control por contactos

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN

DOCENTE

2013

Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez

Aparicio

Sistemas de control Control con contactos

CNAD Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores

1 Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio



FUNDAMENTACIÓN

En la actualidad los sistemas de control juegan un papel importante en la

automatización de procesos, por lo que se emplean sistemas de control secuencial

que se basan principalmente en relevadores electromecánicos, relevadores de

estado sólido, temporizadores, contadores, circuitos lógicos, controladores lógicos

programables y por ende computadoras personales.

En la ardua tarea de automatizar dichos procesos, se emplea el análisis y diseño

de circuitos secuenciales con bases en el control lógico, para ello las entradas y

las salidas en un sistema son determinantes para acotar las condiciones en la

operación de un proceso.

La presente antología brinda una serie de conocimientos básicos para incursionar

en los principios de diseño y análisis de circuitos secuenciales que se basa en el

control por contactos mostrando herramientas fundamentales para el mejor

entendimiento en los principios de automatización para poder gobernar sistemas

mecatrónicos de alto nivel.



CONTROL SECUENCIAL CON RELEVADORES.

1. GENERALIDADES DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL

1.1. Conceptos básicos

¿Qué es un sistema automatizado?

La automatización es un sistema donde se transfieren tareas de producción,

realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos

tecnológicos.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte de mando

Parte operativa

La parte operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina.

Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación

deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los actuadores de las

máquinas como son motores, cilindros, compresores y los sensores como

fotodiodos, finales de carrera, etc.

La parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología

programada), aunque hasta hace algún tiempo se utilizaban relés

electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología

cableada). En un sistema de fabricación automatizado, el autómata programable

es el centro del sistema y debe ser capaz de comunicarse con todos los elementos

que componen el sistema automatizado.

1.1.1. Objetivos de la automatización

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la

producción y mejorando la calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos

penosos e incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.

Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades

necesarias en el momento preciso.

Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes

conocimientos para la manipulación del proceso productivo.

Integrar la gestión y producción.



1.1.2. Control

El significado de control en una forma muy general es la adecuada operación de

una serie de elementos que nos proporcionarán una respuesta deseada como

resultado de una serie de necesidades o requerimientos expresados a través de

instrucciones.

1.2. Circuitos de control

En cualquier sistema industrial, los circuitos de control reciben y procesan

información sobre las condiciones en el sistema, dicha información representa

hechos tales como posiciones mecánicas de partes móviles, temperaturas en

varios lugares, presiones existentes en tubos, ductos y cámaras, caudales, fuerzas

ejercidas sobre dispositivos de detección, velocidades de desplazamiento, entre

otras. El circuito de control debe tomar toda esta información empírica y

combinarla con la que le suministra el operador, que usualmente proviene de un

conjunto de interruptores y representa la respuesta deseada del sistema.

El circuito de control toma decisiones al procesar la información que se

compone de datos suministrados por el operador en combinación con los

adquiridos por el sistema, estas decisiones tendrán efecto en acciones que debe

ejecutar en el paro o arranque de un motor, aumentar o disminuir velocidades de

un movimiento mecánico, abrir o cerrar electroválvulas o parar el sistema

completamente.

Figura 1. Sistema de control en el llenado de un tinaco.



Las decisiones que toma el circuito de control no es propiamente del sistema, sino

el reflejo de las necesidades del diseñador quien provee las condiciones de

entrada para la obtención de salidas apropiadas para cubrir dichas necesidades,

en base a la programación de la lógica de operación del sistema.

La importancia que tiene el diseñador para resolver una necesidad

determinada en un sistema industrial está en darse a la tarea de integrar los

elementos necesarios que intervienen en un circuito de control de una manera

segura y eficiente en el cumplimiento de cualquier tarea o proceso.

1.2.1. Elementos de un circuito de control

Un circuito de control de cualquier sistema puede representarse por tres partes o

secciones distintas: elementos de entrada, lógica de circuito y elementos de

salida.

Figura 2. Elementos en un diagrama de escalera.

1.2.1.1. Elementos de Entrada

Son aquellos elementos que se encargan de adquirir información del operador, del

propio sistema y del medio, ejemplos de estos son: botones pulsadores,

interruptores límite, sensores optoelectrónicos, de presión, de temperatura, de

proximidad, entre otros.

Entradas

L N

Entradas Manual

Entradas Automática

Entradas Mecánica

Figura 3. Elementos de entrada en un diagrama de escalera.

Lógicade

Circuito

Elementosde

Entrada

Elementosde

Salida



1.2.1.2. Lógica de Circuito

En esta sección, el sistema toma decisiones, actuando a través de los elementos

de salida en base a la información suministrada por los elementos de entrada.

Esta sección puede ser construída aplicando diferentes técnicas como: control por

contactos (relevadores electromagnéticos), control digital (dispositivos de estado

sólido), control por PLC (Controladores Lógico Programables), el control por

microcomputadores (sistemas mínimos, interfaces, computadoras personales y

software de programación).

Figura 4. Elementos de decisión en un diagrama de escalera.

1.2.1.3. Elementos de Salida

Esta sección se compone por elementos actuadores o de salida recibiendo las

señales de la sección lógica y las ejecutan, convirtiéndolas y/o amplificándolas a

formas utilizables de acuerdo a cada necesidad, algunos ejemplos de estos

elementos son: indicadores luminosos, contactores electromagnéticos y motores

eléctricos, electroválvulas, solenoides, entre otros.

Figura 5. Elementos de salida en un diagrama de escalera.

Decisiones

L N

OR

AND

NOR

NAND

NOT

Salidas

L N

R

T

LÁMPARAS

RELEVADORES

TEMPORIZADORES



1.3. Técnicas de control

Las tres técnicas que son objeto de estudio en este curso son: Control por

contactos, Control digital y Control por PLC.

1.3.1. Control por contactos (relevadores electromagnéticos)

Este tipo de control resulta hasta cierto punto económico, si

se trata de circuitos pequeños, esto se debe a que no

requieren de una fuente de poder adicional ni de desarrollo

de interfaces para acoplar la etapa de entrada o para los

dispositivos actuadores, y su montaje en los paneles es

sencillo.

Otra ventaja es que los relevadores no están sujetos a la

captación de ruidos, por otro lado los elementos de estado

sólido si, además, pueden operar en ambientes de alta

temperatura, ambiente que se presenta regularmente en la industria, sin requerir

de sistemas de aire acondicionado o dispositivos para enfriamiento. Por otro lado

la mayoría del personal de mantenimiento está más familiarizado con los circuitos

de control por contactos, que con los circuitos de control digital, por esta razón en

el caso de alguna falla, la reparación puede ser inmediata y resuelta por el propio

personal.

En todo circuito de control, la naturaleza de las condiciones de entrada determinan

si una salida debe ser activada o no, con la aplicación de ésta técnica, la lógica del

circuito es determinada por la interconexión de todos los elementos que considera

el circuito a partir del análisis de un esquema eléctrico que representa el circuito

de control llamado Diagrama de Escalera.

1.3.2. Control Digital (Componentes electrónicos de estado sólido)

Con esta técnica, la implementación de los circuitos de control se realiza

empleando dispositivos de estado sólido como son los circuitos integrados de

mediana escala (compuertas lógicas, temporizadores, contadores y flip-flops).

Con la aplicación de esta técnica, la lógica del circuito la determina el tipo de

compuerta empleada en cada una de las etapas del circuito.

Control por PLC (Controlador Lógico Programable)

Con esta técnica la construcción de los circuitos de control se realiza empleando

un dispositivo electrónico llamado PLC (Controlador Lógico Programable).

El PLC es un dispositivo electrónico digital que tiene una memoria para almacenar

un programa y nos permite utilizar funciones específicas sean lógicas, de

Figura 6. Relevador electromagnético



temporización, de conteo y aritméticas para implementar un circuito de control que

es determinado por la lógica de circuito del programa que se introducirá a este.

1.4. Circuitos de Potencia

1.4.1. El contactor.

Es un dispositivo electromecánico de mando, que actúa de forma similar a un

interruptor, y puede ser gobernado a distancia, a través del electroimán que lleva

incorporado.

El contactor lleva como elementos esenciales:

a) Contactos principales: usados para alimentar el circuito de potencia.

b) Contactos auxiliares: empleados para alimentar a la propia bobina y a

otros dispositivos de mando y lámparas de aviso.

c) La bobina: es quien realiza la apertura o cierre de los contactos, ya sean

los principales o los auxiliares.

Además, al contactor se le puede incorporar una serie de complementos, los

cuáles, enriquecen su dinamismo y seguridad:

a) Módulos de contactos auxiliares: como el propio nombre indica, se le

puede incrementar el número de este tipo de contacto.

b) Módulos de retención: para mantener el contactor en posición de cierre.

c) Módulos de interconector: eliminan las sobretensiones originadas al

desconectar el contactor, ya que podría estropear la electrónica que esté

asociada al circuito de potencia.

d) Módulos de varistor: también llamado RC. Debe ser conectado en paralelo

con la propia bobina; y su objetivo no es otro que anular las

sobretensiones provocadas por la bobina.

Si añadimos un relé al contactor, y colocamos fusibles en cada fase de entrada,

conseguimos tener un guardamotor.

La nomenclatura para el contactor:

a) KM con subíndice numeral. Ejemplos: KM 1, KM 2, etc.

b) L1, L2, L3 (R, S, T) para las entradas de las fases y, U, V, W para la

salida.

c) En los contactos auxiliares, los números impares son para las entradas y

los pares para las salidas.

1.4.2. Fusibles eléctricos.

Existen varios tipos de estos elementos.



a) Fusibles de distribución.

Son los que utilizan la nomenclatura tipo g. Son usados para la protección contra

cortocircuitos y contra las sobrecargas en los circuitos que no tienen variaciones

importantes de intensidad.

gG, su uso es doméstico.

gl, su uso es industrial.

b) Fusibles de acompañamiento.

Son los que utilizan la nomenclatura tipo a. Son usados para proteger de

variaciones altas de intensidad. Por ejemplo para motores asíncronos, pero

siempre deben acompañar a otro elemento de protección.

1.4.2.1. Clases de fusibles.

En este enlace reconoceremos algunos tipos de fusibles y haremos una

descripción de ellos.

Cilíndricos.

Están construidos con un tubo cerámico de alta resistencia a la presión

interna y a los choques térmicos. La lámina que hace propiamente de

fusible esta en su interior recubierta de una arenilla cristalizada, y unida en

sus extremos por dos electrodos que hacen a su vez de tapón.

De cuchillas.

Se utilizan contra sobrecargas y cortocircuitos en instalaciones de

distribución. Su funcionamiento es lento. Se les suele llamar también,

fusibles NH. Se fabrican dos tipos de estos fusibles, con percutor y sin

percutor. El uso del percutor es para accionar un microrruptor.

De pastilla.

Su funcionamiento es similar al cilíndrico.

Tipo DO.

El tamaño varía según la intensidad y la tensión, indistintamente. Lo cual

hace difícil poder confundirse de fusible, ya que el portafusible no admitiría

un fusible diferente. A cada intensidad le corresponde un color distinto.



1.4.3. Relés eléctricos.

Básicamente se pueden distinguir tres clases de relés:

a) Relé térmico.

b) Relé electromagnético.

c) Relé magnetotérmico.

a) Relé térmico.

Esta clase de relé, asegura una protección térmica contra sobrecargas pequeñas.

Además, debe estar asociado, necesariamente, con fusibles, para asegurar el

circuito contra los cortocircuitos. Así, pues, los calibres de los fusibles están

determinados por el calibre del relé térmico.

Esta clase de relé tiene tres tipos bien diferenciados:

Relé tripolares: son usados en cualquier tipo de fase -monofásicos,

bifásicos y trifásicos-. Su componente principal, es un conjunto de tres

bimetales, que se dispara cuando el coeficiente de dilatación se sobrepasa.

Relé compensado: Son los que no se ven afectados por la temperatura

ambiente.

Relé diferencial: Son los que detectan un corte en alguna fase o un

desequilibrio entre fases.

b) Relé electromagnético.

Se utilizan cuando el circuito o el motor, puede sufrir puntas de intensidad y este

fenómeno acontece con frecuencia.

Esta clase de relé no protege contra las sobrecargas pequeñas y con larga

duración.

c) Relé magnetotérmico.

Reúnen las características de los relés térmicos y los relés electromagnéticos. Por

consiguiente, se utilizan para proteger contra sobrecargas y contra cortocircuitos y

sobrecargas elevadas.

1.5. El relevador electromagnético

Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito

electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el

circuito que queremos controlar.



Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente

atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de

hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse.

Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.

1.5.1. Caracteristicas técnicas.

1.5.1.1. Parte electromagnética.

Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para

activar el relé.

Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.

Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el

funcionamiento correcto del dispositivo.

Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé

está excitado con la tensión nominal a 20ºC.

1.5.1.2. Contactos o parte mecánica.

Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir.

Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o

desconectarlo.

Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por los

contactos cuando se han cerrado.

Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de

plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El uso del material que

se elija en su fabricación dependerá de su aplicación y vida útil necesaria de los

mismos.

1.5.2. Relés más utilizados.

1.5.2.1. Relés de armadura.

El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los

contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente

cerrado.

Figura 7.Ejemplos de relé de armadura.



1.5.2.2. Relés de núcleo móvil.

Tienen un émbolo en lugar de la armadura. Se utiliza un solenoide para

cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes

intensidades.

Figura 8. Ejemplo de relé de núcleo móvil.

Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en

automatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirven

básicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito

propiamente dicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores

crepusculares, en alarmas, en amplificadores, entre otros.

Figura 9. Aplicación de los relés como módulos de interface.

1.5.3. Partes de un relevador electromagnético.

Un relé electromagnético en el que un bloque de bobina (3) formado enrollando

una bobina (29) sobre un núcleo (27) a través de un carrete (28) y conectando

dicha bobina (3) a terminales (42) de bobina dispuestos en pestañas (28a) del

citado carrete, se monta en una base (1) y orificios pasantes (15) formados en la

citada base son cerrados mientras dichos terminales (42) de bobina sobresalen de

los citados orificios pasantes (15), en el que: una superficie de atracción (27a) del

citado núcleo (27) está posicionada en el lado de dicha base (1) de manera que

una placa de hierro móvil (32) pueda ser atraída y operada entre dicho bloque de



bobina (3) y dicha base (1); caracterizado porque una parte (41) de grosor

incrementado dentro de la cual puede ser empujado dicho terminal (42) de bobina,

está dispuesta en la citada parte de pestaña (28b) del mencionado carrete (28), y

un rebajo (43) para almacenar un agente de obturación que pase al interior a

través de cada uno de dichos orificios pasantes (15), está formado alrededor de

dicho terminal (42) de bobina en dicha parte (41) de grosor incrementado.

El uso de relevadores en circuitos de control (con contactos) es indispensable.

Conectar dispositivos que operan con voltaje de corriente directa con otros

dispositivos que operan con voltaje de corriente alterna o simplemente que operan

con niveles de voltaje (potencia) diferentes, es una de las razones principales para

emplear relevadores en un circuito de control.

Figura 10. Partes de un relevador electromagnético.



2. Esquemas de los circuitos de control El lenguaje de comunicación en los circuitos de control es sin duda la simbología

utilizada para la comprensión de lo que se quiere hacer o pretende ejecutar para el

propio control, es por eso que este capítulo trata sobre el lenguaje escrito de los

circuitos de control, es por eso que presentaremos algunos símbolos básicos que

se utilizan para expresar el significado y la finalidad del circuito de control. La

principal dificultad es que aunque existen normas para los símbolos, no siempre

se emplean estas normas y algunas veces es necesario casi adivinar lo que

significan, por tal motivo presentaremos los símbolos de uso más corriente.

2.1. Simbología.

Símbolo Descripción Símbolo Descripción

Contacto normalmente abierto de acción automática, podría representar un contacto de un arrancador, interruptor de fin de carrera o de un relé que no requiera funcionamiento manual.

Contacto normalmente cerrado de acción automática, puede representar lo mismo que el CNA excepto su posición normal.

Botón pulsador normalmente abierto, este dispositivo será de acción manual y representa acciones de marcha o paro regularmente en un sistema.

Botón pulsador normalmente cerrado, este dispositivo es de acción manual y representa acciones de marcha o paro regularmente en un sistema.

Interruptor de palanca normalmente abierto.

Interruptor de palanca normalmente cerrado.

Conmutador de palanca de dos posiciones: normalmente abierto y normalmente cerrado.

Doble circuito con botones pulsadores, este juego de contactos están unidos sus circuitos por líneas de trazos que representan cualquier forma de interconexión mecánica manual.

Doble circuito con contactos límite, este juego de contactos están unidos sus circuitos por líneas de trazos que representan cualquier forma de interconexión mecánica automática.

Botones pulsadores con dos juegos de contactos normalmente abiertos.

Botones pulsadores con dos juegos de contactos: normalmente abierto y normalmente cerrado.

Lámpara piloto

Bobina, pudiendo ser de relé, selenoide o de cierre de un arrancador; es común en diagramas de escalera.

Bobina, esta representación se presenta comúnmente en circuitos eléctricos y electrónicos.

Elemento calefactor de un relé de sobrecarga y a veces se utiliza también en la representación de un fusible. Según la posición en un diagrama será: en serie con los conductores de línea representa un fusible y en serie con los conductores del motor representa el elemento protector contra sobrecargas.

Conmutador selector rotatorio, nótese que los contactos se accionarán por rotación del eje que acciona una leva.

Conmutador selector rotatorio con una posición de desconexión

Resistencia.

Resistencia.

Resistencia variable.

Resistencia variable.

Condensador

10Ω

10Ω



Condensador

Transformador

Bobina con doble arrollamiento o arrollamiento partido, encontrado en algunos arrancadores cuando se emplea tensión de control de c.c. o en relés de imán permanente.

Interruptor de nivel líquido normalmente abierto.

Interruptor de nivel líquido normalmente cerrado.

Interruptores de vacío y de presión normalmente abierto.

Interruptores de vacío y de presión normalmente cerrado.

Interruptor accionado por temperatura normalmente abierto.

Interruptor accionado por temperatura normalmente cerrado.

Interruptor de caudal o flujo normalmente abierto.

Interruptor de caudal o flujo normalmente cerrado.

Contacto temporizador con retardo al activarse normalmente abierto. (On delay).

Contacto temporizador con retardo al activarse normalmente cerrado. (On delay).

Contacto temporizador con retardo al desactivarse normalmente abierto. (Off delay).

Contacto temporizador con retardo al desactivarse normalmente cerrado. (Off delay).

Interruptor de fin de carrera normalmente abierto.

Interruptor de fin de carrera normalmente cerrado.

Interruptor de límite normalmente abierto, pero que normalmente se mantiene cerrado por necesidad del propio sistema.

Interruptor de límite normalmente cerrado, pero que normalmente se mantiene abierto por necesidad del propio sistema.

Interruptor de pedal normalmente abierto.

Interruptor de pedal normalmente cerrado.

Tabla 1. Simbología Americana ANSI (American National Standards Institute - Instituto Nacional Americano de Estándares).



2.2. Diagramas de escalera

Un Diagrama de escalera es un esquema eléctrico estandarizado que emplea

símbolos para describir la lógica de un circuito eléctrico de control. En algunos

casos, como los que aquí se tratan, los diagramas de escalera son considerados

como las instrucciones para el alambrado de los circuitos de control. Es importante

hacer notar que un diagrama de escalera no indica la localización física de los

componentes. A continuación, se muestra un ejemplo de un circuito básico de

control representadpo por un diagrama de escalera.

Es llamado diagrama de escalera debido a que varios de los dispositivos del

circuito están conectados en paralelo a través de una línea de corriente directa o

corriente alterna, lo cual todo en conjunto se asemeja a una escalera, en donde

cada conexión en paralelo es un escalón de dicho diagrama en forma de escalera.

En estos tipos de diagramas se conocen dos sistemas: Americano y Europeo, el

más utilizado en nuestro caso será el Sistema Americano con Estándar ANSI.

2.2.1. Estructura e interpretación de un diagrama de escalera

Para la representación de un circuito de control mediante un diagrama de

escalera, es indispensable comprender que cada etapa o rama del diagrama

(escalón de la escalera) está compuesta de un número de condiciones de entrada

y un solo comando de salida. La naturaleza de las condiciones de entrada

determinan si la salida debe ser energizada o no. Todas las condiciones de

entrada son representadas en la parte izquierda de la rama, y la condición de

salida es representada en la parte derecha.

Para una representación adecuada que nos permita la interpretación exacta de un

diagrama de escalera, además de lo descrito anteriormente, es importante asignar

letras y números a los elementos de entrada, de control y de salida involucrados

en el circuito. También, cada una de las ramas es numerada en forma ascendente,

colocando dicho número en la extrema izquierda de cada rama del diagrama de

escalera.

Otro aspecto muy importante, es considerar que los elementos de control (como

son relevadores, interruptores, contactores y temporizadores) emplean contactos

que están interconectados en varias etapas del circuito.

Para esto, se debe indicar en la extrema derecha de cada etapa o rama del

circuito cuando un contacto hace referencia a un elemento en particular.



Los contactos Normalmente Abiertos (N.A.) pueden ser representados con la letra

a y los contactos Normalmente Cerrados (N.C.) se representan con la letra b. Lo

anterior, es ilustrado en la figura 11.

Figura 11. Diagrama de escalera con un relé que controla una lámpara.

Del anterior diagrama se observa, que la condición para que la lámpara LV sea

energizada, es que el botón pulsador PB1 es presionado, el relevador R1 es

energizado (rama1), por lo que el contacto N.A. controlado por él, también llamado

R1 (rama2) se cierra, permitiendo que la lámpara LV se energice.

La interpretación de un diagrama de escalera se realiza de izquierda a derecha y

generalmente de arriba hacia abajo. En cada rama se analiza la conexión de los

elementos de entrada y los contactos de los elementos de control, y se determina

que condiciones hacen que la salida sea o no energizada.

Es importante no olvidar, que los elementos de control (relevador, temporizador,

contador, contactor), controlan contactos que pueden estar conectados en

diferentes ramas del circuito, lo que significa que las ramas pueden estar

relacionadas entre sí.

2.2.2. Reglas para la construcción de los diagramas de esclaera

1. Los diagramas de escalera, sólo deben mostrar los elementos de control y

señalización, tales como: interruptores, relevadores, contactores, lámparas

indicadoras, entre otros.

2. Los componentes de salida tales como bobinas, lámparas, relevadores de

control, electroválvulas, entre otras, deben localizarse siempre a la derecha.

3. Los componentes de entrada tales como: botones pulsadores, interruptores

de límite y cualquier otro elemento de mando, deben localizarse a la

izquierda.

4. Los escalones deben numerarse.

5. Los conductores deben numerarse también.

6. Todos los componentes deben etiquetarse a fin de identificar los elementos

que controlan y los que son controlados.

7. Se recomienda considerar un elemento de salida por escalón.

8. Se deben representar únicamente los contactos que están en uso.

9. Las líneas verticales siempre representan la potencia de alimentación.

a

b

2

LV

C1

BP 1

C1

2

1

LÁMPARA

L N



2.3. Diagramas de tiempo

Un diagrama de tiempo es una representación esquemática que muestra los

estados de conmutación de los elementos emisores de señales (elementos de

entrada), de los elementos procesadores de señales (elementos de control:

bobinas de los relevadores, temporizadores y contadores) y de los elementos

actuadores (elementos de salida).

Un diagrama de tiempo se emplea para describir en una forma concreta el

funcionamiento del circuito de control. En un diagrama de tiempo se puede

apreciar con claridad, que condiciones se deben de cumplir para hacer que un

elemento de salida sea energizado o no, lográndose apreciar también, la relación

que existe entre los elementos de entrada y salida en un tiempo determinado.

Existen circuitos de control, que por su diseño, deben cumplir con un número

considerable de condiciones, lo que da como resultado una dificultad muy grande

para representar su funcionamiento mediante un diagrama de tiempo.

2.3.1. Interpretación de un diagrama de tiempo.

Una capacidad que se debe adquirir antes de realizar cualquier diseño de un

circuito de control, es precisamente, el saber interpretar y elaborar un diagrama de

tiempo.

Como se mencionó anteriormente, un diagrama de tiempo es una herramienta

fundamental para el diseño de cualquier circuito de control, ya que en este, se

puede verificar y comparar el tiempo en que los elementos de entrada y salida se

relacionan.

Como ejemplo, se muestra en la figura 12, un diagrama de escalera con su

respectivo diagrama de tiempo.

Figura 12. Diagrama de escalera con su diagrama de tiempo.

Observando y analizando el ejemplo anterior, se debe de llegar a la misma

descripción del funcionamiento del circuito de control: cuando se presiona el botón

a

b

2

LV

BP 1

2

1

LÁMPARA

L N

BP 1

R1R1

R1

LV



pulsador BP1, la bobina R1es energizada, permitiendo que un contacto N.A.

controlado por R1 energice la lámpara LV.

El contar con el diagrama de tiempo, es equivalente a tener una descripción

escrita bien detallada del funcionamiento del circuito de control. Es decir, un

diagrama de tiempo es una representación opcional y muy ilustrativa, que describe

el funcionamiento de un circuito de control.

La mayoría de los ejercicios prácticos que se contemplan en este curso, parten, en

su mayoría de un diagrama de tiempo, o bien, de un enunciado que describe las

condiciones de funcionamiento para que, posteriormente, pueda ser diseñado el

respectivo circuito de control.

Un diagrama de tiempo no implica el tiempo real de los estados de conmutación

de los elementos que intervienen en el circuito de control. Sin embargo, puede

representarse una estimación , en tiempo, de los estados de conmutación de los

elementos del circuito, pero sólo para determinar la relación que existe entre los

elementos de entrada, de control y de salida del circuito. Sólo cuando es necesario

(por ejemplo, en circuitos que emplean temporizadores), se especifican los

tiempos que se requieren para comprender de manera exacta el funcionamiento

de circuito. Lo anterior puede ser ilustrado mediante la figura 13.

Figura 13. Estimación de diagrama de tiempo con temporizador.

La interpretación de los diagramas de tiempo se realiza analizando los estados de

conmutación de los elementos de entrada y elementos de control y determinar,

mediante la observación, si hay una relación con uno o varios elementos de salida.

Un elemento de salida puede estar relacionado con uno, con varios o con todos

los elementos de entrada y de control.

Es importante mencionar también, que en ocasiones sólo se representan en un

diagrama de tiempo, los elementos de entrada y salida, lo que da al diseñador,

una mayor libertad para poder diseñar el circuito de control, en donde pueden ser

utilizados los elementos de control que se crea necesarios para lograr la solución

del problema en cuestión. Lo anterior, puede ilustrarse mediante la figura 14.

BP 1

R1

LV

t1=5 seg.



Figura 14. Diagrama de tiempo con representación de entrada y salida.

Para la elaboración de un diagrama de tiempo, lo más importante, es entender

perfectamente bien, cuál debe ser el funcionamiento del circuito, considerando el

estado inicial de cada uno de los elementos, por ejemplo, podrían existir sensores

activados antes del inicio de la secuencia. Otro aspecto muy importante, es que se

debe considerar el tipo de contacto (N.A. o N.C.) de los elementos de entrada y de

control, que se pretenden conectar físicamente en el circuito.

Por otro lado, para determinar un diagrama de tiempo a partir del circuito de

control o del planteamiento del problema, lo que se recomienda es presentar, de

arriba hacia abajo, los elementos de entrada, los elementos de control (si se

requieren) y los elementos de salida, respectivamente. De esta manera resulta

sencillo analizar, con menor dificultad, la relación que existe entre los elementos

de entrada y de salida del circuito.

30 seg.

2 s 3 s 2 s 3 s 2 s 3 s 2 s 3 s 2 s 3 s 2 s 3 s



3. Prácticas de control con relevadores.

Práctica 1. “Circuito Serie”

Objetivo: Observar y analizar en base a la definición de control lógico la

importancia en la aplicación de este circuito serie en la práctica con botones

pulsadores y relevadores electromagnéticos.

Herramienta y equipo:

Equipo y herramienta Material a utilizar

Tablero de entrenamiento 3 botones pulsadores

1 Estuche de herramienta 1 lámpara indicadora de neón

1 Multímetro 3 relevadores de potencia de 120 VCA

Cable N° 16 AWG

Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una

inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo.

Desarrollo teórico.

Control lógico.

Un sistema que es controlado sólo por la condición de una señal o una

combinación de señales, es un control lógico. Los controles lógicos no requieren

que las señales, es un control lógico. Los controles lógicos no requieren que las

señales sean recibidas en un orden establecido. Un elemento de salida puede ser

energizado siempre y cuando las señales de entrada sean en la combinación

correcta.

El relevador de control

El relevador de control es un interruptor eléctricamente actuado que se emplea

para controlar cargas pequeñas (ligeras), como pueden ser motores pequeños,

calentadores eléctricos, lámparas piloto y dispositivos de señales audibles.

Cuando se aplica un voltaje a la bobina del relevador, el núcleo se magnetiza,

permitiendo un movimiento en los contactos ensamblados en el relevador. Esto

provoca un cambio de estado en todos los contactos controlados por el relevador

(los contactos normalmenteabiertos se cierran y los contactos normalmente

cerrados se abren). Los relevadores emplean pequeñas cantidades de potencia

para su activación. El voltaje aplicado a la bobina no necesariamente tiene que ser

el mismo que el circuito de control.



El uso de relevadores en circuitos de control (con contactos) es indispensable.

Conectar dispositivos que operan con voltaje de c.d. con otros dispositivos que

operan con voltaje de c.a., o simplemente que operan con niveles de voltaje

(potencia) diferentes , es una de las razones principales para emplear relevadores

en un circuito de control.

Otra de las razones por las que son empleados los relevadores en un circuito de

control, es que existen dispositivos o elementos de entrada, que se ven

involucrados en varias etapas del circuito. Por ejemplo, conectando un botón

pulsador a un relevador, cada uno de los contactos controlados por este relevador

prácticamente representan al botón pulsador. Esto se representa a continuación.

Desarrollo experimental

1) Observar el diagrama de escalera de La figura 15:

Figura 15. Diagrama de escalera circuito serie.

Responder:

¿Este diagrama corresponde a un control lógico?_______

¿Cuál será la condición para que la lámpara sea energizada y se ilumine?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

2) Analizando el funcionamiento del circuito anterior complementar el

diagrama de tiempo de la figura 16:

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3

LR

Figura 16. Diagrama de tiempo de circuito serie.

BP1LR

BP2 BP3



Cabe mencionar que el circuito analizado anteriormente, no contempla el uso de

relevadores de control. Debido a la simplicidad del circuito, es fácil observar lo

innecesario que resulta el uso de relevadores, sin embargo se implementará para

analizar mejor el uso de los relevadores en un circuito de control.

3) Armar el circuito de control en serie anterior en el tablero entrenador y

comprobar los resultados del diagrama de tiempo resuelto.

4) Ahora, modificar el circuito anterior sin alterar el funcionamiento en su

salida (LR) empleando relevadores (uno por cada botón pulsador) para

energizar la lámpara. Dibujar el circuito de control modificado del circuito

serie, en esta ocasión con relevadores.

5) Complementar el diagrama de tiempo de la figura 17.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3

R1

R2

R3

LR

Figura 17. Diagrama de tiempo de circuito serie con relevadores.



6) Armar el circuito de control serie anterior en el tablero entrenador y


7) Anotar las conclusiones a esta práctica:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________



Práctica 2. “Circuito Paralelo”

Objetivo: Observar y analizar en base a la definición anterior de control lógico la

importancia en la aplicación de este circuito paralelo en la práctica con botones

pulsadores y relevadores electromagnéticos.






Cable N° 16 AWG




1) Observar el diagrama de escalera de la figura 18:

Figura 18. Diagrama de escalera de circuito paralelo.

Responder:

¿Este diagrama corresponde a un control lógico?_______

¿Cuál será la condición para que la lámpara sea energizada y se ilumine?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

BP1LR

BP2

BP3



2) Analizando el funcionamiento del circuito anterior complementar el

diagrama de tiempo de la figura 19:

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3

LR

Figura 19. Diagrama de tiempo de circuito paralelo.

Cabe mencionar que el circuito analizado anteriormente, no contempla el uso de

relevadores de control. Debido a la simplicidad del circuito, es fácil observar lo

innecesario que resulta el uso de relevadores, sin embargo se implementará para

analizar mejor el uso de los relevadores en un circuito de control.

3) Armar el circuito de control en paralelo anterior en el tablero entrenador y


4) Ahora, modificar el circuito anterior sin alterar el funcionamiento en su

salida (LR) empleando relevadores (uno por cada botón pulsador) para

energizar la lámpara. Dibujar el circuito de control modificado del circuito

paralelo, en esta ocasión con relevadores.



5) Complementar el diagrama de tiempo de la figura 20.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3

R1

R2

R3

LR

Figura 20. Diagrama de tiempo de circuito paralelo con relevadores.

6) Armar el circuito de control paralelo anterior en el tablero entrenador y


7) Anotar las conclusiones a esta práctica:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________



Práctica 3. “Circuitos con contactos N.O. Y N.C.”

Objetivo: Interpretará y aplicará circuitos con contactos normalmente cerrados y

normalmente abiertos en diagramas de escalera, diagramas de tiempo y llevará a

la práctica con botones pulsadores y relevadores electromagnéticos.






Cable N° 16 AWG




Observar el diagrama de escalera de la figura 21.

Figura 21. Diagrama de escalera con botones pulsadores N.O. y N.C.

En la figura anterior, se observa que cuando el botón pulsador BP1 es presionado

la lámpara LR es energizada logrando así que se ilumine, en cambio, cuando el

botón pulsador BP2 es presionado la lámpara LA es desenergizada, logrando que

se deje de iluminar la lámpara. En conclusión se presenta en el circuito anterior un

BP1 que está operado como interruptor Normalmente Abierto y un BP2 operado

como interruptor Normalmente Cerrado.

BP1LR

BP2 LA



Completar el diagrama de tiempo de la figura 22 para el circuito anterior

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

LR

BP2

LA

Figura 22. Diagrama de tiempo utilizando botones pulsadores N.O. y N.C.


1. Analizar el diagrama de escalera de la figura 23.

Figura 23. Diagrama de escalera de circuito serie utilizando botones pulsadores N.O. y N.C.

2. Complementar el diagrama de tiempo de la figura 24 para el circuito

anterior.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3

LA

Figura 24. Diagrama de tiempo de botones pulsadores N.O. y N.C. serie.

3. Arme el circuito anterior en el tablero de entrenamiento y compruebe los

resultados del diagrama de tiempo de la figura 16.

4. Ahora dibujar el circuito de escalera de la figura 15 pero controlando un

relevador por cada botón pulsador.

BP1LRBP2 BP3



5. De acuerdo al diagrama de escalera que ha construido con relevadores,

complemente el diagrama de tiempo de la figura 25.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3

R1

R2

R3

LR Figura 25. Diagrama de tiempo de circuito serie utilizando relevadores con contactos N.O. y N.C.

6. Arme el diagrama en el tablero de control y compruebe los resultados del

diagrama de tiempo anterior.

7. Anotar las conclusiones a esta práctica:

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__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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Práctica 4. “Circuito con autoenergización”

Objetivo: Interpretará y aplicará los circuitos con autoenergización con diagramas

de escalera y tiempo, compuertas lógicas y lo llevará a la práctica con relevadores

electromagnéticos.



1 Tablero de entrenamiento 3 botones pulsadores



Cable N° 16 AWG




El uso de relevadores electromecánicos permiten repasar un fenómeno que se

encuentran previamente en el estudio de los circuitos de control, la aparición de

efectos de memoria al llevar a cabo la retroalimentación de señales en circuitos

construidos con funciones lógicas básicas (serie=AND y paralelo=OR), lo cual nos

puede llevar a afirmar que tales efectos puedan ser reproducidos mediante los

diagramas de escalera.

Analizar entonces el diagrama de escalera de la figura 26:

Figura 26. Diagrama de escalera con autoenergización.

Al inicio, no hay suministro alguno de energía al relevador de control R1, lo cual

cambia al oprimir el botón pulsador BP1. Al energizarse la bobina del relevador, el

contacto normalmente abierto R1 en la parte inferior del diagrama se cierra. Una

vez que esto ocurre, cuando dejamos de oprimir el botón BP1 el relevador R1 de

cualquier modo continuará energizado porque al estar energizado el contacto R1

del mismo relevador permanecerá cerrrado. En efecto, el interruptor BP1 ha

BP1

LR

R1

R1

R1



dejado de ser relevante. Obsérvese la importancia de lo que está sucediendo aquí.

El relevador R1 puede permanecer energizado gracias a que él mismo está

proporcionando lo necesario para que el contacto R1 permanezca cerrado, lo cual

a su vez le permite al relevador R1 seguir energizado. Esto es nada más ni nada

menos que una retroalimentación en la cual el relevador de control R1 se está

ayudando "a sí mismo" a permanecer encendido, es algo que podemos llamar el

efecto memoria o autoenergización en los diagramas de escalera. Esta acción

reafirma otra aplicación de los temas de circuitos serie y paralelo vistos en las

prácticas anteriores.

En la figura 27 se representa este circuito de autoenergización utilizando la

compuerta lógica OR.

Figura 27. Representación de autoenergización con compuerta lógica OR.

Observar que si tanto la entrada A como la salida del circuito eran inicialmente

cero, al aplicar un "1" a la entrada del circuito la salida del mismo permanece en

"1" aunque la entrada A sea regresada a cero, por estarse retroalimentando la

salida de este circuito a su entrada. Así, del mismo modo que la retroalimentación

proporciona memoria a los circuitos lógicos, también proporciona efectos de

memoria en diseños de sistemas de control representados con diagramas de

escalera. Y esto no se trata de una acción parecida, se trata esencialmente de lo

mismo, aunque la diferencia de las representaciones esquemáticas obscurezca un

poco el hecho. Al menos en lo que a la teoría básica se refiere, se trata de dos

representaciones diferentes de una misma cosa.

El problema que tenemos en esta implementación de efectos de memoria en el

diagrama de escalera es que después de que el interruptor BP1 ha sido oprimido

momentáneamente, el relevador R1 queda activado permanentemente no

habiendo forma alguna de regresarlo a su estado original que no sea el apagar por

completo todo el sistema, lo cual es algo que tal vez no queramos hacer. Vemos

pues que resulta no solo deseable sino necesario interrumpir de alguna manera el

suministro de energía al relevador R1 sin que para ello nos veamos obligados a

apagar todo el sistema. Podemos hacerlo con el simple hecho de agregar un

interruptor adicional de la siguiente manera, a este circuito se le denomina

“Circuito dominante OFF”, mostrado en la figura 28:

http://bp2.blogger.com/_js6wgtUcfdQ/R2A3EZjHl1I/AAAAAAAABHQ/q_iajsUga5g/s1600-h/memoria_basica.jpg



Figura 28. Diagrama de escalera de circuito dominante OFF.

Al inicio, al cerrarse el interruptor X1, el relevador CR1 es activado a través del

contacto normalmente cerrado X2 y el contacto normalmente abierto CR1 se

cierra. El relevador CR1 permanece encendido por el efecto de retroalimentación,

pero si queremos apagarlo entonces todo lo que tenemos que hacer es activar el

interruptor X2, lo cual equivale a abrirlo cortando con ello el suministro de corriente

al relevador CR1. Por otro lado al oprimir todas las entradas al mismo tiempo en

este “circuito dominante OFF” no producirá ningún tipo de salida. En el caso de

compuertas lógicas, para "limpiar" la memoria insertamos un bloque AND y un

bloque NOT en la manera en la que se muestra en la figura 29.

Figura 29. Representación de autoenergización con compuerta lógica OR, AND y NOT.

Ya se mencionó uno de los tipos de circuitos de autoenergización como fue el

“circuito dominante OFF”, ahora se presentará en qué consiste el “circuito

dominante ON”; en este tipo de circuito si ambos contactos X1 y X2 son cerrados

al mismo tiempo, la salida del circuito R1 será ON (encendido), lo anterior se

ilustra en la figura 30.

Figura 30. Diagrama de escalera del circuito dominante en ON

BP1

LR

R1

R1

R1

R1 LA

BP2

BP1

LR

R1

R1

R1

R1

LA

BP2

http://bp0.blogger.com/_js6wgtUcfdQ/R2A435jHl2I/AAAAAAAABHY/IR4e4_y0TD8/s1600-h/memoria_R-S.jpg



Desarrollo práctico (Parte 1/5)


Figura 31. Diagrama de escalera de un circuito con autoenergización.


anterior:

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

R1

LR Figura 32. Diagrama de tiempo de un circuito de autoenergización.

3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del



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__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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BP1

LR

R1

R1

R1




1. Analizar el siguiente diagrama de escalera de la figura 33.

Figura 33. Diagrama de escalera con autoenergización y botón de paro.


anterior:

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

R1

LR

LA

Figura 34. Diagrama de tiempo de un circuito con autoenergización y botón de paro.




__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

BP1

LR

R1

R1

R1

R1 LA

BP2




Hasta ahora se ha trabajado a partir del diseño de un circuito de escalera, pero

en la práctica, se automatiza y diseña un circuito de control a partir de las

necesidades a cubrir, de donde se consideran cada uno de los componentes a

utilizar en un circuito de control real, es por eso que ahora se tratará de diseñar

el circuito de control en un diagrama de escalera a partir de un diagrama de

tiempos.

1. Analizar el diagrama de tiempos de la figura 35, a este circuito se le llama

“Circuito en cascada”.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

BP3 `

R1

R2

R3

L1

L2

L3 Figura 35. Diagrama de escalera de un circuito en cascada.

2. A partir del diagrama de tiempos de la figura anterior, diseñe el circuito de

control que de acuerdo a las condiciones del diagrama de tiempo cumpla

con los datos que obtenemos en las salidas.


diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior.


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__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________





“Circuito contador”.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

R1 `

R2

R3

R4

L Figura 36. Diagrama de escalera de un circuito contador.







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__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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“Circuito toggle”.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

R1 `

R2

R3

R4

L Figura 37. Diagrama de escalera de un circuito toggle.







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__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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Práctica 5. “Circuito con enclavamiento (Interlock)”

Objetivo: Interpretará y aplicará este tipo de circuito en diagramas de escalera y

tiempo llevándolo a la práctica con relevadores electromagnéticos.






Cable N° 16 AWG




El término “interlock”, en español se refiere a un "enclavamiento" y estos se

definen como circuitos de control que implementan secuencias para que se actúen

cuando se dan las condiciones preestablecidas, lo cual quiere decir que se utiliza

para el arranque de instalaciones eléctricas o electrónicas, como protección de

equipos y de personal en sistemas mecánicos riesgosos.

A todo esto, el interlock o enclavamiento es un circuito de seguridad que impide el

funcionamiento de un sistema o parte del sistema de control, si no cumple con una

pre condición. Una aplicación de este tipo de circuito en nuestra vida cotidiana,

puede ser el que impide que un ascensor funcione si la puerta se encuentra

abierta.

Los recientes avances tecnológicos en los relevadores de protección y

controladores lógicos programables (PLC´s) permite automatizar al gusto del

cliente las lógicas de operación de disparo e incluso de cierre de interruptores y

cuchillas desconectadoras, sin embargo los “interlocks” físicos, con contactos

auxiliares no deben ser sustituidos e incluso pueden “convivir” con los permisivos

programables por software.

En el diagrama de escalera de la figura 38, si es presionado el botón pulsador

BP1, la bobina de R1 es energizada , y por lo tanto, todos sus contactos cambian

de estado. R1 es autoenergizado por el contacto N.A. de la línea 2. Observa que

mientras permanezca energizada la bobina de R1, el contacto N.C. de R1 de la

línea 4, estará abierto. Por lo tanto, resulta lógico que si posteriormente BP2 es

presionado, la bobina de R2 no será energizada. También observa, que algo

similar ocurre si BP2 es presionado en primera instancia. A este circuito se le

llama circuito con enclavamiento



Figura 38. Diagrama de escalera en un circuito con interlock.

En el diagrama de tiempo de la figura 39, complementar lo que sucede a las

salidas contemplando las dos situaciones que pueden ocurrir, cuando BP1 es

presionado antes que BP2 y, cuando BP2 es presionado antes que BP1.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

R1 `

R2

BP1

BP2

R1

R2

Figura 39. Diagrama de tiempo de un circuito con interlock o enclavamiento.

BP1

R1

R1R2

BP2

R2

R2R1

LR

LA

2

1

5

3

4

6

2

3

1

1

1 4

4

1 a 2

b 3

a 4

b 1





Figura 40. Diagrama de escalera de un circuito con interlock o enclavamiento.

2. Completar el diagrama de tiempos de la figura 41 que corresponde al

circuito anterior.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

R1 `

R2

LR

LA

Figura 41. Daigrama detiempos con interlock o enclavamiento y botón de paro.




__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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BP1R1

R1 LR

R2R1

BP2

R2 R1

R2

R2 LA

BP3 1

5

3

4 8

1

2

2

3 4

4

5

6

2

2

2

2

2

4

4

6

7

9

a 2, 5

b 4

a 4, 6

b 2




1. Analizar el diagrama de tiempo de la figura 42.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

BP1

BP2

BP3 `

R1

R2

LR

LA

Figura 42. Diagrama de escalera de un circuito con interlock o enclavamiento.

2. Determinar el circuito de control que corresponde al diagrama de tiempos

anterior.






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1. Analizar los siguientes diagramas de tiempo, en el diagrama de tiempo de

la figura 43 (a) muestra la condición cuando BP1 es presionado antes que

cualquier otro interruptor. El diagrama de tiempo de la figura 44 (b) muestra

la condición cuando BP2 es presionado antes que cualquier otro interruptor.

Finalmente el diagrama de tiempo de la figura 45 (c) muestra la condición

cuando BP3 es presionado antes que cualquier otro interruptor. BP4 es un

botón pulsador de restablecimiento (reset) para el circuito, y opera para

cualquier condición de las antes mencionadas.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

BP1

BP2

BP3 `

BP4

L1

L2

L3

Figura 43. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (a).

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

BP1

BP2

BP3 `

BP4

L1

L2

L3

Figura 44. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (b).



t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

BP1

BP2

BP3 `

BP4

L1

L2

L3

Figura 45. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (c).

2. De los tres diagramas de tiempo anteriores que se analizaron diseñar el

circuito de control que corresponde a los tres.






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Desarrollo práctico (Parte 4/6): Elevador 1

Instrucciones:

Diseñe el circuito de control que permita gobernar un elevador que se utiliza en

un restaurante para subir los platillos de la cocina hasta el área de servicio (ver

figura 46), basándose en el diagrama de tiempo de la figura 47.

Condiciones:

a) Inicialmente el elevador se encuentra en el piso inferior (cocina),

manteniendo activado (posición ON) a un interruptor de nivel identificado

como LS1.

b) Cuando se presiona el botón pulsador BP1 (contacto NA), se energiza

un contactor identificado como MC1 que a su vez conecta el motor, solo

entonces el elevador comienza a subir.

c) Cuando el elevador sube a una posición determinada, otro interruptor de

límite LS2 es activado en (ON) y el contactor MC1 se desactiva,

desenergizando el motor.

d) Cuando se presiona otro botón pulsador NA, identificado como BP2, se

energiza el contactor MC2, activando el motor solo que en sentido

inverso y el elevador baja.

e) Cuando el elevador baja a una posición determinada, el LS1 es activado

(ON) y el MC2 se desactiva, apagando el motor y colocándolo en espera

de otro nuevo ciclo.

Figura 46. Esquema físico del sistema.

MC 2

MC 1

LS 2

LS 1

BP 2

BP 1



t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

BP1

LS2

MC1 `

BP2

LS1

MC2

Figura 47. Diagrama de tiempo de elevador 1.

1. Dibuje el circuito de control que permitirá gobernar el control del elevador 1

apoyándose en el diagrama de tiempo de la figura 47.






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Instrucciones:




Condiciones:

a) Considerar las condiciones del funcionamiento del circuito anterior

(elevador 1).

b) Una lámpara L1 deberá encender para indicar que el elevador se

encuentra en la cocina (piso inferior).

c) Una lámpara L2 deberá encender para indicar que el elevador se

encuentra en el piso de servicio (piso superior).

Figura 48. Esquema físico del elevador 2

MC 2

MC 1

LS 2

LS 1

BP 2

BP 1

L2

L1



El diagrama de tiempo de la figura 49 describe con mayor claridad el

funcionamiento del circuito.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

BP1

LS2

MC1 `

BP2

LS1

MC2

L1

L2









__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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Instrucciones:




Condiciones:

a) Considerar las condiciones del funcionamiento de los circuitos anteriores

(elevador 1 y 2).

b) En este nuevo problema, el elevador cuenta con tres motores, uno para

que el elevador suba o baje, y los otros dos (uno para cada caso) para

abrir o cerrar la compuerta que existe en cada uno de los dos pisos.

c) Inicialmente el elevador se encuentra en el piso inferior, la compuerta se

encuentra abierta (arriba), y la lámpara L1 encendida.

d) Cuando es presionado el BP1, la compuerta (del piso inferior) se cierra y

el elevador comienza a subir. Posteriormente, y después de que el

elevador ha llegado al piso superior, la lámpara L2 se enciende y la

compuerta (del piso superior) se abre.

e) Cuando es presionado el BP2, la compuerta (del piso superior) se cierra

y el elevador comienza a bajar. Después de que el elevador ha llegado

al piso inferior, la lámpara L1 se enciende y la compuerta (del pios

inferior) se abre, en este momento, el sistema está listo para un nuevo

ciclo.



Figura 50. Esquema físico del Elevador 3.

MC 2

MC 1

LS 2

LS 1

BP 2

BP 1

L2

L1

LS 22

LS 21

LS 12

LS 11

MC 22

MC 21

MC 12

MC 11



El diagrama de tiempo de la figura 51 describe con mayor claridad el

funcionamiento del circuito.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13

PB1

LS11

LS2 `

LS22

R1

MC11

MC1

MC22

PB2

LS21

LS1

LS12

R2

MC21

MC2

MC12

L2

L1









__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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Práctica 6. “Circuito con Temporizadores”

Objetivo: Interpretará y aplicará circuitos con temporizadores llevándolo a la

práctica con temporizadores electromagnéticos.






3 Temporizadores

Cable N° 16 AWG


inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o del equipo.

Desarrollo teórico

Como ya se ha mencionado, en los relés, como es el caso del interruptor, sus

contactos cambian de posición de forma instantánea al alimentar la bobina de los

mismos, abriendo en primer lugar los contactos cerrados y cerrando a

continuación los abiertos, de acuerdo con un gráfico de recorridos establecido que

si es necesario puede facilitar el fabricante del relé.

Contrariamente en los relés temporizados los contactos cambian de posición al

cabo de un tiempo de establecer o cortar la tensión a su sistema de alimentación.

Así si el cambio de contactos se realiza al cabo de un tiempo de haber alimentado

al relé temporizador y los contactos se quedan en esta posición hasta cortar la

alimentación, se tendrá un Relé-Temporizador con retardo “e”, llamado también

Temporizador a la excitación, Temporizador a la conexión, retardo a la conexión u

“ON-Delay”.

Si en cambio los contactos cambian instantáneamente al alimentar al relé

temporizador y tardana un tiempo en regresar a su posición de reposo al cortar la

alimentación, se tendrá un Relé-Temporizador con retardo “d” llamado también

temporizador a la des-excitación, temporizador a la desconexión, retardo a la

desconexión u “OFF-Delay”.

En otros casos el relé temporizador puede estar previsto para que una vez

alimentado realice un ciclo temporizado tanto al cierre como a la apertura de sus

contactos, teniendo en este caso un relé temporizado con retardo “e” y “d” llamado

también generador de impulsos, intermitente o relé temporizador cíclico.



En la figura 52 se presentan los símbolos y el diagrama de tiempo que

representan a un relevador –temporizador con retardo para encender (ON-delay).

Figura 52. Simbología y diagrama de tiempo de temporizador ON-Delay.

En la figura 53 se presentan los símbolos y el diagrama de tiempo que

representan a un relevador-temporizador con retardo para apagar (OFF-Delay).

Figura 53. Simbología y diagrama de tiempo de temporizador OFF-Delay.



t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

T1

LR `

Figura 54. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con contacto N.A.

T

BOBINA

N.A.

N.C.

N.A. N.C.

T

BOBINA

N.A.

N.C.

N.A. N.C.

t1



2. Describir el funcionamiento del posible circuito de control que

corresponderá al circuito de tiempo de la figura 54.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

3. Dibujar el circuito de control de acuerdo a la descripción del diagrama de

tiempo de la figura 54.




__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________





t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

T1

LR `


2. Describir el funcionamiento del posible circuito de control que

corresponderá al circuito de tiempo de la figura 55.

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t1




diagrama de control con el diagrama de tiempo de la figura 55.


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t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

R1

T1 `

LR







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t1





t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

R1

T1

LR

Figura 57. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con contacto N.C.






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t1





t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

T1

T2

T3

L1

L2

L3

Figura 58. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador secuencial.








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t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

BP2

L1

L2

Figura 59. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador y botón de paro.






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5 seg 3 seg





t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

L1

Figura 60. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador intermitente.






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3 s 2 s





t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

L1

Figura 61. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con tiempo limitado.






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3 s 2 s

30 s





t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10

BP1

L1

Figura 62. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con tiempo establecido.






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5 s



Desarrollo práctico (Parte 10/12). Selección de material por dimensiones

Descripción del problema:

Este circuito selecciona material de acuerdo a sus dimensiones a lo ancho, esto se

hace utilizando 4 interruptores límite, si los materiales no cumplen con

determinadas condiciones de acuerdo a estos interruptores límite, se consideran

fuera de norma y son rechazados por un cilindro neumático mfuera de la banda

transportadora, las condiciones a cumplir son las siguientes:

Condiciones:

a) LS1 y LS2 son accionados cuando les llega el material, considerando que todos los

materiales tendrán siempre la misma dimensión en cuanto a largo.

b) Si solamente LS1 y LS2 son accionados, el material es defectuoso (dimensión muy

angosta).

c) Si solamente LS1, LS2 y LS3 son accionados, el material está dentro de la norma.

d) Si LS1, LS2, LS3 y LS4 son accionados, el material es defectuoso (dimensión muy ancha).

e) No es posible que se accione solamente LS3 o LS4.

f) El temporizador 1 programa el tiempo (5 seg.) en que el material defectuoso llega a la

posición del cilindro neumático (de simple efecto) que se acciona mediante la energización

de una electroválvula EV.

g) Cuando el LS5 sea accionado, el circuito quedará listo para recibir otra pieza de material.

El diagrama de tiempos que simula el circuito es el de la figura 63:

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16

LS1

LS2

LS3

LS4

LS5

R

T

EV

Figura 63. Diagrama de tiempos de banda selectora de material.

5



Figura 64. Plano de situación de banda selectora de material.








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Desarrollo práctico (Parte 11/12). Control de un semáforo auxiliar.


Es un semáforo que se utiliza para agilizar el tránsito vehicular cuando se le da

mantenimiento a carreteras de doble sentido. El semáforo sólo tiene dos lámparas

(verde y rojo).

Condiciones:

a) Existen dos direcciones Norte-Sur y Sur-Norte (N-S y S-N).

b) La secuencia comienza cuando la lámpara verde de la dirección N-S se energiza durante

30 seg., mientras que la lámpara roja de dirección S-N también se encuentra energizada.

c) Transcurridos los 30 seg. La lámpara verde se desenergiza y al mismo tiempo se energiza

la lámpara roja de dirección N-S.

d) Las lámparas rojas de ambos semáforos (N-S y S-N) permanecen energizadas durante 15

segundos.

e) Transcurridos los 15 segundos la lámpara roja de dirección S-N es desenergizada, al

mismo tiempo la lámpara verde de dirección S-N es energizada durante 30 segundos.

f) Transcurridos los 30 segundos la lámpara verde de dirección S-N es desenergizada y al

mismo tiempo la lámpara roja de dirección S-N es energizada.

g) Nuevamente las lámparas rojas de ambos semáforos (N-S y S-N) permanecen

energizadas durante 15 segundos.

h) Transcurridos estos 15 segundos termina la secuencia y da paso a una nueva secuencia

que comienza en el inciso b.

El diagrama de tiempos que simula el circuito es el de la figura 65:

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15

Secuencia completa

30 seg 15s 30 seg 15s

LV

LR

LV

LR

Figura 65. Diagrama de tiempos de control de un semáforo auxiliar.

Dirección

N-S

Dirección

S-N



Figura 66. Plano de situación de un semáforo auxiliar.



Rojo

Verde

N-S

S-N






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Desarrollo práctico (Parte 12/12). Sistema de llenado de botellas.


En una cinta transportadora accionada por un motor trifásico con arranque directo,

son depositadas botellas que deben ser llenadas con un determinado líquido (ver

figura 67).

Condiciones:

a) Un interruptor mecánico de posición (interruptor límite) detecta la entrada de la botella a la

zona de llenado, en cuyo momento se detiene la cinta que transporta las botellas vacías.

b) A los dos segundos de la acción anterior, se abre una electroválcula que inicia y permite el

llenado de la botella.

c) Un sensor de proximidad fotoeléctrico detecta que se ha llenado la botella y se cierra la

electroválvula; y al cabo de dos segundos se vuelve a poner en marcha la cinta que

transporta las botellas vacías.

d) La cinta que transporta las botellas llenas siempre estará en marcha durante el proceso.

e) Los elementos de entrada y salida que están involucrados en el circuito son:

Un botón pulsador de marcha del proceso (BP1) y uno de paro del proceso (BP2).

Un interruptor límite (LS1) para la detección de la botella vacía.

Un sensor fotoeléctrico (PHS1) para la detección del llenado de la botella.

Un motor o contactor electromagnético (M1) para la cinta de las botellas vacías y

otro (M2) para la cinta de las botellas llenas.

Y una electroválvula (SOL1) de llenado.

Figura 67. Plano de situación del sistema de llenado de botellas.



1. Complementar el diagrama de tiempo del sistema de llenado de botellas de

la figura 68.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t18

BP1

BP2

LS1

PHS1

SOL1

M1

M2

Figura 68. Diagrama de tiempo del sistema de llenado de botellas.



2s 2s

2s 2s

2s






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Práctica 7. “Circuitos con Contadores”

Objetivo: Interpretará y aplicará los circuitos con contadores llevándolo a la

práctica con simuladores resolviendo casos cercanos a la realidad.






1 contador electrónico

Cable N° 16 AWG


inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o del equipo.

Desarrollo teórico

Un contador es un circuito secuencial de aplicación general, cuyas salidas

representan en un determinado código el número de pulsos que se introducen a la

entrada

La capacidad de un contador es el número mas elevado, expresado en cualquiera

de los códigos binarios, que puede ser representado en sus salidas.

Cuando el contador llega al valor máximo de su capacidad o de programación,

activa una señal de salida indicando que ha llegado a contar hasta el número

máximo, para ponerse a cero y comenzar una nueva cuenta, debe energizarse el

reset.

Dependiendo del modo de operación, los contadores pueden ser ascendentes ( si

su contenido se incrementa con cada impulso), descendentes (si su contenido

disminuye), o bien una combinación de ambos (up/down counters).

Podemos considerar que un contador, en el caso de estudio en esta materia, es

un relevador en el que puede existir un cambio de estado en sus contactos,

después de cierto número de cambios de la señal de entrada (de off a on). Los

símbolos asociados a un contador electrónico son los de la figura 69:

Figura 69. Simbolos de un contador electrónico.

C1

C1

N.A. N.C.

C1

CONTACTOS

RC 1



Como se puede observar, el funcionamiento de un contador es similar a la de un

relevador, pero con la diferencia de que un contador tiene asociada una bobina

más para su restablecimiento (reset). Sin embargo, es importante mencionar que

no todos los contadores funcionan de esta manera. Existen contadores que deben

estar energizados (a un voltaje de CD o CA según el caso) durante todo el tiempo

que sea requerido para poder ejecutar el conteo, y los estados en sus contactos

se controlan únicamente con las señales de entrada (de conteo) y con la señal de

reset.


1. Observar el circuito de escalera de la figura 70:

Figura 70. Diagrama de escalera básico con un contador.

El anterior circuito deberá contar hasta determinado número de eventos y

encender la lámpara. En los contadores se debe fijar o establecer (set) el número

de eventos o ciclos, en los que deberá de cambiar el estado de sus contactos. El

restablecimiento (puesta a cero) de un contador puede ser en forma manual o

automática (eléctricamente).

Figura 71. Diagrama básico de un contador en Automation.

a

b

2

LR

C1

BP 1

C1

2

1

BP1LR

CTU

3

0

2 1 3 1 4



2. Analizar el diagrama de tiempo de la figura 72 considerando que el número

de eventos establecidos para que el contador actúe es de tres.

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15

BP1

C1

LR `

Figura 72. Diagrama de tiempo básico de un contador.



4. Anotar las conclusiones a esta práctica, mencionando dos aplicaciones de

los contadores en la industria, casa u oficina.

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1. Observar el diagrama de tiempo de la figura 73:


BP1

C1

R1 `

T1

RC1

LR

Figura 73. Diagrama de tiempo gobernado con un contador.

2. Analizar el diagrama de tiempo de la figura 73 y dibujar el circuito de control

correspondiente. El número de eventos para que el contador C1 cambie el

estado de sus contactos es de 5. A su vez, el tiempo establecido para que

el temporizador T1 cambie el estado de sus contactos es de tres segundos.







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1. Consideremos el diagrama de tiempo de la práctica anterior, sustituyendo el

BP1 por un circuito oscilador construido con relevadores-temporizadores.


OSCILADOR

BP1

C1

R1 `

T1

RC1

LR

Figura 74. Diagrama de tiempo con oscilador y un contador.

2. Analizar el diagrama de tiempo de la figura 74 y dibujar el circuito de control

correspondiente. El número de eventos para que el contador C1 cambie el

estado de sus contactos es de 5. A su vez, el tiempo establecido para que

el temporizador T1 cambie el estado de sus contactos es de tres segundos.







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Desarrollo práctico (Parte 4/4). Sistema automático para el empaque de

manzanas.


Es un sistema que se emplea para empacar manzanas en cajas de cartón. Se

deben de empacar 10 manzanas por caja. El sistema cuenta con 2 bandas

transportadoras accionadas por motores de inducción, una de las cuales (motor

M1) transporta las cajas de cartón y otra (motor M2) transporta las manzanas (ver

figura 76).

Condiciones:

a) Un botón pulsador BP1, inicia la secuencia poniéndose en marcha la banda que transporta

las cajas de cartón.

b) Un sensor de tipo limit switch LS1, detecta cuando una caja vacía llega a la posición de

empaque, deteniéndose la banda transportadora.

c) Una vez lista la caja para el empaque, la banda que transporta las manzanas se pone en

marcha cayendo una a una dentro de la caja.

d) Para la detección de cada una de las manzanas que caen dentro de la caja, se utiliza un

sensor de tipo fotoeléctrico PHS1.

e) Después de que diez manzanas son contabilizadas, la banda que transporta las manzanas

se detiene, y la banda que transporta las cajas se pone nuevamente en marcha.

f) Cuando una nueva caja vacía alcanza la posición de empaque, la banda que transporta las

cajas se detiene, iniciándose nuevamente el empaque de las manzanas, continuando así

con el proceso.

g) Este sistema cuenta también con un botón de paro o emergencia BP2 para detener en

cualquier momento la secuencia.


BP1

BP2

PHS1 `

LS1

R1

CNT1

M2

M1

Figura 75. Diagrama de tiempo que describe el sistema de empaque de manzanas.



Figura 76. Plano de situación del sistema de empaque de manzanas.

1. Dibujar el circuito de control que permitirá gobernar el control del sistema de

empaque de manzanas apoyándose en el diagrama de tiempo de la figura 75.






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Bibliografía.

Goto, Y. (2000). Control con contactos. Centro Nacional de Actualización Docente.

Antología.



Anexo A. Configuración de los relevadores y de su base.

CONFIGURACIÓN DE RELEVADORES ELECTROMAGNÉTICOS OMRON MY4.

CONFIGURACIÓN DE BASES PARA RELEVADORES ELECTROMAGNÉTICOS

OMRON MY4.

1234

5678

9101112

1314 BOBINA



1. IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) International Electrotechnical

Commission

control por contactos

Education