Diagramas de conexiones: normas y simbología

Los diagramas de conexiones permiten entender cómo interactúan los distintos elementos dentro de un proceso pues muestran la forma en que reciben y transmiten energía en sus distintas formas.

Fig. 1: Diagrama de un arranque directo de motor.

Como seres humanos, siempre ha resultado más sencillo asociar una idea o concepto a un pictograma o una ilustración, esto ha existido desde la invención de las pinturas rupestres hace más de cuarenta mil años y ha evolucionado de tal forma que, si miras a tu alrededor, seguramente encontrarás más de un símbolo utilizado para simplificar una idea o concepto. Esto artículo no trata de ser una lección de historia, sin embargo, resulta interesante darnos cuenta de cómo ha evolucionado esa abstracción desde unas cuantas figuras humanas en las paredes de una cueva hasta representar los distintos tipos de energía que utiliza un aparato tecnológico o “gadget”.

Fig. 2: Pintura rupestre más antigua conocida hasta la fecha.

Naturalmente, el sector industrial no es ajeno al uso de símbolos que representan su entorno, los elementos que lo conforman y la forma en que interactúan para llevar a cabo un sin número de procesos de distinta índole. El área encargada de este tipo de trabajos es llamada medición e instrumentación, la cual se vale de las distintas normas y estándares de tipo internacional para lograr representaciones bastante fieles y totalmente entendibles del funcionamiento de un proceso.

Simbología para equipos eléctricos

Todo parte del estándar IEC 60617 donde se definen los símbolos utilizados en diagramas de electrotecnia, esta norma incluye más de 1900 símbolos que se clasifican en las siguientes categorías:

• Elementos de símbolos, símbolos distintivos y otros símbolos de aplicación general
• Conductores y dispositivos de conexión
• Componentes pasivos básicos
• Semiconductores y tubos de electrones
• Producción, transformación y conversión de la energía eléctrica.
• Aparatos y dispositivos de control y protección
• Aparatos de medida, lámparas y dispositivos de señalización
• Telecomunicaciones: Equipos de conmutación y periféricos
• Telecomunicaciones: Transmisión
• Esquemas y planos de instalaciones arquitectónicas y topográficas
• Elementos lógicos binarios
• Operadores analógicos

La primera categoría (que resulta ser la segunda parte del estándar IEC 60617) es, probablemente, la más importante pues define detalles concretos que permiten complementar a todos los símbolos normalizados o bien, para identificar con mayor precisión la finalidad y función de éstos. Esto se realiza de acuerdo a los siguientes criterios de clasificación: 

• Naturaleza de la corriente y de la tensión
• Ajustabilidad, variabilidad y control automático
• Sentido de la fuerza o del movimiento
• Sentido de propagación
• Funcionamiento dependiente de una magnitud característica
• Tipos de material
• Efecto o dependencia
• Radiación
• Formas de onda de las señales
• Elementos y acoplamientos mecánicos
• Conjunto de accionadores de dispositivos
• Equipotencialidad, puesta a tierra y a masa
• Varios

Para ejemplificar lo anterior tomemos el siguiente símbolo:

Fig. 3: Símbolo para conductores.

Este corresponde a un conductor en su forma más simple, sin embargo, al ser utilizado dentro de un proceso, resulta lógico pensar de debe de tener más propiedades, en ese caso, podríamos encontrar un símbolo como el siguiente:

Fig. 4: Símbolo para sistema trifásico.

De este símbolo podemos extraer una gran cantidad de información pues, como podemos observar, el simple conductor se convirtió en un circuito de corriente trifásica que oscila a 50 [Hz], tiene una diferencia de potencial de 400 [V] y se compone de 3 conductores de aluminio de 120 [mm2] correspondientes a las fases y un conductor de cobre de 70 [mm2] que corresponde al neutro. 

Puedes acceder a un PDF con los distintos símbolos haciendo click en este enlace.

Normas en Europa y América

Es una practica común que, cuando una región del mundo adopta una norma, se le hagan modificaciones con el fin de cumplir los lineamientos establecidos en ésta, pero con las condiciones del área geográfica que la está adoptando, es aquí cuando nacen organismos de carácter regional como ANSI, DIN, UNE, BSI, etc. En este caso, para el continente americano aparece NEMA (National Electrical Manufacturers Association - Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos), una entidad estadounidense encargada de la creación y aplicación de un gran número de normas referentes a equipos eléctricos que, en este caso, toma la conceptualización de la norma IEC 60617 y la adapta a su región creando así el estándar NEMA ICS 19-2002 llamada “Diagrams, Device Designations and Symbols for Industrial Controls and Systems” (Diagramas, designación de dispositivos y símbolos para controles y sistemas industriales), donde se hacen ligeras modificaciones a los símbolos presentados en el estándar internacional.

Por su parte, la región europea siempre ha tratado de mantener sin cambios las normas de carácter internacional pues es a través de organismos como la UNE (Asociación Española de Normalización, acrónimo de Una Norma Española) o el BSI (British Standars Institute – Instituto Británico de Estándares) que dichas normas se adaptan al idioma de cada país e incluso mantienen el número de identificación original de tal forma que el estándar IEC 60617 se convierte en la norma UNE-EN 60617 (la codificación EN significa European Norm-Noma Europea).

Diferencias entre los símbolos americanos y europeos

Como mencionamos anteriormente, la existencia de diversos organismos en cada región del mundo representa un cambio en lo descrito en las normas internacionales, en el caso del equipo eléctrico podemos encontrar las siguientes diferencias:

Sería muy complicado enlistar todos los símbolos que difieren en ambos estándares por eso facilitaré la siguiente página donde pueden ser encontrados y descargados en los formatos típicos de imágenes, incluyendo dwg para usar en programas de dibujo, has click en la siguiente imagen o en este enlace:

Comparación en diagramas de conexiones

El propósito de este artículo es evidenciar las diferencias entre los distintos símbolos adoptados e las diferentes regiones del mundo, pero, no basta con observar éstos como elementos aislados o sin una aparente relación con otros componentes dentro de un proceso, para denotar lo anterior revisaremos un ejemplo sencillo bajo las dos normas primordiales a nivel mundial y, como la mayoría de nuestros lectores (y también yo) se encuentran en el continente americano, empecemos revisando el caso de NEMA.

El circuito en cuestión representa un arrancador de motor con sus respectivas protecciones, en primera instancia, podemos observar que se trata un motor trifásico y, analizando el diagrama de izquierda a derecha, encontramos al inicio una serie de contactores normalmente abiertos (denominados “M”) que permiten la alimentación del circuito, la parte de protección está dada por un conjunto de relevadores térmicos de sobrecarga denominados como “OL” en cada una de las fases

Fig. 5: Circuito de alimentación con simbología NEMA.

Respecto al circuito de control, podemos observar que la activación del motor se da cuando el botón “Start” es presionado y se mantendrá encendido hasta que se presione le botón de paro (“Stop”) o que los relevadores de sobrecarga tengan una elevación en su temperatura como consecuencia de un alto fujo de corriente. Este es arranque prioritario al reset.

Fig. 6: Circuito de control con simbología NEMA.

Por su parte y como ya hemos observado, la simbología de IEC resulta bastante similar a NEMA porque ninguno de los elementos resulta realmente ajeno o imposible de entender. Probablemente el cambio más significativo está en los relevadores térmicos, pero, al ser nombrados como “OL”, es fácil interpretar que son elementos de protección

Fig. 7: Circuito de alimentación con simbología IEC.

La representación que considero más complicada es el circuito de control con la simbología de IEC, pues, como podemos observar, sigue la metodología del diagrama de flujo (habitualmente utilizada en neumática) donde el primer elemento (de arriba hacia abajo) es el relevador térmico de sobrecarga y después encontramos el botón de paro; elementos que limitarán el flujo de corriente para detener el funcionamiento del motor. Después encontramos el botón de arranque y el enclavamiento de la carga que permitirán el funcionamiento continuo del circuito. Finalmente, el motor es el elemento final que, dadas las combinaciones adecuadas de las condiciones anteriores, se encenderá o apagará según se desee.

Fig. 8: Circuito de control con simbología IEC.

Conclusiones

Resulta un proceso bastante complicado simplificar las normas existentes en el ámbito global referentes a la simbología de dispositivos eléctricos y electrónicos sin caer en una simple tabla comparativa de los elementos más comunes en cada proceso industrial, sin embargo, si algo podemos concretar es que no hay una sola forma correcta de realizar diagramas de conexiones pues, incluso más allá de la región geográfica, el uso (o desuso) de una metodología depende de las necesidades y tradiciones de la empresa donde se esté realizando el trabajo y es que, al ser tan amplio el sector industrial, resultaría extraño únicamente encontrar un tipo de estándar en todas y cada una de las empresas de una zona en específico.

Lo más importante a destacar es que la existencia de las normas cumple su función al estandarizar desde las características más generales hasta las más específicas de cada dispositivo pues, si en un diagrama de conexiones vemos un elemento como los siguientes, es prácticamente imposible acertar en que se refiere a un motor trifásico:

Fig. 9: Símbolo para motor trifásico.

Habrá ocasiones específicas donde un elemento difiera bastante en las representaciones de cada norma como es el caso de los relevadores termomagnéticos de sobrecarga, entonces dependerá de nuestra experiencia poder interpretar qué función cumple un símbolo que no resulte tan fácil de identificar, sin embargo, un buen etiquetado en los planos simplificará este labor:

Fig. 10: Símbolos para relevadores termomagnéticos.

¿Tienes dudas o comentarios? ¿Hay algún tema que desees que revisemos? Escríbenos en la sección de comentarios o contáctanos a través de nuestras redes sociales. Agradecemos al usuario Roger Orozco por la sugerencia para realizar este artículo. Gracias por leer.

-AHN