TALADRO SEMIAUTOMÁTICO

PULSADORES DE MARCHA Y PARO

OBJETIVOS GENERALES

DESCRIPCIÓN

En este informe se encuentra todo lo necesario para instalar el automatismo de un taladro semiautomático con mando con pulsadores de marcha y paro. Consta de dos motores, uno de subida y bajada y otro para el giro de la broca. También tiene dos finales de carrera, uno para detectar la profundidad a la que se quiere taladrar la pieza y otro para parar ambos motores una vez completado todo el recorrido del taladro. Además habrá tres lámparas de señalización, una para la bajada del taladro, otra para la subida y otra para cuando esté girando la broca.

CROQUIS

DIAGRAMA DE FUNCIONAMIENTO

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL SISTEMA Y DE SUS COMPONENTES

- Lámparas de señalización: Siemens 3SB (Color: Verde, Tension de servicio: 230V CA)

- Contactores: Siemens tripolares SIRIUS 3RT ( Voltaje: 400V, Tension y frecuencia de la bobina: 220V/60Hz, contactos: 2 NA y 2 NC)

- Pulsadores: Siemens 3SB3Marcha: Color amarillo, equipado con 1 NA y 1NC.Paro: Color negro, equipado con 1 NA y 1 NC.

- Motores:

Giro: Siemens Simotics GP (Potencia: 2 kW, Tensión: 380 V, Protección: IP55, Factor potencia: 0.98)

Subida/Bajada: ABB (Potencia: 800 W, Tensión: 380 V, Protección: IP55, Tamaño: IEC71, Factor de potencia: 0.98).

- Interruptor magnetotérmico: Siemens (70mm, 3 polos+ N, 6A, Curva C )

- Guardamotores: Siemens (Tensión de servicio: 400 V, In: 10A )

- Finales de carrera: Siemens (Tensioon de trabajo máxima: 240V CA, Permeabilidad: IP66, Coonfiguracion de salid: NO + NC).

OBJETIVOS FUNCIONALES

MODO DE REGULACIÓN

Este automatismo se regula mediante un pulsador de marcha y paro y dos finales de carrera que marcan cuando el taladro debe bajar y subir y cuando debe dejar de taladrar la pieza. Para mantener la alimentación de las bobinas de los contactores se han usado dos enclavamientos uno para KM1 y KM3 y otro para KM2.

CRONOGRAMA

PARÁMETROS ELÉCTRICOS CONSIDERADOS PARA EL CONTROL

Se deberán tener en cuenta los siguientes parámetros: La longitud del cableado será de 20 metros aproximadamente. La tensión de línea será de 220 V La tensión de fase será de 380 V La corriente de línea será de 7.34 A aproximadamente. La corriente de fase será 4.25 A aproximadamente

IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO

ESQUEMAS ELÉCTRICOS DEL CUADRO

En la siguiente leyenda se identifican cada uno de los elementos de los esquemas.

Leyenda

KM1: Contactor de bajada KM2: Contactor de subida KM3: Contactor de giro M1: Motor de subida/bajada M2: Motor de giro FR1: Guardamotor 1 FR2: Guardamotor 2 QM1: Interruptor Magnetotérmico 1 QM2: Interruptor Magnetotérmico 2 SB1: Pulsador de parada SB2: Seta de emergencia SB3: Pulsador de marcha

SB4: Final de carrera superior SB5: Final de carrera inferiorHL1: Lámpara de bajadaHL2: Lámpara de giroHL3: Lámpara de subida

CONEXIONADO

Para la parte de potencia se usaran cables de cobre de 1.5 mm2 de sección y la longitud será de 10 metros. El aislamiento del cable deberá ser de PVC.

Para la parte de control se usaran cables de cobre de 1mm2 de sección y de 10 metros de longitud. El aislamiento deberá de ser de PVC.

Todas las conexiones tendrán que hacerse con espadines.

NORMAS DE APLICACIÓN

1. Referenciado y numeración de los elementos.

1.1 Escritura y orientación de la escritura.

Artículo 4.1.5: Escritura y orientación de la escritura."...toda escritura que figure en un documento debe poderse leer en dos orientacionesseparadas con un ángulo de 90º, desde los bordes inferior y derecho del documento."

1.2 Lámparas de señalización o de alumbrado.

Si se desea expresar el color o el tipo de las lámparas de señalización o de alumbrado enlos esquemas, se representará con las siglas de la siguiente tabla:

1.3 Referenciado de bornas de conexión de los aparatos.

Las referencias que se indican son las que figuran en las bornas o en la placa decaracterísticas del aparato. A cada mando, a cada tipo de contacto, principal, auxiliarinstantáneo o temporizado, se le asignan dos referencias alfanuméricas o numéricaspropias. Contactos principales de potencia:La referencia de sus bornas consta de una sola cifra:

de 1 a 6 en aparatos tripolares de 1 a 8 en aparatos tetrapolares

Las cifras impares se sitúan en la parte superior y la progresión se efectúa en sentidodescendente y de izquierda a derecha.Por otra parte, la referencia de los polos ruptores puede ir precedida de la letra "R".

Contactos auxiliares

Las referencias de las bornas de contactos auxiliares constan de dos cifras:La primera cifra (cifra de las decenas) indica el nº de orden del contacto en el aparato.Dicho número es independiente de la disposición de los contactos en el esquema. Elnúmero 9 (y el 0, si es necesario) quedan reservados para los contactos auxiliares de losrelés de protección contra sobrecargas (relés térmicos), seguido de la función 5 - 6 ó 7 -8.La segunda cifra (cifra de las unidades) indica la función del contacto auxiliar:1 - 2 = Contacto de apertura (normalmente cerrado, NC)3 - 4 = Contacto de cierre (normalmente abierto, NA)5 - 6 = Contacto de apertura (NC) de función especial (temporizado, decalado, de paso,de disparo de un relé de prealarma, etc.)7 - 8 = Contacto de cierre (NO) de función especial (temporizado, decalado, de paso, dedisparo de un relé de prealarma, etc.)

Mandos de control (bobinas)

Las referencias son alfanuméricas. En primer lugar se escribe una letra y a continuaciónel número de borna.Para el control de un contactor de una sola bobina = A1 y A2Para el control de un contactor de dos devanados = A1 y A2 para el 1er devanado y B1y B2 para el segundo devanado.

1.4 Referenciado de bornas de los borneros.

Se deben separar las bornas de conexión en grupos de bornas tal que como mínimoqueden dos grupos; uno para los circuitos de control y otro grupo para los circuitos depotencia. Cada grupo de bornas (denominado regletero) se identificará con un nombredistinto con un código alfanumérico cuya primera letra siempre será 'X' seguida por unnúmero identificador del grupo (Ej.: X1, X2, X3, etc.).

Circuitos de control:En cada grupo de bornas, la numeración es creciente de izquierda a derecha y desde 1hasta 'n'. Por norma, no se debe referenciar la borna con el mismo número que el hiloconectado en ella (a menos que coincidan por circunstancias de la serie de numeraciónde los hilos).De conformidad con las últimas publicaciones internacionales, se utiliza el siguientereferenciado:Alimentación tetrapolar: L1 - L2 - L3 - N - PE (3 fases, neutro y tierra)

Alimentación tripolar: L1 - L2 - L3 - PE (3 fases y tierra) Alimentación monofásica simple: L - N - PE (fase, neutro y tierra) Alimentación monofásica compuesta: L1 - L2 - PE (2 fases y tierra) Salidas a motores trifásicos: U - V - W - (PE)* ó K - L - M - (PE)*

Salidas a motores monofásicos: U - V - (PE)* ó K - L - (PE)* Salidas a resistencias: A - B - C, etc.

1.5 Representación del esquema de los circuitos.

Se admiten dos tipos de representación de los esquemas de los circuitos:Unifilar y desarrollado. Cada uno de ellos tiene un cometido distinto en función de loque se requiere expresar.

Esquema unifilar:

El esquema unifilar o simplificado se utiliza muy poco para la representación deequipos eléctricos con automatismos por su pérdida de detalle al simplificar los hilos deconexión agrupándolos por grupos de fases, viéndose relegado este tipo de esquemas ala representación de circuitos únicamente de distribución o con muy pocaautomatización en documentos en los que no sea necesario expresar el detalle de lasconexiones.El esquema unifilar no permite la ejecución del cableado. Debemos recordar que lasnormativas internacionales obligan a todos los fabricantes de equipos eléctricos afacilitar con el equipo todos los esquemas necesarios para su mantenimiento yreparación, con el máximo detalle posible para no generar errores o confusiones en estastareas por lo que se recomienda el uso de esquemas desarrollados.

Esquema desarrollado:

Este tipo de esquemas es explicativo y permite comprender el funcionamiento detalladodel equipo, ejecutar el cableado y facilitar su reparación.Mediante el uso de símbolos, este esquema representa un equipo con las conexioneseléctricas y otros enlaces que intervienen en su funcionamiento.Los órganos que constituyen un aparato no se representan los unos cerca de los otros,(tal como se implantarían físicamente), sino que se separan y sitúan de tal modo quefaciliten la comprensión del funcionamiento. Salvo excepción, el esquema no debecontener trazos de unión entre elementos constituyentes del mismo aparato (para que nose confundan con conexiones eléctricas) y cuando sea estrictamente necesaria surepresentación, se hará con una línea fina de trazo discontinuo.Se hace referencia a cada elemento por medio de la identificación de cada aparato, loque permite definir su tipo de interacción.Se puede utilizar el hábito de preceder las referencias a los aparatos de un guión '-' paradistinguir rápidamente las siglas identificadoras del aparato en el esquema de otrassiglas, números de serie o referencias que puedan la representación del símbolo.

1.6 Sistema de identificación de los elementos en esquemas desarrollados.

Todos los equipos que componen un equipo de automatismos se identifican medianteuna letra (excepcionalmente dos) que identifica su función.

1.7 Reglas de identificación de conductores.

Por regla general, se evitarán los trazos oblicuos de conductores, limitándose a trazoshorizontales y verticales. El trazo oblicuo se limitará a condiciones en las que seaimprescindible para facilitar la comprensión del esquema.Existen dos maneras distintas y complementarias de identificar los conductores enfunción del tipo de información a representar.Identificación equipotencial de conductores. Se marcan conductor a conductor, con lamisma marca para todos los conductores conectados al mismo punto equipotencial.Información adicional para representar la naturaleza de la corriente, sistema dedistribución, tensión, frecuencia, número de conductores, sección de cada conductor o elmaterial de construcción del conductor.Identificación equipotencial de conductores. Es recomendable identificar todos losconductores mediante marcas identificadoras, especialmente en los circuitos que por sucomplejidad se hace obligatoria para facilitar la comprensión y el mantenimiento.Dichas marcas deberán identificar todos los conductores en el esquema con las mismasmarcas que llevarán visibles físicamente los conductores en los montajes eléctricos.La identificación de los conductores se realizará generalmente mediante un número,aunque si se desea distinguir entre grupos de circuitos (como por ejemplo circuitos depotencia y circuitos de maniobra), se podrán usar caracteres alfanuméricos delante delnúmero de identificación, siguiendo la siguiente regla:L = Conductor de faseN = Conductor de neutroPE = Conductor de tierra o de protecciónIdentificación del número de conductores y sus secciones.El número de conductores de fase se identifica mediante una cifra, seguida del símbolo'x' y a continuación la sección de los conductores. Si además existen otros conductores(neutro o de tierra) se añadirán a la derecha intercalando el signo '+' en cada conductor.

1.8 Ejecución de esquemas

Los circuitos de potencia, de control y de señalización se representan en dos partesdiferentes del esquema, con trazos de distinto grosor.

1.8.1 Colocación general en la representación desarrollada.

Las líneas horizontales de la parte superior del esquema del circuito de potenciarepresentan la red. Los distintos motores o aparatos receptores se sitúan en lasderivaciones.El esquema de control se desarrolla entre dos líneas horizontales que representan las dospolaridades.

1.8.2 Representación del circuito de potencia.

Es posible representar el circuito de potencia en forma unifilar o multifilar. Larepresentación unifilar sólo debe utilizarse en los casos más simples, por ejemplo,arrancadores directos, arrancado res de motores de dos devanados, etc. En lasrepresentaciones unifilares, el número de trazos oblicuos que cruzan el trazo querepresenta las conexiones indica el número de conductores similares.

Las características eléctricas de cada receptor se indican en el esquema, si éste essimple, o en la nomenclatura. De este modo, el usuario puede determinar la sección decada conductor.Las bornas de conexión de los aparatos externos al equipo se representan igualmentesobre el trazado.

1.8.3 Representación de los circuitos de control y de señalización.

Los circuitos de control y de señalización, y los símbolos correspondientes a los mandosde control de contactores, relés y otros aparatos controlados eléctricamente, se sitúanunos junto a otros, en el orden correspondiente a su alimentación (en la medida de loposible) durante el funcionamiento normal.Las bobinas de los contactores y los distintos receptores, lámparas, avisadores, relojes,etc., se conectan directamente al conductor inferior. Los órganos restantes, contactosauxiliares, aparatos externos de control (botones, contactos de control mecánico, etc.),así como las bornas de conexión, se representan sobre el órgano controlado.

2. Cableado

2.1 Generalidades de cableado.

a) Todas las conexiones deberán estar garantizadas contra el aflojamiento accidental. Esrecomendable el uso de bornas de tipo “clema” en conexiones de circuitos de maniobray/o circuitos de baja potencia, por su mayor resistencia a los aflojamientos debidos a lasvibraciones y los efectos de variación térmica. Los medios de conexión (bornes,terminales, etc.) deberán ser adecuados para la sección y la naturaleza del conductor.

b) La conexión de 2 o más cables en un mismo borne está prohibida a menos que dichoborne esté diseñado para dicha conexión. Se recomienda el uso de terminales opunteras, especialmente en conductores flexibles para su conexión. Siendo el máximopermitido de 2 cables en una única puntera o terminal de cable. La misma regla rigepara las bornas de interconexión.Está prohibida la conexión de más de un solo conductor en una borna en el caso deconductores de protección, debiéndose de conectar un solo conductor en cada borna yconducir todos los conductores de protección a un único punto común de conexión.

c) Todos los cables deben ir adecuadamente identificados mediante marcas indelebles eimperdibles y adecuadas para el medio en el que se encuentran. Dichas marcas debencoincidir exactamente con sus marcas correspondientes en los esquemas técnicos de loscircuitos. Igualmente como en las reglas de identificación de los esquemas, se seguirá laregla de identificación equipotencial de conductores mediante un identificador único.Cada conductor o grupo de conductores conectados equipotencialmente deberá llevar unnúmero único igual en todo su recorrido y distinto de otras conexiones equipotenciales.Físicamente, dicha marca se pondrá en lugar visible fijada al conductor y cerca de todosy cada uno de los extremos terminales o conexionesPara señalizar los distintos circuitos se debe utilizar obligatoriamente el siguientecódigo de colores para los conductores unifilares:

Excepciones previstas a la norma:

Mangueras multiconductoras. En este caso deben ir obligatoriamente identificadasmediante marcas en los cables u otros colores.

d) Para el cableado de mando exterior hasta el interior de la envolvente deberánutilizarse obligatoriamente bornas de conexión o combinaciones base-clavija adecuadas.Los bornes de interconexión con elementos exteriores de la envolvente deberánsepararse en grupos separados según sean circuitos de potencia, circuitos de mando uotros circuitos de mando alimentados por fuentes externas (enclavamientos).

e) Las canales de cableado del interior de la envolvente deben ser de material aislante yse deben de poder acceder preferiblemente desde la parte delantera del armario parapoder hacer modificaciones, caso de no ser así, será necesario prever acceso al armariodesde la parte posterior mediante puertas o tapas accesibles. Las canales deben preverun espacio libre para reserva del 20% del total de su volumen y en ningún casosuperarán un llenado total superior al 90% del volumen útil de la canal.

f) Se prohíben los empalmes de cualquier tipo entre conductores dentro de canales oconducciones, debiéndose disponer de bornas para estas conexiones debidamentecolocadas fuera de las canales.

g) Cuando sea necesario derivar varios cables de un punto dado para su distribución, seutilizarán colectores de barras, bornas puenteables o barras de distribución diseñadospara soportar los esfuerzos mecánicos y térmicos de la intensidad de cortocircuitomáxima previsible en dicho punto y se dimensionarán en toda su longitud para unaintensidad nominal como mínimo igual a la intensidad de corte de la protección contrasobrecargas dispuesta inmediatamente aguas arriba.

h) Para derivar con cables de sección menor desde un colector o distribuidor seutilizarán tramos de cable lo más cortos posible, colocando la protección de cabecera dela derivación lo más cerca posible del punto de distribución. Los cables de derivación sedimensionarán para soportar como mínimo 1,5 veces la intensidad máxima prevista parala protección magnetotérmica.

i) Intensidad máxima admisible (en amperios) en servicio normal en los conductores (decobre) en el interior de las envolventes para una temperatura ambiente de 40ºCconsiderando los factores de corrección del montaje para más de 6 cables agrupadosdiscurriendo por las canalizaciones:

Factores de corrección de la intensidad máxima admisible en conductores de cobre en elinterior de las envolventes para temperatura ambiente distinta de 40ºC.

j) Tabla de secciones mínimas a utilizar en cableados de circuitos de mando y de

potencia en los conjuntos eléctricos dentro de las envolventes (se expresan en mm²,primero la sección mínima según norma EN 60204-1 y segundo, en color ROJO, lasección mínima estandarizada entre los constructores de cuadros eléctricos):

2.2 Circuitos de mando

a) Para alimentar los circuitos de mando de los conjuntos que dispongan de más de unarrancador de motor y/o más de 2 dispositivos de mando (relés, temporizadores, etc.),deben utilizarse obligatoriamente transformadores separadores (con bobinadosseparados, por lo que no sirven los autotransformadores). Cuando se utilicen variostransformadores se recomienda que sus bobinados estén conectados de tal forma que lastensiones secundarias estén en fase. No se podrán alimentar desde el mismo devanadodel transformador circuitos de corriente alterna y corriente continua cuando el circuitode c.c. esté conectado a tierra en su punto de masa. Para ello se deberán utilizartransformadores con doble devanado secundario o preferiblemente transformadoresdistintos. El primario de dichos transformadores se alimentará preferiblemente entrefase y neutro para evitar variaciones de tensión indeseadas y sus efectos imprevisiblesde las maniobras ante una falta de fase.

b) Las tensiones de mando de circuitos sin transformador no podrán superar los500Vc.a.Para los circuitos con transformador la tensión nominal no excederá en ningún caso los277V en la salida del secundario. Se recomienda para los circuitos de mando el uso de220V c.a. por los inconvenientes de las pequeñas tensiones (elevados amperajes, caídasde tensión, mayor sección de los conductores, menor fiabilidad, mayor desgaste de loscontactos, etc.). El empleo de pequeñas tensiones debe limitarse a casos indispensablesde mando y al uso en circuitos de control (circuitos electrónicos de bajo consumo comoes el caso de autómatas programables, etc. en los cuales se a estandarizado una tensión

de 24V en corriente continua).

c) Los transformadores para alimentar circuitos de mando se protegerán a la entradamediante protección contra sobrecargas y cortocircuitos con disyuntores ajustados a laintensidad y características del transformador.

d) La sección mínima a utilizar en circuitos de mando es 0,75 mm².

e) Los circuitos de mando deben tener siempre el lado conectado a tierra (punto neutrocomún) conectado igualmente a todas las bobinas y receptores del circuito de mando, nopermitiéndose ninguna interrupción de este circuito.

f) Deben diseñarse los circuitos de maniobra de tal forma que sea imposible elaccionamiento o puesta en marcha imprevista de una máquina debido a la ruptura de uncable de los circuitos de puesta en marcha, así como el caso contrario, se debe garantizala parada en condiciones de seguridad de la máquina en caso de ruptura de los cables delcircuito de parada.

2.3 Circuitos de potencia.

a) Para la identificación de los conductores se utilizarán los colores especificados en elapartado 1 (NEGRO = Conductores activos, AZUL CLARO = Neutros de potencia,AMARILLO-VERDE = Conductores de protección).

b) Para las normas sobre conductores de protección y toma de tierra rigen las mismasexplicadas en el punto “g” del capítulo anterior.

c) La sección mínima de los conductores de circuitos de potencia, según normaUNEEN60204-1 13.6 es de 0,75 mm² sin embargo se ha estandarizado el uso mínimode 1,5 mm².

d) Deberá integrarse en el conjunto obligatoriamente un interruptor general odispositivo de seccionamiento de todo el conjunto eléctrico para cada fuente externa dealimentación. Igualmente deberá existir un dispositivo de seccionamiento para cadagrupo principal de colectores de cables, colectores de barras, distribuidores, conjuntosdeslizantes, etc.e) Cada circuito o parte eléctrica deberán estar protegidos contra contactos indirectospor medio de alguno de los siguientes sistemas:

c.1.- Empleo de equipos o conjuntos eléctricos de clase II (doble aislamiento) o de conjuntos de aparamenta de conexión y de mando de aislamiento total. c.2.- Separación eléctrica mediante transformadores. c.3.- Protección por desconexión automática del circuito mediante dispositivos

interruptores diferenciales o similares. c.4.- Utilización de muy baja tensión de seguridad, que como máximo será de 25V en c.a. o 60V en c.c. en locales secos y 6V en c.a. o 15V en c.c. en locales húmedos.

3.3 Elementos de Protección.Los dispositivos de protección para sobretensiones, máxima corriente, cortocircuitos yderivaciones son:

Interruptor diferencial en cabecera del cuadro de protección. Interruptores magnetotérmicos. Guardamotor (relés térmicos).

ELEMENTOS DE SEGURIDAD

El esquema del cuadro general de mando y protección es el siguiente:

El cuadro general de protección deberá tener una caja de fusibles de 25 A, un interruptor general automatico de 25 A, un interruptor diferencial de 30 mA. El interruptor magnetotermico de la línea del motor deberá ser de 16 A y el interruptor diferencial de 30mA.

CONFIGURACIONES

MODO DE FUNCIONAMIENTO

El modo de funcionamiento se describe a continuación:

Al activar el pulsador de marcha se alimentan las bobinas de KM1 y KM3 haciendo que se activen los motores M1 y M3 por lo que el taladro empezará a bajar y el portabrocas empezará a girar. Al igual que KM1 y KM3 también se activarán las lámparas de señalización de bajada y giro. Cuando el taladro alcance el final de carrera inferior querrá decir que la pieza ya ha sido perforada a la profundidad adecuada y se dejarán de alimentar las bobinas de KM1 y KM3 y por lo tanto se apagará las luces de señalización de bajada y de giro y se alimentará la bobina de KM2 y el motor M1 hará que el taladro comience a subir. Mientas KM2 se encuentre alimentado la luz de señalización de subida se encontrará encendida. Una vez alcanzado el final de carrera superior se habrá completado el proceso por lo que el sistema se detendrá hasta que se vuelva a activar otra vez el pulsador de marcha.

El pulsador de paro para el sistema en el punto en el que se encuentra por lo que al activar el pulsador de marcha el sistema continuará por donde se quedó.

Como parámetro de E/S del usuario habrá un pulsador de marcha y paro.

BIBLIOGRAFÍA

Los fabricantes consultados han sido los siguientes:

ABB Schneider Siemens

Las normas consultadas han sido las siguientes:

IEC 61082-3 (diciembre de 1993): Parte 3: Esquemas, tablas y listas de conexiones. EN 60617-2 (Junio de 1996): Parte 2: Elementos de símbolos, símbolos, distintivos y

otros símbolos de aplicación general. EN 60617-3 (Junio de 1996): Parte 3: Conductores y dispositivos de conexión. EN 60617-4 (Julio de 1996): Parte 4: Componentes pasivos básicos. EN 60617-5 (Junio de 1996): Parte 5: Semiconductores y tubos de electrones.

EN 60617-6 (Junio de 1996): Parte 6: Producción, transformación y de la energía eléctrica

EN 60617-7 (Junio de 1996): Parte 7: Aparatos y dispositivos de control y protección EN 60617-8 (Junio de 1996): Parte 8: Aparatos de medida, lámparas y dispositivos de

señalización. EN 60617-3 (Junio de 1996): Parte 3: Conductores y dispositivos de conexión. EN 60617-10 (Junio de 1996): Parte 10: Telecomunicaciones: Transmisión UNE-EN 60439-1: Conjuntos de aparamenta de baja tensión. UNE-EN 60073: Principios básicos y de seguridad para interfaces hombre-máquina,

el marcado y la identificación. EN 50081: Compatibilidad electromagnética. Normas genéricas de emisión. EN 50082-2: Compatibilidad electromagnética. Normas genéricas de inmunidad.

Parte2: Entorno industrial.