figura 3.6.4.1(Cables de aislamiento de uso rudo calibre 14 y 12 AWG)

3.6.5 Seleccin de Interruptores de Presin, Flujo y de Temperatura.

Para poder seleccionar este tipo de dispositivos se tiubieron que tener en cuenta los

rangos de presin de la caldera en el caso de una presin estable de operacin se

encuentra entre 100 a 160 Psi. Despus de este rango se considera como existencia

de represin en el sistema en este caso el control esta diseado para que cuando

sobre pase esta presin se desactive la alimentacin.

Los interruptores tubieron que ser sometidos a pruebas de funcionamiento para su

calibracin de acuerdo a los rangos de estabilidad y de represin ya que se tiene que

garantizar la funcionalidad del equipo y si hubiese un represin garantizar que dicho

interruptor sea capaz de protegerlo sacndolo de operacin.

Para ello nos apoyamos de un regulador de presin que permite variar la presin y

de esta manera poder determinar la presin ala que se activa el interruptor de

presin y poder calibrarlo y hacer que se accione al rango que se desee, como se

muestra en la figura3.6.5.1 (A).,esta fue una herramienta de gran apoyo para poder

as asegurar la activacin de los interruptores de presin .


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(A) (B) (C)

Figura3.6.5.1((A) Regulador de presin suministrandola a interruptor para calibracin. (B)

Manometro indicando la presion de se activacin. (C) Interruptor adecuado a ocupar.)

La figura 3.6.5.1 (B) muestra la presion de activacin del interruptor que sera el que

proteja todos los componentes y elimine el flujo de corrient en el control electrico

cuando la presin sobrepase los 160 psi. Y el interruptor fue calibrado poco apoco

apretando un tornillo que es el que hace presin sobre un resorte.

El resorte tiene la funcin de contra presionar la presin de entrada y hasta que lapresion de entrada sea mayor a la que impone el resorte es cuando se cierran los

contactos del interruptor esto se hizo continuamente hasta lograr la presion

adecuada de activacin, el interrupto a ocupar se muestara en la figura 3.6.5.1 (C).

Los interruptores de presin que estarn ubicados a la entrada de agua salada y de

la caldera son interruptores de presin con un rango de 20 a 120 Psi., los cuales

fueron calibrados a una presin de activacin despus de que existan 60 Psi. Ya que

esta presin es adecuada para que funcione la caldera. Y estos de igual manera se

calibrron de la misma forma que el anterior como se indica en la figura 3.6.5.1 (A).


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(A) (B)

Figura 3.6.5.4((A) Termostato a ocupar. (B) Bulbo que toma la temperatura que sera controla da por

el interruptor.)

3.6.6 Temporizadores

Los temporizadores que se ocuparon, se tuvo que verificar que se alimentaran a 110

voltios y su funcionalidad para temporizar el tiempo que se propone en el control

elctrico en forma automtica. Los temporizadores a ocupar son de retardo a la

conexin o tambin conocidos como temporizadores al trabajo.

Se

Desarrollo Del Control Electrico de Una Caldera de Buceo

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