Servicio nacional de Aprendizaje SENA Automatización Industrial

Normatividad (Normas dispositivos Eléctricas de B.T.) Dispositivos de protección y Maniobra Ejemplo Selección de dispositivos Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Instrumentación y Control Secuencial

1. Normatividad Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. Norma Internacional: IEC 947 Norma Europea: EN Norma Española: UNE-EN NTC RETIE IEC Parte 1: Reglas generales IEC Parte 2: Interruptores automáticos IEC Parte 3: Interruptores, INt. Secc., Int. Fusible IEC Parte 4: Contactores y Arrancadores motor IEC Parte 5: Aparatos de conmut. para circ. mando IEC Parte 6: Aparatos de función múltiple IEC Parte 7: Materiales auxiliares

SECCIÓN 430 MOTORES, CIRCUITOS DE MOTORES Y CONTROLADORES 1. NTC 2050

Sistemas para manejo de velocidad variable El circuito de alimentación debe basarse en la capacidad nominal de entrada del motor SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Sistemas para manejo de velocidad variable A la fuente de alimentación Alimentador del motor Protección del alimentador del motor contra cortocircuito y falla a tierra Medio de desconexión del motor Protección del circuito ramal ramal del motor contra cortocircuitos y falla a tierra Conductor del circuito ramal del conductor Controlador del motor Circuitos de control del motor Protección del motor contra sobrecarga Motor Protección térmica Controlador secundario Conductores secundarios Resistencia secundaria Parte B Artículos y Parte E Parte I Parte D Parte B Parte G Parte F Parte C Parte A Parte C Parte B Articulo Parte B Articulo y sección 470 Medio de desconexión del equipo de conversión I Interruptor = I.25I n SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Componentes de un circuito típico de motor. SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Motores con devanados divididos. Primero se energiza inducido o armadura luego el resto de el devanado. Devanado de arranque Devanado de giro SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Motores con devanados divididos. Todas las conexiones del devanado del motor deben tener protección contra cortocircuito y contra falla a tierra en el circuito ramal, de una capacidad nominal no mayor que la mitad de la especificada en el Artículo SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

a) Motores para aplicaciones generales Motores corriente alterna TABLA La sección transversal de los conductores que alimentan los equipos de los que trata esta Sección, se debe elegir según las Tablas hasta o calcular de acuerdo con el Artículo b). SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Protecciones contra líquidos Encerramiento Cajas para terminales de motores (para los motores que lo requieran) Deben ser metálicas SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Grados de protección NEMA SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Grados de protección IP SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

Ubicación de los motores a) Ventilación y mantenimiento b) Motores abiertos Los motores deben estar ubicados de modo que tengan ventilación adecuada y que sean posibles el mantenimiento, lubricación de los rodamientos, cambio de escobillas, etc. Los motores abiertos que tengan conmutadores o anillos colectores deberán ir ubicados o protegidos de modo que las chispas no puedan llegar a los materiales combustibles cercanos, pero esto no supone la prohibición de instalar dichos motores sobre pisos o soportes de madera SECCIÓN 430– A. GENERALIDADES

En este aparatado, se tendrán en cuenta las especificaciones de los de los conductores de alimentación de los motores sin que estos se sobrecalienten Un solo motor. la capacidad de los conductores debe ser Ic  1.25 In del Motor SECCIÓN 430 – B. CONDUCTORES PARA CIRCUITOS DE MOTORES CORRECION POR CAIDA DE TENSION K: Constante cobre = 56 L: longitud (m) S: sección en mm 2 I: intensidad (A) V: Caída tensión <=3% Cos: factor de potencia CORRECION POR AGRUPAMIENTO CORRECION POR TEMPERATURA

Ejemplo 1. la capacidad de conducción de corriente en un conductor es de 25 amperes. Si en la misma tubería (o tramo de tubería) están 5 conductores del mismo calibre entonces se tendría que: (25A)( 0.8 ) = 20A En realidad el conductor (en estas condiciones) solo estaría capacitado para conducir hasta 20 amperes. Ejemplo 2: la capacidad de conducción de corriente es de 30 amperes (75° instalación oculta). Si en una tubería van 5 conductores y además la temperatura de operación es de 41°, entonces tendremos: (30A)(0.82)(0.8)=19.68A De acuerdo a las condiciones anteriores (temperatura y agrupamiento) se concluye entonces que el conductor en realidad solo puede conducir amperes. SECCIÓN 430 – B. CONDUCTORES PARA CIRCUITOS DE MOTORES

el Artículo del NTC 2050 y del NEC establece el calibre 14 AWG, como el mínimo para Instalaciones en general, con conductores en cobre).

Varios motores o un motor y otra (s) carga (a) Ic = 1.25 (Im3) + (Im1 + Im2 + Im4) m1 m2 m3 m4 Capacidad de corriente de mayor motor del grupo X 1,25 SECCIÓN 430 – B. CONDUCTORES PARA CIRCUITOS DE MOTORES Conductor Circuito principal

SECCIÓN 430 – D PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE MOTORES CONTRA CORTOCIRCUITO La función de estos dispositivos es proteger a personas y equipos cuando se presentan las siguientes anomalías: Cortocircuitos (fusibles, disyuntores) Sobreintensidades (relé térmico, relé electromagnético). Sobretemperaturas (relé por termistor). Sobretensiones (relé de máxima tensión). Bajas tensiones (relé de mínima tensión). Descargas eléctricas a las personas (relé diferencial) Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Función: proteger a la instalación y al motor, abriendo el circuito en los Siguientes casos: Cortocircuito y Sobrecarga. Símbolo: Q1 Selección INTERRUPTOR ( NTC 2050) Capacidad nominal o ajuste para circuitos individuales de motores. Tiempo inverso: retardo en la acción de disparo del interruptor automático, retardo que es menor a medida que aumenta la intensidad de la corriente. SECCIÓN 430 – D PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE MOTORES CONTRA CORTOCIRCUITO Interruptor Termomagnético - Q 1.Intensidad nominal 2.Seleccionar el tipo de curva de disparo Q1 20A 2X20A Q13X20A

SECCIÓN 430 – D PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE MOTORES CONTRA CORTOCIRCUITO Interruptor Termomagnético - Q CALCULO DE INTENSIDAD: De acuerdo con la tabla para motor jaula de ardilla la protección Máxima no debe exceder de 250%, por lo tanto se tomara un 200% I B = 2 x I n

Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. SECCIÓN 430 – D PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE MOTORES CONTRA CORTOCIRCUITO Interruptor Termomagnético - Q Curva de Disparo:

Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. SECCIÓN 430 – D PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE MOTORES CONTRA CORTOCIRCUITO Interruptor Termomagnético - Q

SECCIÓN 430 – D PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE MOTORES CONTRA CORTOCIRCUITO Interruptor Termomagnético - Q Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. SELECCIÓN INTERRUPTOR PRINCIPAL Para la selección del interruptor Automático principal se debe tomar: La protección mayor de los dispositivos usados mas las corrientes de las otras cargas, Ejemplo: DispositivoCorrienteProtecciónInterruptor Automático Principal Motor 140 A3x80AI=80A + (30 A + 20 A) I=130 A Interruptor automático principal 180 A Motor 230 A3x60A Resistencia20 A3x40A

SECCIÓN 430 – F CIRCUITOS DE CONTROL DE MOTORES El Contactor - KM Función: establece o interrumpe la alimentación de los dispositivos conectados a el Símbolo: Selección Contactor ( NTC 2050) BobinaContactos Principales Control Potencia Contactos Auxiliares Control el tipo y las características del circuito o del receptor que se desea controlar: intensidad y tipo de corriente, tensión. las condiciones de explotación: ciclos de maniobras CATEGORIA DE EMPLEO Y VOLTAJE DE LA BOBINA Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. I KM = 1,1 x I n

SECCIÓN 430 – F CIRCUITOS DE CONTROL DE MOTORES El Contactor - Partes Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

SECCIÓN 430 – F CIRCUITOS DE CONTROL DE MOTORES El Contactor - KM Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Motor de servicio continuo De mas de 746 W (1Hp) Deben tener protección contra sobrecarga Motor de factor de servicio mayor a 1.15 Ip = 1.25 * I plena carga DISPOSITIVO Todos los demás motores Ip = 1.15 * I plena carga y con aumento de temperatura de 40 C Y mas. 1) 2) Un protector térmico para fallas de arranque 3) Una protección integrada al motor para fallas al arranque 4) Para motores de mas de 1119 Kw, dispositivo de protección, que interrumpa el paso de la corriente cuando supere una temperatura de mas de 40C SECCIÓN 430–C PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA DE MOTORES RELE TERMICO - F Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

SECCIÓN 430–C PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA DE MOTORES RELE TERMICO - F Función: Proteger el motor contra SOBRECARGA Y MARCHA EN DOS FASES Símbolo: Selección Relé Térmico ( NTC 2050) Motores de servicio continuo: un dispositivo independiente de protección contra sobrecarga que sea sensible a la corriente del motor. Este dispositivo se debe programar para que se dispare o debe tener una capacidad nominal no menor al siguiente porcentaje de la corriente nominal por placa de características del motor a plena carga: Motores con un factor de servicio rotulado no menor a 1,15: 125% Todos los demás motores: 115 % I min - I max Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

SECCIÓN 430–C PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA DE MOTORES RELE TERMICO - F Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Coordinación de protecciones Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Coordinación de protecciones Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Coordinación de protecciones Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Interruptor Termomagnético – Contactor – Relé Térmico Coordinación de protecciones Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

Coordinación de protecciones O Guardamotor – Contactor Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

EJEMPLO CONEXION Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

EJEMPLO CONEXION Ing. Esp. John Jairo Piñeros C.

PROBLEMA: Se requiere conectar y operar 4 motores para bombas de limpieza de filtros de 36KW (48HP) cada uno, a una barra de potencia. Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. Instalar Contactor o Arrancador Suave? Los motores tienen control de arranque y parada manual y pueden trabajar en un momento determinado los 4 juntos. El Contratista solicita demostrar la necesidad de instalar arrancadores suaves para cada uno de estos motores. SOLUCIONES Arrancador Suave Arranque directo Arrancador estrella triangulo Coordinación de protecciones

Sólo es posible utilizar este modo de arranque en motores en los que las dos extremidades de cada uno de los tres devanados estatóricos vuelvan a la placa de bornas. Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. Arranque estrella triangulo Coordinación de protecciones La tensión nominal del motor en estrella se divide en 3, La punta de corriente durante el arranque seria: Id  1,5 a 2,6 In El par de arranque se divide igualmente por 3, ya que es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación: Cd  0,2 a 0,5 Cn La velocidad del motor se estabiliza cuando se equilibran el par del motor y el par resistente, normalmente entre el 75 y 85% de la velocidad nominal, en ese momento los devanados se acoplan en por medio de un temporizador y contactor

Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. DOL: Arranque directo PAR: Una fuerza aplicada de forma que tiende a producir rotación, como una llave para tubos sobre un eje. Instalar Contactor o Arrancador Suave?

Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. Instalar Contactor o Arrancador Suave? - CONCLUSIONES Posibilidad de arranque simultaneo de las 4 bombas utilizando arrancadores suaves: la corriente máxima solicitada durante el arranque será mucho menor que arrancándolos directamente, por lo tanto el diseño del CCM demandara una corriente máxima también menor lo que representara una economía, también en el conductor de alimentación y en el transformador. Los arrancadores suaves recomendados para el arranque de bombas centrifugas, desde el punto de vista mecánico evitan los "golpes de ariete“, reducen el esfuerzo de torque sobre el eje, acople y turbina disminuyendo el desgaste y fatiga de los elementos mecánicos. CAUDAL VARIABLE: Recomendable un variador de frecuencia por ahorro de energía y mejor control del proceso. Mediante un Micro - PLC LOGO y un arrancador suave o un variador de velocidad para el arranque, es posible arrancar motor por motor. Coordinación de protecciones

Ing. Esp. John Jairo Piñeros C. Instalar Contactor o Arrancador Suave? - CONCLUSIONES Resumen de características de los distintos métodos de arranque Coordinación de protecciones