Freno electromagnético de seguridad del torno mecánico

El freno electromagnético de seguridad del torno mecánico, se localiza  en el motor principal  e impide su movimiento cuando a la bobina de frenado se le interrumpe el suministro eléctrico.

Freno electromagnético de seguridad del torno mecánico

Suele ir en la parte trasera del motor y su principio de funcionamiento es el de un electroimán. 

Motor eléctrico con freno de seguridad

Con un electroimán podemos controlar movimientos de piezas mecánicas utilizando la energía eléctrica.

Electroimán

El electroimán del freno se compone de una bobina circular montada dentro de una caja portabobina, la caja es de hierro dulce y tiene forma de herradura circular.

Su armadura está formada por un disco metálico con ranuras guías para  mantenerla en posición.

Electroimán del freno

Al conjunto del freno lo complementan  los resortes que empujan la armadura del electroimán apresando un disco de fricción con la pieza fija contra.

Partes del freno de seguridad

El freno del eje del motor se da porque el disco de fricción está montado en un piñón dentado y este último unido al eje del rotor del motor.

Electromagnetic safety brake

También es llamado freno negativo ya que normalmente esta frenado  por resortes, y se libera por electromagnetismo.

Freno negativo

En la figura siguiente, diagrama de control del husillo del torno, la palanca de control  está en la posición central,  esto hace  que se alimente la bobina del contactor  M4, y causa que el contacto M4 se cierre y alimente la bobina de freno.

Diagrama de control del husillo del torno

Recordemos que es un freno es del tipo negativo, por lo que esta acción desbloquea (es decir quita el freno),  y se  autoriza los movimientos del husillo.

La importancia de conocer el funcionamiento de los elementos, favorece a la comprensión del control eléctrico. 

Diagrama eléctrico de control de la puesta en marcha y paro del torno mecánico

En el diagrama  eléctrico control  de la puesta en marcha y paro del torno mecánico, se plasman las órdenes de su funcionamiento. 

Diagrama  eléctrico control de la puesta en marcha y paro del torno mecánico

El circuito de control presenta las variables condicionantes de mando para dos motores eléctricos.

Estas entradas permiten se energicen las bobinas de los contactores, y las bobinas ordenaran la apertura o cierre de contactos, los contactos principales hacen la función de un interruptor trifásico.

Activación de interruptores

Se utiliza un motor fraccionario trifásico para mover la bomba del líquido de corte.

Las condiciones de puesta en marcha del motor ocurren en el control, y las determinan  un relevador de protección contra sobrecarga, un  interruptor de flotador que detecta el nivel del líquido en el tanque recuperador y un selector de 2 posiciones el arranque o paro.

 Circuito de control de motobomba

El motor principal es de 2 sentidos de rotación y tiene freno electromagnético.

Motor principal de 2 sentidos de rotación y freno electromagnético

El freno electromagnético se utiliza para detener rápido el giro del husillo.

Para ordenar el frenado un interruptor de pedal se encuentra en la parte inferior y frontal del torno. 

El freno de pedal detiene el movimiento del husillo, es de contacto momentáneo desconecta la bobina del contactor M4 e interrumpe el paso en las líneas 7, 9 y 10 abriendo los contactos N.A.

Freno de pedal de contacto momentáneo

El frenado ocurre por falta de tensión en la bobina del freno, es llamado freno de seguridad, ya que si interrumpimos la alimentación en caso de emergencia el motor eléctrico se debe frenar.

Freno electromagnético

Su torque de frenado se logra por la presión mecánica ejercida por resortes sobre un disco móvil que aprisiona al disco de fricción que está unido al eje del motor por un piñón dentado.

Freno de seguridad desbloqueado 

El mando del motor es por palanca, y la posición inicial de reposo ordena el desbloqueo (alimenta la bobina del freno), por medio del contactor M4.

Desbloqueo de freno de seguridad desbloqueado 

El sentido de rotación del husillo en contra de las manecillas del reloj se obtiene moviendo la palanca hacia abajo, y  se puede sostener en esa posición por medios mecánicos.

Palanca de mando del husillo

La figura palanca de mando del husillo muestra las posiciones y las ordenes que se dan con ella desbloqueo, movimiento del husillo anti horario y a movimiento del husillo horario.

Circuito de potencia del motor principal y  freno

Moviendo la palanca hacia el centro regresa a su posición de reposo, el diagrama a continuación muestra este estado.

Diagrama del motor principal del torno mecánico

Los diagramas de control se presentan  en reposo, y aquí si observamos una parte se presenta la alimentación del freno, no se da asi,  la puesta en marcha inicia pasos atrás hay un selector con llave y un botón de verificación de tensión, que ordenan un arranque con seguridad.

Diagrama eléctrico del torno mecánico

El torno mecánico es una máquina industrial, solamente personal cualificado debe realizar intervenciones de mantenimiento, ya que se debe garantizarse la seguridad de las personas y los bienes materiales

Las precauciones previas, ausencia de tensión de la red, tensiones residuales, fallas de fase, dispararos de protección térmica etcétera  se adquieren con conocimientos acompañados de la práctica.

Diagrama eléctrico de la seguridad del torno mecánico

En el diagrama eléctrico de la seguridad del torno mecánico, se plasman las regulaciones que exigen  proteger al operador y a las instalaciones industriales. 

Diagrama eléctrico de la seguridad del torno mecánico

Las directivas sobre máquinas establecen condiciones primordiales antes de su puesta en marcha.

 Control eléctrico con seguridad

1.   El funcionamiento con bajo voltaje disminuye riesgos de fatales consecuencias, por descargas eléctricas.

El transformador de control proporcionar el voltaje requerido a los elementos del circuito de control.

Transformador de control

2.- La posibilidad de interrumpir la alimentación eléctrica y con ello causar  un paro total en situaciones de peligro.

El botón pulsador de paro de emergencia con autobloqueo, al activarse mantiene el circuito abierto.

Paro de emergencia cabeza de hongo autobloqueante

3.- La autorización del uso del torno requiere de elementos de control que utilicen llave.

El selectore con llave  se emplea para asegurar que en el uso del torno  lo realice solo el operador responsable, que conoce el funcionamiento y las condiciones de la máquina.

Selector con  llave

4.- En la detección de presencia de guardas se utilizan  interruptores de límite que se activan con posiciones precisas de cubiertas.

Aseguramiento de utilización de guardas

5.- La verificación de los requisitos de seguridad antes de la puesta en marcha la realiza el operario.

Utilizando un botón pulsador para confirmar que todas las condiciones iniciales están  presentes, forma parte de un circuito con un relé de control y una lámpara indicadora  para  informar que hay tensión y autorización para la puesta en marcha del torno.

Verificación de las condiciones de seguridad

Tornos de diferentes países presentan características de seguridad similares, (aun antes del marcado CE de la Unión Europea).

 En la forma más simple de seguridad se busca interrumpir el paso de la corriente a los elementos de control de puesta en marcha, si las condiciones preestablecidas no están.

Diagrama de escalera de condiciones de seguridad

El selector del líquido de corte  que lubrica y enfría la pieza a maquinar no es un elemento de seguridad, y sin embargo se incluye  en la estación de mando.

Las medidas de seguridad deben estar presente en todo circuito y  llevan prioridad en  orden de funcionamiento.

Diagrama eléctrico del circuito de potencia del torno mecánico

En el diagrama eléctrico del circuito de potencia del torno mecánico se utilizan al menos 2 motores, uno para los movimientos mecánicos y otro para suministrar de líquido de corte.

Diagrama eléctrico del circuito del potencia de torno mecánico

Las máquinas herramientas utilizan  motores asíncronos trifásicos.

El motor principal trasmite su potencia por medio de poleas y bandas a caja de  engranajes.

Los engranajes permiten tener diferentes velocidades para mover el mandril.

 El mandril es el  nombre técnico del plato con prensa donde se va colocar la pieza a maquinar.

Motores eléctricos del circuito de potencia de torno mecánico

Con motor principal también se puede seleccionar movimientos automáticos del carro portaherramientas.

Main electric motor

Un motor mas pequeño motor forma parte de la motobomba que proporciona el líquido de corte en el área de trabajo.

 El líquido de corte enfría y lubrica, tiene aditamentos que evitan la oxidación y malos olores por su contaminación.

Diagrama eléctrico del circuito de potencia del motor de la bomba del líquido de corte de torno mecánico

El diagrama eléctrico del circuito de potencia de la motobomba muestra  su  equipamiento.

 Un seccionador con fusibles “S”, los fusibles son del tipo de acompañamiento de motor aM.,  y protegen contra sobrecorrientes altas y cortos circuitos.

Se muestra solo los polos (contactos principales) de un contactor “M 3”  que harán la función del interruptor del motor, su activación de cierre es por electromagnetismo  alimentando su bobina en la parte del control, la apertura de los contactos se obtiene cuando la bobina no es alimentada.

Un relevador de sobrecarga Ol´s 2, protege contra pequeños aumentos de corrientes arriba de la nominal que a la larga pueden dañar al motor, un contacto auxiliar normalmente cerrado en la parte de control se activara (interrumpirá el circuito) cuando ocurra una sobrecarga.

 Gabinete de control y material para mejora de conexión a tierra GEM

El motor principal utiliza un circuito de potencia para 2 sentidos de rotación.

También es importante que se pueda controlar su frenando, suele utilizarse un freno electromagnético integrado en el motor. 

Diagrama eléctrico del circuito de potencia del motor principal de torno mecánico

Para los  2 sentidos de rotación, se utilizan un contactor reversible, en realidad son 2 contactores montados y cableados para que realicen su función.

Entre los contactores hay un dispositivo mecánico llamado enclavamiento mecánico, este dispositivo  asegura que  no se cierren los contactos principales  de ambos contactores a un mismo tiempo.

Cambios de rotación del motor principal de torno mecánico

Cuando se alimentar el freno electromagnético se  desembraga el rotor del motor.

Se libera  un plato balata que es presionado entre discos metálicos y resortes que impide que gire el rotor de motor 

Al desenergizar la bobina del freno electromagnético, es cuando se efectúa la acción de bloqueo del rotor del motor. 

Esquema eléctrico de circuito de potencia de torno mecánico

La interpretación del diagrama de potencia es fundamental para relacionar el funcionamiento de una máquina.

Responde a la pregunta simple que hace, a partir de aquí podemos avanzar al como lo hace.

Polos en interruptores y tomacorrientes

Los polos en interruptores y tomacorrientes identifican las terminales de alimentación y su denominación  apoya a relacionar su aplicación de estos equipos.

Polos en interruptores y tomacorrientes

La definición de polo o Polo eléctrico hace referencia a “Cada uno de las dos terminales de una pila o de ciertas máquinas eléctricas".

La palabra viene del griego y pasa al latín como “Polus” en su origen quiere decir eje o poste.

De allí que en el acumulador, sus postes terminales  lleven el nombre de polo.

Polo positivo y polo negativo

El nombre de polo de las terminales en algunos equipos como interruptores y contactos.  Se relaciona  con la alimentación  eléctrica que allí se recibe.

Polos en dispositivos de corriente alterna

Podríamos decir que los cables son solo una extensión para  hacer llegar  la energía hasta las  terminales del equipo  desde los  polos del alternador.

Y que en  los polos de estos equipos está presente la tensión de  los polos del alternador.

Polos eléctricos

El cable de puesta a tierra no forma parte de la   alimentación, esta es la razón de que la terminal de tierra  no se considera un polo.

En cambio el conductor de línea y el conductor de neutro si lo son, ambos son extensiones de la alimentación monofásica, y ambos se consideran polos.

Polo extremo de un aparato eléctrico de control

En un interruptor  el número de líneas de alimentación que se interrumpen determinara su número de  polos.

Por regulaciones el conductor neutro no se interrumpe, por lo que podemos afirmar que los polos en interruptores establecen  las líneas vivas que se pueden conectar o desconectar. 

Interruptores de palanca e interruptor automotriz  con luz indicadora

Los contactos principales de un contactor, reciben el nombre de polos.

Un contactor es un interruptor electromagnético muy utilizado  en el control de motores.

Contactor

El nombre de polo o polo eléctrico es muy utilizado en electricidad, tanto que pudiera llegar a confundir cuando es nombrado en algunos casos.

Como ejemplos,  el cable bipolar (cable de 2 conductores) o llamar polo al poste de alumbrado  términos  comunes en otras latitudes.

Polos relacionados  con la alimentación eléctrica

El nombre de polo(s) tiene gran utilidad cuando la relacionamos con su aplicación y aquí juega un papel importante la experiencia.

Agradezco las aportaciones del Ing. Sergio Elías Reyes Medina Instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep, de la ciudad de Gómez Palacio, Durango

Alimentación eléctrica de máquinas industriales

 La alimentación eléctrica de máquinas  industriales abastece de  voltaje a los circuitos de potencia y de control, y  por regulaciones se le añade un conductor de  protección contra descargas.

Alimentación eléctrica de máquinas industriales

Al tablero de control de las máquinas, se les hace llegar las tensiones requeridas para dos circuitos.

Alimentación eléctrica al tablero de control

 El circuito de potencia  trabaja con voltajes trifásicos y el circuito de control con tensiones monofásicas de menor magnitud.

Se utilizan  tres conductores para alimentar circuitos de potencia,  la gran mayoría de motores eléctricos industriales forman parte de esta instalación.

Alimentación trifásica y puesta a tierra

Los motores eléctricos deben conectarse a tierra, la puesta a tierra es de vital importancia “salva vidas”, y toma relevancia cuando se trabaja  con mayores tensiones.

El sistema de tierra consiste en unir con un conductor a la estructura metálica del motor hasta un electrodo enterrado a tierra.

Motor trifásico puesto a tierra

El sistema de tierra formará un circuito de manera eventual, solo cuando se presente  una falla  que intente poner a potencial la estructura metálica del motor.

Circuito de potencia trifásico

El contactor  “M1” en el circuito de potencia hace la función de interruptor tripolar, su cierre  permite el arranque del motor, y su apertura el paro.

Su acción tiene su origen en las condiciones establecidas en el circuito de control que alimenta la bobina del contactor.

Bobina de contactor alimentada  a 127 Voltios

Por seguridad del operario el circuito de control trabaja con bajo voltaje.

Motivo por el cual las bobinas de contactores y relevadores de control, se diseñan para operan con voltajes nominales de 110 Voltios, o bien con tensiones menores.

La aplicación de tensiones mayores acorta su vida  y causan problemas de mantenimiento.

Circuito con transformador de control

Para proporcionar los 110 voltios requeridos u otros valores de voltaje se utiliza un transformador de control.

Conexión a tierra de equipo de control

El color en el aislante de los conductores es de gran ayuda en labores de mantenimiento. 

En México la Norma Oficial Mexicana NOM-001 señala su uso de índole nacional. 

Color en el aislante del conductor

El conductor de puesta a tierra no es un polo de  alimentación.

Las regulaciones señalan poner a tierra partes metálicas de las máquinas y de sus equipos que forman parte de los circuitos de potencia y de control.

Y en su cumplimento  es frecuente que acompañe a los conductores de la  alimentación eléctrica de máquinas industriales.

Agradezco por su  colaboración  al Ingeniero Sergio Elías Reyes Medina de Electricidad Integral e Instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep de Gómez Palacio, Durango.