INGENIERÍA MECATRÓNICA

MATERIA:

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES

REPORTE:

PRÁCTICA 1

HUATABAMPO, SONORA. A 16 de febrero del 2015

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………….2

MARCO TEÓRICO…………………………………………………………..2

Relevador……………………………………………………………….......2

El experimento de Henry………………………………………………......3

Descripción………………………………………………………………...3

Estructura y funcionamiento…………………………………………….....4

Tipos de relés………………………………………………………………4

Ventajas del uso de relés……………………………………………….......5

DESARROLLO……………………………………………………..…….…..6

Justificación………………………………………………………..……....6

Material utilizado…………………………………………………..……....6

Procedimiento…………………………………………………..………….6

CONCLUSIÓN………………………………………………………………..8

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………...8

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INTRODUCCION

En la actualidad en los procesos industriales de control es muy común ver que se utilicen PLC´s, debido a su eficiencia a la hora de realizar un trabajo y adaptación al necesitar modificar un proceso ya existente. Anteriormente a los PLC se utilizaba un sistema de relevadores solo que estos necesitaban un mantenimiento más exigente además de que ocupaban mucho espacio y a la hora de querer ampliar o hacer una modificación en el proceso era muy complicado. También el alambrado de muchos relés en un sistema muy grande era muy complicado, si había una falla, la detección del error era muy tediosa y lenta. A continuación se llevara a cabo una pequeña demostración de cómo se trabajaba anteriormente a los PLC´s.

MARCO TEÓRICO

Relevador

El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. 

Joseph Henry (Albany, 17 de diciembre de 1797 - Washington, 13 de mayo de 1878) fue un físico estadounidense conocido por su trabajo acerca del electromagnetismo, en electroimanes y relés. Descubrió la inducción electromagnética aunque luego averiguó que Faraday se le había adelantado.

Las vidas de M. Faraday y Joseph Henry tienen muchos elementos en común. Los dos provenían de familias muy humildes y se vieron obligados a trabajar desde muy jóvenes por lo que no pudieron seguir sus estudios. Henry fue aprendiz de relojero a los trece años (Faraday lo sería de encuadernador también a esa misma edad).

Como Faraday, Henry se interesó por el experimento de Oersted y, en 1830, descubrió el principio de la inducción electromagnética, pero tardó tanto tiempo en publicar su trabajo que el descubrimiento se le concedió a Faraday.

En 1831, Henry inventó el telégrafo y, en 1835, perfeccionó su invento para que se pudiese usar a muy largas distancias. Con todo, no lo patentó. Fue Samuel Morse quien, ayudado personalmente por Henry, puso en práctica el primer telégrafo en 1839 entre Baltimore y Washington, después de conseguir ayuda financiera del Congreso de los Estados Unidos.

Henry destacó también como un excelente administrador. Ejerció cargos de máxima responsabilidad en varias instituciones científicas estadounidenses. Fomentó el desarrollo de nuevas ciencias y alentó el intercambio y la comunicación de ideas científicas a escala

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Ilustración 1. Joseph Henry.

mundial. Fue profesor de Princeton y director del Smithsonian Institution. A la unidad de inductancia se le llamó Henrio en su honor.

El experimento de Henry:

Henry descubrió, de forma independiente y simultánea a Faraday, que un campo magnético variable induce una fuerza electromotriz. En particular, Henry observó que, si un conductor se mueve perpendicularmente a un campo magnético, aparece una diferencia de potencial entre los extremos del conductor.

El interés del experimento de Henry reside en que la aparición de la fuerza electromotriz inducida puede ser explicada de forma clara por la ley de Lorentz, es decir, por las fuerzas que el campo magnético ejerce sobre las cargas del conductor.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé"...

Descripción

En la Ilustración 3 se representa, de forma esquemática, la disposición de los distintos elementos que forman un relé de un único contacto de trabajo o circuito. En la Ilustración 4 se puede ver su funcionamiento y cómo conmuta al activarse y desactivarse su bobina.

Ilustración 3. Partes de un relevador.

Estructura y funcionamiento

El electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.A ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Si se le aplica un voltaje a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que los contactos

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hagan una conexión. Estos contactos pueden ser considerados como el interruptor, que permite que la corriente fluya entre los dos puntos que cerraron el circuito.

Tipos de relés

Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de su intensidad admisible, del tipo de corriente de accionamiento, del tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores en lugar de relés.

Relés electromecánicos

Relés de tipo armadura: pese a ser los más antiguos siguen siendo lo más utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).

Relés de núcleo móvil: a diferencia del anterior modelo estos están formados por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes.

Relé tipo red o de lengüeta: están constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados sobre delgadas láminas de metal. Estos contactos conmutan por la excitación de una bobina, que se encuentra alrededor de la mencionada ampolla.

Relés polarizados o biestables: se componen de una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de un electroimán, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el electroimán, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se polariza al revés, el giro será en sentido contrario, abriendo los contactos o cerrando otro circuito.

Relé de estado sólido

Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico, además de poder conmutar altos amperajes que en el caso del relé

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Ilustración 4. Funcionamiento de un relé.

electromecánico destruirían en poco tiempo los contactos. Estos relés permiten una velocidad de conmutación muy superior a la de los relés electromecánicos.

Relé de corriente alterna:

Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado a la red, en algunos lugares, como varios países de Europa y latinoamérica oscilarán a 50 Hz y en otros, como en Estados Unidos lo harán a 60 Hz. Este hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a distancia. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen.

Relé de láminas. Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena acciona su contacto, las demás no. Los relés de láminas se utilizaron en aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol.

Ventajas del uso de relés

La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control.

En el caso presentado podemos ver un grupo de relés en bases interfaces que son controlado por módulos digitales programables que permiten crear funciones de temporización y contador como si de un mini PLC (Controlador Lógico Programable) se tratase.

Con estos modernos sistemas los relés pueden actuar de forma programada e independiente lo que supone grandes ventajas en su aplicación aumentando su uso en aplicaciones sin necesidad de utilizar controles como PLC's u otros medios para comandarlos. Se puede encender por ejemplo una bombilla o motor y al encenderlo se apaga el otro motor o bombilla.

DESARROLLO.

Justificación.

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Ilustración 5. Relé de corriente alterna.

Mediante la siguiente práctica se podrá apreciar claramente cómo se llevaba a cabo el control de las diferentes automatizaciones que se tenían varios años atrás. Este es un control básico ya que solo consiste en un simple sistema ON-OFF más sin embargo para fines ilustrativos es más que suficiente.

Material utilizado. 1 Fuente de 12 Vcd. 1 botón NC. 1 botón NA. 1 diodo 1N4001.

1 relé de bobina 12 Vcd, dos tiros doble.

Motor 120 Vac. Toma de corriente a la red eléctrica

casera.

Procedimiento.El circuito que se presenta en la siguiente ilustración es el que se utilizó para llevar a cabo el control de arranque y paro para un motor, en este caso es un motor de Vac, para ello se utiliza el relé, para crear la interfaz entre el circuito de control y el circuito de potencia. A continuación se explicará cómo se realizan las conexiones y como funciona cada una de las partes.

Ilustración 6.- Circuito para el control de arranque y paro de un motor.

Primero que nada se arma el circuito de control, para ello se hace la conexión de la fuente de voltaje de 12 V a la bobina del relé, como se muestra en la siguiente ilustración:

Ilustración 7.- conexión de la bobina del relé y los botones de control.

Como se puede apreciar se hizo la conexión de ambos polos de la fuente en la bobina del relé, en el conductor que va desde el polo positivo de la fuente se conectaron ambos botones, el NC y NA. Que son con los que se generará el arranque y paro del motor. Al momento de energizar la bobina del relé al presionar el botón NA se necesita crear un anclaje, esto con el fin de que al momento de soltar el botón NA no se des energice la bobina del relé, para ello se realizan las siguientes conexiones, tal como se muestra en la siguiente ilustración:

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Ilustración 8.- Conexión del anclaje o enclavamiento.

En las nuevas conexiones, los conductores se hacen resaltar en color rojo, con esta simple conexión se hace el anclaje ya que al momento de dejar de presionar el botón NA la corriente seguirá fluyendo a través de una conexión del relé, pues este conmuta de NC a NA y se crea un flujo constante hacia la bobina evitando con ello su desactivación. El diodo que está conectado junto a la bobina es solo de precaución, es decir para prevenir que se llegue a provocar un corto. El botón NC que se encuentra junto a la fuente de 12 Vcd se utiliza para abrir el circuito y con esto dejar de energizar el circuito y con ello crear el paro de funcionamiento del mismo.Con esto se tiene ya el circuito arranque y paro, por medio de los otros contactos del relé se puede llevar a cabo la interfaz con un circuito de potencia que se desee controlar, en este caso lo que se desea controlar es un motor de Vca, para finalizar con la construcción del circuito se hicieron las conexiones del motor, en el simulador se sustituyó el motor por un dispositivo de ca en este caso un lámpara incandescente, como se muestra en la siguiente ilustración:

Ilustración 9.- Circuito de control para el arranque y paro de un motor en funcionamiento.

Como se puede observar en la ilustración anterior el circuito se encuentra trabajando ya que la lámpara se encuentra encendida, la fuente de Vac es alimentación común que se da en los hogares por parte de CFE (120 Vac, 60 HZ).

NOTA:

El relé no se puede apreciar activo, más sin embargo sí lo está, es problema del simulador que no se pueda visualizar correctamente.

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CONCLUSION

Se puede decir que al ser creados los PLC´s, se le hicieron mejoras a los procesos en las industrias al ocupar menos espacio, reducir los gastos de mantenimiento y reducir el calor, al ser programado se tiene una mejor estandarización en la calidad y tener una mayor producción elevando las ganancias y obteniendo un crecimiento a la empresa. En la práctica que se realizó se necesitó por ejemplo dos relevadores para hacer el arranque y paro de un motor de corriente alterna, entre más componentes se necesite controlar se necesitan más relevadores y por ende mucho más cableado. En cambio con un PLC se obtienen varias ventajas ya mencionadas ya que una de sus principales es que es programado previamente para que haga lo que le órdenes.

BIBLIOGRAFÍAsantiagoamante. (1 de Mayo de 2013). Taringa. Recuperado el 15 de Febrero de 2015, de

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/16669054/El-rele-o-relevador---dispositivo-electromecanico.html

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