Los planos de control nos permiten entender la forma en que están conectados los elementos relativos a la parte automática de un proceso. En esencia, se componen de elementos eléctricos que, acompañados de un programa lógico dentro de un PLC, permiten la operación de los equipos de potencia como pueden ser motores, protecciones térmicas, magnéticas o termomagnéticas, variadores de frecuencia, arrancadores suaves y un gran número de dispositivos que requieren una cantidad de energía relativamente alta.
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| Fig. 1: Plano de control para un arranque directo de motor trifásico. |
Debido a la necesidad de un controlador de recibir señales externas, podemos encontrar equipo eléctrico de baja potencia dentro de estos diagramas como pueden ser: contactores, botoneras, lámparas indicadoras, sensores e incluso bobinas para activar y desactivar válvulas o relevadores. Estos elementos funcionan como los ojos del proceso, pues informaran al controlador y a los operadores sobre las condiciones del sistema en sus diferentes etapas.
Un detalle de vital importancia
es que no debemos confundir un plano de control con un diagrama de escalera y
es que, aunque en ambos vemos la lógica detrás de los dispositivos de campo, la
diferencia radica en que el programa se vale de elementos presentes en las
plataformas de desarrollo (Studio 5000 o TIA Portal, por mencionar algunos)
como contadores, timers, comparadores, etc. Mientras que el plano de conexiones
solo muestra los dispositivos físicos presentes en el proceso.
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| Fig. 2: Comparativa entre diagrama ladder y plano de control. |
Simbología
En un artículo anterior revisamos
que existen dos normas principales que permiten la estandarización de los
símbolos referentes al equipo eléctrico y, como mencionamos en esa ocasión,
estas normas también abarcan el equipo referente a la parte de control pues es
muy común encontrar planos eléctricos donde coexisten ambas instalaciones.
De igual manera, el uso de un
estándar en específico depende principalmente de la zona geográfica donde se
radique, pues, mientras que en el continente americano estamos más
familiarizados con la norma NEMA ICS 19, Europa se rige bajo el estándar IEC
60617. Es aquí donde podemos encontrar diferencias en los símbolos eléctricos
como son los siguientes:
Tabla 1: Comparativa de simbología bajo las normas NEMA e IEC.
Si bien estas
diferencias en la representación de los equipos no representan ningún tipo de
alteraciones en cuanto a la conexión eléctrica, al funcionamiento ni a la
operación de los componentes; sí podrían resultar en una complicación al ser
interpretados por un operario que no esté familiarizado con la metodología
contraria a su región de desarrollo, sin embargo, con la experiencia
suficiente, resultará más sencillo identificar los distintos elementos como
resultado de su ubicación y su efecto sobre otros equipos.
Representación
No debemos
perder de vista que los planos existen para ser interpretados y llevados a cabo
por humanos, entonces, es importante que, al realizar uno, este sea
completamente legible y entendible por la persona que lo revisará y si bien las
normas mencionadas anteriormente facilitan gran parte del trabajo, existen
detalles informativos que deben estar presentes en todo buen plano eléctrico.
El primer
detalle es seleccionar un tamaño adecuado de papel pues, además de que será el
elemento que facilite la lectura al usuario final, nos permitirá dimensionar
los elementos presentes en él.
En algunos
casos es típico el uso del tamaño A4 por su cercanía con el tamaño carta, en
otros, un tamaño A2 facilitará la inspección y, en otros casos, un tamaño A0
será requerido para mostrar hasta el detalle más pequeño en lo que respecta a
las instalaciones del equipo. A continuación, incluyo una tabla y un diagrama
con las dimensiones estandarizadas:
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Tamaño |
Dimensiones (mm) |
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A0 |
1189X841 |
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A1 |
594X841 |
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A2 |
420X594 |
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A3 |
297X420 |
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A4 |
210X297 |
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| Fig. 3: Dimensiones estandarizadas de papel. |
Una vez
seleccionado el tamaño adecuado, debemos agregar una serie de elementos que
permitirán clasificar el plano. El primero de estos elementos son las
coordenadas que facilitarán la localización de uno o varios elementos e
incluso, su etiquetado, mediante una técnica llamada referencia cruzada en la
cual un dispositivo se localiza mediante la intersección de dos ejes
coordinados. En el caso más típico, encontramos que los ejes verticales tienen
letras mientras que los horizontales números.
El segundo elemento
es el membrete (o cajetín), un conjunto de cuadros de texto que nos permitirá
incorporar la siguiente información:
- Fecha de elaboración
- Fecha de modificación
- Nombre del dibujante
- Escala
- Número de revisión
- Descripción del plano
- Número del plano
- Cantidad total de hoja que tiene el conjunto de planos
- Nombre de la empresa donde se encuentra el sistema
- Nombre de la empresa que elabora
- Logotipo de la empresa que elabora (opcional)
Entonces,
podemos tener una plantilla como la siguiente que puede ser descargada haciendo click sobre la misma imagen:
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| Fig. 4: Plantilla para planos de control.Añadir título |
Análisis de un plano de control
Como
mencionamos anteriormente, es típico encontrar los elementos de potencia
coexistiendo con los elementos de control, pues, de esta forma, será más
sencillo entender qué elementos están relacionados entre sí.
Tomemos el
siguiente ejemplo que corresponde al arranque directo de un motor trifásico con
su respectiva etapa de control. En la parte izquierda tenemos el circuito de
potencia, una alimentación trifásica que en primera instancia se encuentra con
un disyuntor, después encontramos la presencia de contactores magnéticos que
son precedidos por relevadores térmicos como elementos de protección ante
sobrecargas (de ahí el etiquetado OL - overload - sobrecarga). El elemento
final es el motor trifásico.
Respecto al
circuito de control (diagrama de la parte derecha), podemos observar que
adquiere su energía a partir de una de las fases del circuito de potencia. En
primer lugar, encontramos un botón de paro de emergencia, el cual es vital para
restringir el flujo de corriente en caso de ser requerido. Siguiendo la rama
principal, encontramos el relevador de sobrecarga que, de igual manera y
dependiendo de su estado, limitará la alimentación de circuito en caso de
presentarse una falla. Después encontramos el botón paro y el de arranque, los
cuales están embebidos a los contactores magnéticos y, dependiendo de su
estado, activarán el motor al final del diagrama y una lámpara indicadora color
verde. De forma paralela observamos que, en caso de que el relevador de sobrecarga
se abra, este activará una lámpara indicadora de color rojo como señalización
de la falla.
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| Fig. 5: Planos de potencia y de control para el arranque directo de un motor trifásico. |
Para ver el plano con más detalles puedes hacer click sobre la imagen anterior.
Conclusiones
Como podemos
observar, un plano de control difiere muy poco de un plano de potencia pues, aunque
cada uno tiene elementos propios de su naturaleza, es de común encontraros
coexistiendo de tal forma que, con un simple vistazo, podamos cotejar y
entender qué equipos están relacionados y cómo es que el estado en que se
encuentren permitirá la entrada de una u otra etapa. Como ejemplo de esto
tenemos las lámparas indicadoras que no hay forma de que trabajen al mismo
tiempo pues ambas dependen del estado del relevador de sobrecarga.
Volvemos a
recalcar la importancia de saber distinguir entre un plano de control y un
código de automatización pues, además de que la representación en el plano no
está estandarizada bajo la norma IEC 61131 como los lenguajes típicos de un
controlador, desconocemos bajo qué condiciones operan los elementos de control.
Un ejemplo de esto serían los botones de arranque y paro, sabemos que, en este
caso, deben ser pulsados para tener efecto sobre el proceso, pero, suponiendo
que estos fuesen reemplazados por contactores (normalmente abiertos o cerrados
según sea el caso), no tendríamos forma de saber bajo qué condiciones operan o
de qué acción dependen para cambiar su estado pues podrían ser desde solo un
conjunto de “botones virtuales” como bien podrían ser el resultado de un
contador que alcanzó su valor predefinido o un timer que terminó su ciclo de
operación o cualquier valor intermedio de las instrucciones mencionadas.
Este artículo
complementa a los publicados anteriormente en la serie dedicada a motores y al
referente a simbología eléctrica. De esta forma damos una respuesta a la
interrogante original sobre qué elementos son necesarios para permitir el
arranque de un motor de inducción.
Agradecemos al
usuario David Acosta por su sugerencia para desarrollar este tema y de la misma
forma te invitamos a ti, lector, a compartirnos tus dudas, criticas y
sugerencias en la sección de comentarios o a través de nuestras redes sociales
y, como siempre, gracias por leer.
-AHN
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