Corriente de falla

 La corriente de falla es producto de una avería, y para minimizar los daños, debe ser interrumpir tan rápido como sea posible.

Corriente de falla en un motor eléctrico

Un  corto circuito es una corriente de falla de gran magnitud, y puede ocurrir en cualquier instalación eléctrica. Se han diseñado dispositivos protección “OCPD” Overcurrent Protective device, para abrir el circuito cuando esta se presente.

Los fusibles cuentan con un elemento fundible para este fin.

Fusibles sin retardo de tiempo

Hay una gran variedad de fusibles, se diseñan con características específicas, aunque básicamente tienen un alojamiento para un elemento fundible y dos terminales, y se conectan en serie con la carga cerca de su alimentación.

Los fusibles tienen una resistencia muy baja y actúan como conductor, y harán la función de interruptor ante un valor de corriente preestablecida.

Fusibles sellados

Los fusibles para maquina están sellados y calibrados desde fábrica, su elemento fusible no es remplazable, suelen tener rellenos (tipo arena) para extinción del arco.

Los fusibles tienen materiales muy modernos, pueden contar con doble elemento fusible, lo que les da capacidad para proteger motores eléctricos, contra corriente de falla (cortos circuitos) y contra sobrecargas.

Corriente de falla de origen mecánico

Los cortos circuitos y las sobrecorrientes altas, pueden originarse en cualquier parte de la instalación de un control de motores, pueden ser dentro o fuera del motor.

 Improvistos tan diversos como fallas de equipos, conductores flojos y aislantes de conductores destruidos por  hormigas.

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Al colocar un fusible ponemos límite a la corriente máxima permitida, protegiendo en fracciones de segundo (milisegundos) al personal e instalaciones industriales.

Arranque DOL de un motor eléctrico

 El arranque DOL de un motor eléctrico, es el método más empleado sencillo y de bajo costo, y requiere de una elevada corriente inicial.

Arranque DOL de un motor eléctrico

Se trata de poner en marcha un motor eléctrico, conéctanlo directamente a la energía eléctrica a través de un arrancador, las siglas “DOL” corresponden del inglés Direct on line.

Es decir que el voltaje de la alimentación llegue pleno a las terminales del motor.

Direct on line

Para poder pasar de reposo a movimiento, en el inicio, el motor demandara de 6 a 8 veces la corriente nominal,  incluso puede ser mayor cuando se mueven  cargas pesadas.

La corriente disminuirá hasta su valor de intensidad nominal, a medida que el motor alcanza su velocidad de trabajo.

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El arranque directo tiene un alto torque inicial que en algunos casos no es necesario,  o no nos conviene tenerlo, ya que limitan la vida de los componentes de la máquina, con vibraciones y esfuerzos bruscos no deseados, en bandas, trasmisiones, soportes y acoplamientos.

Protecciones automáticas en el control de motores eléctricos

 Las protecciones automáticas en el control de motores eléctricos, actúan de forma predeterminada evitando daños a los equipos, contra cortocircuitos, sobrecargas y bajo voltaje.

Protecciones automáticas en el control de motores eléctricos

En la capa superior del análisis de protección se encuentran, los improvistos en la alimentación y las fallas en equipos.

Una vez presentes se debe mitigar sus efectos para evitar daños mayores.

Análisis de capas de protección

El sistema de control de motores a tres hilos es más utilizado, lo tomo de referencia para señalar las tres protecciones.

Tres protecciones automáticas en el circuito de control

Los fusibles protegen contra cortos circuitos, fundiendo un listón o filamento, impedir que continúe circulando de la corriente de falla.

Si ocurre en el control señalado con la letra “A” en el diagrama, se detendrá todo el sistema de control.

La bobina M señalada con “B”, ante un bajo voltaje menor al 10%, no será capaz de mantener cerrado los contactos M.

El contacto OL´s señalado con “C”, se abrirá si en el circuito de potencia  se presenta una sobrecarga.

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La coordinación de protecciones es una rama de electricidad, en la que se estudia, la selección, los ajustes y los tiempos de respuesta de los dispositivos encargados de mitigar, reducir y aislar una falla eléctrica.

Cilindro con vástago pasante

 En el cilindro con vástago pasante, su vástago sale en ambas tapas y se aprovechar el movimiento de ida y vuelta en sus 2  extremos.

Cilindro con vástago pasante

La fuerza en ambas direcciones tienen la misma magnitud, también podemos obtener en ambos sentidos velocidades idénticas.

Aplicaciones del cilindro con vástago pasante

Al contar con cojinetes en ambos extremos  pueden soportar pequeñas cargas laterales.

El cilindro de vástago pasante se utiliza para  mover piezas o  mecanismos en ambos extremos.

Cilindro dúplex

 Un cilindro dúplex se compone de dos cilindros de doble efecto montados en línea con vástago no común, del que  pueden obtenerse configuraciones con 3 o 4 posiciones.

Cilindro dúplex

Realmente es un arreglo de dos cilindros de doble efecto montados en serie, del que existen dos versiones, de espalda con espalda o uno detrás de otro.

En espalda con espalda los vástagos van opuesto, y en uno detrás de otro los vástagos van en el mismo sentido.

Versiones de cilindro dúplex

El diseño uno detrás de otro, el primer cilindro es de  carrera más corta y nos da una posición intermedia, el cilindro más largo nos da la posición final.

Cilindro dúplex de 3 posiciones

En el diseño espalda con espalda, podemos también poner el primer cilindro con una carrera más corta, y obtendremos 4 posiciones.

Cilindro dúplex de 4 posiciones

Es posible tener arreglos de más de 2 cilindros.

A tomar en cuenta la capacidad de la válvula distribuidora, si es que alimenta 2 cámaras al mismo tiempo, y las propiedades mecánicas del conjunto, como su peso y su alineación, se deben evitar esfuerzos de pandeo en los vástagos. 

Cilindro tándem

 El cilindro tándem toma su nombre por la disposición de 2 cilindros  uno detrás de otro en una sola unidad y con un vástago común, del que se pueden obtener 2 sistemas independientes.

Cilindro tándem

Desarrollan casi el doble de fuerza sin son presurizando simultáneamente  2 de sus cámaras, para obtener movimiento en un solo sentido.

Cilindro tándem con alimentación simultánea

Representa una opción cuando por limitaciones de espacio un solo actuador está limitado en fuerza, sin embargo hay que tomar en cuenta que su longitud es el doble.

Con un cilindro tándem podemos obtener movimientos de empuje de 2 valores diferentes de fuerzas, un valor cuando se alimente un solo cilindro y otro con alimentación simultanea.

Cilindro de fuelle neumático

 El cilindro de fuelle neumático tiene una cámara de expansión y dos tapas, que ante la aplicación de aire comprimido aumentan su altura, y genera un movimiento de simple efecto, carrera corta y mucha fuerza.

Cilindro de fuelle neumático

Se fabrican con caucho reforzado con hilos textiles, los hay de fuelle simple, fuelle doble y fuelle triple.

Trabajan sin perdida de fricción, ya que no contiene partes metálicas en deslizamiento como los cilindros tradicionales.

Todos son de simple efecto, su carrera de regreso es natural, al expulsar el aire a presión regresan a su estado original.

 

Partes del cilindro de fuelle

Debido a su sencillez su vida útil es larga, incluso en condiciones severas de trabajo y requieren muy poco mantenimiento.

Dada su construcción no es  de extrañar que algunos de ellos sean fabricados por industrias del ramo de neumáticos automotrices.

Ejemplos de aplicaciones del cilindro de fuelle neumático

Pueden trabajar en ambientes polvorientos o ser utilizados bajo el agua.

Algunas consideraciones de funcionamiento son, no tener rozamientos con otras piezas de la máquina, su longitud mínima y máxima, su ángulo de inclinación y los esfuerzos de alineación.

Los requisitos son pocos pero incluyen poner límites y guías de funcionalidad.

Requisitos de montaje para cilindro de fuelle 

El actuador neumático de fuelle es empleado como amortiguador, de allí  uno de sus nombres, el  de “resorte de aire”, eliminan vibraciones y ruidos en ambientes industriales.

 Con este fin también es utilizado en vehículos de carga pesada.

Cilindro neumático con dispositivo de bloqueo

 El cilindro neumático con dispositivo de bloqueo, tiene integrada en la culata delantera una unidad activada por aire muelle, que permite detener el vástago en cualquier posición.

Cilindro neumático con dispositivo de bloqueo

El dispositivo de bloqueo, mantiene sujeto al vástago por resorte y lo libera con una presión de aire de 4 bares.

El freno del vástago de un cilindro reduce el riesgo de lesiones a operadores de máquinas de ensambles, que  ante una falla de energía por gravedad se puede tener movimientos no esperados.

Algunas de las aplicaciones son, la sujeción de cargas colgantes, el freno para posicionar y la sujeción controlada ante falta de presión.

Circuito neumático de posicionamiento por bloqueo

El circuito anterior se considerado la mejor solución para retener la sujeción en cualquier posición, además proporciona la máxima vida útil al dispositivo de retención.

La fuerza en ambas cámaras del cilindro es nivelada, alimentado con dos presiones diferentes, gracias a la presión reducida que alimenta la boca positiva del cilindro.

La válvula 3/2 desactivada activa el bloqueo  y manda a la posición central  a la válvula 5/3 al no alimentar con aire a los servopilotajes electroneumáticos.

Por cierto el circuito ha conservado el sentido del símbolo de la válvula 5/3 con posición central alimentada.

 

Circuito neumático de bloqueo por rotura de manguera

En esta disposición el cilindro es alimentado por una válvula  5/2 y la velocidad del vástago es controlada por válvulas reguladoras de flujo, cuando exista perdida de presión se realiza el bloqueo del vástago en ambos sentidos, gracias a la conexión by pass.

Circuito neumático de freno por pérdida de presión

Una conexión “T” alimenta a la válvula direccional 5/3 y desbloquea el movimiento del vástago, ante una pérdida de presión el dispositivo de bloqueo actuara como freno.

Dispositivo de bloqueo separado con gran capacidad de aire de escape

El dispositivo de bloqueo separado debe instalarse en cilindros con vástago cromado.

A tomar en cuenta el uso de cilindros neumáticos con dispositivo de bloqueo.

1.- La unidad de bloqueo aumenta la longitud del cilindro.

2.- El constante bloque incrementa el calor.

3.- Se emplea en ambientes secos, en ambientes aceitosos y húmedos el bloque del vástago no es efectivo.

Camisas de aluminio de cilindros neumáticos

 Las camisas de aluminio de cilindros neumáticos son de alta calidad,  producto de investigaciones de materiales y de tecnologías, y pueden tener perfiles diseñados para el montaje de sensores. 

Camisas de aluminio de cilindros neumáticos

El aluminio es  un material ligero, de bajo peso, puede tener superficies lisas y resistentes que permite el deslizamiento del vástago, permite el tratamiento de anodizado, que la hace resistente a la corrosión.

Para fabricar algunas camisas de cilindros, pasa por un proceso llamado de “extrusado”, donde se le crean perfiles, canales y ranuras. 

Cilindro neumático con camisa de aluminio serie P1D de Parker

Las camisas lisos son higiénicas, para ser utilizados en la industria alimenticia, tienen superficies limpias sin recovecos, para que no se acumule el polvo o la humedad.

Cilindro neumático compacto serie P1M marca Parker

 Las camisas con perfiles proporcionan  resistencia y áreas de montaje para sensores.

El aluminio es un material no magnético, no interfiere en sensores de este tipo, sus ranuras permite su fácil soporte y ajuste para limitar la carrera de su  vástago.

Sensor magnético  P8S marca Parker

Los cilindros neumáticos modernos tienen  camisas de aluminio que facilitan trabajos de mantenimiento.

La creación de  instalaciones eléctricas más limpias, más seguras, fáciles de identificar  y  no interfieren en la comunicación en tiempo real  de sensores magnéticos con controladores lógicos programables (PLC).