Arrancadores de estado sólido (página 2)

Este sistema posee una
gran flexibilidad ya que estaríamos manteniendo dos
tanques de almacenamiento
para esta única barriada. En caso de falla, mantenimiento,
etc., de alguna bomba, esta barriada no perderá
completamente el valioso fluido, ya que, la otra bomba se
encargaría de mantener los niveles necesarios en los
tanques.

FIGURA 1- Diagrama de
nuestro proyecto para la
barriada #1.

BARRIADA #2

El arreglo para esta barriada es muy similar a la de la
anterior. En este caso debemos abastecer un lugar más
grande, por ende, en este caso contaremos con tres (3) bombas B3,
B4

B5. También bombearemos agua potable
por un sistema de tuberías. En tanques especiales de
almacenamiento tendremos controladores de nivel que serán
los encargados de mandar las señales
a sus respectivas bombas, en pocas palabras, los sensores del
tanque #3 controlaran la bomba #3 y así
sucesivamente.

?? Sensor de Nivel Inferior. Mandar la señal de
encendido a los drivers (arrancadores de estado
sólido) de las bombas si el nivel del agua en los
tanques llegara a disminuir.

?? Sensor de Nivel Superior. Mandar la señal de
apagado a los drivers (arrancadores de estado sólido) de
las bombas si el nivel del agua en los tanques llegara a aumentar
hasta los límites
recomendados por seguridad.

Este sistema posee una gran flexibilidad ya que
estaríamos manteniendo dos tanques de almacenamiento para
esta única barriada. En caso de falla, mantenimiento,
etc., de alguna bomba, esta barriada no perderá
completamente el valioso fluido, ya que, las otras bombas
se encargarían de mantener los niveles
necesarios en los tanques.

FIGURA 2- Diagrama de nuestro proyecto para
la barriada #2.

CONTROLADOR DE NIVEL DE
AGUA

FIGURA 3- Controlador del nivel del agua
ON/OFF.

La figura muestra el
controlador de nivel de agua donde SW representa las bollas de
control de nivel.
Donde una es dependiente de la otra después de su
iteración estas activan los niveles para los terminales de
salida "CN" donde estas serán dirigidas hacia las bobinas
del contactor o directamente a otro subsistema del sistema de
control. De este modo controlando el nivel del agua en el
reservorios para la vida útil del equipo donde este
controlador se le agrega uno a cada. Reservorio dependiente de
que lugar vaya lugar X o lugar Y.

Lógica de
control

En el documento presentado se procede al
control de de cinco bombas de 250Hp en 480 voltios
para controlar el caudal hacia una barriada #1 y #2. El caudal
enviado hacia la barriada #1se realiza por tres bombas de 250 Hp
480 V y hacia la barriada #2 se realiza por 2 bombas de 250Hp
480V (ver Figura 5). En la realización de este
control se hace con arrancadores de estado sólido para
controlar así su par de arranque y evitar los factores de
demanda altos,
los arrancadores de estado sólidos o arrancadores suaves
son controlados por un PLC cuya
programación viene de fábrica y solo
se les cambian los valores
predeterminados, se utilizan arrancadores de la marca ABB
modelo
ACS550-02-486A-4 uno para cada bomba (ver Figura 6),
también podría ser una configuración en
paralelo de dos o más motores pero en
este caso es un arrancador para cada bomba.

La configuración de conexión de los
arrancadores en el panel de control es una conexión
manual y una
automática por alguna eventualidad al momento del
funcionamiento de las bombas. En el panel de control se indica
con luces de color rojo y
verde si esta encendido o apagado el sistema de bombeo de cada
lugar ("1" y "2"). Al momento de la configuración del
sistema se había planteado una conexión maestro
esclavo pero por economía y agilidad se estableció la
conexión en paralelo en el mando de control, ahora bien en
las protecciones de sobrecarga y falla se utilizan accesorios de
protección antes y después del driver donde las que
están antes del driver en dirección del bus a las bombas son para
proteger al driver de cualquiera eventualidad eléctrica y
las que se localizan entre el driver y las bombas son para la
seguridad de los motores de las bombas. Las necesarias para
proteger el driver son interruptores magnéticos y fusibles
de protección uno para cada hilo y para las bombas se
coloca las interruptores térmicos e interruptores
magnéticos, los otros dispositivos de
protección son dados por la lógica
de programación en el driver o arrancador de
estado sólido como por ejemplo protección de
sobrecarga, sobre o bajo voltaje interrupción de fase si
pasa este caso el driver de control indicara una alarma, o indica
alguna falla indicándolo en su pantalla LCD cual es la
falla, si es voltaje o corriente y la hora de la
eventualidad.

En el panel de control
se posee de un solo interruptor de encendido y uno de apagado
contando también con el apagado de emergencia, en modo
manual se puede sacar del sistema de bombeo cualquiera bomba para
su reparación o revisión, el sistema de control
esta ejecutándose con voltaje de 24 voltios y 10 voltios
en algunos casos para estos de utilizan relevadores de
múltiples vías con bobinas de 120V para poder
controlar las entradas del PLC del driver que trabajan a niveles
de voltaje DC en 24 y 10 voltios.

Otra de las ventajas de utilizar los arrendadores de
estado sólidos programados es la eficiencia de
estos donde se protege las bombas de los trabajos en vacío
y de la cavitación en las bombas.

FIGURA 4- Ejemplo de la tubería de
impulsión en la Estación de Bombeo

FIGURA 5- Ejemplos del bombeo hacia
lugares "X" y "Y"

FIGURA 6- Ejemplo de la
instalación de los sistemas de
estado sólido.

Los interruptores de encendido apagado controlan unos
relevadores los cuales a su ves activan o desactivan las entradas
y salidas de los PLC para controlar los motores una otra de las
ventajas de los dispositivos electrónicos es que se reduce
en espacio de trabajo
(ver Figura 6).

?? Datos
técnicos del control.

?? Arrancado con bajo par de arranque para
disminuir factor de demanda.

?? Protección del equipo de
bombeo.

?? Sacar cualquiera bomba de sistema para
revisión.

?? Proteger las bombas de trabajo forzado
en vacío.

?? Bombas trabajando siempre a par y
velocidad
nominal.

Diagrama de
líneas

El medio de comunicación elemental para el lenguaje de
control es a través del uso de los diagramas de
línea.

FIGURA 7- Diagrama de líneas de un
circuito eléctrico.

El diagrama de línea consiste de una serie de
símbolos interconectados por líneas
para indicar el flujo de corriente de control a través de
los diversos dispositivos. El diagrama de línea representa
rápidamente una serie de relaciones de variables de
control que pueden tomar muchas palabras para
explicarse.

El diagrama de línea de la Figura 7 nos muestra:
la fuente de energía representada con líneas
gruesas y el flujo de corriente a través de los diferentes
elementos del circuito tales como botoneras, contactos, bobinas y
protecciones de sobrecarga. Todo esto se le representa con
líneas delgadas en el diagrama.

El diagrama de líneas tiene como propósito
mostrar sólo la secuencia de control de los dispositivos
que es necesaria para la operación básica del
sistema controlador. Su propósito no es mostrar la
relación física de los
diversos dispositivos en el sistema controlador. Más bien,
este tipo de diagrama se inclina hacia la simplicidad,
enfatizando sólo la operación del circuito de
control.

Circuitos
lógicos eléctricos

La aplicación que se encuentra con mayor
frecuencia de los circuitos de
control lógico es aquella en la que se emplean contactos
eléctricos, los cuales pueden accionarse de distintas
maneras, tales como: sensores de todo tipo, accionadores manuales o
relevadores magnéticos.

RELEVADORES

Los relevadores son dispositivos que se emplean en los
circuitos de control, los cuales utilizan un campo
electromagnético para cerrar y/o abrir contactos. Este
campo electromagnético se genera por medio de un
electroimán, que convierte energía
eléctrica en energía mecánica. La figura representa un
electroimán en el cual se distinguen sus principales
elementos como son:

?? La bobina: produce el flujo
magnético cuando circula por ella una corriente
eléctrica.

?? El núcleo: normalmente hecho de
acero laminado de
alta permeabilidad que proporciona trayectoria para el campo
magnético de la bobina

?? La armadura: es atraída hacia el
núcleo por la acción
del campo magnético.

FIGURA 8- Electroimán (dispositivo
electromagnético).

FIGURA 9- Relevador básico
(dispositivo electromagnético).

En la Figura 9 se representa un relevador básico
con sus componentes. Se puede notar que este relevador es
prácticamente un electroimán que abre y cierra
contactos aprovechando el desplazamiento de la
armadura.

Existen básicamente dos tipos de
contactos, estos son:

?? Contacto normalmente cerrado
(NC)

?? Contacto normalmente abierto
(NA)

El término "normalmente" se refiere a la
ubicación del contacto cuando la bobina está
desenergizada. Cuando hablamos de un contacto normalmente abierto
estamos expresando el hecho de que no hay conducción a
través del mismo cuando el relevador no recibe
energía y si nos referimos a un contacto normalmente
cerrado se está expresando que los contactos conducen
cuando el relevador no recibe energía.

FIGURA 10- Tipos de contactos
eléctricos. a) Normalmente Abierto, b) Normalmente
Cerrado.

En cuanto a sus aplicaciones, los relevadores se
clasifican en dos tipos: los de control y los de potencia. Estos
últimos también se les conoce como contactores. Los
relevadores de control se emplean en circuitos pilotos,
arrancadores magnéticos, circuitos de control de
diferentes relevadores, contactores u otros dispositivos. Sus
requerimientos de corriente y voltaje de conmutación son
bajos y debido a esto sus contactos pueden ser pequeños y
tener poca separación entre sí. Los contactores, en
cambio, se
utilizan para establecer e interrumpir repetidamente un circuito
de potencia eléctrica. Los contactos de este dispositivo
son diseñados para trabajo pesado en la
interrupción de cargas industriales, las cuales requieren
niveles de corriente relativamente altos.

La
memoria

Muchos de los procesos
industriales requieren que sus circuitos de control no
sólo tomen decisiones lógicas, tales como AND, OR o
NOT, sino que también deben ser capaces de almacenar,
memorizar o retener las señales de entrada para mantener
la carga energizada, aun después que las señales
hayan desaparecido.

Un interruptor, en su casa, que controla una luz desde un solo
punto es un ejemplo de un circuito con memoria. Cuando
estás encendida la luz, permanece así hasta que
alguien la apague y se mantiene apagada hasta que vuelvan a
encenderla. Este interruptor realiza la función de
memoria porque la salida corresponde a la última información de entrada hasta que se reciba
nueva información que lo haga cambiar de estado. En el
caso del interruptor de corriente eléctrica, el circuito
de la memoria se llevó a cabo mecánicamente en el
interior del interruptor.

LÓGICA DE CONTROL

FIGURA 11- Diagrama de
Escalera

La Figura 11 nos muestra el
diagrama de escaleras de nuestro proyecto. El mismo consta
de:

?? (3) Interrumptores de Nivel

?? (2) Indicadores
(focos)

?? (4) Botoneras Universales:

incluye los de on y off

?? (4) Relevadores Industriales

Multi-contactos

LÓGICA DE CONTROL
SECUENCIAL

A continuación mostramos
la

Lógica de Control General de nuestro
proyecto.

Correspondería a la Barriada
#2.

Este modelo es bastante similar para ambas
barriadas. La diferencia esta, en que la barriada #2
utilizaría solo dos bombas.

El diagrama presentado (Figura12), es
una red que
permite:

?? El arranque de 3 bombas en
paralelo.

?? Desactivar independientemente cualquiera
de las mismas para propósitos de mantenimiento,
reparación, cambios.

Una vez se energiza la red se enciende la luz roja
indicando que los motores están fuera de
servicio.

FIGURA 12- Diagrama de escalera secuencial
#1. Modelo utilizado en la Barriada #2.

Al presionar BA (Figura13), se cierran los
contactos C1 normalmente abiertos y se abren los C1 normalmente
cerrados apagándose la luz roja y encendiéndose la
luz verde indicando que los motores entran en
operación.

Al dejar de presionar BA no pasa nada por
el enclavamiento del C1 (NO), esto se hace por motivos de
seguridad.

Al cerrar los C1 normalmente abiertos se
envían señales de activación a través
de los contactos CS1, CS2, CS3 normalmente cerrados a las
entradas EB1, EB2, EB3 del convertidor de modo que las bombas se
ponen en marcha.

Los pulsadores BP1, BP2, BP3 sirven para
poner fuera de operación a las bombas B1, B2, B3
respectivamente.

FIGURA 13- Diagrama de escalera secuencial
#2. Modelo utilizado en la Barriada #2.

FIGURA 14- Diagrama de escalera
secuencial #3. Modelo utilizado en la Barriada #2.

Por ejemplo, al presionar BP1 (Figura 14),
se abre el contacto CS1 normalmente cerrado en serie con las
entradas EB1 desactivando las bombas y se cierra el contacto CS1
(NO) produciéndose el enclavamiento.

Al dejar de presionar o presionar
nuevamente BP1 no pasa nada debido al enclavamiento, lo que sirve
de protección mientras se trabaja sobre la
bomba.

Para eliminar el enclavamiento se debe
presionar el BA1( se abre CS1 NO) lo que a su ves pone en marcha
la bomba ya revisada e instalada, cerrando el contactos CS1
normalmente cerrado.

El sistema de control cuenta con un censor
de nivel el cual monitorea el nivel de agua en el tanque de
almacenamiento. Dicho censor cuenta con 3 captadores en el
interior del tanque, dispuestos a diferentes
profundidades.

NIVEL 1 TANQUE VACIO NIVEL 2 TANQUE A LA
MITAD NIVEL 3 TANQUE LLENO

Al censar NIVEL 1

(Figura 15), N1 normalmente abierto se
cierra lo que provoca que el CN1 normalmente cerrado en serie con
las entradas EB1 se abra; la bomba 1 deja de operar.

Al censar NIVEL 2, N2 se cierra, se abre
CN2 normalmente cerrado; la bomba 2 deja de operar.

Al censar NIVEL 3, N3 se cierra, se abre
CN3 normalmente cerrado y la bomba 3 deja de
funcionar.

Por otra parte en cualquier instante, al
presionar BP deja de fluir corriente, se pierde el enclavamiento
y se abren los contactos normalmente abiertos C1 desactivando
todas las bombas, la luz roja se enciende nuevamente. Esta
acción es en caso de emergencia.

FIGURA 15- Diagrama de escalera
secuencial #4.

Simbología

Descripción del diagrama de
fuerza

El diagrama de fuerza que
describe nuestro proyecto, es un esquema unifilar que empieza con
la acometida desde el sistema de distribución eléctrico, pasa por un
interruptor de potencia con capacidad de 60A tipo K luego llega a
un transformador de conexión Y- Yaterrizada de 15kVA que
reduce de 13.2kV a 480/277V, el cuál es nuestro voltaje de
operación en la parte de potencia; seguido por otro
interruptor de 60A tipo K, luego pasamos a un CT

75:5 y un PT 70:1 los cuales son transformadores
para mediciones de corriente y voltaje respectivamente en este
punto el sistema se aterriza mediante una malla de tierra que
consta de 3 barras de Cooperweld de 5/8 x 10", 4/0 AWG, luego de
esto llegamos con 15 conductores – 1/c 500MCM, al Breaker
principal cuya capacidad es de 1600A, 480V 3P. Del Breaker
salimos de nuevo con 15 conductores – 1/c 500 MCM hasta la
bifurcación en la cual la alimentación se
divide en dirección de cada una de las estaciones de
bombeo de cada barriada; del lado de la estación de bombeo
# 1 salimos con 12 conductores – 1/c 500MCM, hasta otro
Breaker de 1200A, 480V, 3P. A partir de este punto se
utilizarán 1 conductor – 1/c y un 3/0 DSN sin
neutral ya que se trata de un sistema delta trifásico, el
sistema deja de ser aéreo y viajará por 4
tuberías de 4"a cada uno de los motores y al panel de
control. En cada una de las tres ramas de las bombas tenemos,
alimentación a través de 1 conductor, 1/c y
un 4/0 DSN, un Breaker de 350A, 480V, 3P, seguido
por el arrancador de 300Hp, 480V, 60Hz y fp=0.98 (-)
correspondiente a cada motor; tenemos
motores de 250Hp, 480V, 302A, 60Hz, 3P y 3600rpm acoplado a una
bomba especificada previamente, además tenemos bancos de
capacitores
para compensación del factor de potencia cada uno de 480V
y 150kVAR unidos a la rama a través de un Breaker de 200A,
480V, 3P.

En cuanto al panel de control está
unido al sistema a través de un transformador de
3kVA 480:120/240 V, 1P. En lo que se refiere a la parte de
la estación de bombeo #2, luego de la bifurcación
tenemos para esta parte 9 conductores – 1/c 500 MCM hasta
un Breaker de 800A, 480V, 3P; luego de esto como
sucedió con la barriada #1, el sistema deja de ser
aéreo y los conductores 1 – 1/c y un 1/0 DSN sin
neutral, viajarán a través de 3 tuberías de
4", el sistema en diseño
es similar al de la estación de bombeo #1, variando en que
tiene sólo dos ramas con bombas con los mismos componente
en sus dos ramas, en la tercera rama de este lado, se encuentra
el panel principal, el cual es 3P de 42 circuitos, 120/208V y
200A acompañado del interruptor principal por supuesto de
similar capacidad, 200A; además hay un transformador de 30
kVA, 480/120:208 V, 3 P, que acopla el interruptor y el panel a
la instalación.

Notas de
electricidad

1. Toda la instalación
eléctrica estará conforme a los reglamentos
vigentes en la República de Panamá
y el NEC última edición.

2. El calibre mínimo de alambre será No.
12 AWG excepto para teléfonos y control.

3. Todos los alambres no indicados
serán No. 12 THHN.

4. Las tuberías serán de PVC y
llevarán un conductor de tierra de equipo desnudo de
acuerdo con la tabla 250-95 del NEC de 1999.

5. Todas las cajillas serán de metal
galvanizado y pintadas contra óxido.

6. Todos los tableros tendrán barras
de neutral aislado y barra de tierra.

7. Sólo se permitirá unir el
neutral con tierra en la entrada eléctrica.

8. Las conexiones a los motores y equipos que vibren se
harán con tuberías metálicas flexibles tipo
"GREENFIELD" cuando esté expuesta a la intemperie, se
usará tubería con cubierta plástica tipo
"LIQUIDTITE".

9. No se permitirá alterar o modificar el plano
eléctrico, sin permiso del ingeniero eléctrico
diseñador responsable.

10. Todos los gabinetes de tableros, interruptores
breackers, etc., expuestos a la intemperie serán del tipo
NEMA 3R.

11. Todos los tomacorrientes deben ser instalados a
0.30m desde el nivel de piso acabado, a menos que se indique
altura en el plano.

Arrancadores de
estado sólido

En un principio los arrancadores de estado sólido
se concibieron a los efectos de limitar la corriente durante el
arranque de motores
eléctricos. Frente a otras soluciones
como ser autotransformadores y arranques
estrella-triángulo, los arrancadores de estado
sólido se están imponiendo. Los precios
relativos tienden a equipararse y las prestaciones
de los últimos aumentan constantemente. Una vez
solucionado el arranque, surge la necesidad de ocuparse del
frenado. En particular en algunas aplicaciones este aspecto es
crítico. Por ejemplo durante el proceso de
frenado de las bombas hay que prestar atención a la no ocurrencia del efecto de
ariete. Aquí es dónde empieza el problema.
¿Por que no utilizar el propio arrancador de estado
sólido para detener los motores de las bombas lentamente?
Es claro que lo pueden hacer. Basta haber diseñado en
forma adecuada los SCR y los disipadores del arrancador.
Una rampa de frenado de 4 minutos sería razonable si no
fuese que los problemas de
compatibilidad Electromagnética (EMC) que
tendremos no serán triviales. La producción de armónicos durante una
rampa de frenado con arrancador de estado sólido es
considerable. La mayoría de los casos en que se usa un
arrancador, la rampa de arranque es de tiempo del
orden de los segundos. El problema de armónicos, si bien
existe, puede ser asimilado o no causaría tantos
problemas. Un comentario al margen es que si bien podría
decirse que lo adecuado en estos casos es utilizar un variador de
frecuencia, la diferencia de costos de
inversión entre un arrancador y estos es
todavía una fuerte razón para preferir los
arrancadores. Por otra parte si lo único que se desea es
arrancar y detener el motor en forma controlada, un variador de
frecuencia es una solución desmedida (dado el precio
comparativo actual).

El problema con los armónicos emitidos durante
las rampas podría no ser un problema mayor si no fuese por
las resonancias que generalmente se producen. Estas resonancias
se producen entre los siempre presentes condensadores
de compensación de reactiva y la impedancia de
cortocircuito en el punto de conexión del
arrancador.

Muchos fabricantes de arrancadores de estado
sólido especifican que hay que desconectar los
condensadores durante las rampas. Parece ser una sana
práctica en la medida que no se termine teniendo un
problema de falta de compensación de reactiva. Este
último aspecto es crítico si las rampas son
relativamente largas respecto al ciclo de funcionamiento de las
bombas de la planta.

LAS RAMPAS DE ARRANQUE Y PARADA DE UN MOTOR
DE UNA BOMBA

En la mayoría de los casos reales el tiempo de
rampa es despreciable frente al ciclo de trabajo del sistema y
puede despreciarse la reactiva consumida durante las mismas. Sin
embargo en los casos en que los tiempos de rampa son
relativamente largos hay que tener en cuenta dicho consumo.

FIGURA17- Grafica consumo activa y
reactiva en arranque.

MEDIDAS DURANTE UNA SEMANA

A. Tensiones y desbalances:

Las tensiones medias, mínimas y máximas
resultan en el peor caso apartadas un 4

% del valor nominal
de 480V.

El desbalance de tensión promedio
medido resultó ser de 0.38 % con 0.6 % de valor
máximo y 0.13 % de valor mínimo.

Estos valores están por debajo del
2% establecido cómo máximo en las recomendaciones
internacionales.

B. Armónicos de
tensión:

La máxima medida fue de 2.6 % que es menor que el
8 %

FIGURA 18- Ejemplo de armónicos de
tensión.

Por otra parte, durante el arranque de cada
bomba se consumen corrientes transitorias del orden de 840A
(valor compatible con las rampas de arranques de 10
segundos programadas en los equipos). Este nivel de sobre
corriente de arranque es menor de lo que los equipos soportan en
forma normal. Como ya se ha indicado el equipo es capaz de
soportar arranques de hasta 1120A (In x 4)
durante 6 segundos. En régimen y luego de los
arranques, las corrientes medidas estuvieron de acuerdo con la
especificación (In) de los equipos.

En suma, desde el punto de vista de la
corriente consumida, el equipo estaba siendo bien utilizado y
dentro de sus especificaciones.

Catálogo
técnico

CONVERTIDORES DE FRECUENCIA
ESTÁNDAR ABB, ACS550

CARACTERÍSTICAS
GENERALES

APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA:

Los convertidores de frecuencia estándar ABB,
ACS550 pueden emplearse en un amplio conjunto de industrias. Se
usan frecuentemente en bombas, ventiladores y en aplicaciones de
par constante, como por ejemplo las cintas transportadoras. Los
convertidores ABB estándar resultan perfectos si se desea
sencillez en la instalación, la puesta en marcha y el
manejo, siendo igualmente apropiados en aquellos casos en los que
no se requiera tecnología
personalizada o específica para productos
especiales.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE
UTILIZACIÓN

?? FlashDrop

?? Panel de control asistente para un uso
intuitivo

?? Reactancia de autoinductancia variable
para la reducción de los armónicos
superiores

?? Control vectorial

?? Tarjetas
barnizadas para entornos difíciles

?? Filtro EMC integral de categoría
C2 (1er entorno) como estándar

?? Sistema de bus de campo flexible con
Modbus integrado y numerosos adaptadores de bus de campo que se
pueden montar internamente. CE, UL, cUL, CSA, C-Tick y GOST R
aprobados Cumple la RoHS *)

DIMENSIONES

Existen dos presentaciones de montaje para
los convertidores de frecuencia.

FIGURA 19- Tabla con dimensiones y pesos
de los Arrancadores de Estado Sólido.

FIGURA 20- Arrancadores de Estado
Sólido.

COMPATIBILIDAD
ELECTROMAGNÉTICA

La norma de producto EMC
[EN 61800-3 + Enmienda A11 (2000)] cubre los requisitos EMC
específicos para los convertidores de frecuencia
(comprobados con motor y cable) dentro de la UE. La nueva
revisión de la norma de producto 61800-3 (2004) debe
aplicarse antes del 1 de octubre de 2007, como máximo. Las
normas EMC
como EN 55011 o EN 61000-6-3/4, se aplican a equipos y sistemas
industriales y domésticos, incluyendo los componentes
internos del convertidor. Los convertidores de frecuencia que
cumplen los requisitos de la norma EN 61800-3 también
cumplen las categorías equivalentes de EN 55011 y EN
61000-6- 3/4, aunque no siempre sucede al contrario. EN 55011 y
EN 61000-6-3/4 no especifi can la longitud del cable ni requieren
que exista un motor conectado como carga. Los límites de
emisión pueden compararse de conformidad con la tabla de
normas EMC

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
DE CONSTRUCCIÓN

Conexión a la red

Conexión del motor

FIGURA 21- Tabla con especificaciones
técnicas de los Arrancadores de Estado
Sólido.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE
TENSIÓN.

FIGURA 22- Tabla con
características técnicas de tensión de de
los Arrancadores de Estado

Sólido.

DATA DE CONEXIONES DE CONTROL

FIGURA 23- Conexiones de Control de los
Arrancadores de Estado Sólido.

COMPATIBILIDAD
ELECTROMAGNÉTICA

La norma de producto EMC [EN 61800-3 + Enmienda A11
(2000)] cubre los requisitos EMC específicos para los
convertidores de frecuencia (comprobados con motor y cable)
dentro de la UE. La nueva revisión de la norma de producto
61800-3 (2004) debe aplicarse antes del 1 de octubre de 2007,
como máximo. Las normas EMC como EN 55011 o EN
61000-6-3/4, se aplican a equipos y sistemas industriales y
domésticos, incluyendo los componentes internos del
convertidor.

DATA DE CONEXIONES A TERMINALES DEL
DRIVER

FIGURA 24- Data de conexiones a terminal
de los Arrancadores de Estado Sólido.

PANEL DE CONTROL

El panel de control asistente, que se suministra de
serie, incluye una pantalla alfanumérica multilingüe
(EN, DA, DE, ES, FI, FR, IT, NL, PT, SE, US) o con código
J416 (EN, DE, CZ, HU, PT, RU, TR) para facilitar la
programación del convertidor. Además, el panel de
control incluye varios asistentes y una función de ayuda
integrada para facilitar la labor al usuario, así como un
reloj de tiempo real que puede emplearse, p. ej., para
señalar el comienzo y la finalización de procesos
tales como el registro de
fallos y el control del convertidor. El panel de control puede
utilizarse asimismo para realizar copias de seguridad de los
parámetros o para descargarlos en otros convertidores. Su
uso resulta extremadamente sencillo gracias a la pantalla
gráfica de gran tamaño y a las teclas
multifunción.

FIGURA 25- Panel de control
asistente.

Motor vertical
Siemens y dispositivos de protección de estado
sólido para motores

MOTOR TRIFÁSICO JAULA DE ARDILLA,
VERTICAL, FLECHA HUECA CON TECHO SIN PATAS TIPO 1PM
(HSRGZVESD)

FIGURA 26- Motor trifásico jaula de
ardilla, vertical, flecha hueca con techo sin patas tipo 1PM
(HSRGZVESD), marca Siemens.

DESCRIPCIÓN DEL MOTOR

Este tipo de motores esta destinado a impulsar bombas
que imponen altas cargas de empuje axial descendente, como bombas
de pozo profundo.

Los motores verticales flecha hueca se pueden utilizar
en interior o intemperie, ya que por su diseño totalmente
cerrado TCVE, los bobinados, baleros, estator y rotor
están libres de contaminación por polvo, humedad, basura y ataque
de roedores, lo que garantiza un funcionamiento confiable y
duradero.

Los motores están provistos con brida tipo "P"
para montaje al cabezal de la bomba. La caja de conexiones tiene
espacio suficiente para realizar las conexiones de cables de una
manera fácil y segura, ya que se cumple el volumen prescrito
en la norma NEMA MG-1-

1987.

Aspecto eléctrico: Motor diseño NEMA "B".
El rotor es del tipo jaula de ardilla inyectado con aluminio de
alta calidad. La
tensión nominal de operación es de 440 Volts a
60

Hz.

PROTECCIÓN

Nuestro motor vertical flecha hueca posee un trinquete,
mediante el cual se evita un giro opuesto al normal del motor que
pueda ocurrir por una conexión eléctrica equivocada
o porque el agua que
quedo en la columna de la bomba al pararse el motor, tienda a
recuperar su nivel normal y esto pueda ocasionar que la flecha de
la bomba se destornille.

El trinquete elimina esta posibilidad, al caer uno de
los siete pernos alojados en el ventilador de algún canal
de la tapa balero exterior y así detener inmediatamente el
motor y evitar el peligroso sentido opuesto de giro.

Solamente personal
especializado deberá realizar la instalación y
acoplamiento de la bomba y motor flecha hueca.

RODAMIENTOS

El sistema de rodamiento lo componen uno o dos baleros
de contacto angular montados en el escudo (soporte de carga) y un
balero guía montado en la brida. Lo anterior permite una
operación suave y silenciosa.

" PROTECCIÓN TÉRMICA EN
RODAMIENTO DE CARGA

El motor esta provisto de fábrica con una
protección térmica "PR" en los rodamientos de
carga, el objeto de esta protección adicional en toda
serie de motores es detectar cualquier anomalía durante el
funcionamiento.

MANTENIMIENTO

Esta reducido a un mínimo de trabajos y costos.
Para ello basta seguir las indicaciones dadas en las placas de
características y lubricación del motor, sobre todo
lo referente al tipo de grasa y el periodo de
reengrase.

LISTA DE PARTES DEL MOTOR VERTICAL
FLECHA HUECA

Despiece, Montaje

1. Cubierta superior. (Techo)

2. Rejilla.

3. Cople 3)

4. Ventilador

5. Capuchón.

6. Cuna Ventilador.

7. Salpicador roscado para ajuste de
baleros.

8. Tornillo Allen.

9. Rodamiento de contacto angular 1)
(Doble)

10. Escudo opuesto.

11. Tornillo C. Hexagonal.

12. Tapa balero interior lado
opuesto.

13. Sellos para grasa.

14. Flecha hueca.

15. Carcasa.

16. Anillo de fieltro.

17. Tapa balero interior.

18. Muelle de precarga.

19. Tornillo C. Hexagonal.

20. Rodamiento de bolas.

21. Salpicador.

22. Brida "P".

23. Tornillo C. Hexagonal.

Figura 27- Diagrama del Motor Vertical
flecha hueca.

24. Tornillo Allen.

25. Anillo de seguridad.

26. Perno trinquete.

27. Tapa balero exterior lado
opuesto.

28. Anillo separador 2) .

29. Pieza de relleno 2) .

30. Tornillo C. Hexagonal.

31. Rodamiento de contacto angular 2)
(Simple)

32. Anillo de seguridad.

33. Grasera.

34. Paquete estator.

35. Paquete rotor.

36. Tornillo C. Hexagonal.

37. Caja de conexiones.|

38. Rodamiento guía
(rodillos).

39. Grasera.

40. Anillo de seguridad.

41. Tapa balero exterior lado
brida.

42. Reten (V-Ring).

Figura 28- Diagrama del Motor Vertical
flecha hueca.

43. Placa de apriete para la apuesta de
tierra.

CARACTERISTICAS ADICIONALES DEL
MOTOR

Figura 29- Catálogo de Motor
Siemens con especificaciones del motor escogido.

CARACTERISTICAS ADICIONALES DEL
MOTOR

Figura 30- Catálogo de Motor
Siemens con especificaciones del motor escogido.

Dispositivos de
protección de estado sólido para
motores

El uso de componentes electrónicos, sean
discretos o dispositivos de estado sólido integrados
(ASICs o microprocesadores), en la construcción de relevadores de sobrecarga a
resultado en una mejora en protección, mejores funciones, y
comunicaciones
ofrecidas por estos productos.

Estas aplicaciones no están disponibles con
típicas aleaciones y
bimetales de los relays de sobrecarga electromagnéticos.
Ya que muchos relays de sobrecarga de estado sólido
proveen mucho más que la protección de sobrecarga
básica, es adecuado referirse a estos dispositivos como
"dispositivos de protección de estado sólido para
motores".

Superior protección, mejora de funciones y
comunicación son amplias categorías de beneficios
provistos por los dispositivos de protección de estado
sólido para motores.

Las mejoras en la protección
incluyen:

?? Protección en las pérdidas
de fase

?? Desbalance de fase

?? Secuencia de fase

?? Protección de
sobrecarga

?? Fallo a tierra

Mejoras de funciones debido a la electrónica:

?? Incremento en la precisión y
repetibilidad

?? Menor generación de calor y uso de
energía

?? Mayor rango de variación en la
corriente

?? Funciones de control

Finalmente los dispositivos de protección de
estado sólido para motores poseen capacidades de
comunicación que permiten al usuario controlar y
monitorear el proceso de los elementos para así maximizar
la productividad
y optimizar los procesos de manufacturación.

Los dispositivos de protección de estado
sólido para motores tienen esta protección las
cuales pueden ser parte integrada de un arrancado de motor, como
también dispositivos "solos" que son
instalados separados en un panel de control o en una carcasa
cerradas, pero usado en conjunto con un contactor.

Describiremos aplicaciones típicas donde los
beneficios de los dispositivos de protección de estado
sólido para motores pueden ser realizados.

IMPORTANCIA DE LA PROTECCIÓN DEL
MOTOR

Es importante reconocer porque los motes
deben ser protegidos. La protección apropiada de los
motores es requerida para:

?? Minimizar daños para el motor y
los equipos asociados

?? Maximizar la productividad

?? Incrementar la seguridad del personal en
el área de los motores.

Todas estas áreas son afectadas no
solo por el motor mismo y la aplicación, sino
también por el ambiente donde
el motor es instalado.

Los motores eléctricos son un
componente crítico en muchas aplicaciones. Los motores
fallan por un número de razones, incluyendo:

?? Calor excesivo, humedad y
contaminación

?? Cortocircuito

?? Problemas mecánicos

?? Envejecimiento

CONSTRUCCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE
PROTECCIÓN DE ESTADO SÓLIDO PARA MOTORES VS. LOS
RELAYS DE SOBRECARGA ELECTROMAGNÉTICOS

Existen diferencias significativas en la
construcción y desempeño de los relevadores de sobrecarga
electromecánicos y los dispositivos de protección
de estado sólido para motores los cuales deben conocerse
para identificar los beneficios que pueden ofrecer.

Estas diferencias incluyen los principios de
operación de los 2 tipos de dispositivos, la
reducción en la disipación de calor, y el ahorro de
energía que puede ser realizado por los dispositivos de
protección de estado sólido para
motores.

Los relays de sobrecarga electromecánicos
tradicionales (de aleación eutética o bimetalitos)
no miden la corriente directamente. Estos dispositivos operan
haciendo pasar la

corriente a través de un elemento calentable, que
simula el efecto del calor que toma lugar en el motor. Durante
las condiciones de sobrecarga, el calor generado en el elemento
calentable alcanza un nivel en el cual un mecanismo opera un
contactor auxiliar el cual se abre.

En aplicaciones típicas el embobinado del
contactor es enrollado en series con este contacto. Cuando el
contactor auxiliar abre, el contactor es des- energizado,
removiendo la corriente del motor.

Los dispositivos de protección de estado
sólido para motores por otro lado, si miden la corriente
directamente. La corriente puede ser medida en varias maneras,
pero el método
más típico de medir la corriente es usando
transformadores de corriente. Cuando una condición de
sobrecarga es alcanzada, el circuito electrónico del
dispositivo debido al incremento en la corriente, causa que un
contacto se abra (similar al de los relays de sobrecarga
electromecánicos) des-energizando el contactor y
removiendo la corriente del motor.

FUNCIONES DE PROTECCIÓN

Los dispositivos de protección de estado
sólido para motores no solo proveen la protección
tradicional contra las corrientes de sobrecarga a las cuales el
motor está sujeto, sino que también proveen
más información y protección contra otras
condiciones de falla.

Mejoras en la protección por la
electrónica incluyen:

?? Pérdida de fase

?? Imbalance de fase

?? Protección de
sobrecarga

?? Falla a tierra

?? Protección contra
underload

?? Protección contra
sobre-temperatura

Este aumento en la protección e incremento en la
funcionabilidad permite a los compradores proteger a los motores
con más efectividad y precisión en aplicaciones
críticas y especiales. Adicionalmente, la data recolectada
por el dispositivo de protección de estado sólido
para motores puede ser utilizada para mejorar el desempeño
del proceso.

Los dispositivos de protección de estado
sólido para motores pueden monitorear la corriente de fase
la cual es utilizada para proveer la protección de
desbalance de fase y pérdida de fase.

En conclusión, todas las funciones de
protección antes mencionadas son funciones que previamente
estaban disponibles por otras clases de paneles de control usados
con los relevadores de sobrecarga electromecánicos o
utilizando componentes redundantes. El uso de electrónica
en los dispositivos de protección de estado sólido
para motores elimina la necesidad de muchos paneles de control
extras y componentes.

La eliminación de estos componentes y paneles
incrementa la confiabilidad del sistema porque hay menos
componentes en el sistema que pueden fallar. Adicionalmente, los
costos de instalación pueden ser reducidos porque hay
mucho menos puntos que cablear, menos componentes que instalar en
el panel de control, y los paneles pueden volverse
físicamente más pequeños porque las
funciones de protección están incorporadas en otro
dispositivo, de esta forma, liberando valioso espacio en los
paneles y espacio en las máquinas
requeridas para soportar los paneles de control.

COMUNICACIÓN

Un arrancador o dispositivo de protección de un
motor con la habilidad de comunicar información de vuelta
a un procesador
principal o control provee de un completo expectro de nuevas
oportunidades para optimizar procesos y maximizar la
productividad.

El grado en el cual la productividad puede ser
maximizado y los procesos pueden ser optimizados es basado en los
parámetros o condiciones de procesos que pueden ser
comunicados desde el arrancador al control principal, el cual
puede ser un PLC (controlador lógico programable) o una
computadora
personal (PC). Los dispositivos de protección de estado
sólido para motores típicamente proveen un medidor
o display para comunicar en tiempo real los parámetros de
la aplicación, y también almacenar
información estadística para proveer un historial de
data de acuerdo a la aplicación.

Mientras que la
comunicación vía network-bus a un PLC o
computadora personal es la forma más común de
comunicación, otros medios de
comunicación también están disponibles. Esto
incluye el display de la data en una pantalla LCD en el mismo
dispositivo de protección del motor, LCD o LED display en
un modulo de interfase que puede ser montado en una puerta
carcasa; o la comunicación puede ocurrir con LEDs
parpadeantes en el dispositivo de protección del
motor.

Bomba de flujo
axial Siemens

Especificaciones:

?? Capacidad para: 1250 GPM (284
m3/h)

?? Altura 430 pies (131 m)

?? Presión:
375 PSIG (2586

KPa)

Bomba diseñada para una larga vida
de trabajo. Las chumaceras de soporte tienen una duración
mínima de 50.000 horas de operación. Los bujes,
anillos de desgaste, impulsor, se pueden cambiar
fácilmente en el sitio de trabajo.

FIGURA 31- Curva Característica de
la Bomba

Impulsores: Los ejes son fabricados en
acero inoxidable A.I.S.I. 304, 316 y 1045 con
casquillos de desgaste de acero inoxidable revestidos de
cerámica de alta dureza y los impulsores
son fabricados en acero inoxidable.

Lubricación: Las bombas son
lubricadas por agua que utilizan bujes de caucho-bronce
y ejes de acero inoxidable 304.

FIGURA 32- Vista de Impeler de Flujo
Axial

Accesorios

?? Botones Pulsadores

?? Fusible de Acción
Rápida

?? Cableado de Potencia

?? Interruptores
Termomagnéticos

?? Relevadores de Sobrecarga o
Magnéticos

?? Tableros de Control

BOTONES PULSADORES

FIGURA 33- Ejemplos de un botones
pulsadores

Características:

?? Color rojo y verde

?? 3SA11 01 rojo

?? 3SA11 04 verde

DATOS TÉCNICOS TENSIÓN
NOMINAL DE AISLAMIENTO

VIDA ÚTIL DE LOS
CONTACTOS

?? Corriente de desconexión con C.A.
1 2 4 5 10 A

?? Vida útil mecánica aprox. 10 millones de
maniobras

?? Temperatura
ambiente máx. Admisible de -20°C hasta
+55°C

?? Sección de conexión
(conductor) AWG No. 14

?? Botón pulsador para contacto
momentáneo

?? Elemento de conexión 3SA10
10

?? Pulsadores de control 3SA1

Fusible de
acción rápida

FIGURA 34- Cartuchos fusibles SITOR, 3NE4
para protección de semiconductores.

Cartuchos fusibles SITOR, 3NE4 para
protección de semiconductores

?? Según las normas: DIN VDE 0636
e IEC 60 269.

?? Dimensiones según DIN 43 620 y
DIN 43 653.

?? Tensiones asignadas: 690 / 1500 V
CA.

?? Clase de
servicio: gR y aR para protección de semiconductores.
Corriente nominal 315A fusión
7400

FIGURA 35- Tamaño y medidas
técnicas del fusible de acción
rápida.

CABLEADO DE POTENCIA

FIGURA 36- Cableado de
potencia

?? AWG 4/0 manejar el tipo de corriente y
voltajes p-p

INTERRUPTORES
TERMOMAGNETICOS

3 polos corriente nominal 300 A

Rango mínimo 250 A rango
máximo 500 A voltaje de 240 – 500 v

FIGURA 37- Interruptores
Termomagnéticos.

RELEVADORES DE SOBRECARGA O
MAGNETICOS

?? Relevador de Protección de Estado
Sólido

?? Relevador Industrial SPDT

RELEVADOR DE PROTECCIÓN DE ESTADO
SÓLIDO

FIGURA 38- Relevador de Protección
de estado de sólido.

?? Voltaje de 240 – 300 v alcance de
regulación de 200-540 A

RELEVADOR INDUSTRIAL SPDT

FIGURA 39- Tamaño y medidas
técnicas del fusible de acción
rápida.

?? 7 pines bobina de 280 v -220 corriente
en contactos de 15 A.

Tableros de
control

?? Tablero IP
Principal

?? Tablero de Control de Motores

TABLERO IP PRINCIPAL

FIGURA 40- Tablero IP
Principal.

Debido a que los tableros de distribución tipo
FCI, FCII y FCIII cuentan con secciones para interruptor general.
Zapatas generales y celdas de acoplamiento pueden ser utilizados
como tableros principales integrales en
plantas
industriales, grandes complejos, grandes y medianas industrias.
El diseño permite alojar en su interior interruptor
electromagnéticos como principales y un gran número
de interruptores termo magnéticos como derivados por lo
que es ideal para la protección de líneas contra
los efectos de corto circuito y sobre carga