Control automático de transferencia de energía eléctrica

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Control automático de transferencia de energía eléctrica

  1. 1. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y MECATRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CONTROL AUTOMÁTICO DE TRANSFERENCIA DE ENERGÍA ELÉCTRICA CARBAJAL GUTIÉRREZ, JOSÉ GUALBERTO ASESOR: ING. CHICANA ASPAJO, HENRY Tesis para optar el Título de Ingeniero Electrónico Lima - Perú 2012
  2. 2. ii
  3. 3. A mis padres por su apoyo incondicional, ya que ellos me dan la fuerza necesaria para salir adelante.iii
  4. 4. AGRADECIMIENTOSPara finalizar este proyecto se conto con la colaboración de los docentes, amigos deestudio y compañeros de trabajo que aportaron con sus observaciones y comentarios loscuales fueron de gran ayuda. Además un especial agradecimiento a la empresa PROINTECPERÚ por su colaboración al brindar las facilidades de compra del PLC y la orientaciónpara las pruebas de funcionamiento. iv
  5. 5. RESUMENEl punto central en este proyecto de investigación está relacionado con la transferencia deenergía eléctrica, de la red eléctrica o la de un generador o grupo electrógeno según losrequerimientos de la carga. El primer capítulo abarca el planteamiento del problema juntocon los objetivos e hipótesis.El segundo capítulo abarca una descripción general de cómo está compuesto un generadoreléctrico, se explica también su funcionamiento, además de las consideraciones deselección y que tipos de cargas se debe tener en cuenta. No todos los generadores tienen lamisma potencia, es por ello que se describe como dimensionar un generador en base alproyecto a implementar teniendo en cuenta la carga.El tercer capítulo se investiga al controlador lógico programable, explicando su estructurabásica, además de los criterios para su elección. También se hace referencia a los criteriostécnicos fundamentales, secundarios y económicos. Este controlador es de los másutilizados en la automatización, además de ser requerido por su amplia aplicación ha sidoun componente clave para el desarrollo de este proyecto, es por eso que se eligió alcontrolador LOGO! de Siemens.Y por último se analiza el funcionamiento de la lógica de control usando distintossimuladores. Para su demostración se construyo un prototipo. v
  6. 6. ABSTRACTThe focus in this research project is related to the transfer of electrical energy, from thepower lines, a generator or power unit as required by the load. The first chapter providesthe problem statement along with the objectives and hypotheses.The second chapter provides an overview of what comprises an electric generator, is alsoexplained its operation, in addition to considerations of selection and types of loads thatmust be taken into account. Not all generators have the same power, which is why itsdescribed how to size a generator based on the project to be implemented taking intoaccount the load.The third chapter investigates the programmable logic controller, explaining its basicstructure, as well as the criteria for choice. Reference is also made to the basic technicalcriteria, secondary and economical. This driver is the most widely used in automation, aswell as being required for its wide application has been a key component for thedevelopment of this project, which is why the controller was selected LOGO! Siemens.Finally we analyze the operation of the control logic using different simulators. Fordemonstration prototype was built. vi
  7. 7. INDICE GENERALCAPÍTULO PÁGINADEDICATORIA.......................................................................................................... iiiAGRADECIMIENTOS .............................................................................................. ivRESUMEN ................................................................................................................... vABSTRACT ................................................................................................................ viINDICE GENERAL ................................................................................................... viiINDICE DE FIGURAS ................................................................................................ xINTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 1I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 2 1.1 Determinación del problema ...................................................................... 2 1.2 Formulación del problema ......................................................................... 2 1.3 Objetivos de la investigación ..................................................................... 3 1.4 Planteamiento de las hipótesis.................................................................... 3 1.5 Justificación de la investigación ................................................................. 4II. GENERADORES ELÉCTRICOS ...................................................................... 6 2.1 Devanados y campos en el generador ........................................................ 6 2.2 Forma como trabajan los generadores ........................................................ 8 2.3 Operación de un generador ........................................................................ 9 2.4 Componentes de un generador de corriente alterna ................................. 11 2.5 Consideraciones de selección de grupos electrógenos ............................. 13 2.5.1. Tipos de carga ................................................................................ 14 2.5.2. Contenido de armónicas ................................................................. 15 2.5.3. Consideraciones del generador ...................................................... 17 2.6 Dimensionamiento de un grupo electrógeno ............................................ 21 2.6.1. Parámetros del proyecto ................................................................. 21 2.6.2. Cargas ............................................................................................ 22 vii
  8. 8. 2.6.3. Otras cargas .................................................................................... 26III. CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES .................................... 28 3.1 Estructura básica de un PLC .................................................................... 28 3.2 Criterios para la selección de PLCs .......................................................... 30 3.2.1. Criterios técnicos fundamentales ................................................... 30 3.2.2. Criterios técnicos secundarios........................................................ 37 3.2.3. Criterio económico ........................................................................ 37 3.3 Áreas de aplicación .................................................................................. 38 3.4 LOGO! 12/24 RC .................................................................................... 39 3.4.1. LOGO!Soft Comfort V6.1 ............................................................. 41IV. DISEÑO, SIMULACION E IMPLEMENTACIÓN ........................................ 48 4.1 Softwares de simulación........................................................................... 50 4.2 Sistema de funcionamiento ...................................................................... 55 4.2.1. Modo Automático .......................................................................... 57 4.2.2. Modo Manual ................................................................................. 59 4.2.3. Parámetros del temporizador ......................................................... 60 4.2.4. Display ........................................................................................... 61 4.3 Alimentación de la etapa de control ......................................................... 63 4.4 Implementación del Prototipo .................................................................. 64V. RESULTADOS Y CONCLUSIONES ............................................................. 67 5.1 Resultados ................................................................................................ 67 5.2 Conclusiones ............................................................................................ 71 5.3 Trabajos Futuros ....................................................................................... 72REFERENCIAS ......................................................................................................... 73A N E X O S ............................................................................................................... 76ANEXO A: DATOS TECNICOS DEL LOGO! 12/24RC ........................................ 77ANEXO B: PROGRAMACIÓN DEL LOGO! EN LADDER .................................. 83ANEXO C: DIAGRAMAS ........................................................................................ 90 viii
  9. 9. INDICE DE TABLASCAPÍTULO PÁGINATabla 1.1: Línea de investigación en el campo de la ingeniería electrónica ......................... 2Tabla 2.1: Cargas lineales y no lineales .............................................................................. 14Tabla 2.2: Secuencia de frecuencia armónica ..................................................................... 16Tabla 4.1: Estados del modo automático ............................................................................ 61Tabla 4.2: Estados de modo manual.................................................................................... 62Tabla 4.3: Avisos de estado................................................................................................. 63Tabla 4.4: Lista de componentes ......................................................................................... 66Tabla 5.1: Lista de componentes y precios ......................................................................... 69 ix
  10. 10. INDICE DE FIGURASCAPÍTULO PÁGINAFigura 2.1: La electricidad se genera combinando la suma de movimientos de los flujos ... 7Figura 2.2: En los generadores de C.A. pequeños, el voltaje se genera en la armadura. ...... 8Figura 2.3: Cuando la armadura de un generador de corriente alterna hace una rotacióncompleta a través del campo magnético, sucede lo siguiente ............................................... 9Figura 2.4: Generador alimentado a la carga a través de un transformador o un tablero ... 10Figura 2.5: Generador conectado en estrella ....................................................................... 12Figura 2.6: Generador conectado en delta .......................................................................... 12Figura 2.7: Rotor cilíndrico y rotor de polos salientes ........................................................ 13Figura 2.8: Armónicas pares e impares ............................................................................... 16Figura 2.9: Voltaje versus KVA .......................................................................................... 20Figura 2.10: Curva de capacidad de energía reactiva del alternador constante .................. 23Figura 3.1: Diagrama de bloques de un PLC gobernando un proceso ................................ 29Figura 3.2: Estructura del LOGO! ...................................................................................... 40Figura 3.3: Nuevo programa ............................................................................................... 41Figura 3.4: Entorno de LOGO!Soft Comfort V6.1 ............................................................. 42Figura 3.5: Barra de herramientas ....................................................................................... 44Figura 3.6: Herramientas ..................................................................................................... 44Figura 3.7: Barra de simulación .......................................................................................... 45Figura 4.1: Diagrama de Flujo ............................................................................................ 49Figura 4.2: FluidSIM V3.6 .................................................................................................. 50Figura 4.3: Diagrama de control ......................................................................................... 51Figura 4.4: CADe_SIMU .................................................................................................... 53Figura 4.5: Diagrama de fuerza y control ........................................................................... 54Figura 4.6: Diagrama de conexiones ................................................................................... 55Figura 4.7: Modo automático, conmutación desde la red. .................................................. 57Figura 4.8: Modo automático, encendiendo el generador ................................................... 58Figura 4.9: Modo automático, conmutación desde el generador ........................................ 59Figura 4.10: Modo manual .................................................................................................. 59Figura 4.11: Parámetros de ajuste del temporizador ........................................................... 60Figura 4.12: Parámetro de retardo a la conexión. ............................................................... 60Figura 4.13: Circuito de alimentación ................................................................................. 64Figura 4.14: Prototipo ......................................................................................................... 65Figura 5.1: Diagrama de potencia para una conexión trifásica ........................................... 67Figura 5.2: Accionamiento del relé térmico ........................................................................ 67Figura 5.3: Alimentación mediante la red ........................................................................... 68Figura 5.4: Alimentación mediante el generador ................................................................ 68Figura 5.5: Diagrama de conexiones ................................................................................... 70 x
  11. 11. INTRODUCCIÓNLa energía eléctrica en la actualidad es un recurso indispensable para las actividadesdiarias, tanto en la industria como en los hogares. Para algunas empresas, por su girolaboral, es indispensable el suministro permanente de energía eléctrica, ya que sin ésta laempresa tendría grandes pérdidas debido al paro de su producción.Para abastecer constantemente de energía eléctrica a una carga, se pretende implementarun sistema que controle automáticamente la transferencia de energía eléctrica y a la vezencienda y apague automáticamente un generador eléctrico. Para verificar el estadocorrecto de la energía eléctrica, se añadirá sensores a la entrada del suministro eléctrico y ala salida del generador, que constantemente estén enviando la información necesaria paraque la señal sea detectada por el sistema y pueda actuar cómo se ha programado.Para el desarrollo del control automático de transferencia de energía eléctrica, se usara uncontrolador lógico programable (LOGO! de Siemens). Además el sistema contara con dosmodos funcionamiento; automático y manual, adicionalmente tendrá una entrada deprotección de tensión el cual se activara cuando haya una sobrecarga y detenga el sistemapor completo. Durante cada evento se mostrara en la pantalla del PLC, los diferentesmodos de funcionamiento. 1
  12. 12. I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Determinación del problema El siguiente trabajo consiste en la implementación de un prototipo de sistema de transferencia automática, la característica principal del sistema es el control de arranque y parada del motor del generador así como de la transferencia de la red al generador y viceversa. La investigación que se va a realizar se encuentra en el Programa de Control que pertenece al Subprograma de Automatización. La línea de Investigación que se desarrollará es el encendido de un grupo electrógeno mediante un PLC, específicamente se investigará acerca de “Transferencia automática de energía eléctrica”. Ingeniería Electrónica Programa Sub-programa Línea de investigaciónControl Automatización Transferencia automática de energía eléctrica Tabla 1.1: Línea de investigación en el campo de la ingeniería electrónica 1.2 Formulación del problema Cuando se produce una caída de tensión ya sea por diversos factores que contribuyen a la perdida de este, en estos casos se recurre a los generadores eléctricos o grupos electrógenos para suministrar energía eléctrica por un determinado tiempo. Al presentar un funcionamiento automático tiene la ventaja de una independencia total del factor humano en caso de emergencia. El mercado actual demanda de estos sistemas para mantener estable su producción, en comparación a otros sistemas de transferencia que son de muy elevados costos. 2
  13. 13. 1.3 Objetivos de la investigaciónObjetivo GeneralImplementar un prototipo de control automático de transferencia de energía eléctrica,para abastecer constantemente de energía a una carga, a través de un generador queconmute cada vez que haya una falla en la línea principal.Objetivos Específicos Poner en marcha un generador eléctrico cuando se produzca una falla en la línea principal, y cuando se restablezca la línea principal ésta vuelva alimentar la carga y apague el generador. Detallar las principales características a tener en cuenta para adquirir un generador eléctrico. Especificar los principales componentes para su implementación en la industria.1.4 Planteamiento de las hipótesisPara la lógica de conmutación existen varias alternativas de diseño, una ellas esmediante microcontroladores si bien es una alternativa de menor costo, es mássusceptible a perturbaciones. Otra alternativa que mejor se adapta a losrequerimientos de este proyecto es un controlador lógico programable ya que estándiseñados especialmente para la industria por ser más robustos. Se pretende utilizarel lenguaje ladder por su diagrama de escalera que hace más fácil la búsqueda deerrores. 3
  14. 14. 1.5 Justificación de la investigaciónNaturalezaLa naturaleza de este proyecto abarca el área de control y automatización. Todoequipo requiere de una energía estable la cual la hace imprescindible en la industria.MagnitudSu implementación se enfoca en la industria, donde la ausencia de energía por variashoras genera grandes pérdidas económicas, como por ejemplo centros comerciales.VulnerabilidadUno de los puntos que no se está tomando en cuenta es el tiempo de conmutación.Ante una falla de la línea principal, la ausencia de energía será notoria por un par deminutos, dependiendo el tiempo de encendido del generador. Para esto seríaconveniente tener una fuente de respaldo como un UPS mientras dure el encendidodel generador, a su vez habría que analizar el desfasaje de las líneas para lograr unasincronización.Practica organizacionalSu aplicación está diseñada no solo para industrias sino para todo tipo de carga querequiera de una alimentación constante de energía.TrascendenciaLa vigencia para este proyecto se basa en el tiempo de vida de los componentes alcual están expuestas dependiendo del tipo de carga, un aproximado seria de diezaños. En el futuro la lógica se mantiene solo cambiara el diseño. 4
  15. 15. EconómicaEl proyecto está enfocado a no generar perdidas en la industria por ausencia deenergía. El cual tiene un diseño practico, robusto y por debajo del mercado actual. 5
  16. 16. II. GENERADORES ELÉCTRICOSLos generadores cambian la energía mecánica en energía eléctrica, los motores cambian laenergía eléctrica en energía mecánica; los generadores y motores eléctricos son muyparecidos, de hecho, están construidos de la misma forma general y, ambos, dependen delos mismos principios electromagnéticos para su operación.Al primer principio se le llama ACCION DEL GENERADOR y se le conoce tambiéncomo de INDUCCIÓN. El voltaje se puede inducir en un conductor que se encuentradentro de un campo magnético, esto sucede cuando el flujo magnético se corta por elconductor. En algunos casos, se mueve el alambre; en otros, se mueve el campo, y aun enotros, ambos se mueven pero a distintas velocidades. Este principio toma energía mecánicapara producir el movimiento, este produce la electricidad por ser generada.El segundo principio, es el llamado LA ACCION DEL MOTOR, este es simplemente lasfuerzas mecánicas entre imanes. Cuando dos imanes (o electroimanes), se aproximan uno aotro, uno es atraído o repelido con respecto al otro, algunos motores usan doselectroimanes; de cualquier manera, la energía eléctrica crea al menos uno de los camposmagnéticos, entonces, las fuerzas entre los dos campos magnéticos producen elmovimiento. [1] 2.1 Devanados y campos en el generadorEn la figura 2.1, se muestran cuatro tipos de generadores. Para generar electricidad se debeempezar con un campo magnético principal, entonces, este campo se debe, cortar por unconductor, el campo principal se puede producir por un imán permanente que puede serparte del estator, como se muestra en la figura A, o bien, puede ser el rotor como semuestra en la figura B. el campo principal puede ser un campo electromagnético en lugarde un imán permanente, la bobina que lo produce se llama EL DEVANADO DE CAMPO,o simplemente el CAMPO. 6
  17. 17. El campo se puede devanar sobre el estator, como se muestra en la figura C, o sobre elrotor, como se muestra en la figura D. Los conductores en los que se induce la electricidad,forman el devanado de armadura. En los generadores de corriente directa, el devanado dearmadura esta sobre el rotor o parte giratoria; sin embargo, en los generadores de corrientealterna para ciertas aplicaciones, el devanado de armadura está en la parte estacionaria(estator). [2] Figura 2.1: La electricidad se genera combinando la suma de movimientos de los flujos [1] 7
  18. 18. 2.2 Forma como trabajan los generadoresPara estudiar la forma como convierten los generadores la energía mecánica en energíaeléctrica, se puede usar la siguiente figura, que representa un generador elemental, endonde el campo magnético principal viene de un par de imanes permanentes. Obsérveseque la cara del polo norte se encuentre en frente de la cara del polo sur, la forma curvadade los polos produce el campo más intenso. La bobina de la armadura esta devanada sobreel rotor, cada extremo de esta bobina esta fijo a su propia banda metálica, estas bandas sellaman anillos rozantes y es donde aparece el voltaje generado. Figura 2.2: En los generadores de C.A. pequeños, el voltaje se genera en la armadura. [1]Para colectar el voltaje generado, se debe tener una trayectoria eléctrica de los anillosrozantes a las terminales del generador, esto se hace con pequeñas piezas metálicas o decarbón llamadas escobillas, que se encuentran fuertemente fijas a los anillos rozantes pormedio de resortes, en la medida que la bobina gira, los conductores cortan el campomagnético, esto produce el voltaje inducido en la bobina. 8
  19. 19. 2.3 Operación de un generadorLa operación básica de un generador de corriente alterna consiste de una espira de alambreque se encuentra libre para girar en un campo magnético, a la espira de alambre se le llamaarmadura y al campo magnético se le llama el campo, la armadura se gira por unelemento que se denomina primotor, que dependiendo de la fuente primaria de energía,aplicación y uso, puede estar accionada por agua, vapor, turbinas de viento o motores agasolina o diesel.La espira de la armadura se conecta a anillos rozantes, que a través de las escobillas seconectan por conductores al exterior, en la medida que la armadura gira en el campo, segenera un voltaje que se conecta al exterior para alimentar un circuito al cual se conectanlas cargas. Los generadores de corriente alterna se conocen también como alternadores. Figura 2.3: Cuando la armadura de un generador de corriente alterna hace una rotación completa a través del campo magnético, sucede lo siguiente: [1] 9
  20. 20. Cuando la armadura alcanza la posición 2, la espira (armadura) se mueve en forma perpendicular al campo magnético, por lo tanto, corta el máximo número de líneas por segundo. Cuando gira la armadura y pasa la posición 2, el voltaje cae cuando ya no está perpendicular al campo magnético. Al alcanzar la armadura la posición 3, su movimiento es otra vez paralelo al campo y el voltaje de salida vuelve a ser cero. Cuando la armadura gira de la posición 3 a la 4, el voltaje vuelve a alcanzar el máximo valor. Cuando la armadura completa su rotación y pasa a la posición 4, el voltaje cae a cero otra vez.El voltaje generado se aplica a la carga externa alimentada a través de un transformador otableros, como se muestra en la figura: Figura 2.4: Generador alimentado a la carga a través de un transformador o un tablero [1] 10
  21. 21. 2.4 Componentes de un generador de corriente alternaLas principales componentes de un generador de corriente alterna, son las siguientes: Estator Rotor Sistema de enfriamiento Excitatriz Conmutador.EstatorLos elementos más importantes a considerar como parte de las componentes del estator deun generador de corriente alterna, son las siguientes: Componentes mecánicas Sistema de conexión en estrella Sistema de conexión en deltaComponentes mecánicasLas componentes mecánicas de un generador de C.A. son las siguientes: La carcasa El núcleo Las bobinas La caja de terminales.Sistema de conexión en estrellaLos devanados del estator de un generador de C.A. están conectados generalmente enestrella, en la siguiente figura 2.5. T1, T2, T3 representan las terminales de línea (alsistema) y T4, T5, T6 son las terminales que unidas forman el neutro. 11
  22. 22. Figura 2.5: Generador conectado en estrella [2]Sistema de conexión en deltaLa conexión delta se hace conectando las terminales 1 a 6, 2 a 4 y 3 a 5, las terminales delínea se conectan a 1, 2 y 3, con esta conexión se tiene con relación a la conexión estrella,un voltaje menor, pero en cambio se incrementa la corriente de línea. Figura 2.6: Generador conectado en delta [2] 12
  23. 23. El rotorPara producir el campo magnético sobre el rotor se utilizan polos que consisten depaquetes de laminaciones de fierro magnético (para reducir las llamadas corrientescirculantes) con conductores de cobre arrollados alrededor del hierro, estos polos estánexcitados por una corriente directa. Los polos del rotor se arreglan por pares localizados oseparados 180°. Desde el punto de vista constructivo, los rotores se construyen del tipopolos salientes (baja velocidad) o rotor cilíndrico (alta velocidad). [3] Figura 2.7: Rotor cilíndrico y rotor de polos salientes [3]En el rotor se encuentran alojados las bobinas del devanado de campo que inducen elvoltaje en el devanado de armadura, en donde se encuentran las bobinas que determinan siel generador es monofásico o trifásico. 2.5 Consideraciones de selección de grupos electrógenosCuando se selecciona un grupo electrógeno deben considerarse los siguientes factores: Tipo de carga Pasos de carga Equilibrio de carga Generadores o Aumento de temperatura o Paso o Gama de voltaje 13
  24. 24. 2.5.1. Tipos de cargaTodas las cargas son diferentes en sus necesidades de calidad de potencia. Una simplebombilla de luz incandescente no exige potencia de calidad alta. La cantidad de luzdisminuirá proporcionalmente para el voltaje, pero la onda de frecuencia y voltaje libre dedistorsión no es significativo. Otras cargas son sensibles a las variables de voltaje. Lascargas generalmente se definen como lineales y no lineales. Uno de los primeros pasos esseparar las cargas en lineales y no lineales. La Tabla 2.1 proporciona ejemplos de cargaslineales y no lineales. Ondas de Flujo de corriente voltaje y Ejemplos corriente Lineal Proporcional al Onda sinusoidal Bombillas de luz voltaje incandescente. Motores sincrónicos y de inducción. Dispositivos electromagnéticos. Calentadores de resistencias. No lineal No proporcional al Pulsos Rectificadores controlados voltaje de silicio. Mandos de velocidad variable. Suministros de potencia ininterrumpidas. Cargadores de batería. Luz fluorescentes. Tabla 2.1: Cargas lineales y no lineales [4]Cargas linealesLas cargas lineales se definen como cargas de corriente alterna (CA), que hacen fluir lacorriente proporcional al voltaje. Hacen fluir la corriente de manera uniforme, en ondassinusoidales durante todo el ciclo. La carga puede ser resistiva, inductiva (factor de 14
  25. 25. potencia de inducción) o carga capacitiva (factor de potencia de conducción)Independiente del tipo, el flujo de potencia en una carga lineal será sinusoidal.Las formulas eléctricas convencionales para determinar las características eléctricas, comola caída de voltaje, la medición del flujo de corriente, el consumo de potencia y los valoresde calentamiento se aplican a las cargas lineales y se asume que no hay distorsión devoltaje y ondas de corriente.[4]Cargas no linealesUna carga eléctrica que cambia o modifica la onda de corriente o voltaje que no essinusoidal es una carga no lineal. Una carga que hace fluir la corriente en pulsos es unacarga no lineal.El desarrollo y la aplicación de componentes electrónicos de estado sólido han aumentadolas cargas eléctricas no lineales. Los semiconductores, especialmente los rectificadorescontrolados de silicio (SCR) tienen la capacidad de "conectarse" o comenzar la transmisiónen cualquier punto durante la onda de voltaje aplicada y de trazar pulsos instantáneos decorriente. Estas demandas de pulsos instantáneos resultan en armónicas, que a su vezresultan en cargas no lineales. Otra fuente de cargas de flujo de corriente no sinusoidal esel equipo magnético saturado, como los transformadores de balastro fluorescente y losreguladores de reactor de núcleo saturado.Todos estos dispositivos requieren corriente, que no pueden proporcionarse sin causaralguna distorsión al voltaje de fuente aplicado. Las cargas no lineales en el sistema puedencausar problemas para otras cargas. 2.5.2. Contenido de armónicasLa desviación de una onda sinusoidal pura y simple puede expresarse como ondas defrecuencia sinusoidal adicionales, que son un múltiplo de la frecuencia generada. Estasfrecuencias son conocidas como armónicas. Los generadores trifásicos son 15
  26. 26. magnéticamente simétricos, lo que resulta en la cancelación de armónicas regulares, sololas armónicas irregulares son normalmente de cualquier significancia. Por ejemplo, unaonda generada de 60 Hz tendrá 60 Hz fundamentales; 180 Hz, tercera armónica; 300 Hz,quinta armónica; 420 Hz, séptima armónica y así sucesivamente. La Tabla 2.2 muestra lasarmónicas regulares e irregulares de una onda generada de 60 Hz. En general, cuantomayor sea el orden de armónicas, menor será la magnitud de la armónica.Fundamental 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 60 120 180 240 300 360 420 480 540 Tabla 2.2: Secuencia de frecuencia armónica [4]La Distorsión Armónica Total (THD) es la medición de la suma de todas las armónicas. Lamayoría de cargas operaran con una THD de 15% a 20%. Sin embargo, las cargas conequipo electrónico sensible pueden desarrollar problemas con una THD mayor que 5%.Las cargas no lineales causan corrientes armónicas. Estas armónicas pueden causarproblemas de control y calentamiento interno del generador, lo que limita su capacidad.En casos donde las cargas no lineales provocan un mayor calentamiento del generador,generalmente se usan dos técnicas para compensar esta situación. La reducción de potenciaes un método y usar un generador de mayor tamaño para el requisito de kVA es otrométodo. Figura 2.8: Armónicas pares e impares [4] 16
  27. 27. 2.5.3. Consideraciones del generadorCalentamiento del generadorLos generadores están diseñados para proporcionar una salida determinada a frecuenciasfundamentales nominales de 50 Hz o 60 Hz. Las consideraciones de diseño incluyen hacerel uso más efectivo del material activo para cumplir con los límites aceptables de aumentode temperatura.Impacto de reactancia del generadorLa reactancia subtransitoria (X”d) es un indicador principal de la cantidad de distorsiónarmónica creada por una carga no lineal. La corriente reacciona con impedancia y causa lacaída de voltaje. La reactancia interna de un generador para cambio de corrienteinstantánea es la reactancia subtransitoria de eje directo (X”d). Un generador con el menorX”d por valor unitario de una carga determinada, tendrá típicamente el menor valor de ladistorsión armónica total en condiciones de carga no lineal. [4]La reactancia interna de un generador debido a la línea a neutral o la carga no equilibradaes la reactancia de secuencia cero (Xo). Las armónicas de orden 3, producidas por la cargano se cancelaran en neutral y el resultado será el flujo de corriente neutral, incluso concargas equilibradas.Si la carga genera tercera armónicas, la corriente neutral puede volverse un poco mayor. Elgenerador realmente tolerara una cantidad medianamente grande de flujo de corriente detercera armónica en el neutral con un aumento moderado de calor del generador.Con frecuencia, los generadores más pequeños (generalmente por debajo de 100 Kw)suministran potencia a la carga directamente a 208/120 voltios con una conexión deestrella. En cualquier momento que las cargas estén conectadas directamente al generador,línea a neutral, las posibilidades de corriente de tercera armónica deben considerarse. [5] 17
  28. 28. Distorsión de ondaLas distorsiones de onda son mayores en un grupo electrógeno que cuando las cargas estánconectadas a la potencia de la central. Un generador puede compararse con otros por elnivel de distorsión cuando opera a carga plena. Debido a que las cargas mas grandesaumentan las armónicas, la carga plena debe usarse para comparación precisa.Generalmente, se especifica una THD igual o menor que 5%, con no más de 3% decualquier armónica.Un generador puede tener 5 a 100 veces más reactancia subtransitoria que el transformadorde una fuente normal. En consecuencia, las cargas no lineales que trabajan bien en laempresa de energía eléctrica, pueden reaccionar completamente diferente cuando recibenpotencia de un grupo electrógeno. Puede ayudar en algo el uso de un generador de mayortamaño para reducir la reactancia. Sin embargo, obtener una reducción significativa de lareactancia generalmente no resulta económico.Los motores, en particular, actúan como absorbedores de irregularidades de voltajemomentáneas y reducen el contenido de armónicas de la línea. Generalmente, las funcionesde respaldo del área de informática, como los sistemas HVAC1, los sistemas de aguaenfriada, los sistemas de protección contra incendios y la iluminación del salón tambiéndeben conectarse al grupo electrógeno auxiliar.Determinación de la distorsiónDebe realizarse una revisión del sistema de distribución del grupo electrógeno completopara determinar si hay cargas que requieran una fuente con onda de distorsión baja. Amenos que el sistema del grupo electrógeno sea grande, es muy común para otras cargascompartir un generador común con el UPS. Si se sospecha de cargas sensibles a ladistorsión, debe contactarse a un asesor o a un diseñador del sistema de distribución queconozca el efecto adverso y como evitar la distorsión armónica. Para calcular la distorsión1 Sistema HVAC: (Heating, Ventilating and Air Conditioning) Métodos y técnicas que estudian y trabajansobre el tratamiento del aire en cuanto a su enfriamiento, calentamiento, deshumidificación, calidad,movimiento, entre otras cosas. 18
  29. 29. armónica total en un punto del sistema de distribución, el asesor requiere tener acceso a losdatos del sistema, como reactancia subtransitoria y clasificación kVA del generador ycualquier otra máquina giratoria, reactancia y resistencia de transformadores, cables y otroselementos del circuito, así como características de la distorsión no lineal que produce eldispositivo. El impacto del paso del generador en las corrientes armónicas generadas por lacarga depende en gran medida de la configuración del sistema. Esto generalmente tampocotiene consecuencias, excepto en casos especiales. Cuando se proporciona suministro acargas no lineales que no tienen conexión a neutral, el paso de la bobina no afecta ladistorsión de onda del voltaje.Paso del generadorLos generadores no producen una onda sinusoidal perfecta. Por tanto, se generan algunasarmónicas. Para producir voltaje, un generador sincrónico tiene una estructura excitada porcorriente continua (CC) que consta de polos magnéticos norte y sur alternos, generalmenteen el miembro giratorio del generador o del rotor. El campo magnético producido barre elinducido (generalmente el estator) e induce voltaje en las bobinas ubicadas en las ranurasdel inducido. Cuando la distribución de cada una de estas bobinas es exactamente igual a ladistribución de los polos de campo norte y sur, el flujo magnético máximo es contenidopor la bobina y se produce el voltaje máximo. Esta posición de las bobinas se conoce comodevanado de "paso completo" Muy pocas maquinas tienen devanado de paso completodebido a que el devanado requiere excesivas vueltas de alambre de cobre ya queproporciona poco control de armónicas. La mayoría de los generadores tienen devanadosde paso fraccionado. La magnitud y la frecuencia de las armónicas generadas por lamaquina variaran con el factor de paso y otros parámetros de diseño.Selección de voltaje del grupo electrógenoPara la selección de voltaje de un grupo electrógeno se toma como referencia la marcaCaterpillar que identifica tres tipos de voltaje: Bajo 19
  30. 30. Mediano AltoEl voltaje bajo es el voltaje de un nivel local o parcial de un sitio. 600 V o menos con 800kVA es la gama de clasificación de voltaje bajo. El voltaje mediano es una clasificación dedistribución de nivel bajo. Este voltaje se distribuye para suministrar potencia a sitiosresidenciales y otras instalaciones. 601 V a 5.000 V con 5 a 10 MVA es la gama para laclasificación mediana. El voltaje alto fluye en regiones y es el voltaje en la empresa deenergía eléctrica o de la red nacional. 5.001 V a 15.000 V usados con MVA mayores que10 se consideran alto voltaje. La Figura 2.9 muestra un voltaje frente al grafico kVA,indicando selecciones de voltaje bajo, mediano y alto. Dependiendo del tipo de voltajeaplicable ayudara a determinar el tamaño del grupo electrógeno requerido. Figura 2.9: Voltaje versus KVA [5] 20
  31. 31. 2.6 Dimensionamiento de un grupo electrógeno 2.6.1. Parámetros del proyectoEl primer paso en el dimensionamiento y la selección de un generador consiste enestablecer los parámetros del proyecto.Carga/capacidad mínima del grupo electrógenoOperar un grupo electrógeno con una carga ligera puede causar daños al motor, lo quereduce su fiabilidad. En algunos generadores no se recomienda operar grupos electrógenosa menos del 30 por ciento de su carga clasificada. Los bancos de carga deben suplementarlas cargas regulares cuando las cargas caen por debajo del valor recomendado.Máxima caída de voltaje de medida permisibleA medida que reduce la máxima caída de voltaje de medida permisible durante el arranqueinicial, cuando las cargas hacen su ciclo en controles automáticos o cuando las cargas másaltas están funcionando, necesita incrementar el tamaño del grupo electrógenoespecificado. Elegir una caída de voltaje permisible más baja requiere un grupoelectrógeno más grande.Máxima caída de frecuencia de medida permisibleA medida que reduce la máxima caída de frecuencia permisible, incrementa el tamaño delgrupo electrógeno que necesita.Altitud y temperaturaBasándose en la ubicación del sitio, el tamaño del grupo electrógeno debe incrementarsepara un nivel de desempeño estipulado a medida que la altitud y la temperatura ambientalse incrementan. 21
  32. 32. Ciclo de servicioEl tamaño del grupo electrógeno también se ve influenciado por su aplicación, energíaStandby, energía primaria o servicio público paralelo. Los sistemas de energía Standby porlo general no tienen capacidad de sobrecarga. Los sistemas de energía primaria por logeneral tienen un mínimo de 10 por ciento de capacidad de sobrecarga. Los gruposelectrógenos diseñados para operar en horarios prolongados con una carga constante ysostenida no deben operarse en exceso de la capacidad nominal continua. [6]CombustibleLa preferencia de gas, diesel, o gas LP afectará la elección del grupo electrógeno. Amenudo los grupos electrógenos que funcionan con gas o gas LP deben tener tamaños másgrandes de lo necesario debido a la disminución de capacidad. Los sistemas de emergencia,por lo general, deben abastecerse con combustible que se almacene localmente.FaseElija monofásica o trifásica. La selección trifásica permite cargas monofásicas pero seasume que las cargas monofásicas se equilibrarán en las tres fases.FrecuenciaLas frecuencias de trabajo son de 50 Hz o 60 Hz.VoltajeLas opciones de voltaje, por lo general, son una función de la frecuencia elegida. 2.6.2. CargasEl paso siguiente y el más importante en el dimensionamiento de un grupo electrógeno esidentificar todos los tipos y tamaños de cargas a los que el grupo electrógeno dará energía. 22
  33. 33. En general, cuando no hay presentes cargas no-lineales, quizás sea necesario elegir unalternador más grande de lo necesario.Factor de potencia (PF)Las inductancias y capacitancias en los circuitos de carga CA ocasionan que el puntodonde la onda de corriente sinusoidal atraviesa el cero se adelante o atrase con respecto alpunto donde la onda del voltaje atraviesa el cero. Cargas de capacitancia, motoressincrónicos sobreexcitados, etc. provocan el factor de potencia capacitivo, donde lacorriente se adelanta con respecto al voltaje Figura 2.10. El factor de potencia inductivo,donde la corriente se atrasa con respecto al voltaje, es generalmente la situación y es unresultado de la inductancia del circuito. El factor de potencia es la relación de Kw a kVA yse expresa como una cifra decimal (0.8) o como un porcentaje (80%). Los gruposelectrógenos trifásicos están clasificados para cargas de factor energético 0.8 FP y losgrupos electrógenos monofásicos para cargas 1.0 FP. Los factores de potencia inferioresrequieren alternadores o grupos electrógenos más grandes para soportar la cargacorrectamente. Se debe ser precavido siempre que se apliquen grupos electrógenos a cargascon factor de potencia capacitiva. Cargas con un factor de potencia ligeramente capacitivapueden ocasionar que los grupos electrógenos pierdan el control del voltaje. Figura 2.10: Curva de capacidad de energía reactiva del alternador constante [6] 23
  34. 34. Cargas monofásicas y desequilibrio de cargaLas cargas monofásicas deben distribuirse tan equitativamente como sea posible entre lastres fases de un grupo electrógeno trifásico para utilizar la capacidad del grupo electrógenopor completo y limitar el desequilibrio.Cargas picoLas cargas pico son causadas por cargas que se encienden y apagan en ciclos, como porejemplo en equipos para soldadura, equipos de imágenes de uso médico o motores.Considerar las cargas cíclicas puede incrementar significativamente el tamaño del grupoelectrógeno recomendado a pesar de los grandes esfuerzos para colocar las cargas en unasecuencia de arranque medida.Cargas de motorCalcular las cargas específicas de motores es algo que se hace mejor con programas desoftware para el dimensionamiento que convertirán los tipos de motores en requerimientosde carga para el arranque y la operación. Para esta discusión, sin embargo, es suficientecaracterizar en grandes rasgos las cargas como cargas de alta inercia o baja inercia a fin dedeterminar la potencia del motor necesaria para las cargas de arranque y aceleración delmotor.Las cargas de baja inerciaIncluyen ventiladores y ventiladores centrífugos, compresores giratorios y bombasgiratorias y centrifugas.Las cargas de alta inerciaIncluyen elevadores, bombas de cilindros únicos o múltiples, compresores de cilindrosúnicos o múltiples, trituradoras para rocas y bandas transportadoras. 24
  35. 35. Motores de más de 50 HPUn motor grande que arranca inicialmente con un grupo electrógeno representa una cargade baja impedancia mientras esté en una condición de rotor fijo o detenido. El resultado esuna alta corriente de inserción, por lo general, seis veces la corriente nominal del motor(operación). Esta alta corriente de inserción ocasiona la caída de voltaje en el generadorque puede afectar otros sistemas. La manera en que el voltaje del generador se recupera deesta caída es una función de los tamaños relativos del generador, el motor, la potencia delmotor (capacidad en Kw) y la capacidad de fuerza de excitación del generador.Dependiendo de la severidad de la carga, el generador debe tener un tamaño suficiente pararecuperarse al voltaje clasificado en unos cuantos segundos, si no en ciclos. Hay variostipos de arrancadores de motores de voltaje reducido disponibles para reducir el kVAinicial de un motor en aplicaciones donde el torque reducido del motor sea aceptable.Reducir el kVA inicial del motor puede reducir la caída del voltaje, el tamaño del grupoelectrógeno y brindar un arranque mecánico más suave. Sin embargo, estos métodos dearranque solamente deben aplicarse en cargas de motores de baja inercia a menos quepueda determinarse que el motor producirá un torque de aceleración adecuado durante elarranque.Motores accionados por variadores de frecuencia (VFD)Los accionamientos de frecuencia variable (o velocidad variable) se aplican a cargas nolineales, que se emplean para controlar la velocidad de motores de inducción, inducirdistorsión en el voltaje de salida del generador. Se requieren alternadores más grandes paraprevenir el sobrecalentamiento debido a las corrientes armónicas inducidas por el VFD ypara reducir la distorsión de voltaje del sistema al disminuir la reactancia del alternador.Por ejemplo, las cargas VFD en un generador deben ser menos de aproximadamente el 50por ciento de la capacidad del generador para limitar la distorsión armónica total a menosdel 15 por ciento. 25
  36. 36. 2.6.3. Otras cargasCargas de suministro de energía ininterrumpibles (UPS)Un sistema UPS utiliza un rectificador controlado con silicio u otros dispositivos estáticospara convertir el voltaje CA en voltaje CC para cargar baterías de almacenamiento y sonotro tipo de carga no lineal. Se requieren alternadores más grandes para prevenir elsobrecalentamiento debido a las corrientes armónicas inducidas por los rectificadores ypara limitar la distorsión de voltaje del sistema al disminuir la reactancia del alternador.Problemas anteriores de incompatibilidad entre los grupos electrógenos y los dispositivosUPS estáticos crean muchos malos entendidos sobre el dimensionamiento de gruposelectrógenos para este tipo de carga. La mayoría de los fabricantes de UPS hansolucionado estos problemas y, actualmente, es más rentable requerir dispositivos UPS quesean compatibles con el grupo electrógeno que tener un generador significativamente másgrande que lo necesario para el UPS. Utilice la clasificación total de la placa deidentificación del UPS para determinar la carga para permitir capacidad suficiente paracargar la batería fija del generador y tolerar la capacidad total de carga UPS.Cargas del cargador de bateríaUn cargador de batería es una carga no lineal que requiere un alternador grande en base alnúmero de rectificadores (pulsos), hasta 2.5 veces la carga de operación constante para trespulsos; hasta 1.5 veces la carga de operación constante para 12 pulsos. Por lo general, estascargas se encuentran en sistemas de telecomunicaciones.Cargas de equipos para imágenes de uso médicoIncluyen equipos para tomografías computarizadas, resonancias magnéticas y rayos X. Elgrupo electrógeno debe tener un tamaño que limite la caída del voltaje a 10 por cientocuando el equipo de imágenes para uso médico se opera con todas las otras cargas enejecución para proteger la calidad de las imágenes. 26
  37. 37. Cargas de iluminaciónAdemás de los voltajes de los focos, se deben considerar los voltajes de balastros y losfactores energéticos de arranque y operación.Cargas regenerativasPara cargas como las de elevadores, grúas y montacargas, se depende a menudo de lafuente de energía para que absorba la energía durante el frenado. Por lo general, no es unproblema cuando el servicio público suministra la energía porque se puede considerarcomo una fuente de energía infinita con muchas cargas. Un grupo electrógeno, encomparación, es capaz de absorber mucha menos energía, especialmente sin otras cargasconectadas. [7]Por lo general, el problema de regeneración se puede resolver asegurándose que haya otrascargas conectadas que puedan absorber la energía regenerativa. Una carga regenerativaexcesiva puede ocasionar que un grupo electrógeno acelere en exceso y se apague. 27
  38. 38. III. CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLESLas empresas de hoy, que están pensando en el futuro, se encuentran provistas demodernos dispositivos electrónicos en sus maquinas y procesos de control. Hoy lasfábricas automatizadas deben proporcionar en sus sistemas, alta confiabilidad, graneficiencia y flexibilidad. Una de las bases principales de tales fábricas es un dispositivoelectrónico llamado Controlador Lógico Programable. Este dispositivo fue inicialmenteintroducido en 1970 y se ha ido refinando con nuevos componentes electrónicos, talescomo Micro-procesadores de alta velocidad, agregándole funciones especiales para elcontrol de proceso más complejos. Hoy los Controladores Programables son diseñadosusando lo último en diseño de Micro-procesadores y circuitería electrónica lo cualproporciona una mayor confiabilidad en su operación en aplicaciones industriales dondeexisten peligro debido al medio ambiente, alta repetitividad, altas temperaturas, ruidoambiente o eléctrico, suministro de potencia eléctrica no confiable, vibraciones mecánicasetc. [8]Este medio ambiente es el cual el Control Lógico Programable se encuentra en suelemento, ya que fue diseñado y concebido para su uso en el medio ambiente industrial.Los Controladores Lógicos Programables, PLC como ellos son comúnmente llamados,ofrecen muchas ventajas sobre otros dispositivos de control tales como relevadores,temporizadores electrónicos, contadores y controles mecánicos como del tipo tambor. 3.1 Estructura básica de un PLCEstá constituido por un conjunto de tarjetas o circuitos impresos, sobre los cuales estánubicados componentes electrónicos integrados. Cuando el controlador es del tipo modular,las diferentes tarjetas que tienen funciones específicas, quedan alojadas en racks2agrupadas convenientemente para un funcionamiento en conjunto. Asimismo, todas las2 Rack: Bastidor donde alojan un conjunto de tarjetas en forma ordenada, que por lo general estáncomunicadas. 28
  39. 39. tarjetas están conectadas a través de elementos de bus3, que son circuitos por donde fluyela información y generalmente se encuentran en la parte posterior. El controladorprogramable tiene la estructura típica de muchos sistemas programables, como por ejemplouna microcomputadora. La estructura básica del hardware de un controlador programablepropiamente dicho está constituido por: Fuente de alimentación Unidad de procesamiento central (CPU) Módulos o interfaces de entrada/salida (E/S) Módulos de memoria Unidad de programaciónEn la figura se muestra un diagrama de bloques de la estructura básica de un automatismogobernado por un PLC. Sensores Proceso Actuadores Interface CPU Interface de entrada de salida Unidad de programación Figura 3.1: Diagrama de bloques de un PLC gobernando un proceso [8]3 Elemento del bus: Dispositivo de cableado en capas paralelas que unen los diferentes subconjuntos queconstituye el PLC. 29
  40. 40. 3.2 Criterios para la selección de PLCsCuando se tiene la responsabilidad de seleccionar un PLC, se debe contar con toda lainformación necesaria respecto al sistema que se desea automatizar. La funcionalidad delos PLCs y diversidad de tareas de automatización, nos permiten aseverar que seleccionarun PLC puede ser tarea tan sencilla como también muy compleja. Por ello, dependerábásicamente de los criterios que decida el técnico para elegir un óptimo equipo que cumplacon las características técnicas y económicas para el sistema.Como es obvio, todo fabricante o representante tiene por lo general una solución a losproblemas con el uso de sus equipos, donde para ellos siempre será la mejor alternativa.Sin duda, todo equipo tiene sus bondades, es difícil y hasta posible que no exista equipomalo, lo malo para un equipo se origina cuando se selecciona para las condiciones nodiseñadas, o cuando el tipo o tamaño no cubre tareas de mayor nivel. [9]Por otro lado, para elegir un PLC se debe tener en cuenta varios criterios, considerándoseunos de mayor importancia que otros, para ello se dividirá en criterios fundamentales,secundarios y económicos siendo el primero y el último los más importantes sindesmerecer los secundarios. 3.2.1. Criterios técnicos fundamentalesSon todas aquellas decisiones de selección que se basan en datos técnicos de hardware ysoftware del PLC, que en algunos casos son suficientes para cubrir una gran cantidad deaplicaciones del tipo general.Esta información se encuentra en catálogos y/o manuales del fabricante. Se recomienda noasumir parámetros de los equipos sin confirmar, es obligatorio recurrir a estos catálogos opedir la información a su representante. 30
  41. 41. Fuente de alimentaciónDatos técnicos Tipo de corriente AC/DC Nivel de tensión Valor nominal: (Vn) Margen admisible: (0,85 … 1.2) Vn Potencia admisible Expresado en (W) Frecuencia de la red Valor nominal: (50/60 Hz) Margen admisible: ± 5% Capacidad de corriente Condiciones ambientales Temperatura: (°C) Humedad (%)/ sin condensación Índice de protecciónCuando se estima la potencia de la fuente, se debe considerar los consumos de lassiguientes cargas. CPU Módulos de E/S (discreta/análoga) Módulos inteligentes Ampliaciones futuras Otros. 31
  42. 42. Unidad de procesamiento central (CPU)Datos técnicos Capacidad de memoria Total: (Kb) Interna RAM: (Kb) o (instrucciones) Módulos de memorias: EPROM/EEPROM Tiempo de ejecución (SCAN TIME) De cada operación binaria: (us) De cada operación tipo palabra: (us) De una operación mixta: 35% binarias + 65% palabras (us) En cada caso estos varían según el fabricante. Tiempo de vigilancia de ciclo Perro guardián: (ms) Cantidad de E/S discretas Cantidad de E/S análogas Cantidad de memorias internas Total Remanentes No remanentes Cantidad de temporizadores Cantidad de contadores Cantidad de entradas de alta frecuencia Cantidad de contadores de alta frecuencia Tipos de módulos inteligentes Otras funciones Registrador de datos Secuenciador Operaciones digitales 32
  43. 43. Operaciones aritméticas Comparadores Saltos, etc. Reloj-calendario Algoritmo de regulación PID Canales de comunicación Posibilidad de integración de red Condiciones ambientales Temperatura en montaje vertical/horizontal: (°C) Humedad: (%)Con estos datos la CPU debe satisfacer los requerimientos del sistema actual y a futuro.Entradas discretasDatos Técnicos Cantidad de entradas discretas Tipo de corriente AC/DC Nivel de tensión nominal (V) Intensidad de corriente (mA) Temperatura ambiente admisible (°C)Es recomendable usar entradas discretas en DC por razones de seguridad y económicas enlugar de entradas en AC. 33
  44. 44. Salidas discretasDatos Técnicos Cantidad de salidas discretas Tipo de corriente AC/DC (Tipo: transistor, relé o Triac) Nivel de tensión Valor nominal: (V) Valores más usuales: 24 VDC, 110/115 VAC, 220/230 VAC. Capacidad admisible de Corriente: (mA, A) Potencia: (W)/DC, (VA)/AC Condiciones ambientales de temperatura (°C)Entradas / salidas analógicasDatos técnicos Cantidad de entradas/salidas analógicas Tipo de señal En corriente: (mA) / (0-20) mA, (4-20)mA, etc. En tensión: (V)/ (0-2) V, (0-5) V, (0-10) V, ± 10V, etc. Resistencia de entrada (MΩ), (entradas análogas) Resistencia de carga (Ω), (salidas análogas) Resolución (N° de Bits + signo)/ 8, 12, 16 bits Tiempo de escrutinio 34
  45. 45. (ms / 50Hz, ms / 60Hz) Corriente/tensión de entrada admisible máxima (mA/V), (entradas análogas) Corriente de corto circuito (mA), (salidas análogas)Módulos inteligentesSe tienen de diferentes tipos tales como: Modulo de temporizadores Modulo de contadores Modulo de regulación PID Modulo de posicionamiento Controlador de motores paso a paso Módulos de comunicación, etc.Lenguaje de programaciónCada fabricante tiene su propio lenguaje de programación, cuya representación varía deacuerdo a la marca, así tenemos: Lista de instrucciones Texto estructurado Plano de funciones y Diagrama escalera o diagrama de contactosSiendo esta última representación la más difundida en la mayoría de PLCs, pudiendo tenerciertas funciones que no están presentes en las otras o viceversa.Se debe evaluar que el lenguaje de programación tenga capacidad para programarfundamentalmente requerido por el sistema, así por ejemplo: 35
  46. 46. E/S analógicas Registrador de datos Secuenciadores Operaciones aritméticas: +, -, ×, ÷, √ Comparadores: >, <, ><, ≥, ≤, = Saltos Algoritmos PID Comunicación punto a punto y multipunto Reloj-calendario SFC (grafcet), etc.Sistema de configuración Configuración compacto Configuración modular Configuración compacto-modularSoporte técnicoEsta parte es muy importante, ya que el fabricante o distribuidor debe dar toda la garantíapara una máxima disponibilidad del equipo, para ello debe disponer: Repuestos: la totalidad de las partes y accesorios de preferencia. Catálogos y manuales Servicio técnico de: Mantenimiento Programación Asesoramiento a la orden 36
  47. 47. 3.2.2. Criterios técnicos secundariosAdemás de los criterios fundamentales, existen otros criterios que complementan laselección de los PLCs asegurando una mejor utilización del controlador. Esta informacióntambién se obtiene, generalmente, de manuales y catálogos. Uno de los elementossecundarios es la capacitación, que en algunos casos no es tan fácil obtenerlo en el mismolugar de la compra del equipo. No obstante, es importante considerarlo al tomar unadecisión. Por último, hay situaciones en que no es necesario conocer la totalidad de estoscriterios mencionados por la simplicidad del sistema. A continuación los siguientescriterios a tomar en cuenta. Dimensionamiento del Rack Configuración redundante Capacitación 3.2.3. Criterio económicoEl avance acelerado de los Microcontroladores hace posible que el diseño de la mayoría delos PLCs, satisfagan los requerimientos de los sistemas a controlar, esto significa, queaplicando los pasos para seleccionar un PLC mediante criterios técnicos es obvio quetendremos varias posibilidades de marcas a escoger, quedando por aplicar el criterioeconómico para la decisión final. Antes de esta decisión recuerde que: No necesariamente el más barato es la mejor alternativa, piense en la calidad y prestigio de la marca. Es evidente que equipos de renombre cuesten más. No es recomendable tener uno o varias marcas de PLC, lo ideal sería dos marcas. Tenga presente que algunos equipos vienen con su PLC incluido como parte de su automatización, esto escapa a las recomendaciones dadas. 37
  48. 48. 3.3 Áreas de aplicaciónEl PLC, por sus especiales características de diseño, tiene un campo de aplicación muyextenso. La constante evolución del hardware y software amplía continuamente estecampo, para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de susposibilidades reales.Su utilización se da, fundamentalmente, en aquellas instalaciones en donde es necesariorealizar procesos de maniobra, control, señalización, etc. Por tanto, su aplicación abarcadesde procesos de fabricación industrial de cualquier tipo, hasta transformacionesindustriales, control de instalaciones, etc. [10]Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad dealmacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la opción de modificarlos oalterarlos, hace que su eficacia se aprecie, fundamentalmente, en procesos en que seproducen necesidades tales como: espacio reducido, procesos de producción periódicamente cambiantes, procesos secuenciales, maquinaria de procesos variables, instalaciones de procesos complejos y amplios, chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.Ejemplos de aplicaciones generales podrían ser los siguientes:Máquinas: industria del mueble y madera, procesos de grava, arena y cemento, industria del plástico, máquinas- herramientas complejas, 38
  49. 49. procesos textiles y de confección, ensamblaje, transfer.Instalaciones de: aire acondicionado, calefacción, seguridad, frío industrial, almacenamiento y trasvase de cereales, plantas embotelladoras, tratamientos térmicos, plantas depuradoras de residuos, cerámica.Señalización y control: chequeo de programas, señalización del estado de procesos. 3.4 LOGO! 12/24 RCLOGO! es el módulo lógico universal de Siemens, su entorno amigable y bajo costo lohace uno de los mejores en el mercado. Cuenta con ocho entradas (seis digitales y 2análoga/digital) y con cuatro salidas de relés de 230V a 10A, además de un reloj detemporizador semanal integrado. Se puede alimentar con 12 VDC o 24 VDC.Este modelo lleva integrados: Control Unidad de operación y visualización Fuente de alimentación 39
  50. 50. Interfase para módulos de programa y cable de PCCiertas funciones básicas usuales en la práctica, por ejemplo paraactivación/desactivación retardada y relé de impulsosReloj temporizadorMarcas binariasDeterminadas entradas y salidas según el tipo del equipoEstructura del logoEn la figura se muestra la distribución de las partes que se debe tener en cuenta paratrabajar. Figura 3.2: Estructura del LOGO! [11] 1) Alimentación de tensión 2) Entradas 3) Salidas 4) Receptáculo de modulo con revestimiento 40
  51. 51. 5) Panel de manejo 6) Display LCD 3.4.1. LOGO!Soft Comfort V6.1Existen dos formas de programar el PLC, una es ingresando los parámetros manualmente através del display y la otra usando el software, esta última es mucha más sencilla ademásde contar con las opciones de simular y poder cargar el programa de la PC al Logo.Descripción general de la interfaz de usuarioInterfaz de usuario y entorno de programaciónAl abrir LOGO!Soft Comfort V6.1 aparece la interfaz de usuario vacía. Luego para elegirun nuevo entorno de trabajo, se puede acceder a través del icono o de la barra de menúcomo se muestra en la figura 3.3. Figura 3.3: Nuevo programaComo resultado: LOGO!Soft Comfort creará un nuevo programa vacío.Ahora puede ver la interfaz de usuario completa de LOGO!Soft Comfort. La mayor partede la pantalla la ocupa entonces el área dedicada a la creación de esquemas de conexiones.Esta área se denomina interfaz de programación. En la interfaz de programación se 41
  52. 52. disponen los símbolos y enlaces del programa. Para no perder la vista de conjunto,especialmente en el caso de programas grandes, en los extremos inferior y derecho de lainterfaz de programación se dispone de barras de desplazamiento que permiten mover elprograma en sentido horizontal y vertical.A continuación se detalla las principales herramientas más utilizadas, y su respectivaubicación. Figura 3.4: Entorno de LOGO!Soft Comfort V6.1 [12] 1) Barra de menús 2) Barra de herramientas “estándar” 3) Interfaz de programación 4) Ventana de información 5) Barra de estado 42
  53. 53. 6) Constantes y conectores Funciones básicas (solo editor FUP) Funciones especiales 7) Barra de herramientas “Herramientas”Barra de menúsEn la parte superior de la ventana de LOGO!Soft Comfort se encuentra la barra de menús.Ésta contiene los distintos comandos para editar y gestionar los programas, incluyendotambién ajustes predeterminados y funciones para transferir el programa al LOGO!.Barras de herramientasLOGO!Soft Comfort provee tres barras de herramientas, a saber: Barra de herramientas "Estándar" Barra de herramientas "Herramientas" Barra de herramientas "Simulación"Barra de herramientas "Estándar"La barra de herramientas "Estándar" se encuentra por encima de la interfaz deprogramación. Al iniciar LOGO!Soft Comfort aparece una barra de herramientas"Estándar" reducida a las funciones esenciales.La barra de herramientas "Estándar" proporciona acceso directo a las principales funcionesde LOGO!Soft Comfort.La barra de herramientas "Estándar" completa aparece tan pronto como se accede a unprograma para su edición en la interfaz de programación. 43
  54. 54. Figura 3.5: Barra de herramientasBarra de herramientas "Herramientas"La barra de herramientas "Herramientas" se encuentra en el borde izquierdo de la pantalla.Los botones dispuestos en esta barra permiten cambiar a diferentes modos de edición paracrear o procesar programas de forma rápida y sencilla.La barra de herramientas "Herramientas" se puede seleccionar y mover con el ratón. Sicierra la barra de herramientas "Estándar", ésta permanecerá siempre acoplada a la barra demenús. Figura 3.6: Herramientas 44
  55. 55. En el editor KOP no existe el botón "Funciones básicas (GF)", ya que las combinacioneslógicas "AND" y "OR" se realizan en KOP conectando los distintos bloques.Barra de herramientas "Simulación"Esta barra de herramientas sólo es relevante para la simulación de programas. El icono desimulación se encuentra en la barra de herramientas situada al lado izquierda, una vezpresionado se muestran las demás herramientas. Figura 3.7: Barra de simulación 1) Icono de simulación 2) Herramientas de simulación (Red, iniciar simulación, detener simulación, Detener/ continuar y ejecutar simulación paso a paso) 3) Indicadores de salidas de bobina y marcas, mediante focos. 4) Parámetros de simulación 45
  56. 56. Ventana de informaciónLa ventana de información muestra información e indicaciones. En la barra de menú laopción herramientas seguido de determinar LOGO! o su acceso más rápido presionando latecla F2, se visualiza los recursos empleados como numero de entradas usadas, bloques defunción etc. Todo está lista se aprecia en la ventana de información.Barra de estadoLa barra de estado se encuentra en el borde inferior de la ventana de programa. Aquí seproporciona información acerca de la herramienta activa, el estado del programa, el factorde zoom ajustado, la página del esquema de conexiones y el dispositivo LOGO!seleccionado.Herramientas -> TransferirRequisito para la transferencia de datosEn el menú Herramientas -> Opciones -> Interfaz debe estar ajustado el puerto serie através del cual el LOGO! está conectado con el PC. En caso contrario, LOGO!Soft Comfort visualizará un aviso de error. El botón Seleccionar interfaz sirve para acceder desde cualquier ventana de transferencia a un cuadro de diálogo en el que puede ajustarse el puerto de comunicación. Si no ha ajustado aún ningún puerto o si ha ajustado el puerto incorrecto, puede indicar aquí a qué puerto del PC está conectado el LOGO!, o bien permitir que el sistema lo busque. Para más información sobre cómo conectar el LOGO! al PC a través de un puerto USB, consulte el manual de LOGO!. El LOGO! debe estar conectado con el PC por medio de un cable de PC, o bien ser accesible vía módem. El LOGO! no puede estar en modo RUN ni en modo de edición. 46
  57. 57. Herramientas -> Transferir -> PC -> LOGO!Un programa creado en el PC con LOGO!Soft Comfort se transfiere a un LOGO!. Elnombre con el que se debe transferir el programa al LOGO! se puede indicar en el menúArchivo -> Propiedades. LOGO!Soft Comfort utiliza el puerto especificado enHerramientas -> Opciones: Interfaz para transferir el programa. Para este comando demenú también existe un botón equivalente en la barra de herramientas "Estándar".PreparativosAntes de la transferencia se determina la versión mínima de LOGO! necesaria para elprograma creado. En un LOGO! modular se pone a la disposición del programabásicamente toda la capacidad de entradas y salidas. Es responsabilidad del usuario que sehayan enchufado suficientes módulos de ampliación en el dispositivo base.Avisos de errorSi el programa creado no puede transferirse al LOGO! disponible, aparece un aviso deerror y se interrumpe la transferencia. Si se utiliza una versión de LOGO! desconocida, ellose notifica al usuario. Éste puede cancelar la transferencia o transferir el programa de todasmaneras. Tras finalizar la transferencia correctamente, aparece un aviso en la barra deestado. Los avisos de transferencia se muestran en la barra de estado y en la ventana deinformación. Los avisos de error detallados se visualizan en la ventana de información.ContraseñaSi ha definido una contraseña para el programa, antes de transferir éste al LOGO! se lesolicitará que introduzca la contraseña. El programa se transfiere al LOGO! sólo si se haintroducido la contraseña correcta. 47
  58. 58. IV. DISEÑO, SIMULACION E IMPLEMENTACIÓNEn este capítulo se detalla cómo se implemento la etapa de control automático para poderlograr la transferencia de distintas fuentes generadoras de electricidad, tanto de la redeléctrica como la de generador hacia una misma carga. Para esto se emulo unatransferencia usando componentes de similar funcionamiento pero a baja potencia,pudiendo comprobar el correcto funcionamiento de la lógica de control.Las herramientas a utilizar son LOGO!Soft Comfort V6.1, FluidSIM versión 3.6,CADe_SIMU versión 1.0 y PROTEUS.LOGO!Soft Comfort versión 6.1 con el cual se desarrollo la lógica de control, estesoftware es compatible con el PLC, se desarrollo el programa en lenguaje ladder, se simuloy compilo para poder cargar el archivo hacia el PLC.Antes de comenzar a programar en lenguaje ladder, es necesario desarrollar un diagramade control para poder comprobar la lógica de funcionamiento, debido a que el lenguajeladder se basa en contactos, bobinas, temporizadores y otros elementos electromecánicos,FluidSim es una alternativa para poder comprobar el correcto funcionamiento de esta.CADe_SIMU versión 1.0, la ventaja de esta se basa en crear el diagrama de fuerza ycontrol pudiendo simular ambos en un mismo entorno.PROTEUS está equipado con la herramienta ISIS (Intelligent Schematic Input System)para desarrollar diagramas esquemáticos, con el cual se desarrollo la etapa de alimentacióndel sistema de control. 48
  59. 59. Diagrama de Flujo A continuación se detalla el principal funcionamiento con los dos modos a usar, manual y automático. A ¿Automático M o Manual? ¿Estado del NO ¿Red o G sensor d red? generador? RTemporizado Enciende Temporizado Temporizado r de 2 generador r de 2 r de 2 segundos segundos segundos Conmuta Temporizado Conmuta ConmutaKM1 a carga r de 5 KM1 a carga KM2 a carga segundos ¿Estado de NO Reinicia el sensor O encendido generado? del generador Temporizado r de 2 segundos Conmuta KM2 a carga Figura 4.1: Diagrama de Flujo 49
  60. 60. 4.1 Softwares de simulaciónFluidSIM versión 3.6Es una herramienta de simulación para la obtención de los conocimientos básicos de laneumática y funciona en el entorno Microsoft Windows. Una característica importante deFluidSIM es su estrecha relación con la función y simulación CAD. FluidSIM permite poruna parte, un esquema DIN justo de diagramas de circuitos fluidos; por otra parte posibilitala ejecución- sobre la base de descripciones de componentes físicos- de una simulaciónplenamente explicativa. Con esto se establece una división entre la elaboración de unesquema y la simulación de un dispositivo práctico. Figura 4.2: FluidSIM V3.6 1) Barra de menús 2) Barra de herramientas 3) Biblioteca de componentes 4) Superficie de trabajo 50
  61. 61. La figura 4.3 muestra las primeras pruebas de la lógica de control, para poder visualizar laconmutación entre la red eléctrica y el generador se utilizo válvulas que cumplían lafunción de los contactores.El modo de simulación de FluidSIM ofrece la facilidad de reproducir paso a paso, ademásde contar con las opciones de detener y pausar. Cuenta con la visualización de lascorrientes que fluyen a través del conexionado, esta se observa por las líneas de color rojoque aparecen cuando recorre dicho flujo de corriente. Dando así una mayor facilidad parapoder dar seguimiento a posibles errores. Figura 4.3: Diagrama de controlPara este primer prototipo no se tomo en cuenta el accionamiento simultáneo de cualquiermodo de funcionamiento, el cual producía inestabilidad y un posible corto circuito en laetapa de potencia. 51
  62. 62. CADe_SIMU versión 1.0Es un programa de CAD electrotécnico que permite insertar los distintos símbolosorganizados en librerías y trazar un esquema eléctrico de una forma fácil y rápida paraposteriormente realizar la simulación.El programa en modo simulación visualiza el estado de cada componente eléctrico cuandoesta activado al igual que resalta los conductores eléctricos sometidos al paso de unacorriente eléctrica.Por medio del interface CAD el usuario dibuja el esquema de forma fácil y rápida. Una vezrealizado el esquema por medio de la simulación se puede verificar el correctofuncionamiento.A continuación se mencionan las principales librerías de simulación: Alimentaciones tanto de CA como de CC. Fusibles y seccionadores. Interruptores automáticos, interruptores diferenciales, relé térmico, y disyuntores. Contactores e interruptores de potencia. Motores eléctricos. Variadores de velocidad para motores de CA y CC. Contactos auxiliares y contactos de temporizadores. Contactos con accionamiento, pulsadores, setas, interruptores, finales de carrera y contactos de relés térmicos. Bobinas, temporizadores, señalizaciones ópticas y acústicas. Detectores de proximidad y barreras fotoeléctricas. Conexionado de cables unipolares y tripolares, mangueras y regletas de conexión. [15] 52
  63. 63. Este software contiene una amplia cantidad de herramientas, pero las principales a tener encuenta son: Figura 4.4: CADe_SIMU 1) Iconos de visualización 2) Icono para poder girar un componente 3) Iconos de simulación 4) Símbolos de elementos de cada categoría 5) Área de trabajo 53
  64. 64. Una de las pruebas que se realizaron fue la simulación del diagrama de potencia y decontrol. Figura 4.5: Diagrama de fuerza y controlSi bien presenta un entorno para un diseño exclusivamente para dispositivoselectromecánicos además de poder contar con una implementación de diagrama de controly de fuerza, hay que tener en cuenta a la hora de hora de realizar el conexionado ya queaparenta estar conectado pero no es así, esto se logra cuando se crea un nodo entre dichaconexión. 54
  65. 65. 4.2 Sistema de funcionamientoDiagrama de conexiones Figura 4.6: Diagrama de conexionesPara un mejor detalle de los diagramas de conexiones, de control y de potencia, estos seencuentran en los anexos.Nomenclatura del programaI1 Modo Manual (PM)I2 Pulsador de parada (STOP)I3 Relé térmico (RT)I4 Relé de monitoreo del generador (SG)I5 Relé de monitoreo de la red (SR)I6 Modo manual – Red (PMR) 55
  66. 66. I7 Modo manual - Generador (PMG)I8 Modo automático (PA)M1 Marca del modo automático (EA)M2 Marca automática del sensor de red (EA-SR)M3 Marca automática de arranque del sensor generador (EAM-SG)M4 Marca del modo automático (EM)M5 Marca del modo manual de red (EMR)M6 Marca del modo manual del generador (EMG)M7 Marca de texto - Relé térmico (ERT-TXT)M10… M21 Marca de salida - textoQ1 Salida de red (KM1)Q2 Salida del Generador (KM2)Q3 Relé de arranque del generador (RAr)Q4 Indicador de Relé térmico (IRT)T007 Temporizador de Relé térmico de texto (TRT-TXT)T011 Temporizador de conmutación de red (TER)T012 Temporizado de conmutación del generador (TEG)T017 Temporizador de arranque (T-Ar)SF002 Texto Automático – Red (TXT-AR)SF003 Texto Automático – Generador (TXT-AG)SF004 Texto Manual – Red (TXT-MR)SF005 Texto Manual – Generador (TXT-MG)SF006 Texto de Relé Térmico (TXT-RT)SF008 Texto de parada del sistema (TXT-S)SF009 Texto de modo automático (TXT-A)SF010 Texto de modo manual (TXT-M)SF013 Texto Automático – Red apagado (TXT-AROF)SF014 Texto Automático – Generador apagado (TXT-AGOF)SF015 Texto Manual – Red apagado (TXT-MROF)SF016 Texto Manual – Generador apagado (TXT-MGOF) 56
  67. 67. Cuando el sistema inicie, se podrá elegir dos modos de funcionamiento, manual oautomático. Para ello se describirán los diferentes estados de funcionamiento. 4.2.1. Modo AutomáticoPara este modo se verificara constantemente los estados de los sensores de monitoreo tantode la red eléctrica como la del generador.Energizado del contactor de red y conmutación hacia la cargaEn la figura 4.7 se muestra la conmutación hacia la red eléctrica. Primero se debe accionarel pulsador I8 (modo automático). Una vez que el sensor de red haya detectado el voltajecorrecto en las líneas, este se activara cerrando sus contactos mediante la entrada I5.Dentro de 2 segundos entrara en funcionamiento el contactor KM1 activada por la salidaQ1 del PLC, después se visualizara en pantalla dicho estado.La marca M1 se encuentra activada e indica que se encuentra en modo automático, M2representa que el sensor de red se encuentra estable y M10 es una marca de salida para elmensaje del display. Figura 4.7: Modo automático, conmutación desde la red. 57
  68. 68. Energizado del contactor del generador y conmutación hacia la cargaCuando el sensor de red eléctrica detecte la ausencia de energía, se activara la salida Q3dando inicio al arranque del generador, desde ese instante se activara el temporizador decinco segundos, este valor es variable dependiendo del tiempo promedio de encendido decada generador, pasado los cinco segundos, verificara mediante el sensor del generador elvoltaje del generador eléctrico, sino se encuentra en el rango correcto, el sensor procederáa reiniciar el arranque del generador mediante la salida Q3, hasta que se obtenga respuestadel sensor antes de los cinco segundos.M20 representa una marca de salida para el display. Figura 4.8: Modo automático, encendiendo el generadorUna vez que el sensor del generador haya detectado el voltaje en el rango correcto, este seactivara cerrando sus contactos mediante la entrada I4, luego entrara en funcionamiento eltemporizador de 2 segundos y pasado esto se activara la salida Q2 que energiza la bobinadel contactor KM2. Ver figura 4.9.M11 representa una marca de salida de mensaje para el display. 58
  69. 69. Figura 4.9: Modo automático, conmutación desde el generador 4.2.2. Modo ManualPara este modo no se necesita de los sensores de monitoreo, debido a que pueden seraccionados de manera independiente. Primero se pulsa I1 para acceder al modo manual.El display indicara que se encuentra en modo manual y nos da la opción de elegir quecontactor accionar para poder alimentar a la carga, eligiendo entre I6 e I7. M4 indica quese encuentra en modo manual, M21 marca para la salida del mensaje. Figura 4.10: Modo manual 59
  70. 70. 4.2.3. Parámetros del temporizadorDurante el funcionamiento, el sistema de control cuenta con cuatro temporizadores, unode ellos son los dos segundos de conmutación, estos son a modo de prueba los cualespueden ser ajustados en la opción de configuración del PLC mediante el display. Verfigura 4.11. Figura 4.11: Parámetros de ajuste del temporizador [14]Tener en cuenta que para poder ajustar los parámetros del temporizador a través deldisplay, en el programa cada temporizador debe estar sin marcar la opción de “Protecciónactivada”. Figura 4.12: Parámetro de retardo a la conexión. 60
  71. 71. 4.2.4. DisplayModo Automático Display Descripción Conmutación hacia el generador. Conmutación hacia la red eléctrica. Tiempo que se demora en encender el generador. El tiempo de conmutación hacia el generador es de 2 segundos. El tiempo de conmutación hacia la red eléctrica es de 2 segundos. Tabla 4.1: Estados del modo automático 61
  72. 72. Modo Manual Display Descripción Opción a elegir entre accionar la conmutación a la red o al generador. Conmutación hacia la red eléctrica. Conmutación hacia el generador. El tiempo de conmutación hacia la red eléctrica es de 2 segundos. El tiempo de conmutación hacia el generador es de 2 segundos. Tabla 4.2: Estados de modo manual 62
  73. 73. Avisos de Estado Display Descripción Protección activada: Accionamiento del relé térmico, esta opción puede ser opcional ya que la mayoría de generadores incorpora uno. Sistema detenido: Cuando se detiene el sistema se muestra a través del display el mensaje de STOP y los dos modos funcionamiento a elegir. Tabla 4.3: Avisos de estado 4.3 Alimentación de la etapa de controlPara poder energizar el modulo LOGO!, se necesita un voltaje continuo (DC) de 12 voltioso de 24 voltios, para este proyecto se está alimentando con 12 voltios. Se tiene que tener encuenta que la alimentación del PLC tiene que ser independiente de la red eléctrica o delgenerador, debido a que en cualquier momento una de estas fuentes de energía puedaapagarse y el sistema de control deje de funcionar. 63
  74. 74. El sistema de control debe estar trabajando las 24 horas del día, por ningún momento debequedarse sin alimentación, para este tipo de caso una de las propuestas a usar es una fuentede alimentación en paralelo con una batería de 12 voltios. Mientras exista energía en la redeléctrica la fuente estará alimentando al sistema de control y a su vez estará cargando a labatería, en caso contrario la batería entraría en funcionamiento y el sistema no se veríaafectado por la falta de energía. Figura 4.13: Circuito de alimentación 4.4 Implementación del PrototipoPara poder verificar el funcionamiento se está utilizando relés en vez de los contactoresque realizan la función de transferencia, en cuanto a los sensores de red, se está usando dosrelés tanto para la entrada de la red como la del generador los cuales emulan sufuncionamiento, además se está empleando voltaje alterno de 12 voltios. 64
  75. 75. A continuación se detalla las partes del sistema: Figura 4.14: Prototipo 1. PLC LOGO! 12/24 RC 2. Interruptor que alimenta a la carga con la red eléctrica, y debajo de este, un relé que sensa la energía. 3. Interruptor que alimenta a la carga con el generador, y debajo de este, un relé que sensa la energía. 4. Transformador 12 VAC – representación del generador 5. Transformador 12 VAC – representación de la red eléctrica 6. Focos de 12 VAC, indicador de la carga, aviso de emergencia e indicador del arranque del generador respectivamente. 7. Botonera: manual, automático, stop, red y generador respetivamente. 8. Relés de red, generador y arranque. 9. Interruptor que simula una sobrecarga. 65

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