Control por contactos

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN
DOCENTE

2013

Sistemas de control
Control con contactos

Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez
Aparicio

CNAD

Sistemas de Control/Control Secuencial con relevadores

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Instructor: Ing. Felipe Ángel Ramírez Aparicio

CNAD


FUNDAMENTACIÓN
En la actualidad los sistemas de control juegan un papel importante en la
automatización de procesos, por lo que se emplean sistemas de control secuencial
que se basan principalmente en relevadores electromecánicos, relevadores de
estado sólido, temporizadores, contadores, circuitos lógicos, controladores lógicos
programables y por ende computadoras personales.
En la ardua tarea de automatizar dichos procesos, se emplea el análisis y diseño
de circuitos secuenciales con bases en el control lógico, para ello las entradas y
las salidas en un sistema son determinantes para acotar las condiciones en la
operación de un proceso.
La presente antología brinda una serie de conocimientos básicos para incursionar
en los principios de diseño y análisis de circuitos secuenciales que se basa en el
control por contactos mostrando herramientas fundamentales para el mejor
entendimiento en los principios de automatización para poder gobernar sistemas
mecatrónicos de alto nivel.

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CONTROL SECUENCIAL CON RELEVADORES.
1. GENERALIDADES DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL
1.1. Conceptos básicos
¿Qué es un sistema automatizado?
La automatización es un sistema donde se transfieren tareas de producción,
realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos
tecnológicos.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales:



Parte de mando
Parte operativa

La parte operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina.
Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación
deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los actuadores de las
máquinas como son motores, cilindros, compresores y los sensores como
fotodiodos, finales de carrera, etc.
La parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología
programada), aunque hasta hace algún tiempo se utilizaban relés
electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología
cableada). En un sistema de fabricación automatizado, el autómata programable
es el centro del sistema y debe ser capaz de comunicarse con todos los elementos
que componen el sistema automatizado.







1.1.1. Objetivos de la automatización
Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la
producción y mejorando la calidad de la misma.
Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos
penosos e incrementando la seguridad.
Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.
Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades
necesarias en el momento preciso.
Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes
conocimientos para la manipulación del proceso productivo.
Integrar la gestión y producción.

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1.1.2. Control
El significado de control en una forma muy general es la adecuada operación de
una serie de elementos que nos proporcionarán una respuesta deseada como
resultado de una serie de necesidades o requerimientos expresados a través de
instrucciones.
1.2. Circuitos de control
En cualquier sistema industrial, los circuitos de control reciben y procesan
información sobre las condiciones en el sistema, dicha información representa
hechos tales como posiciones mecánicas de partes móviles, temperaturas en
varios lugares, presiones existentes en tubos, ductos y cámaras, caudales, fuerzas
ejercidas sobre dispositivos de detección, velocidades de desplazamiento, entre
otras. El circuito de control debe tomar toda esta información empírica y
combinarla con la que le suministra el operador, que usualmente proviene de un
conjunto de interruptores y representa la respuesta deseada del sistema.
El circuito de control toma decisiones al procesar la información que se
compone de datos suministrados por el operador en combinación con los
adquiridos por el sistema, estas decisiones tendrán efecto en acciones que debe
ejecutar en el paro o arranque de un motor, aumentar o disminuir velocidades de
un movimiento mecánico, abrir o cerrar electroválvulas o parar el sistema
completamente.

Figura 1. Sistema de control en el llenado de un tinaco.

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Las decisiones que toma el circuito de control no es propiamente del sistema, sino
el reflejo de las necesidades del diseñador quien provee las condiciones de
entrada para la obtención de salidas apropiadas para cubrir dichas necesidades,
en base a la programación de la lógica de operación del sistema.
La importancia que tiene el diseñador para resolver una necesidad
determinada en un sistema industrial está en darse a la tarea de integrar los
elementos necesarios que intervienen en un circuito de control de una manera
segura y eficiente en el cumplimiento de cualquier tarea o proceso.
1.2.1. Elementos de un circuito de control
Un circuito de control de cualquier sistema puede representarse por tres partes o
secciones distintas: elementos de entrada, lógica de circuito y elementos de
salida.

Elementos
de
Entrada

Lógica
de
Circuito

Elementos
de
Salida

Figura 2. Elementos en un diagrama de escalera.

1.2.1.1. Elementos de Entrada
Son aquellos elementos que se encargan de adquirir información del operador, del
propio sistema y del medio, ejemplos de estos son: botones pulsadores,
interruptores límite, sensores optoelectrónicos, de presión, de temperatura, de
proximidad, entre otros.

L

N
Entradas

Entradas Manual
Entradas Mecánica
Entradas Automática

Figura 3. Elementos de entrada en un diagrama de escalera.

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1.2.1.2. Lógica de Circuito
En esta sección, el sistema toma decisiones, actuando a través de los elementos
de salida en base a la información suministrada por los elementos de entrada.
Esta sección puede ser construída aplicando diferentes técnicas como: control por
contactos (relevadores electromagnéticos), control digital (dispositivos de estado
sólido), control por PLC (Controladores Lógico Programables), el control por
microcomputadores (sistemas mínimos, interfaces, computadoras personales y
software de programación).

L

N
Decisiones

AND

NAND

OR

NOR
NOT

Figura 4. Elementos de decisión en un diagrama de escalera.

1.2.1.3. Elementos de Salida
Esta sección se compone por elementos actuadores o de salida recibiendo las
señales de la sección lógica y las ejecutan, convirtiéndolas y/o amplificándolas a
formas utilizables de acuerdo a cada necesidad, algunos ejemplos de estos
elementos son: indicadores luminosos, contactores electromagnéticos y motores
eléctricos, electroválvulas, solenoides, entre otros.

L

N
Salidas

LÁMPARAS
RELEVADORES

R

TEMPORIZADORES

T

Figura 5. Elementos de salida en un diagrama de escalera.

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1.3. Técnicas de control
Las tres técnicas que son objeto de estudio en este curso son: Control por
contactos, Control digital y Control por PLC.
1.3.1. Control por contactos (relevadores electromagnéticos)
Este tipo de control resulta hasta cierto punto económico, si
se trata de circuitos pequeños, esto se debe a que no
requieren de una fuente de poder adicional ni de desarrollo
de interfaces para acoplar la etapa de entrada o para los
dispositivos actuadores, y su montaje en los paneles es
sencillo.
Otra ventaja es que los relevadores no están sujetos a la
captación de ruidos, por otro lado los elementos de estado
Figura 6. Relevador
sólido si, además, pueden operar en ambientes de alta
electromagnético
temperatura, ambiente que se presenta regularmente en la industria, sin requerir
de sistemas de aire acondicionado o dispositivos para enfriamiento. Por otro lado
la mayoría del personal de mantenimiento está más familiarizado con los circuitos
de control por contactos, que con los circuitos de control digital, por esta razón en
el caso de alguna falla, la reparación puede ser inmediata y resuelta por el propio
personal.
En todo circuito de control, la naturaleza de las condiciones de entrada determinan
si una salida debe ser activada o no, con la aplicación de ésta técnica, la lógica del
circuito es determinada por la interconexión de todos los elementos que considera
el circuito a partir del análisis de un esquema eléctrico que representa el circuito
de control llamado Diagrama de Escalera.
1.3.2. Control Digital (Componentes electrónicos de estado sólido)
Con esta técnica, la implementación de los circuitos de control se realiza
empleando dispositivos de estado sólido como son los circuitos integrados de
mediana escala (compuertas lógicas, temporizadores, contadores y flip-flops).
Con la aplicación de esta técnica, la lógica del circuito la determina el tipo de
compuerta empleada en cada una de las etapas del circuito.
Control por PLC (Controlador Lógico Programable)
Con esta técnica la construcción de los circuitos de control se realiza empleando
un dispositivo electrónico llamado PLC (Controlador Lógico Programable).
El PLC es un dispositivo electrónico digital que tiene una memoria para almacenar
un programa y nos permite utilizar funciones específicas sean lógicas, de
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temporización, de conteo y aritméticas para implementar un circuito de control que
es determinado por la lógica de circuito del programa que se introducirá a este.
1.4. Circuitos de Potencia
1.4.1. El contactor.
Es un dispositivo electromecánico de mando, que actúa de forma similar a un
interruptor, y puede ser gobernado a distancia, a través del electroimán que lleva
incorporado.
El contactor lleva como elementos esenciales:
a) Contactos principales: usados para alimentar el circuito de potencia.
b) Contactos auxiliares: empleados para alimentar a la propia bobina y a
otros dispositivos de mando y lámparas de aviso.
c) La bobina: es quien realiza la apertura o cierre de los contactos, ya sean
los principales o los auxiliares.
Además, al contactor se le puede incorporar una serie de complementos, los
cuáles, enriquecen su dinamismo y seguridad:
a) Módulos de contactos auxiliares: como el propio nombre indica, se le
puede incrementar el número de este tipo de contacto.
b) Módulos de retención: para mantener el contactor en posición de cierre.
c) Módulos de interconector: eliminan las sobretensiones originadas al
desconectar el contactor, ya que podría estropear la electrónica que esté
asociada al circuito de potencia.
d) Módulos de varistor: también llamado RC. Debe ser conectado en paralelo
con la propia bobina; y su objetivo no es otro que anular las
sobretensiones provocadas por la bobina.
Si añadimos un relé al contactor, y colocamos fusibles en cada fase de entrada,
conseguimos tener un guardamotor.
La nomenclatura para el contactor:
a) KM con subíndice numeral. Ejemplos: KM 1, KM 2, etc.
b) L1, L2, L3 (R, S, T) para las entradas de las fases y, U, V, W para la
salida.
c) En los contactos auxiliares, los números impares son para las entradas y
los pares para las salidas.
1.4.2. Fusibles eléctricos.
Existen varios tipos de estos elementos.
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a) Fusibles de distribución.
Son los que utilizan la nomenclatura tipo g. Son usados para la protección contra
cortocircuitos y contra las sobrecargas en los circuitos que no tienen variaciones
importantes de intensidad.
gG, su uso es doméstico.
gl, su uso es industrial.
b) Fusibles de acompañamiento.
Son los que utilizan la nomenclatura tipo a. Son usados para proteger de
variaciones altas de intensidad. Por ejemplo para motores asíncronos, pero
siempre deben acompañar a otro elemento de protección.
1.4.2.1. Clases de fusibles.
En este enlace reconoceremos algunos tipos de fusibles y haremos una
descripción de ellos.
Cilíndricos.
Están construidos con un tubo cerámico de alta resistencia a la presión
interna y a los choques térmicos. La lámina que hace propiamente de
fusible esta en su interior recubierta de una arenilla cristalizada, y unida en
sus extremos por dos electrodos que hacen a su vez de tapón.
De cuchillas.
Se utilizan contra sobrecargas y cortocircuitos en instalaciones de
distribución. Su funcionamiento es lento. Se les suele llamar también,
fusibles NH. Se fabrican dos tipos de estos fusibles, con percutor y sin
percutor. El uso del percutor es para accionar un microrruptor.
De pastilla.
Su funcionamiento es similar al cilíndrico.
Tipo DO.
El tamaño varía según la intensidad y la tensión, indistintamente. Lo cual
hace difícil poder confundirse de fusible, ya que el portafusible no admitiría
un fusible diferente. A cada intensidad le corresponde un color distinto.

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1.4.3. Relés eléctricos.
Básicamente se pueden distinguir tres clases de relés:
a) Relé térmico.
b) Relé electromagnético.
c) Relé magnetotérmico.
a) Relé térmico.
Esta clase de relé, asegura una protección térmica contra sobrecargas pequeñas.
Además, debe estar asociado, necesariamente, con fusibles, para asegurar el
circuito contra los cortocircuitos. Así, pues, los calibres de los fusibles están
determinados por el calibre del relé térmico.
Esta clase de relé tiene tres tipos bien diferenciados:





Relé tripolares: son usados en cualquier tipo de fase -monofásicos,
bifásicos y trifásicos-. Su componente principal, es un conjunto de tres
bimetales, que se dispara cuando el coeficiente de dilatación se sobrepasa.
Relé compensado: Son los que no se ven afectados por la temperatura
ambiente.
Relé diferencial: Son los que detectan un corte en alguna fase o un
desequilibrio entre fases.

b) Relé electromagnético.
Se utilizan cuando el circuito o el motor, puede sufrir puntas de intensidad y este
fenómeno acontece con frecuencia.
Esta clase de relé no protege contra las sobrecargas pequeñas y con larga
duración.
c) Relé magnetotérmico.
Reúnen las características de los relés térmicos y los relés electromagnéticos. Por
consiguiente, se utilizan para proteger contra sobrecargas y contra cortocircuitos y
sobrecargas elevadas.
1.5. El relevador electromagnético
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito
electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el
circuito que queremos controlar.
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Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente
atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de
hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse.
Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.
1.5.1. Caracteristicas técnicas.
1.5.1.1. Parte electromagnética.
Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para
activar el relé.
Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.
Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el
funcionamiento correcto del dispositivo.
Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé
está excitado con la tensión nominal a 20ºC.
1.5.1.2. Contactos o parte mecánica.
Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir.
Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o
desconectarlo.
Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por los
contactos cuando se han cerrado.
Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de
plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El uso del material que
se elija en su fabricación dependerá de su aplicación y vida útil necesaria de los
mismos.
1.5.2. Relés más utilizados.
1.5.2.1. Relés de armadura.
El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los
contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente
cerrado.

Figura 7.Ejemplos de relé de armadura.

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1.5.2.2. Relés de núcleo móvil.
Tienen un émbolo en lugar de la armadura. Se utiliza un solenoide para
cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes
intensidades.

Figura 8. Ejemplo de relé de núcleo móvil.

Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en
automatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirven
básicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito
propiamente dicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores
crepusculares, en alarmas, en amplificadores, entre otros.

Figura 9. Aplicación de los relés como módulos de interface.

1.5.3. Partes de un relevador electromagnético.
Un relé electromagnético en el que un bloque de bobina (3) formado enrollando
una bobina (29) sobre un núcleo (27) a través de un carrete (28) y conectando
dicha bobina (3) a terminales (42) de bobina dispuestos en pestañas (28a) del
citado carrete, se monta en una base (1) y orificios pasantes (15) formados en la
citada base son cerrados mientras dichos terminales (42) de bobina sobresalen de
los citados orificios pasantes (15), en el que: una superficie de atracción (27a) del
citado núcleo (27) está posicionada en el lado de dicha base (1) de manera que
una placa de hierro móvil (32) pueda ser atraída y operada entre dicho bloque de
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bobina (3) y dicha base (1); caracterizado porque una parte (41) de grosor
incrementado dentro de la cual puede ser empujado dicho terminal (42) de bobina,
está dispuesta en la citada parte de pestaña (28b) del mencionado carrete (28), y
un rebajo (43) para almacenar un agente de obturación que pase al interior a
través de cada uno de dichos orificios pasantes (15), está formado alrededor de
dicho terminal (42) de bobina en dicha parte (41) de grosor incrementado.
El uso de relevadores en circuitos de control (con contactos) es indispensable.
Conectar dispositivos que operan con voltaje de corriente directa con otros
dispositivos que operan con voltaje de corriente alterna o simplemente que operan
con niveles de voltaje (potencia) diferentes, es una de las razones principales para
emplear relevadores en un circuito de control.

Figura 10. Partes de un relevador electromagnético.

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2. Esquemas de los circuitos de control
El lenguaje de comunicación en los circuitos de control es sin duda la simbología
utilizada para la comprensión de lo que se quiere hacer o pretende ejecutar para el
propio control, es por eso que este capítulo trata sobre el lenguaje escrito de los
circuitos de control, es por eso que presentaremos algunos símbolos básicos que
se utilizan para expresar el significado y la finalidad del circuito de control. La
principal dificultad es que aunque existen normas para los símbolos, no siempre
se emplean estas normas y algunas veces es necesario casi adivinar lo que
significan, por tal motivo presentaremos los símbolos de uso más corriente.
2.1. Simbología.
Símbolo

Descripción
Contacto normalmente abierto de
acción automática, podría representar
un contacto de un arrancador,
interruptor de fin de carrera o de un
relé que no requiera funcionamiento
manual.
Botón pulsador normalmente abierto,
este dispositivo será de acción manual
y representa acciones de marcha o
paro regularmente en un sistema.
Interruptor de palanca normalmente
abierto.
Conmutador de palanca de dos
posiciones: normalmente abierto y
normalmente cerrado.

Doble circuito con contactos límite,
este juego de contactos están unidos
sus circuitos por líneas de trazos que
representan cualquier
forma de
interconexión mecánica automática.
Botones pulsadores con dos juegos de
contactos: normalmente abierto y
Bobina, pudiendo ser de relé,
selenoide o de cierre de un arrancador;
es común en diagramas de escalera.
Elemento calefactor de un relé de
sobrecarga y a veces se utiliza también
en la representación de un fusible.
Según la posición en un diagrama
será: en serie con los conductores de
línea representa un fusible y en serie
con los conductores del motor
representa el elemento protector contra
sobrecargas.
Conmutador selector rotatorio con una
posición de desconexión
10Ω

10Ω

Símbolo

Descripción
Contacto normalmente cerrado de
acción automática, puede representar
lo mismo que el CNA excepto su
posición normal.

Botón pulsador normalmente cerrado,
este dispositivo es de acción manual y
representa acciones de marcha o paro
regularmente en un sistema.
Interruptor de palanca normalmente
cerrado.
Doble circuito con botones pulsadores,
este juego de contactos están unidos
sus circuitos por líneas de trazos que
representan cualquier forma de
interconexión mecánica manual.
Botones pulsadores con dos juegos de
contactos normalmente abiertos.

Lámpara piloto

Bobina, esta representación se
presenta comúnmente en circuitos
eléctricos y electrónicos.
Conmutador selector rotatorio, nótese
que los contactos se accionarán por
rotación del eje que acciona una leva.

Resistencia.

Resistencia.

Resistencia variable.

Resistencia variable.

Condensador

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Condensador

Transformador

Bobina con doble arrollamiento o
arrollamiento partido, encontrado en
algunos arrancadores cuando se
emplea tensión de control de c.c. o en
relés de imán permanente.
Interruptor
de
nivel
líquido

Interruptor
de
nivel
normalmente abierto.

Interruptores de vacío y de presión

Interruptor accionado por temperatura

Interruptor accionado por temperatura

Interruptor
de
caudal

Interruptor
de
caudal

Contacto temporizador con retardo al
activarse normalmente abierto.
(On delay).
desactivarse normalmente abierto.
(Off delay).
Interruptor
de
fin
de
carrera

o

flujo

activarse normalmente cerrado.
(On delay).
desactivarse normalmente cerrado.
(Off delay).
Interruptor
de
fin
de
carrera

líquido

Interruptores de vacío y de presión

o

flujo

Interruptor de límite normalmente
abierto, pero que normalmente se
mantiene cerrado por necesidad del
propio sistema.
Interruptor de pedal normalmente
abierto.

Interruptor de límite normalmente
cerrado, pero que normalmente se
mantiene abierto por necesidad del
propio sistema.
Interruptor de pedal normalmente
cerrado.
Tabla 1. Simbología Americana ANSI (American National Standards Institute - Instituto Nacional Americano de
Estándares).

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2.2. Diagramas de escalera

Un Diagrama de escalera es un esquema eléctrico estandarizado que emplea
símbolos para describir la lógica de un circuito eléctrico de control. En algunos
casos, como los que aquí se tratan, los diagramas de escalera son considerados
como las instrucciones para el alambrado de los circuitos de control. Es importante
hacer notar que un diagrama de escalera no indica la localización física de los
componentes. A continuación, se muestra un ejemplo de un circuito básico de
control representadpo por un diagrama de escalera.
Es llamado diagrama de escalera debido a que varios de los dispositivos del
circuito están conectados en paralelo a través de una línea de corriente directa o
corriente alterna, lo cual todo en conjunto se asemeja a una escalera, en donde
cada conexión en paralelo es un escalón de dicho diagrama en forma de escalera.
En estos tipos de diagramas se conocen dos sistemas: Americano y Europeo, el
más utilizado en nuestro caso será el Sistema Americano con Estándar ANSI.
2.2.1. Estructura e interpretación de un diagrama de escalera
Para la representación de un circuito de control mediante un diagrama de
escalera, es indispensable comprender que cada etapa o rama del diagrama
(escalón de la escalera) está compuesta de un número de condiciones de entrada
y un solo comando de salida. La naturaleza de las condiciones de entrada
determinan si la salida debe ser energizada o no. Todas las condiciones de
entrada son representadas en la parte izquierda de la rama, y la condición de
salida es representada en la parte derecha.
Para una representación adecuada que nos permita la interpretación exacta de un
diagrama de escalera, además de lo descrito anteriormente, es importante asignar
letras y números a los elementos de entrada, de control y de salida involucrados
en el circuito. También, cada una de las ramas es numerada en forma ascendente,
colocando dicho número en la extrema izquierda de cada rama del diagrama de
escalera.
Otro aspecto muy importante, es considerar que los elementos de control (como
son relevadores, interruptores, contactores y temporizadores) emplean contactos
que están interconectados en varias etapas del circuito.
Para esto, se debe indicar en la extrema derecha de cada etapa o rama del
circuito cuando un contacto hace referencia a un elemento en particular.

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Los contactos Normalmente Abiertos (N.A.) pueden ser representados con la letra
a y los contactos Normalmente Cerrados (N.C.) se representan con la letra b. Lo
anterior, es ilustrado en la figura 11.
L

N

BP 1
C1

1

a

2

b

C1
2

LV

LÁMPARA

Figura 11. Diagrama de escalera con un relé que controla una lámpara.

Del anterior diagrama se observa, que la condición para que la lámpara LV sea
energizada, es que el botón pulsador PB1 es presionado, el relevador R1 es
energizado (rama1), por lo que el contacto N.A. controlado por él, también llamado
R1 (rama2) se cierra, permitiendo que la lámpara LV se energice.
La interpretación de un diagrama de escalera se realiza de izquierda a derecha y
generalmente de arriba hacia abajo. En cada rama se analiza la conexión de los
elementos de entrada y los contactos de los elementos de control, y se determina
que condiciones hacen que la salida sea o no energizada.
Es importante no olvidar, que los elementos de control (relevador, temporizador,
contador, contactor), controlan contactos que pueden estar conectados en
diferentes ramas del circuito, lo que significa que las ramas pueden estar
relacionadas entre sí.

1.

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3.

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9.

2.2.2. Reglas para la construcción de los diagramas de esclaera
Los diagramas de escalera, sólo deben mostrar los elementos de control y
señalización, tales como: interruptores, relevadores, contactores, lámparas
indicadoras, entre otros.
Los componentes de salida tales como bobinas, lámparas, relevadores de
control, electroválvulas, entre otras, deben localizarse siempre a la derecha.
Los componentes de entrada tales como: botones pulsadores, interruptores
de límite y cualquier otro elemento de mando, deben localizarse a la
izquierda.
Los escalones deben numerarse.
Los conductores deben numerarse también.
Todos los componentes deben etiquetarse a fin de identificar los elementos
que controlan y los que son controlados.
Se recomienda considerar un elemento de salida por escalón.
Se deben representar únicamente los contactos que están en uso.
Las líneas verticales siempre representan la potencia de alimentación.
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2.3. Diagramas de tiempo
Un diagrama de tiempo es una representación esquemática que muestra los
estados de conmutación de los elementos emisores de señales (elementos de
entrada), de los elementos procesadores de señales (elementos de control:
bobinas de los relevadores, temporizadores y contadores) y de los elementos
actuadores (elementos de salida).
Un diagrama de tiempo se emplea para describir en una forma concreta el
funcionamiento del circuito de control. En un diagrama de tiempo se puede
apreciar con claridad, que condiciones se deben de cumplir para hacer que un
elemento de salida sea energizado o no, lográndose apreciar también, la relación
que existe entre los elementos de entrada y salida en un tiempo determinado.
Existen circuitos de control, que por su diseño, deben cumplir con un número
considerable de condiciones, lo que da como resultado una dificultad muy grande
para representar su funcionamiento mediante un diagrama de tiempo.
2.3.1. Interpretación de un diagrama de tiempo.
Una capacidad que se debe adquirir antes de realizar cualquier diseño de un
circuito de control, es precisamente, el saber interpretar y elaborar un diagrama de
tiempo.
Como se mencionó anteriormente, un diagrama de tiempo es una herramienta
fundamental para el diseño de cualquier circuito de control, ya que en este, se
puede verificar y comparar el tiempo en que los elementos de entrada y salida se
relacionan.
Como ejemplo, se muestra en la figura 12, un diagrama de escalera con su
respectivo diagrama de tiempo.

L

N

BP 1

BP 1
a

R1

1

2

b
R1

R1
2

LV

LÁMPARA
LV

Figura 12. Diagrama de escalera con su diagrama de tiempo.

Observando y analizando el ejemplo anterior, se debe de llegar a la misma
descripción del funcionamiento del circuito de control: cuando se presiona el botón
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pulsador BP1, la bobina R1es energizada, permitiendo que un contacto N.A.
controlado por R1 energice la lámpara LV.
El contar con el diagrama de tiempo, es equivalente a tener una descripción
escrita bien detallada del funcionamiento del circuito de control. Es decir, un
diagrama de tiempo es una representación opcional y muy ilustrativa, que describe
el funcionamiento de un circuito de control.
La mayoría de los ejercicios prácticos que se contemplan en este curso, parten, en
su mayoría de un diagrama de tiempo, o bien, de un enunciado que describe las
condiciones de funcionamiento para que, posteriormente, pueda ser diseñado el
respectivo circuito de control.
Un diagrama de tiempo no implica el tiempo real de los estados de conmutación
de los elementos que intervienen en el circuito de control. Sin embargo, puede
representarse una estimación , en tiempo, de los estados de conmutación de los
elementos del circuito, pero sólo para determinar la relación que existe entre los
elementos de entrada, de control y de salida del circuito. Sólo cuando es necesario
(por ejemplo, en circuitos que emplean temporizadores), se especifican los
tiempos que se requieren para comprender de manera exacta el funcionamiento
de circuito. Lo anterior puede ser ilustrado mediante la figura 13.

BP 1

R1
LV
t1=5 seg.

Figura 13. Estimación de diagrama de tiempo con temporizador.

La interpretación de los diagramas de tiempo se realiza analizando los estados de
conmutación de los elementos de entrada y elementos de control y determinar,
mediante la observación, si hay una relación con uno o varios elementos de salida.
Un elemento de salida puede estar relacionado con uno, con varios o con todos
los elementos de entrada y de control.
Es importante mencionar también, que en ocasiones sólo se representan en un
diagrama de tiempo, los elementos de entrada y salida, lo que da al diseñador,
una mayor libertad para poder diseñar el circuito de control, en donde pueden ser
utilizados los elementos de control que se crea necesarios para lograr la solución
del problema en cuestión. Lo anterior, puede ilustrarse mediante la figura 14.
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2s

3s

2s

3s

2s

3s

2s

3s

2s

3s

2s

3s

30 seg.

Figura 14. Diagrama de tiempo con representación de entrada y salida.

Para la elaboración de un diagrama de tiempo, lo más importante, es entender
perfectamente bien, cuál debe ser el funcionamiento del circuito, considerando el
estado inicial de cada uno de los elementos, por ejemplo, podrían existir sensores
activados antes del inicio de la secuencia. Otro aspecto muy importante, es que se
debe considerar el tipo de contacto (N.A. o N.C.) de los elementos de entrada y de
control, que se pretenden conectar físicamente en el circuito.
Por otro lado, para determinar un diagrama de tiempo a partir del circuito de
control o del planteamiento del problema, lo que se recomienda es presentar, de
arriba hacia abajo, los elementos de entrada, los elementos de control (si se
requieren) y los elementos de salida, respectivamente. De esta manera resulta
sencillo analizar, con menor dificultad, la relación que existe entre los elementos
de entrada y de salida del circuito.

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3. Prácticas de control con relevadores.
Práctica 1. “Circuito Serie”
Objetivo: Observar y analizar en base a la definición de control lógico la
importancia en la aplicación de este circuito serie en la práctica con botones
pulsadores y relevadores electromagnéticos.
Herramienta y equipo:
Equipo y herramienta
Tablero de entrenamiento
1 Estuche de herramienta
1 Multímetro

Material a utilizar
3 botones pulsadores
1 lámpara indicadora de neón
3 relevadores de potencia de 120 VCA
Cable N° 16 AWG

Precaución: antes de poner en operación el circuito, es importante realizar una
inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o de equipo.
Desarrollo teórico.
Control lógico.
Un sistema que es controlado sólo por la condición de una señal o una
combinación de señales, es un control lógico. Los controles lógicos no requieren
que las señales, es un control lógico. Los controles lógicos no requieren que las
señales sean recibidas en un orden establecido. Un elemento de salida puede ser
energizado siempre y cuando las señales de entrada sean en la combinación
correcta.
El relevador de control
El relevador de control es un interruptor eléctricamente actuado que se emplea
para controlar cargas pequeñas (ligeras), como pueden ser motores pequeños,
calentadores eléctricos, lámparas piloto y dispositivos de señales audibles.
Cuando se aplica un voltaje a la bobina del relevador, el núcleo se magnetiza,
permitiendo un movimiento en los contactos ensamblados en el relevador. Esto
provoca un cambio de estado en todos los contactos controlados por el relevador
(los contactos normalmenteabiertos se cierran y los contactos normalmente
cerrados se abren). Los relevadores emplean pequeñas cantidades de potencia
para su activación. El voltaje aplicado a la bobina no necesariamente tiene que ser
el mismo que el circuito de control.
24

CNAD


El uso de relevadores en circuitos de control (con contactos) es indispensable.
Conectar dispositivos que operan con voltaje de c.d. con otros dispositivos que
operan con voltaje de c.a., o simplemente que operan con niveles de voltaje
(potencia) diferentes , es una de las razones principales para emplear relevadores
en un circuito de control.
Otra de las razones por las que son empleados los relevadores en un circuito de
control, es que existen dispositivos o elementos de entrada, que se ven
involucrados en varias etapas del circuito. Por ejemplo, conectando un botón
pulsador a un relevador, cada uno de los contactos controlados por este relevador
prácticamente representan al botón pulsador. Esto se representa a continuación.
Desarrollo experimental
1) Observar el diagrama de escalera de La figura 15:

BP1

BP2

BP3

LR

Figura 15. Diagrama de escalera circuito serie.

Responder:
¿Este diagrama corresponde a un control lógico?_______
¿Cuál será la condición para que la lámpara sea energizada y se ilumine?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2) Analizando el funcionamiento del circuito anterior complementar el
diagrama de tiempo de la figura 16:
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3
LR

Figura 16. Diagrama de tiempo de circuito serie.

25

CNAD


Cabe mencionar que el circuito analizado anteriormente, no contempla el uso de
relevadores de control. Debido a la simplicidad del circuito, es fácil observar lo
innecesario que resulta el uso de relevadores, sin embargo se implementará para
analizar mejor el uso de los relevadores en un circuito de control.
3) Armar el circuito de control en serie anterior en el tablero entrenador y
comprobar los resultados del diagrama de tiempo resuelto.
4) Ahora, modificar el circuito anterior sin alterar el funcionamiento en su
salida (LR) empleando relevadores (uno por cada botón pulsador) para
energizar la lámpara. Dibujar el circuito de control modificado del circuito
serie, en esta ocasión con relevadores.

5) Complementar el diagrama de tiempo de la figura 17.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3
R1
R2
R3
LR

Figura 17. Diagrama de tiempo de circuito serie con relevadores.

26

CNAD


6) Armar el circuito de control serie anterior en el tablero entrenador y
7) Anotar las conclusiones a esta práctica:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

27

CNAD


Práctica 2. “Circuito Paralelo”
Objetivo: Observar y analizar en base a la definición anterior de control lógico la
importancia en la aplicación de este circuito paralelo en la práctica con botones
pulsadores y relevadores electromagnéticos.
1 Multímetro

Material a utilizar
Cable N° 16 AWG

1) Observar el diagrama de escalera de la figura 18:

BP1

LR

BP2

BP3

Figura 18. Diagrama de escalera de circuito paralelo.

Responder:
¿Este diagrama corresponde a un control lógico?_______
¿Cuál será la condición para que la lámpara sea energizada y se ilumine?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
28

CNAD


2) Analizando el funcionamiento del circuito anterior complementar el
diagrama de tiempo de la figura 19:
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3
LR

Figura 19. Diagrama de tiempo de circuito paralelo.

Cabe mencionar que el circuito analizado anteriormente, no contempla el uso de
relevadores de control. Debido a la simplicidad del circuito, es fácil observar lo
innecesario que resulta el uso de relevadores, sin embargo se implementará para
analizar mejor el uso de los relevadores en un circuito de control.
3) Armar el circuito de control en paralelo anterior en el tablero entrenador y
4) Ahora, modificar el circuito anterior sin alterar el funcionamiento en su
salida (LR) empleando relevadores (uno por cada botón pulsador) para
energizar la lámpara. Dibujar el circuito de control modificado del circuito
paralelo, en esta ocasión con relevadores.

29

CNAD


5) Complementar el diagrama de tiempo de la figura 20.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3
R1
R2
R3
LR

Figura 20. Diagrama de tiempo de circuito paralelo con relevadores.

6) Armar el circuito de control paralelo anterior en el tablero entrenador y
7) Anotar las conclusiones a esta práctica:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

30

CNAD


Práctica 3. “Circuitos con contactos N.O. Y N.C.”
Objetivo: Interpretará y aplicará circuitos con contactos normalmente cerrados y
normalmente abiertos en diagramas de escalera, diagramas de tiempo y llevará a
la práctica con botones pulsadores y relevadores electromagnéticos.
1 Multímetro

Material a utilizar
Cable N° 16 AWG


Observar el diagrama de escalera de la figura 21.

BP1

BP2

LR

LA

Figura 21. Diagrama de escalera con botones pulsadores N.O. y N.C.

En la figura anterior, se observa que cuando el botón pulsador BP1 es presionado
la lámpara LR es energizada logrando así que se ilumine, en cambio, cuando el
botón pulsador BP2 es presionado la lámpara LA es desenergizada, logrando que
se deje de iluminar la lámpara. En conclusión se presenta en el circuito anterior un
BP1 que está operado como interruptor Normalmente Abierto y un BP2 operado
como interruptor Normalmente Cerrado.
31

CNAD


Completar el diagrama de tiempo de la figura 22 para el circuito anterior
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
LR
BP2
LA

Figura 22. Diagrama de tiempo utilizando botones pulsadores N.O. y N.C.

1. Analizar el diagrama de escalera de la figura 23.

BP1

BP2

BP3

LR

Figura 23. Diagrama de escalera de circuito serie utilizando botones pulsadores N.O. y N.C.

2. Complementar el diagrama de tiempo de la figura 24 para el circuito
anterior.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3
LA

Figura 24. Diagrama de tiempo de botones pulsadores N.O. y N.C. serie.

3. Arme el circuito anterior en el tablero de entrenamiento y compruebe los
resultados del diagrama de tiempo de la figura 16.
4. Ahora dibujar el circuito de escalera de la figura 15 pero controlando un
relevador por cada botón pulsador.
32

CNAD


5. De acuerdo al diagrama de escalera que ha construido con relevadores,
complemente el diagrama de tiempo de la figura 25.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3
R1
R2
R3
LR
Figura 25. Diagrama de tiempo de circuito serie utilizando relevadores con contactos N.O. y N.C.

6. Arme el diagrama en el tablero de control y compruebe los resultados del
diagrama de tiempo anterior.
7. Anotar las conclusiones a esta práctica:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
33

CNAD


Práctica 4. “Circuito con autoenergización”
Objetivo: Interpretará y aplicará los circuitos con autoenergización con diagramas
de escalera y tiempo, compuertas lógicas y lo llevará a la práctica con relevadores
electromagnéticos.
1 Tablero de entrenamiento
1 Multímetro

Material a utilizar
Cable N° 16 AWG
El uso de relevadores electromecánicos permiten repasar un fenómeno que se
encuentran previamente en el estudio de los circuitos de control, la aparición de
efectos de memoria al llevar a cabo la retroalimentación de señales en circuitos
construidos con funciones lógicas básicas (serie=AND y paralelo=OR), lo cual nos
puede llevar a afirmar que tales efectos puedan ser reproducidos mediante los
diagramas de escalera.
Analizar entonces el diagrama de escalera de la figura 26:

BP1

R1

R1

R1

LR

Figura 26. Diagrama de escalera con autoenergización.

Al inicio, no hay suministro alguno de energía al relevador de control R1, lo cual
cambia al oprimir el botón pulsador BP1. Al energizarse la bobina del relevador, el
contacto normalmente abierto R1 en la parte inferior del diagrama se cierra. Una
vez que esto ocurre, cuando dejamos de oprimir el botón BP1 el relevador R1 de
cualquier modo continuará energizado porque al estar energizado el contacto R1
del mismo relevador permanecerá cerrrado. En efecto, el interruptor BP1 ha
34

CNAD


dejado de ser relevante. Obsérvese la importancia de lo que está sucediendo aquí.
El relevador R1 puede permanecer energizado gracias a que él mismo está
proporcionando lo necesario para que el contacto R1 permanezca cerrado, lo cual
a su vez le permite al relevador R1 seguir energizado. Esto es nada más ni nada
menos que una retroalimentación en la cual el relevador de control R1 se está
ayudando "a sí mismo" a permanecer encendido, es algo que podemos llamar el
efecto memoria o autoenergización en los diagramas de escalera. Esta acción
reafirma otra aplicación de los temas de circuitos serie y paralelo vistos en las
prácticas anteriores.
En la figura 27 se representa este circuito de autoenergización utilizando la
compuerta lógica OR.

Figura 27. Representación de autoenergización con compuerta lógica OR.

Observar que si tanto la entrada A como la salida del circuito eran inicialmente
cero, al aplicar un "1" a la entrada del circuito la salida del mismo permanece en
"1" aunque la entrada A sea regresada a cero, por estarse retroalimentando la
salida de este circuito a su entrada. Así, del mismo modo que la retroalimentación
proporciona memoria a los circuitos lógicos, también proporciona efectos de
memoria en diseños de sistemas de control representados con diagramas de
escalera. Y esto no se trata de una acción parecida, se trata esencialmente de lo
mismo, aunque la diferencia de las representaciones esquemáticas obscurezca un
poco el hecho. Al menos en lo que a la teoría básica se refiere, se trata de dos
representaciones diferentes de una misma cosa.
El problema que tenemos en esta implementación de efectos de memoria en el
diagrama de escalera es que después de que el interruptor BP1 ha sido oprimido
momentáneamente, el relevador R1 queda activado permanentemente no
habiendo forma alguna de regresarlo a su estado original que no sea el apagar por
completo todo el sistema, lo cual es algo que tal vez no queramos hacer. Vemos
pues que resulta no solo deseable sino necesario interrumpir de alguna manera el
suministro de energía al relevador R1 sin que para ello nos veamos obligados a
apagar todo el sistema. Podemos hacerlo con el simple hecho de agregar un
interruptor adicional de la siguiente manera, a este circuito se le denomina
“Circuito dominante OFF”, mostrado en la figura 28:

35

CNAD


BP1

BP2

R1

R1

LR

R1

R1

LA

Figura 28. Diagrama de escalera de circuito dominante OFF.

Al inicio, al cerrarse el interruptor X1, el relevador CR1 es activado a través del
contacto normalmente cerrado X2 y el contacto normalmente abierto CR1 se
cierra. El relevador CR1 permanece encendido por el efecto de retroalimentación,
pero si queremos apagarlo entonces todo lo que tenemos que hacer es activar el
interruptor X2, lo cual equivale a abrirlo cortando con ello el suministro de corriente
al relevador CR1. Por otro lado al oprimir todas las entradas al mismo tiempo en
este “circuito dominante OFF” no producirá ningún tipo de salida. En el caso de
compuertas lógicas, para "limpiar" la memoria insertamos un bloque AND y un
bloque NOT en la manera en la que se muestra en la figura 29.

Figura 29. Representación de autoenergización con compuerta lógica OR, AND y NOT.

Ya se mencionó uno de los tipos de circuitos de autoenergización como fue el
“circuito dominante OFF”, ahora se presentará en qué consiste el “circuito
dominante ON”; en este tipo de circuito si ambos contactos X1 y X2 son cerrados
al mismo tiempo, la salida del circuito R1 será ON (encendido), lo anterior se
ilustra en la figura 30.

BP1

R1

R1

BP2

R1

R1

LR

LA

Figura 30. Diagrama de escalera del circuito dominante en ON

36

CNAD


Desarrollo práctico (Parte 1/5)

BP1

R1

R1

LR

R1

Figura 31. Diagrama de escalera de un circuito con autoenergización.

anterior:
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
R1
LR
Figura 32. Diagrama de tiempo de un circuito de autoenergización.

3. Arme el circuito en el tablero de control y compruebe los resultados del
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

37

CNAD


1. Analizar el siguiente diagrama de escalera de la figura 33.

BP1

BP2

R1

R1

LR

R1

R1

LA

Figura 33. Diagrama de escalera con autoenergización y botón de paro.

anterior:
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
R1
LR
LA
Figura 34. Diagrama de tiempo de un circuito con autoenergización y botón de paro.

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
38

CNAD


Hasta ahora se ha trabajado a partir del diseño de un circuito de escalera, pero
en la práctica, se automatiza y diseña un circuito de control a partir de las
necesidades a cubrir, de donde se consideran cada uno de los componentes a
utilizar en un circuito de control real, es por eso que ahora se tratará de diseñar
el circuito de control en un diagrama de escalera a partir de un diagrama de
tiempos.
1. Analizar el diagrama de tiempos de la figura 35, a este circuito se le llama
“Circuito en cascada”.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3

`

R1
R2
R3
L1
L2
L3
Figura 35. Diagrama de escalera de un circuito en cascada.

2. A partir del diagrama de tiempos de la figura anterior, diseñe el circuito de
control que de acuerdo a las condiciones del diagrama de tiempo cumpla
con los datos que obtenemos en las salidas.
diagrama de control con el diagrama de tiempo anterior.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
39

CNAD


“Circuito contador”.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
R1

`

R2
R3
R4
L
Figura 36. Diagrama de escalera de un circuito contador.

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

40

CNAD


“Circuito toggle”.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
R1

`

R2
R3
R4
L
Figura 37. Diagrama de escalera de un circuito toggle.

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

41

CNAD


Práctica 5. “Circuito con enclavamiento (Interlock)”
Objetivo: Interpretará y aplicará este tipo de circuito en diagramas de escalera y
tiempo llevándolo a la práctica con relevadores electromagnéticos.
1 Multímetro

Material a utilizar
Cable N° 16 AWG
El término “interlock”, en español se refiere a un "enclavamiento" y estos se
definen como circuitos de control que implementan secuencias para que se actúen
cuando se dan las condiciones preestablecidas, lo cual quiere decir que se utiliza
para el arranque de instalaciones eléctricas o electrónicas, como protección de
equipos y de personal en sistemas mecánicos riesgosos.
A todo esto, el interlock o enclavamiento es un circuito de seguridad que impide el
funcionamiento de un sistema o parte del sistema de control, si no cumple con una
pre condición. Una aplicación de este tipo de circuito en nuestra vida cotidiana,
puede ser el que impide que un ascensor funcione si la puerta se encuentra
abierta.
Los recientes avances tecnológicos en los relevadores de protección y
controladores lógicos programables (PLC´s) permite automatizar al gusto del
cliente las lógicas de operación de disparo e incluso de cierre de interruptores y
cuchillas desconectadoras, sin embargo los “interlocks” físicos, con contactos
auxiliares no deben ser sustituidos e incluso pueden “convivir” con los permisivos
programables por software.
En el diagrama de escalera de la figura 38, si es presionado el botón pulsador
BP1, la bobina de R1 es energizada , y por lo tanto, todos sus contactos cambian
de estado. R1 es autoenergizado por el contacto N.A. de la línea 2. Observa que
mientras permanezca energizada la bobina de R1, el contacto N.C. de R1 de la
línea 4, estará abierto. Por lo tanto, resulta lógico que si posteriormente BP2 es
presionado, la bobina de R2 no será energizada. También observa, que algo
similar ocurre si BP2 es presionado en primera instancia. A este circuito se le
llama circuito con enclavamiento
42

CNAD


BP1

1

2

R2

a 2
b 3

2
1

LR

R1

BP2

3

R1

3

1

5

1

R1

R2

6

4

LA

4

1

a 4
b 1

4

R2

Figura 38. Diagrama de escalera en un circuito con interlock.

En el diagrama de tiempo de la figura 39, complementar lo que sucede a las
salidas contemplando las dos situaciones que pueden ocurrir, cuando BP1 es
presionado antes que BP2 y, cuando BP2 es presionado antes que BP1.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
R1

`

R2
BP1
BP2
R1
R2
Figura 39. Diagrama de tiempo de un circuito con interlock o enclavamiento.

43

CNAD



1

BP1

BP3

1

2

2

R1

5

R1

3

2

R2

7

2
R2

4

2

4

R1

LR

8

2

4
LA

R2

6

a 4, 6
b 2

6
R1

5

a 2, 5
b 4

R2

BP2

3

4

2

9

4

Figura 40. Diagrama de escalera de un circuito con interlock o enclavamiento.

2. Completar el diagrama de tiempos de la figura 41 que corresponde al
circuito anterior.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
R1

`

R2
LR
LA
Figura 41. Daigrama detiempos con interlock o enclavamiento y botón de paro.

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
44

CNAD


1. Analizar el diagrama de tiempo de la figura 42.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

BP1
BP2
BP3

`

R1
R2
LR
LA

Figura 42. Diagrama de escalera de un circuito con interlock o enclavamiento.

2. Determinar el circuito de control que corresponde al diagrama de tiempos
anterior.

45

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

46

CNAD


1. Analizar los siguientes diagramas de tiempo, en el diagrama de tiempo de
la figura 43 (a) muestra la condición cuando BP1 es presionado antes que
cualquier otro interruptor. El diagrama de tiempo de la figura 44 (b) muestra
la condición cuando BP2 es presionado antes que cualquier otro interruptor.
Finalmente el diagrama de tiempo de la figura 45 (c) muestra la condición
cuando BP3 es presionado antes que cualquier otro interruptor. BP4 es un
botón pulsador de restablecimiento (reset) para el circuito, y opera para
cualquier condición de las antes mencionadas.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

t11

t12

t13

BP1
BP2
BP3

`

BP4
L1
L2
L3

Figura 43. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (a).
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
BP3

`

BP4
L1
L2
L3

Figura 44. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (b).

47

CNAD

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

BP1
BP2
BP3

`

BP4
L1
L2
L3

Figura 45. Diagrama de tiempo con tres interlock inciso (c).

2. De los tres diagramas de tiempo anteriores que se analizaron diseñar el
circuito de control que corresponde a los tres.

48

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

49

CNAD


Desarrollo práctico (Parte 4/6): Elevador 1
Instrucciones:
Diseñe el circuito de control que permita gobernar un elevador que se utiliza en
un restaurante para subir los platillos de la cocina hasta el área de servicio (ver
figura 46), basándose en el diagrama de tiempo de la figura 47.
Condiciones:
a) Inicialmente el elevador se encuentra en el piso inferior (cocina),
manteniendo activado (posición ON) a un interruptor de nivel identificado
como LS1.
b) Cuando se presiona el botón pulsador BP1 (contacto NA), se energiza
un contactor identificado como MC1 que a su vez conecta el motor, solo
entonces el elevador comienza a subir.
c) Cuando el elevador sube a una posición determinada, otro interruptor de
límite LS2 es activado en (ON) y el contactor MC1 se desactiva,
desenergizando el motor.
d) Cuando se presiona otro botón pulsador NA, identificado como BP2, se
energiza el contactor MC2, activando el motor solo que en sentido
inverso y el elevador baja.
e) Cuando el elevador baja a una posición determinada, el LS1 es activado
(ON) y el MC2 se desactiva, apagando el motor y colocándolo en espera
de otro nuevo ciclo.

MC 2
LS 2

BP 2

BP 1

LS 1

MC 1

Figura 46. Esquema físico del sistema.

50

CNAD

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

BP1
LS2
MC1

`

BP2
LS1
MC2

Figura 47. Diagrama de tiempo de elevador 1.

1. Dibuje el circuito de control que permitirá gobernar el control del elevador 1
apoyándose en el diagrama de tiempo de la figura 47.

51

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

52

CNAD


Instrucciones:
Condiciones:
a) Considerar las condiciones del funcionamiento del circuito anterior
(elevador 1).
b) Una lámpara L1 deberá encender para indicar que el elevador se
encuentra en la cocina (piso inferior).
c) Una lámpara L2 deberá encender para indicar que el elevador se
encuentra en el piso de servicio (piso superior).
L2
MC 2
LS 2

BP 2

L1

BP 1
LS 1

MC 1
Figura 48. Esquema físico del elevador 2

53

CNAD


El diagrama de tiempo de la figura 49 describe con mayor claridad el
funcionamiento del circuito.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

BP1
LS2
MC1

`

BP2
LS1
MC2
L1
L2



54

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

55

CNAD


Instrucciones:
Condiciones:
a) Considerar las condiciones del funcionamiento de los circuitos anteriores
(elevador 1 y 2).
b) En este nuevo problema, el elevador cuenta con tres motores, uno para
que el elevador suba o baje, y los otros dos (uno para cada caso) para
abrir o cerrar la compuerta que existe en cada uno de los dos pisos.
c) Inicialmente el elevador se encuentra en el piso inferior, la compuerta se
encuentra abierta (arriba), y la lámpara L1 encendida.
d) Cuando es presionado el BP1, la compuerta (del piso inferior) se cierra y
el elevador comienza a subir. Posteriormente, y después de que el
elevador ha llegado al piso superior, la lámpara L2 se enciende y la
compuerta (del piso superior) se abre.
e) Cuando es presionado el BP2, la compuerta (del piso superior) se cierra
y el elevador comienza a bajar. Después de que el elevador ha llegado
al piso inferior, la lámpara L1 se enciende y la compuerta (del pios
inferior) se abre, en este momento, el sistema está listo para un nuevo
ciclo.

56

CNAD

MC 22

LS 22
MC 21

L2
MC 2
LS 2

BP 2
LS 21

MC 12

LS 12

MC 11

L1

BP 1
LS 1
LS 11

MC 1

Figura 50. Esquema físico del Elevador 3.

57

CNAD


El diagrama de tiempo de la figura 51 describe con mayor claridad el
funcionamiento del circuito.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

PB1
LS11
LS2

`

LS22
R1
MC11
MC1
MC22
PB2
LS21
LS1
LS12
R2
MC21
MC2
MC12
L2
L1

58

CNAD



__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

59

CNAD


Práctica 6. “Circuito con Temporizadores”
Objetivo: Interpretará y aplicará circuitos con temporizadores llevándolo a la
práctica con temporizadores electromagnéticos.
1 Multímetro

Material a utilizar
3 Temporizadores
Cable N° 16 AWG
inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o del equipo.
Desarrollo teórico
Como ya se ha mencionado, en los relés, como es el caso del interruptor, sus
contactos cambian de posición de forma instantánea al alimentar la bobina de los
mismos, abriendo en primer lugar los contactos cerrados y cerrando a
continuación los abiertos, de acuerdo con un gráfico de recorridos establecido que
si es necesario puede facilitar el fabricante del relé.
Contrariamente en los relés temporizados los contactos cambian de posición al
cabo de un tiempo de establecer o cortar la tensión a su sistema de alimentación.
Así si el cambio de contactos se realiza al cabo de un tiempo de haber alimentado
al relé temporizador y los contactos se quedan en esta posición hasta cortar la
alimentación, se tendrá un Relé-Temporizador con retardo “e”, llamado también
Temporizador a la excitación, Temporizador a la conexión, retardo a la conexión u
“ON-Delay”.
Si en cambio los contactos cambian instantáneamente al alimentar al relé
temporizador y tardana un tiempo en regresar a su posición de reposo al cortar la
alimentación, se tendrá un Relé-Temporizador con retardo “d” llamado también
temporizador a la des-excitación, temporizador a la desconexión, retardo a la
desconexión u “OFF-Delay”.
En otros casos el relé temporizador puede estar previsto para que una vez
alimentado realice un ciclo temporizado tanto al cierre como a la apertura de sus
contactos, teniendo en este caso un relé temporizado con retardo “e” y “d” llamado
también generador de impulsos, intermitente o relé temporizador cíclico.

60

CNAD


En la figura 52 se presentan los símbolos y el diagrama de tiempo que
representan a un relevador –temporizador con retardo para encender (ON-delay).
T
N.A.

N.C.

BOBINA
N.A.
N.C.
Figura 52. Simbología y diagrama de tiempo de temporizador ON-Delay.

En la figura 53 se presentan los símbolos y el diagrama de tiempo que
representan a un relevador-temporizador con retardo para apagar (OFF-Delay).
T
N.A.

N.C.

BOBINA
N.A.
N.C.
Figura 53. Simbología y diagrama de tiempo de temporizador OFF-Delay.

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
T1

t1

LR

`

Figura 54. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con contacto N.A.

61

CNAD


2. Describir el funcionamiento del posible circuito
corresponderá al circuito de tiempo de la figura 54.

de

control

que

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
3. Dibujar el circuito de control de acuerdo a la descripción del diagrama de
tiempo de la figura 54.

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

62

CNAD


t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
T1

t1

LR

`


2. Describir el funcionamiento del posible circuito
corresponderá al circuito de tiempo de la figura 55.

de

control

que

__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

63

CNAD


diagrama de control con el diagrama de tiempo de la figura 55.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

64

CNAD


t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
R1
T1

t1

`

LR



__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

65

CNAD


t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
R1
T1

t1

LR

Figura 57. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con contacto N.C.


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

66

CNAD


t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
T1
T2
T3
L1
L2
L3

Figura 58. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador secuencial.


67

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

68

CNAD


t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
BP2
L1
L2
3 seg

5 seg

Figura 59. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador y botón de paro.


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
69

CNAD


t1

t2

t3

2s

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

3s

BP1
L1

Figura 60. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador intermitente.


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

70

CNAD


t1

t2

t3

2s

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

3s

BP1
L1

30 s

Figura 61. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con tiempo limitado.


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
71

CNAD


t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

BP1
L1
5s

Figura 62. Diagrama de tiempo en un circuito temporizador con tiempo establecido.


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
72

CNAD


Desarrollo práctico (Parte 10/12). Selección de material por dimensiones
Descripción del problema:
Este circuito selecciona material de acuerdo a sus dimensiones a lo ancho, esto se
hace utilizando 4 interruptores límite, si los materiales no cumplen con
determinadas condiciones de acuerdo a estos interruptores límite, se consideran
fuera de norma y son rechazados por un cilindro neumático mfuera de la banda
transportadora, las condiciones a cumplir son las siguientes:
Condiciones:
a) LS1 y LS2 son accionados cuando les llega el material, considerando que todos los
materiales tendrán siempre la misma dimensión en cuanto a largo.
b) Si solamente LS1 y LS2 son accionados, el material es defectuoso (dimensión muy
angosta).
c) Si solamente LS1, LS2 y LS3 son accionados, el material está dentro de la norma.
d) Si LS1, LS2, LS3 y LS4 son accionados, el material es defectuoso (dimensión muy ancha).
e) No es posible que se accione solamente LS3 o LS4.
f) El temporizador 1 programa el tiempo (5 seg.) en que el material defectuoso llega a la
posición del cilindro neumático (de simple efecto) que se acciona mediante la energización
de una electroválvula EV.
g) Cuando el LS5 sea accionado, el circuito quedará listo para recibir otra pieza de material.

El diagrama de tiempos que simula el circuito es el de la figura 63:
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

t14

t15

t16

LS1
LS2
LS3
LS4
LS5
R
5

T
EV

Figura 63. Diagrama de tiempos de banda selectora de material.

73

CNAD


Figura 64. Plano de situación de banda selectora de material.


74

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

75

CNAD


Desarrollo práctico (Parte 11/12). Control de un semáforo auxiliar.
Es un semáforo que se utiliza para agilizar el tránsito vehicular cuando se le da
mantenimiento a carreteras de doble sentido. El semáforo sólo tiene dos lámparas
(verde y rojo).
Condiciones:
a) Existen dos direcciones Norte-Sur y Sur-Norte (N-S y S-N).
b) La secuencia comienza cuando la lámpara verde de la dirección N-S se energiza durante
30 seg., mientras que la lámpara roja de dirección S-N también se encuentra energizada.
c) Transcurridos los 30 seg. La lámpara verde se desenergiza y al mismo tiempo se energiza
la lámpara roja de dirección N-S.
d) Las lámparas rojas de ambos semáforos (N-S y S-N) permanecen energizadas durante 15
segundos.
e) Transcurridos los 15 segundos la lámpara roja de dirección S-N es desenergizada, al
mismo tiempo la lámpara verde de dirección S-N es energizada durante 30 segundos.
f) Transcurridos los 30 segundos la lámpara verde de dirección S-N es desenergizada y al
mismo tiempo la lámpara roja de dirección S-N es energizada.
g) Nuevamente las lámparas rojas de ambos semáforos (N-S y S-N) permanecen
energizadas durante 15 segundos.
h) Transcurridos estos 15 segundos termina la secuencia y da paso a una nueva secuencia
que comienza en el inciso b.

El diagrama de tiempos que simula el circuito es el de la figura 65:
t1

t2

t3

t4
t5
t6
t7
Secuencia completa

30 seg

Dirección

15s

30 seg

t8

t9

t10

t11

t12

t13

t14

t15

15s

LV

N-S

LR

Dirección

LV

S-N

LR

Figura 65. Diagrama de tiempos de control de un semáforo auxiliar.

76

CNAD


S-N

Rojo
Verde

N-S

Figura 66. Plano de situación de un semáforo auxiliar.


77

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

78

CNAD


Desarrollo práctico (Parte 12/12). Sistema de llenado de botellas.
En una cinta transportadora accionada por un motor trifásico con arranque directo,
son depositadas botellas que deben ser llenadas con un determinado líquido (ver
figura 67).
Condiciones:
a) Un interruptor mecánico de posición (interruptor límite) detecta la entrada de la botella a la
zona de llenado, en cuyo momento se detiene la cinta que transporta las botellas vacías.
b) A los dos segundos de la acción anterior, se abre una electroválcula que inicia y permite el
llenado de la botella.
c) Un sensor de proximidad fotoeléctrico detecta que se ha llenado la botella y se cierra la
electroválvula; y al cabo de dos segundos se vuelve a poner en marcha la cinta que
transporta las botellas vacías.
d) La cinta que transporta las botellas llenas siempre estará en marcha durante el proceso.
e) Los elementos de entrada y salida que están involucrados en el circuito son:
 Un botón pulsador de marcha del proceso (BP1) y uno de paro del proceso (BP2).
 Un interruptor límite (LS1) para la detección de la botella vacía.
 Un sensor fotoeléctrico (PHS1) para la detección del llenado de la botella.
 Un motor o contactor electromagnético (M1) para la cinta de las botellas vacías y
otro (M2) para la cinta de las botellas llenas.
 Y una electroválvula (SOL1) de llenado.

Figura 67. Plano de situación del sistema de llenado de botellas.

79

CNAD


1. Complementar el diagrama de tiempo del sistema de llenado de botellas de
la figura 68.
t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

t14

t15

t16

t17

t18

BP1
BP2
LS1
PHS1
SOL1
M1

2s

2s

2s

2s

2s

M2
Figura 68. Diagrama de tiempo del sistema de llenado de botellas.


80

CNAD


__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________

81

CNAD


Práctica 7. “Circuitos con Contadores”
Objetivo: Interpretará y aplicará los circuitos con contadores llevándolo a la
práctica con simuladores resolviendo casos cercanos a la realidad.
1 Multímetro

Material a utilizar
1 contador electrónico
Cable N° 16 AWG
inspección de las conexiones para prevenir algún daño personal o del equipo.
Desarrollo teórico
Un contador es un circuito secuencial de aplicación general, cuyas salidas
representan en un determinado código el número de pulsos que se introducen a la
entrada
La capacidad de un contador es el número mas elevado, expresado en cualquiera
de los códigos binarios, que puede ser representado en sus salidas.
Cuando el contador llega al valor máximo de su capacidad o de programación,
activa una señal de salida indicando que ha llegado a contar hasta el número
máximo, para ponerse a cero y comenzar una nueva cuenta, debe energizarse el
reset.
Dependiendo del modo de operación, los contadores pueden ser ascendentes ( si
su contenido se incrementa con cada impulso), descendentes (si su contenido
disminuye), o bien una combinación de ambos (up/down counters).
Podemos considerar que un contador, en el caso de estudio en esta materia, es
un relevador en el que puede existir un cambio de estado en sus contactos,
después de cierto número de cambios de la señal de entrada (de off a on). Los
símbolos asociados a un contador electrónico son los de la figura 69:
C1

RC 1

N.A.

N.C.
C1

C1
CONTACTOS

Figura 69. Simbolos de un contador electrónico.

82

CNAD


Como se puede observar, el funcionamiento de un contador es similar a la de un
relevador, pero con la diferencia de que un contador tiene asociada una bobina
más para su restablecimiento (reset). Sin embargo, es importante mencionar que
no todos los contadores funcionan de esta manera. Existen contadores que deben
estar energizados (a un voltaje de CD o CA según el caso) durante todo el tiempo
que sea requerido para poder ejecutar el conteo, y los estados en sus contactos
se controlan únicamente con las señales de entrada (de conteo) y con la señal de
reset.
1. Observar el circuito de escalera de la figura 70:
BP 1

a

C1

1

2

b

C1
2

LR

Figura 70. Diagrama de escalera básico con un contador.

El anterior circuito deberá contar hasta determinado número de eventos y
encender la lámpara. En los contadores se debe fijar o establecer (set) el número
de eventos o ciclos, en los que deberá de cambiar el estado de sus contactos. El
restablecimiento (puesta a cero) de un contador puede ser en forma manual o
automática (eléctricamente).

BP1

1

1

2

3

LR

4

CTU

3
0

Figura 71. Diagrama básico de un contador en Automation.

83

Control por contactos

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