2625.Lab1.3.Grupo3 control industrial ESPE

LABORATORIO No. 1.3. EL CONTACTOR. Funciones y aplicaciones

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA MECATRÓNICA ASIGNATURA: Control Industrial NRC:2625

INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO No.1.3

Profesor: Ing. Andrés Erazo

INTEGRANTES: 1. Andrango Javier 2. Enríquez Andrés 3. Serpa Karolina

30 de Mayo de 2016- Sangolquí

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Unidad 1 INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO PRACTICA No. 1.3 Tema: EL CONTACTOR Funciones y Aplicaciones 1.

Objetivos. General Desarrollar el diseño y la aplicación práctica de un proceso de hidroponía con sistema de riego controlado, haciendo uso de contactores, luces piloto y elementos de mando. Específicos

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Diseñar un circuito básico que simule el comportamiento de un proceso de hidroponía con un sistema controlado de temperatura de agua. Identificar el correcto funcionamiento de cada uno de los elementos a utilizar en la práctica. Ensamblar el circuito trazado con cada uno de los elementos utilizados en el diseño.

2. Materiales y Equipos. Materiales: Tablero industrial No.3 perteneciente al Laboratorio de Control Industrial con sus diferentes dispositivos (porta fusibles, disyuntor, borneras, pulsadores, luces piloto). 1 Fusible de 15[A] -250[V]. Cables AWG 16 de diferentes tamaños con las puntas estañadas. Lista de elementos necesaria para ensamblar el circuito: o 4 contactores o 4 Luces piloto o 2 interruptores o 2 Pulsador NC 2 Pulsador NO o

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Herramientas: 2 Multímetros. Juego de Desarmadores Medianos (estrellas y Planos). Cinta adhesiva. Peladora de cables. Preparatorio desarrollado e impreso con 2 copias del circuito a ensamblar Cuaderno de Apuntes de Laboratorio.

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3. Procedimiento Borneras Teórico Realizar el diagrama de borneras para tres regletas: elementos de mando, órganos de mando, y señalización.

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Circuito Realice el circuito final de implementación de la práctica, e incluya toda la nomenclatura estudiada en clase. Separar el diseño en dos hojas e indicar la nomenclatura para localizar los diferentes contactos de Contactores separados entre las hojas indicadas. Para el desarrollo de la actividad utilizar Autocad Electrical; no se aceptarán diseños en CADeSimu

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Borneras Práctico Identificar en el respaldo fotográfico realizado en la práctica las borneras de conexionado y sus respectivos nombres de acuerdo al literal anterior (Nodos de conexión). Todos los nodos deben ser identificados (Imagen y Organizador gráfico o tabla)

SISTEMA CONEXION

REPRESENTACION

DESCRIPCCION

PD1 NO Inicia el sistema

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PD1 NC Finaliza el Sistema

L1 Indica el funcionamiento del sistema

PD2 NO

Activa el Horno cuando la temperatura del agua no es adecuada.

PD2 NC Desactiva el horno de calentamiento.

L2 Indica el funcionamiento del horno

S1 NO

Sensa el nivel de agua bajo

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S1 NC Sensa el nivel de agua alto

k3 Controla apertura y cierre de la válvula de ingreso de agua.

k4 Controla apertura y cierre de la válvula de salida de agua.

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L3 Indica la activación de la válvula de llenado de agua

L4 Indica la activación de la válvula de salida de agua.

K1

Permite energizar el circuito de control, además del encendido y apagado del sistema.

K2

Permite energizar los sensores de nivel, tambien para activar o desactivar la luz piloto que la determina en fucnionamiento.

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Quizas se visualize borrosa la imagen y no se pueda apreciar de mejor manera la conexión de borneras, pero se tratara de explicar de mejor manera su conexión.

BORNERAS DE LUCES INDICADORAS.

Tres cables rojos de la imagen estan puenteados la tierras de las luces indicadoras, solo se puenteó con 3 cables ya que son 4 luces indicadoras, ademas el cable engro es el cable que va directo a tierra. El cable azul y el resto de cables van hacia la parte de atrás del tablero de control para conectar a las diferentes luces. BORNERAS DE LOS CONTACTORES

La apreciacion no es tan buena pero esas borneras van conectadas directamente a los contactores, utilizamos borneras ya que el contactor 1 necesito varios cables que salgan de el, pero una bornera no basta, por lo que se coloco 3 borneras para este contactor.

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BORNERAS DE LOS SENSORES “

”

Estas borneras fueron usadas para la conexión del cableado electrico de los controles de mando (PD1,PD2,S1,S2) con los contactores de los contactos que se encuentran en otra regleta. CONTACTORES

En la inagen podemos observar en orden el numero de contactores del 1 al 4 empezando desde la izquierda. De estos contactores parten a las borneras ya indicadas anteriormente, usamos cables que parten de la bobina, contactos principales y auxiliares. BORNERAS DE TIERRA

Como necesitamos varias tierras, decidimos puentear 3 borneras para asi satisfacer las demas tierras del circuito ya sea del circuito de potencia o de control. BORNERA DE FASE

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Utilizamos solo una bornera del cual parten 3 cables rojos, el cable blanco es el que viene directo del disyuntor, los vables rojos van repatidos a diferentes borneras como del contactor 1 ya que este contactro necesito directamente la linea de conexión.

Normativas Indicar la normativa de protección que deberían llevar los dispositivos a utilizarse en el proceso indicado e indicar su ambiente de trabajo. De manera general y específica (Elementos en Tableros y Elementos en Campo). La norma IEC 60529. Normalmente conocida como la Protección IP, incluye una lista de números característicos que reflejan la capacidad del gabinete eléctrico de proteger contra el acceso a partes electrificadas por parte de personas, herramientas, humedad, polvo o suciedad. La norma NEMA 250. Igual que la IEC 60529, NEMA 250 se ocupa de la protección contra el ingreso, pero difiere en que también se ocupa de las especificaciones que detallan los criterios mínimos de la construcción, el rendimiento, de pruebas, la resistencia a la corrosión y mucho más. La norma UL 50, 50E. Se basan en las normas NEMA 250. Ambas, NEMA y UL definen normas, pero sólo UL hace cumplir sus normas mediante pruebas y la inspección de terceros

Consideraciones de un sistema de hidroponía:   

Ubicado al ambiente; es decir el sistema debe soportar polvo, humedad, calor, etc. Inmersión en agua(sensores) El tablero debe ser resistente a permanecer al aire libre y a cambios impredecibles de clima

Calificación del gabinete o tablero industrial.

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NEMA

I

E

L

I

E

Sólidos

Líquidos

Calificación del Gabinete

UL Sólidos

Líquidos

Proporciona un grado de protección contra el acceso a piezas peligrosas y el ingreso de objetos extraños sólidos (suciedad que cae y polvo soplado por el viento)

Proporciona un grado de protección contra el ingreso de agua (lluvia, aguanieve, salpicadura de agua y agua dirigida con manguera)

Tipo 4

Proporciona un grado de protección contra el contacto incidental (menor), suciedad que cae y polvo soplado por el viento

Proporciona un grado de protección contra lluvia, aguanieve, nieve, salpicadura de agua y agua dirigida con manguera

Proporciona un grado de protección contra el acceso a piezas peligrosas y el ingreso de objetos extraños sólidos (suciedad que cae y polvo soplado por el viento)

Proporciona un grado de protección contra el ingreso de agua (lluvia, aguanieve, nieve, salpicadura de agua, y agua dirigida con manguera) y proporciona un mayor nivel de protección contra la corrosión

Tipo 4X

Proporciona un grado de protección contra el contacto incidental (menor), suciedad que cae y polvo soplado por el viento

Proporciona un grado de protección contra lluvia, aguanieve, nieve, salpicadura de agua, agua dirigida con manguera y corrosión

Tabla 1. Calificaciones de tipos de gabinete como los define UL50, 50E y NEMA 250

Primer número

Segundo número

IP

Prueba IP

IP

Prueba IP

5

Protegido contra el polvo (ingreso limitado, sin acumulación dañina)

5

Protegido contra chorros a baja presión de agua desde todas las direcciones (se permite un ingreso limitado)

6

Totalmente protegido contra el polvo

6

Protegido contra chorros fuertes de agua

7

Protegido contra los efectos de inmersión entre 15 cm y 1 m

Tabla 2. Calificaciones IP requeridas para diferentes componentes

Elemento

Normativa

Tablero de control (con todos los dispositivos de control) Pulsadores, interruptores y luces piloto.

NEMA 4, IP66

Sensor de nivel alto y bajo.

Carcasa NEMA 4X, IP65

Sensor de temperatura.

NEMA 4X, IP65

Electroválvulas de riego

IP65

Tabla 3. Calificaciones para los diferentes elementos del sistema de hidroponía.

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Dispositivos Indicar dos tipos de sensores que se podrían ocupar para el ensamblado real de cada uno de los sensores del sistema. Indicar características generales, características de funcionamiento, calibre de cable de conexionado para una distancia de 100 metros entre tableros. 

Sensores de nivel 1. Transmisor de nivel ultrasónico de alimentación por bucle sin contacto Marca

Omega

Modelo Rango de medición Anchura del haz Uso Salida analógica V Entrada Presión Temperatura de proceso Banda muerta Carcasa

LVU816 3 rangos de hasta 10m de profundidad 7.6cm de diámetro Líquidos ultra limpios, corrosivos o residuales 4 a 20 [mA] 12 a 28 [Vdc] 30 [PSI] -20 °C a 60 °C 20cm NEMA 4X (IP65)

2. Sensor de nivel de agua de Acero Inoxidable serie R Marca Modelo Rango de medición Anchura del haz Uso

Sensovant

Serie R Líquidos agresivos o corrosivos, incluye Agua salada, refrigerante, ácidos y líquidos Basados en productos químicos Salida analógica 0 a 5 [Vdc] V Entrada 6 a 24 [Vdc] I Entrada Menor a 10 [mA] a 12[V] Presión Temperatura de proceso -40 °C a 125 °C Banda muerta Carcasa Acero inoxidable y protección IP67

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Sensores de temperatura 1. Sensor de temperatura de inmersión NTC. Marca

Honeywell

Modelo

T7425A

Característica Resistencia Rango de operación Montaje Longitud del cable Longitud de vaina Adicional

NTC20 20 [Kohm] -20 °C a 140°C en tubería 2.5m 75mm Material: Teflón(PTFE). Protección IP65

2. Sensor de temperatura PT100

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Marca

Arian control & Instrumentación

Modelo

RTD-PT100

Característica Resistencia Rango de operación Montaje Longitud del cable Longitud de vaina Distancia Adicional

100 [ohm] -50 °C a 250°C En Riel según denominaciónDIN 30 [m] Material: Teflón(PTFE). Protección IP65

Realizar una tabla comparativa entre sensores propuestos (Diferentes marcas).

Dependiendo de la aplicación a la que está destinado uno u otro sensor puede ofrecer características mínimas requeridas para su montaje y utilización, así mismo cada fabricante presta información que hace más fácil escoger entre los diferentes sensores disponibles en el mercado. Escoger entre uno u otro dependerá del uso a que este destinado y del presupuesto con se cuenta para desarrollar la aplicación

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1. Sensores de nivel Marca

Omega

Sensovant

Modelo Rango de medición

LVU816 3 rangos de hasta 10m de profundidad 7.6cm de diámetro Líquidos ultra limpios, corrosivos o residuales

Serie R -

Anchura del haz Uso

Salida analógica V Entrada Presión Temperatura de proceso Banda muerta Carcasa

4 a 20 [mA] 12 a 28 [Vdc] 30 [PSI] -20 °C a 60 °C 20cm NEMA 4X (IP65)

Líquidos agresivos o corrosivos, incluye Agua salada, refrigerante, ácidos y líquidos Basados en productos químicos 0 a 5 [Vdc] 6 a 24 [Vdc] -40 °C a 125 °C Acero inoxidable y protección IP67

2. Sensores de temperatura

Marca

Honeywell

Arian control & Instrumentación

Modelo

T7425A

RTD-PT100

Característica Resistencia Rango de operación Montaje Longitud del cable Longitud de vaina Distancia Adicional

NTC20 20 [Kohm] -20 °C a 140°C en tubería 2.5m 75mm Material: Teflón(PTFE). Protección IP65

100 [ohm] -50 °C a 250°C En Riel según denominaciónDIN 30 [m] Material: Teflón(PTFE). Protección IP65

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Conexionado Indicar como se conectan los dispositivos de censado a una entrada de una bobina de un Contactor, y a una entrada analógica y digital de un PLC (Esquema Gráfico, explicación y comparación). 

En primera instancia hay que reconocer el tipo de entradas del dispositivo de censado a utilizar para proceder a conectar a un contactor NO de una bobina. Para poder activar el sensor en este diagrama se utiliza un pulsador quien es el encargado de energizar la bonina y por consiguiente cambiar los estados de los contactores.

Para conectar un sensor a un PLC, el proveedor industrial DIRCASA recomienda el siguiente procedimiento: - Debemos conocer el tipo de entradas del PLC, estos tienen dos tipo de entradas: PNP y NPN; si no hacemos la conexión correcta simplemente no funcionará

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- Observar el código de colores del sensor, café es positivo, azul negativo y negro es el de la señal, este va a la entrada del PLC - Hacemos las conexiones así, el cable café al positivo del PLC, el azul al negativo del PLC y el cable negro a una de las entradas del PLC.

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Qué elementos extras se necesitan para el conexionado a un PLC? Cuál es la configuración/circuito de los elementos para el conexionado?

Para conectar un sensor a un PLC, el proveedor industrial DIRCASA recomienda el siguiente procedimiento: o

o

o

Debemos conocer el tipo de entradas del PLC, estos tienen dos tipo de entradas: PNP y NPN; si no hacemos la conexión correcta simplemente no funcionará Observar el código de colores del sensor, café es positivo, azul negativo y negro es el de la señal, este va a la entrada del PLC Hacemos las conexiones así, el cable café al positivo del PLC, el azul al negativo del PLC y el cable negro a una de las entradas del PLC

Optimización Realizar una tabla con los mínimos elementos necesarios para la construcción. 

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Simbología

Elemento Fusible

Descripción Dispositivo de protección.

Número 3

Disyuntor

Dispositivo de protección. 1

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Pulsador NO S1, S3

Pulsador de Encendido del proceso

2

Pulsador NC S2, S4

Pulsador de Apagado del proceso

2

Contactor K, debe contener como mínimo un contacto NO K1, K2, K3, K4

Contactor usado para la conmutación del circutio

Interruptor I1, I2

Representan a los sensores de nivel (Alto y Bajo)

Luz piloto H1, H2, H3, H4

Indican la activación de los diferentes sensores y válvulas ejemplificadas en el diseño

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Realizar dos cotizaciones online o físicas de dos proformas con los elementos a utilizarse para armar los tres tableros propuestos (Sensores – Elementos de Mando – Órganos de Mando)

Cotización 1 Marca Steck

Elemento Fusible Disyuntor Pulsador S1 NO Pulsador S2 NC Contactor K, debe contener como mínimo un contacto NO Interruptor S3 Interruptor S4

Número 3 1 2 1

Precio ($) 0.6 68.98 3.02 1.51

2

37.11 + 8.68

1 1

3.18 3.18

2

4

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Luz piloto H1 (VERDE) Luz piloto H2 (VERDE)

1

9.09

1

9.09

TOTAL

144.44

Cotización 2 Marca Siemens

Elemento Fusible Disyuntor Pulsador S1 NO Pulsador S2 NC Contactor K, debe contener como mínimo un contacto NO Interruptor S3 Interruptor S4 Luz piloto H1 (VERDE) Luz piloto H2 (VERDE)

Número 3 1 2 1

Precio 0.80 69.31 21.94 10.97

2

31.99 + 10.14

1 1

15.59 15.59

1

12.48

1

12.48

TOTAL

201.29

Hacia la industria Definir una empresa en específico en el Ecuador en la cual se pueda implementar el sistema propuesto. 

Según la información presentada por diversos medios de comunicación escritos del país en Cuenca existen diversas empresas dedicadas a este cultivo, una de estas es INCUSA. Dicha empresa además de contar con granjas demostrativas y cultivos para comercio, proveen de apoyo para personas que deseen iniciarse en el cultivo hidropónico. El sistema que se ha propuesto se lo puede implementar a manera de una sociedad con la empresa para aquellas personas que ya han recurrido a INCUSA y deseen expandir sus cultivos y mejorar su producción, lo cual traería beneficios a las tres partes. 

Desarrollar una propuesta de una hoja, para vender la idea a la empresa indicada. Se calificará la parte técnica y la invención generada con la propuesta; además de los costos que involucren la implementación de la misma (Costo materiales y mano de obra – Costo instalaciones, etc.)

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PROPUESTA A PRODUCTOS GUADALUPE NOMBRE DE LA PROPUESTA Cultivo Hidropónico DESCRIPCIÓN

En el proyecto se encargará de la parte de control del proceso, para todo producir todo el sistema se deberá contar con un especialista de suelos y además contar con las dimensiones requeridas por el Gerente de la empresa El control de proceso tiene una manera muy óptima de funcionar y además cuenta con los materiales suficientes para que funcione de una manera eficaz con lo cual reducimos costos, espacio y dinero Para los elementos seleccionados se escogió Siemens debido a sus normas de calidad y porque son durables. Ya que se va a trabajar en un ambiente donde existe mucho polvo, debemos escoger lo más resistente, para los leds se escogió de la marca Steck para así abaratar un poco el precio, ya que esto solo cuenta para una parte. Ya que si es muy grande el terreno y cada planta necesita diferentes tiempos de regado se deberá implementar otro sistema de control Opinión De acuerdo a su trabajo realizado, qué impacto tendría la generación de proyectos de implementación industrial en el país? La implementación industrial de por si trae beneficios a la industria sea cual sea su ámbito de desarrollo y generar proyectos de implementación industrial puede abrir puestos de trabajo en diferentes ocupaciones, se lograría mejorar la producción a menor costo al no tener que realizar

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tareas que son repetitivas o peligrosas para las personas, se puede aprovechar al máximo de los recursos que conforman un proceso para desarrollar una actividad o producto final y de mejor calidad que sea capaz de competir en el mercado local .

4. Hoja de Datos

5. Conclusiones: 

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

El diseño del circuito desarrollado previo a la práctica cumplió con cada uno de los aspectos presentes en el objetivo de la práctica La importancia de los elementos de seguridad, tal como es el fusible que cuando existe una falla o un cortocircuito, rápidamente este dejará de pasar la corriente, o los breakers de cada caja son indispensables para el buen estado de los equipos y de los operarios El ensamblado se puede ir adquiriendo experiencia, de cómo armar los tableros de control, ya que también nos ayudara a ser más ordenados a la hora de armar estos tableros, también se puede ir viendo errores comunes y solucionar problemas de conexión

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Además de la experticia al momento de ensamblar tableros de control, y el manejo de multitud de sensores, se debe tomar en cuenta las normativas con las que los estos deben trabajar, ya que de acuerdo a la aplicación estos deben asegurar una larga vida útil aun en las peores condiciones de trabajo.

6. Recomendaciones: 

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

Usar las herramientas adecuadas para cada uno de los dispositivos ya que muchos de estos están conformados por partes plásticas o necesitan de cierta herramienta para su regulación; seguir estos procedimientos prolonga la vida útil de los dispositivos. Revisar el estado del circuito ensamblado antes de energizar, para evitar posibles daños producto de una mala conexión. Sírvase de revisar continuidad en los puntos que sean pertinentes para así determinar qué punto del circuito está fallando. Revisar siempre el estado del tablero antes de realizar cualquier conexión, así mismo que cada uno de los dispositivos que lo conforman trabajen adecuadamente.

7. Referencias Bibliográficas [1]. TRANSMISOR DE NIVEL ULTRASÓNICO DE ALIMENTACIÓN POR BUCLE SIN CONTACTO. (2016). oemga.com. Retrieved May 30, 2016, from http://es.omega.com/green/pdf/LVU800.pdf [2]. Sensor de temperatura de inmersión. (2016). honeywell.com. Retrieved May 30, 2016, from https://products.ecc.emea.honeywell.com/spain/pdf/t7425a-et-sp01r0613.pdf [3]. Pt100, su operación, instalación y tablas. (2016). arian.cl. Retrieved May 30, 2016, from http://www.arian.cl/downloads/nt-004.pdf [4]. Pared, S. (2016). Sensor Interruptor Infrarrojo PIR 110 Volts AC 1000 Watts Pared - Cipres Shop. Cipres Shop. Retrieved May 30, 2016, from http://cipresshop.com/es/automatizaciondel-hogar/105-sensor-interruptor-infrarrojo-pir-110-volts-ac-1000-watts7500000000091.html [5]. Liquid Level Sensor. (2016). sensovant.com. Retrieved May 30, 2016, from http://sensovant.com/productos/pdf/caudal-flujo-liquidos/nivel/capacitivo/R-SeriesStainless-Steel.pdf [6]. omo se conecta un Sensor a un PLC. ~ #DIRCASA - Proveedor Industrial. (2016). Dircasacalora.blogspot.com. Retrieved May 30, 2016, from http://dircasacalora.blogspot.com/2010/02/como-se-conecta-un-sensor-un-plc.html#.V0vB7vl97IU [7]. ¿ Qué es un sensor PT100 ? | Sistemas de Regulación y Control, S.L. :: Especialistas en temperatura y control de procesos. (2016). Srcsl.com. Retrieved May 30, 2016, from http://srcsl.com/que-es-un-sensor-pt100/