PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD ELECTRÓNICA Y NEUMÁTICA
ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
La electricidad es el área que se encarga del estudio del comportamiento e interacción de las cargas eléctricas.
Se puede obtener a través de: Inducción Procesos electroquímicos Calor Luz
VARIABLES ELECTRICAS
VOLTAJE O TENSIÓN: Es la fuerza necesaria para empujar los electrones a través de un circuito. Se mide en VOLTIOS (V) Alessandro Volta Físico Italiano 1745 – 1827
Voltaje Alterno:caracterizado por cambiar de polaridad, es suministrado por todo tipo de generador, se denota como:
AC ACV V~
110v
t(s)
V(v)
100.000 v
Central Eléctrica
Subestación
44.000 v
Transformador
115 – 220 v
220 – 440 v
Hogar
Industria
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGIA TRIFÁSICA
Se utiliza para la Generación: De 4 a 13.2KV
Transformación: (Elevación) De 110KV a 500KV
Transporte: De 110KV a 500KV
Distribución: (Reducción) De 13.2KV o 7.6KV
Consumo típico en redes eléctricas Industriales y Comerciales: 440V, 220V, 115V
t(s)
V(v)3
R S T
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGIA MONOFÁSICA
Utilizada principalmente para el consumo en redes residenciales y algunos sectores comerciales
Sus valores típicos son 115V y 220V
Se llama monofásica trifilar ya que desde las líneas primarias se toma una fase y a partir de un transformador se divide en dos líneas vivas, cada una de 110V respecto al Neutro.
R
S
T
N
13.2kV
110v
110v
N
Continuación tipos de voltaje
Voltaje Directo: caracterizado por no cambiar de valor, es constante; suministrado por todo tipo de Pilas, Baterías y fuentes rectificadoras; se denota como: DC DCV V --
t(s)
12v
V(v)
CORRIENTE ELÉCTRICA
Es el movimiento de electrones, Impulsados por un voltaje solicitados por un tipo de carga. Su unidad es el AMPERIO (A). André Marie Ampere Científico Francés (1775 – 1836).
La corriente es una consecuencia de un voltaje aplicado a una carga.
La cantidad de amperios dependerán del trabajo a realizar por esta.
VV
AA
RIESGOS DE LA CORRIENTE EN EL CUERPO
De 0 A a 8 mA: No hay Efecto Alguno De 8 mA a 15 mA: Ligero Cosquilleo De 15 mA a 25 mA: Choque eléctrico sin pérdida de
capacidad motriz. De 25 mA a 35 mA: Choque eléctrico doloroso con
posible pérdida de capacidad motriz. De 35 mA a 50 mA: Dificultad para respirar. De 50 mA a 100 mA: Fibrilación del Corazón. De 100 mA a 200 mA: Quemaduras 1º, 2º y 3 grado.
RESISTENCIA ELECTRICA Propiedad que presentan todos los materiales para
oponerse al paso de la corriente eléctrica. Su unidad de medida es el OHMIO (Ω) Georg Simon Ohm Científico alemán (1787 – 1854) .
103
OTRA FORMA DE RESISTENCIA
Se presenta por la longitud y calibre de los conductores.
Típicamente en los devanados o inducidos tales como: Solenoides Transformadores Motores Balastos
POTENCIA ELECTRICA
Es el trabajo realizado por la corriente eléctrica en una unidad de tiempo; de otra forma es la transformación de la energía eléctrica a otro tipo de energía. Su unidad de medida es el VATIO (W) o el CABALLO DE FUERZA (HP) James Watt Científico Ingles (1736 – 1819) .
La potencia eléctrica se divide en tres tipos: Potencia Nominal o Aparente (Volta Amperios) Potencia Activa o Real (Vatios o H.P) Potencia Reactiva (Volta Amperios Reactivos)
TRANSFORMACIONES TIPICAS DE LA CORRIENTE ELECTRICA
Energía Lumínica Energía Calórica Energía Mecánica Campos Magnéticos Campos Electrostáticos
FACTOR DE POTENCIA
Relación entre la Potencia Activa y la Nominal.
Valor ideal = 1 (Unidad Asimétrica) Valor mínimo residencial =0.90 A nivel industrial si la potencia Reactiva alcanza la
mitad o más de lo que se ha producido en potencia Activa se empezara a cobrar la primera se empezará.
alPotenciaNo
tivaPotenciaAcPF
min.
CIRCUITO SERIE
Es una trayectoria de elementos (resistencias) que se caracteriza porque están unidos uno a continuación del otro. La corriente en este circuito es la misma para todos los elementos.
I
I
I
I
CIRCUITO PARALELO
En este caso los elementos se encuentran uno al frente del otro. Por lo cual la corriente que pasa por cada resistencia puede ser diferente. El voltaje es el mismo en cada elemento.
VV V
CIRCUITO SERIE - PARALELO (MIXTO)
Es una combinación de un circuito serie con un circuito paralelo. En consecuencia cada elemento tendrá las características eléctricas de acuerdo a su forma de conexión.
V
I
I
V
I1
I2
ESTADOS DE LOS CIRCUITOS
CIRCUITO ABIERTO
AC
SW
110v
VOTAJE: Depende de la fuente
CORRIENTE: Cero Amperios
RESISTENCIA: Infinita
VOTAJE: Cero Voltios
110vAC
SW
CORRIENTE: Depende de la Carga
RESISTENCIA: Relativamente baja
CIRCUITO CERRADO
ESTADOS DE LOS CIRCUITOS
AC
SW
CORTO CIRCUITO
110v
VOTAJE: Cero Voltios
CORRIENTE: Infinita
RESISTENCIA: Cero Ohmios
Elementofuera delcircuito
Fuenteen corto
LEYES FUNDAMENTALES
V
I RVoltaje (V) = Corriente (A) x Resistencia
LEY DE OHM
LEYES FUNDAMENTALES
V IPotencia (W) = Voltaje (V) x Corriente (A)
LEY DE WATT
P
xRIWP 2)( R
VWP
2
)(
MANEJO DEL MULTÍMETRO O TESTER
MEDICIÓN DE VOLTAJE Identificar tipo de voltaje: Perilla en la Escala mayor del
rango; si no se aprecia el valor bajar de escala gradualmente.
Punta ROJA Ubicarla en
Punta NEGRA ubicarla en Se mide en PARALELO
V V
/VCOM
/VCOMmAA10
V
VAA
-))
200m20
200
750
200m
20
200
750
2M200K
20K
2K
200
20m200m
10
10200m
20mv
MANEJO DEL MULTÍMETRO O TESTER
MEDICIÓN DE CORRIENTE Identificar tipo de voltaje: Perilla en la Escala mayor del
rango; si no se aprecia el valor bajar de escala gradualmente.
Punta ROJA Ubicarla en
Punta NEGRA ubicarla en Se mide en SERIE
COMA
A
AA
A
/VCOMmAA10
V
VAA
-))
200m20
200
750
200m
20
200
750
2M200K
20K
2K
200
20m200m
10
10200m
20m
MANEJO DEL MULTÍMETRO O TESTER
MEDICIÓN DE RESISTENCIA Dispositivo sin alimentación Perilla en la Escala mayor del
rango; si no se aprecia el valor bajar de escala gradualmente.
Punta ROJA Ubicarla en
Punta NEGRA ubicarla en Se mide en Paralelo
COM
/VCOMmAA10
V
VAA
-))
200m20
200
750
200m
20
200
750
2M200K
20K
2K
200
20m200m
10
10200m
20m
MOTOR ELECTRICO
Elemento que convierte energía eléctrica en energía mecánica por el principio de inducción electromagnética.
MOTOR
CORRIENTECONTINUA
CORRIENTEALTERNA
SERIE
DERIVACION
COMPOUND
SÍNCRONOS
ASÍNCRONOS
MONOFÁSICOS
ARRANQUE CONCAPACITOR
CAPACITORPERMANENTE
DOBLECAPACITOR
TRIFÁSICOS
ROTORDEVANADO
ROTORLAMINADO
ESTRUCTURA DEL MOTOR
El motor esta constituido por: ESTATOR: formado por paquetes de láminas
de acero al silicio troquelados. Es una de las partes magnéticas del motor, esta constituida por láminas troqueladas en forma de ranuras con el objeto de que la bobina del estator pueda alojarse en dichas ranuras.
En las ranuras del estator se alojan las bobinas del estator que pueden considerarse en forma análoga al transformador como el circuito primario.
ESTRUCTURA DEL MOTOR
ROTOR: Es la parte móvil donde se induce el campo generado por el estator y por el fenómeno de atracción repulsión se produce el movimiento de este.
Esta constituido por un árbol, Unos rodamientos además de su parte central que lo hace característico ya que puede ser
Devanado: porque su bobinado esta devanado en las ranuras
Jaula de Ardilla: el bobinado esta constituido por barras que se vacían sobre el rotor destinado para este fin, al fundirse en el rotor quedan unidas entre si en cortocircuito, en forma de jaula de ardilla.
MOTOR MONOFÁSICO 110V- 220V
Caracterizado por tener el devanado de arranque dividido en dos secciones iguales.
El circuito de arranque esta conformado por un devanado, un capacitor y un Interruptor centrífugo (Motores de Arranque con Capacitor)
El devanado de arranque presentará mayor valor de resistencia que cualquiera de las secciones de trabajo.
El capacitor es el elemento que se encarga de generar un atraso de el voltaje respecto a la corriente (90º) ofreciendo el par de arranque al motor.
CAPACITORES
Electrolíticos: Diseñados para un trabajo intermitente de breve duración construido a partir de dos folios de aluminio separados por una capa de oxido de aluminio. Su valor oscila entre 2 y 800µF (Motores de Arranque con capacitor)
Impregnación de Aceite: Diseñados para prestar un servicio permanente; construido a partir de varias hojas de papel impregnadas de aceite. Su valor oscila entre 2 y 50µF (Motores con capacitor permanente)
Interruptor Centrífugo
Cumple con la misión de desconectar el arrollamiento de arranque cuando el rotor alcanza aproximadamente el 75% de su velocidad nominal.
ROTOR EN REPOSO O APOCA VELOCIDAD:
CONTACTOS CERRADOS
ROTOR A VELOCIDADRÉGIMEN:
CONTACTOS ABIERTOS
ESQUEMAS DE MOTORES
Devanadode
Arranque
InterruptorCentrífugo
Sección1
Sección2
T8
T5
T1
T2
T3
T4
Devanadode
Arranque
Sección1
Sección2
T8
T5
T1
T2
T3
T4
ARRANQUE CONCAPACITOR
CAPACITORPERMANENTE
Nº DE TERMINALES EXTERNAS
Si un motor monofásico presenta solo dos terminales externas se alimenta a una sola tensión y no podrá realizarse inversión de marcha.
Si presenta cuatro terminales se alimenta a una sola tensión y podrá realizarse inversión de marcha
Si presenta seis terminales externas podrá alimentarse a dos tensiones distintas (110V – 220V) y podrá realizarse la inversión de marcha
CONEXIÓN DE MOTORES
Devanadode
Arranque
Sección1
Sección2
T8
T5
T1
T2
T3
T4
T1 T3T8 T2 T4T5
110V
T1 T3T8 T2 T4T5
220V
CONEXIÓN DE MOTORES
La inversión de marcha consiste en el intercambio de las terminales del circuito de arranque (T8y T5)
Devanadode
Arranque
Sección1
Sección2
T8
T5
T1
T2
T3
T4
T1 T3T8 T2 T4T5
110V
T1 T3 T8T2 T4T5
110V
CONEXIÓN DE MOTORES
La inversión de marcha consiste en el intercambio de las terminales del circuito de arranque (T8y T5)
Devanadode
Arranque
Sección1
Sección2
T8
T5
T1
T2
T3
T4
T1 T3T8 T2 T4T5
220V
T1 T3 T8T2 T4T5
220V
MOTOR TRIFÁSICO
Fabricados en diversas potencias, caracterizados por una velocidad más constante y con elevado par de arranque; algunos de ellos trabajan a dos tensiones distintas.
CONSTITUCIÓN
Los motores trifásicos no soportan elementos auxiliares de arranque como capacitor, escobillas o interruptor centrífugo; posee tres devanados con iguales características físicas como eléctricas, donde uno de ellos sirve como elemento de arranque.
L1
L2 L3
R S T
SERVOMOTORES
Un Servo es un tipo de motor que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada.
CONTROL DEL SERVOMOTOR Para controlar un servo se debe aplicar un pulso de
duración y frecuencia específicos. todos los servos disponen de tres cables dos para alimentación y otro cable para aplicar el tren de pulsos de control que harán que el circuito de control diferencial interno ponga el servo en la posición indicada por la anchura del pulso.
SEÑAL DE CONTROL DEL SERVO
La señal de control de un servo es suministrada por un circuito programado que lleva almacenado un PWM (Modulador de Ancho de Pulso). Básicamente una señal cuadrada que tiene diferentes tiempos en el ancho del plso.
0.5mS 1.5mS 2.5mS
20mS/60Hz 20mS/60Hz 20mS/60Hz
0 90 180
MOTOR DE CAMPANA
Caracterizado porque tanto el arranque, la velocidad y parada se realiza electrónicamente, siendo esta última la que le da su nombre ya que soporta una accesorio en forma de campana que genera un campo magnético y frena el rotor gradualmente.
MOTOR PASO A PASO
En los motores paso a paso se puede regular la velocidad y la dirección de giro como en los convencionales pero tienen la gran diferencia de que se pueden dejar en una posición fija y se puede hacer un giro del número de grados o de vueltas que se requieran.
BASES NEUMÁTICAS
La neumática se define como el área que utiliza el aire comprimido como medio de trabajo en la industria; aplicada desde la década del 50 y que ha contribuido al concepto de automatización de maquinaria y en consecuencia procesos.
Presenta características como: Cantidad Transporte Acumulación Temperatura Velocidad Fuerza
SIMBOLOS SISTEMA DE GENERACIÓN
GENERACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO
COMPRESOR: Elemento que toma el aire de medio ambiente y eleva su presión
ACUMULADOR DE AIRE
Elemento que amacena el aire proveniente del compresor, sirve además como refrigerador y evita las oscilaciones de presión en la red.
SECADOR DE AIRE
Encargado de eliminar el exceso de humedad (Condensado del aire)
TIPOS DE SECADO
TIPOS DE SECADO
UNIDAD DE MANTENIMIENTO
Realiza el ultimo acondicionamiento del aire en el punto de trabajo
PARTES UNIDAD DE MANTENIMIENTO
PARTES UNIDAD DE MANTENIMIENTO
SISTEMA GENERACION DE AIRE
RED NEUMÁTICA
VÁLVULAS DE VIAS
VÁLVULAS DE VIAS
ACCIONAMIENTOS VÁLVULAS DE VÍAS
ACCIONAMIENTOS VÁLVULAS DE VÍAS
VÁLVULAS 3/2
VÁLVULAS 3/2
VÁLVULAS 3/2
VÁLVULAS 3/2
VÁLVULAS 3/2
EJEMPLOS VÁLVULAS DE VIAS
VÁLVULA 5/2
VÁLVULA 5/2
EJEMPLOS VÁLVULAS DE VIAS
VÁLVULAS ANTIRRETORNO O BLOQUEO
VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUJO
VÁLVULAS DE BLOQUEO
VÁLVULAS DE BLOQUEO
VÁLVULA SELECTORA
VÁLVULA DE SIMULTANEIDAD
EJEMPLO VÁLVULA ANTIRRETORNO
ESTRANGULACIÓN ANTIRRETORNO
EJEMPLOS VÁLVULAS ANTIRRETORNO
SIMULTANEIDAD TEMPORIZADORA
OTRAS VALVULAS Y SENSORES
ESCAPE RÁPIDO
V. DE SECUENCIA
REGULADORADE
PRESIÓN
SENSORES
INFRAROJOCAPACITIVO INDUCTIVO
ELECTROVÁLVULAS
ACCESORIOS
ACTUADORES
LINEALES
CILINDRO DOBLE EFECTO
CILINDRO TANDEM
ACTUADORES LINEALES
SIN VÁSTAGO
SIMPLE EFECTO DOBLE EFECTO
ACTUADORES OSCILANTES Y ROTATIVOS
ACTUADOR OSCILANTE
ACTUADOR ROTATIVO
ESTRUCTURA DEL SISTEMA UN NEUMÁTICO
CONTROL CILINDRO SIMPLE EFECTO
CONTROL CILINDRO SIMPLE EFECTO
APLICACIÓN VALVULA 5/2
APLICACIÓN VALVULA 5/2
VÁLVULA DE SECUENCIA
VÁLVULA DE SECUENCIA
VÁLVULA TEMPORIZADORA
VÁLVULA TEMPORIZADORA
NOMENCLATURA EN EL DIAGRAMA
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
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