En el ámbito de la ingeniería eléctrica y la automatización industrial, comprender el funcionamiento de los circuitos de fuerza para motores trifásicos es fundamental. Este tipo de circuito se encarga de suministrar la energía necesaria para el funcionamiento de motores eléctricos, un elemento esencial en la mayoría de las industrias.
¿Qué es un Circuito de Fuerza?
Un circuito de fuerza, también conocido como circuito de potencia, es el conjunto de componentes que se encarga de transportar la energía eléctrica desde la fuente de alimentación hasta los receptores (motores, lámparas, baterías de condensadores, etc.). Su objetivo principal es convertir la energía eléctrica en trabajo útil.
En las instalaciones industriales, los circuitos de fuerza suelen trabajar con tensiones de Baja Tensión (BT), tanto monofásicas (230 V) como trifásicas (400 V). La legislación actual define la Baja Tensión como tensiones iguales o menores a 1000 V en corriente alterna (C.A.) o iguales o menores a 1500 V en corriente continua (C.C.).
El Circuito de Fuerza en Motores Trifásicos
Los motores trifásicos son los más comunes en las industrias debido a su eficiencia y capacidad de generar alto par de torsión. Para conectar un motor trifásico al circuito de fuerza, es necesario comprender los diferentes tipos de conexiones y sus características:
Conexión Estrella
En la conexión estrella, las tres fases del motor se conectan a un punto común llamado "punto neutro" (N). La línea de alimentación se conecta a cada una de las fases del motor, creando un circuito en forma de estrella. La conexión estrella es ideal para el arranque del motor, ya que reduce la corriente de arranque y proporciona un par de torsión más suave.
Conexión Triángulo
En la conexión triángulo, las tres fases del motor se conectan en serie, formando un circuito triangular. La línea de alimentación se conecta a los puntos de unión entre las fases del motor. La conexión triángulo proporciona una mayor potencia de salida, pero también genera una mayor corriente de arranque.
Ejemplo Práctico: Conexión Estrella-Triángulo
Un método común para el arranque de motores trifásicos es la conexión estrella-triángulo. En este método, el motor se conecta en estrella durante el arranque y luego se cambia a la conexión triángulo una vez que el motor alcanza una velocidad estable.
Funcionamiento de la instalación:
- Se habilita el magnetotérmico del circuito de potencia (F0) y el del circuito de maniobra (F2).
- El térmico de protección del motor (F1) debe estar reseteado. Si está disparado, la lámpara roja (H0) estará encendida.
- Se pone en marcha el motor pulsando el pulsador de marcha (S1). La lámpara verde (H1) se encenderá y el motor arrancará con la conexión estrella.
- Después del tiempo programado en el temporizador (KM2), el motor cambiará a la conexión triángulo, desconectando la conexión estrella. La lámpara H2 se encenderá.
- Al pulsar el pulsador de paro (S0), el motor se detendrá.
Enclavamiento de seguridad:
Para evitar un cortocircuito, se incluye un doble enclavamiento de seguridad que evita que la conexión estrella y la conexión triángulo estén activadas al mismo tiempo.
Protección del motor:
Si el térmico (F1) salta durante el funcionamiento del motor, la lámpara roja (H0) se encenderá. Se deberá rearmar el térmico F1 y volver al paso
Diagrama Eléctrico
Un diagrama eléctrico es la representación gráfica de un circuito eléctrico. Se utilizan símbolos estándar para representar los componentes del circuito, lo que facilita la comprensión y la instalación.
Tipos de Diagramas Eléctricos
- Diagrama de escalera lineal: Representación gráfica basada en líneas, con menor cantidad de símbolos. Muestra la ubicación de un circuito.
- Diagrama eléctrico para cableado: Representación pictórica de las conexiones del cableado de acuerdo a su ubicación.
- Diagrama eléctrico de una línea: Muestra las etapas principales de una línea eléctrica.
- Diagrama eléctrico para conexiones: Simboliza el estudio de una conexión a realizar.
- Diagrama eléctrico de montaje: Representa las instalaciones de un circuito.
- Diagrama eléctrico de bloque: Muestra triángulos con explicaciones para orientar la circulación de la corriente.
Símbolos de Circuitos Eléctricos
Para comprender un diagrama eléctrico, es esencial conocer los símbolos de los componentes eléctricos más comunes:
- Diodo
- Generador de corriente alterna y continúa
- Puerta AND, NAND, OR, NOR, XOR
- Bobina
- Inductores
- Resistencias
- Inversor de puerta NOT
- Interruptor
- Fusibles
- Cables
- Reguladores
- Receptor
- Relé
- Atenuador
- Intermitencia
- Convertidores
- Baterías
- Fuente de alimentación eléctrica
Diagramas Eléctricos Automatizados
En la actualidad, existen programas de diseño que permiten la elaboración de diagramas eléctricos de forma digital. Estos programas ofrecen una serie de ventajas, como:
- Facilidad de elaboración y entendimiento
- Posibilidad de hacer cambios en el diseño rápidamente
- Integración con otros procesos de automatización
- Bibliotecas virtuales con símbolos y componentes eléctricos
Ejemplos de Software para Diagramas Eléctricos
- Diseño de cableado de Solid Edge Siemens
- EdrawMax
- Concept Draw
- Electrical CAD Software
- Diagram Studio
Beneficios de los Diagramas Eléctricos Automatizados
- Análisis digital de las funciones del circuito eléctrico
- Facilidad de uso e instalación
- Correcciones rápidas en el diseño
- Integración con otros procesos de automatización
Los diagramas eléctricos automatizados son una herramienta esencial para la industria, permitiendo optimizar los procesos eléctricos y mejorar el rendimiento del factor tiempo.
Conclusión
El circuito de fuerza para motores trifásicos es un componente clave en la automatización industrial. La comprensión de sus diferentes conexiones, el diagrama eléctrico y la utilización de software automatizado para la elaboración de diagramas eléctricos son fundamentales para el correcto funcionamiento de las instalaciones industriales.
Recuerda que el diseño, montaje y puesta en servicio de este tipo de instalaciones debe ser realizado por personal cualificado, cumpliendo en todo momento con las normas de Prevención de Riesgos Laborales establecidas en la normativa vigente.
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