guía que les pueda ayudar

1. PLAN DE TRABAJO
DEL ESTUDIANTE
SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

2. TRABAJO FINAL DEL CURSO
2
1. INFORMACIÓN GENERAL
Apellidos y Nombres: ID:
Dirección Zonal/CFP:
Carrera: ELECTRICIDAD INDUSTRIAL Semestre: III
Curso/ Mód. Formativo AUTOMATISMO INDUSTRIAL
Tema del Trabajo: AUTOMATIZACIÓN DE PORTÓN ELÉCTRICO
2. PLANIFICACIÓN DEL TRABAJO
N°
ACTIVIDADES/
ENTREGABLES
CRONOGRAMA/ FECHA DE ENTREGA
FECHAS 27/03 27/03 28/03 29/03 05/04 06/04
1 Información general X
2 Planificación del trabajo X
3 Preguntas guía X
4 Proceso de ejecución X
5 Dibujo/Diagrama/Esquema X
6 Lista de recursos X
3. PREGUNTAS GUIA
Durante la investigación de estudio, debes obtener las respuestas a las siguientes interrogantes:
Nº PREGUNTAS
1
Indicar las principales diferencias entre la corriente directa y la corriente alterna.
2
Defina que es Potencia activa, Potencia reactiva y Potencia aparente en sistemas
trifásicos.
3
Describir el funcionamiento del relé térmico de protección.
4
Según su funcionamiento, los temporizadores pueden ser a la conexión y a la
desconexión, describir cada uno de ellos.
5
Indicar los principales tipos de arranques de motores eléctricos trifásicos y en que
solución se podrían utilizar.

3. TRABAJO FINAL DEL CURSO
3
1. Indicar las principales diferencias entre la corriente directa y la corriente
alterna.
Las principales diferencias entre la corriente directa y la alterna estriban en cómo se mueven los
electrones dentro del material conductor:
Corriente Directa: El flujo de la corriente eléctrica se da en un solo sentido. Desde un polo a
otro, esta corriente la podemos encontrar en pilas, baterías u otros aparatos de baja tensión
eléctrica.
Corriente Alterna: El flujo eléctrico se da en dos sentidos, alternando uno y otro. Esta corriente
es la que tiene mayor potencia y mayor intensidad, esta la podemos encontrar en las casas y
en las calles (Alta, media y baja Tensión).
2. Defina que es Potencia activa, Potencia reactiva y Potencia aparente en sistemas
trifásicos.
Potencia Activa: Es potencia que hace un trabajo real: creando calor, operando una carga, etc.
Potencia Reactiva: Es potencia en la cual la corriente, está fuera de fase con respecto al voltaje y el
producto volts por los amperes no hace trabajo real. Ejemplo; la corriente que se carga en un capacitor o
la que crea un campo magnético alrededor de una bobina.
La Potencia Aparente: Es la combinación matemática de las dos. La empresa generadora de la energía
eléctrica (nuestro proveedor), cuida los consumos de potencia aparente permitiéndonos hasta un 10%
menos de pérdida sin cargo con penalidad, pero sí nos cobra su consumo. Entre más cercano al 100% de
eficiencia sean nuestros consumos eléctricos, mejor será el factor de potencia, menor será la demanda de
corriente y menor el pago al suministrador.
Corriente Directa Corriente Alterna
HOJA DE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS GUÍA

4. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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3. Describir el funcionamiento del relé térmico de protección.
El relé térmico de protección, es un dispositivo electromecánico, diseñado para proteger a los
motores eléctricos. Este mismo procura dar durabilidad a los motores industriales, cuidando a
estos últimos de sobrecargas o calentamientos. El relé térmico se compone de dos láminas de
diferentes metales, hierro, níquel y lata. Dichas láminas se encuentran unidas por una soldadura
o remache, y presentan diferentes coeficientes de dilatación. Al encender el motor se energiza la
bobina magnética y el motor comienza a funcionar. Al recibir la corriente, tanto la resistencia de
calentamiento como la lámina bimetálica del motor se calientan. Ante un paso normal de corriente
la dilatación de la lámina es mínima y permite el normal funcionamiento del motor. Pero al ocurrir
una sobrecarga, o se evidencian fallos o diferencias de carga en alguna de las fases, comienza
a activarse el relé. Así, la lámina se curvará hacia arriba y desplazará una placa de fibra. Esto
liberará la palanca que abre los contactos de la bobina magnética, desconectará el circuito y
parará el motor. De esta manera, se evitará que el bobinado del motor se queme.
Debe decirse que los relés térmicos protegen tanto al motor como a las líneas eléctricas que lo
alimentan, ante posibles sobrecargas de corriente eléctrica. Una vez enfriado el motor, este
puede volver a encenderse. También es importante destacar que, si el motor se sobrecalentara
por una razón diversa a una sobrecarga de energía eléctrica, como podría ser que no funcione el
ventilador, el relé térmico no se activará. Esto se debe a que el relé funciona con la variación de
energía eléctrica.

5. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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4. Según su funcionamiento, los temporizadores pueden ser a la conexión
y a la desconexión, describir cada uno de ellos.
Temporizador a la Conexión: Se le denomina así cuando el temporizador recibe tensión y pasa
un tiempo hasta que conmuta los contactos.
Es un relé cuyo contacto de salida conecta después de un cierto retardo a partir del instante de
conexión de los bornes de su bobina a la red. El tiempo de retardo es ajustable mediante un
potenciómetro o regulador frontal del aparato si es electrónico. También se le puede regular
mediante un potenciómetro remoto que permita el mando a distancia; este potenciómetro se
conecta a los bornes y no puede aplicarse a los relés de los contactos.
Temporizador a la Desconexión: Se le denomina así cuando el temporizador deja de recibir
tensión y al cabo de un tiempo conmuta los contactos.
Es un relé cuyo contacto de salida conecta instantáneamente al aplicar la tensión de alimentación
en los bornes de la bobina. Al quedar sin alimentación, el relé permanece conectado durante el
tiempo ajustado por el potenciómetro frontal o remoto, desconectándose al final de dicho lapso.

6. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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5. Indicar los principales tipos de arranques de motores eléctricos
trifásicos y en qué solución se podrían utilizar.
Los principales tipos de arranques de motores eléctricos trifásicos, son los siguientes:
Arranque directo: Es el método más simple para arrancar un motor trifásico de inducción. Consiste
simplemente en conectar los devanados estatóricos directamente con el cierre de contactos de potencia
(contactores). En este tipo de arranque se producen grandes corrientes de arranque, lo cual puede causar
efectos sobre la red a la que se encuentra conectado el MTI (caídas de tensión). En motores cuyas
corrientes de arranque superan los 30 A, y que sean arrancados numerosas veces se deben tomar
acciones para prevenir la ocurrencia de valles de tensión en el resto de la red eléctrica. Pese a sus
desventajas, el arranque directo es el método más simple y económico de puesta en marcha, por lo tanto,
el preferido si la red y el accionado lo admiten.
Arranque estrella-triangulo: El arranque estrella-triángulo consiste en arrancar el estator del motor
conectado en conexión estrella, y cuando la velocidad se estabiliza luego de un periodo de tiempo,
conmutarlo a conexión triangulo, completándose así la aceleración y el proceso de arranque.
Evidentemente este método de arranque es apto solo para accionados cuya cupla antagónica sea
inicialmente reducida, y creciente con la velocidad como, por ejemplo: ventiladores, compresores y bombas
rotativas, y en general máquinas que arrancan en vacío. En el caso de que la corriente de arranque original
para arranque directo sea inaceptable en términos de efectos sobre la red a la que está conectado el motor,
se puede inferir un criterio para diseñar el sistema, el cual surge de considerar al arranque satisfactorio si
el pico de corriente en la conmutación no resulta mayor que el pico inicial. De no lograrse esto, se pierde
el objetivo principal que es reducir la caída de tensión durante el arranque. Una ventaja adicional de la
conexión estrella-triángulo es que si en marcha, se presentara a menudo y por lapsos prolongados en
estado de baja carga o marcha en vacío, se puede conmutar a estrella, mejorándose sensiblemente el
factor de potencia y el rendimiento.
Arranque por autotransformador: Este método de arranque en principio es igual al arranque
estrella-triangulo, ya que se trata de disminuir la corriente aplicando tensión reducida a los
devanados estatóricos. Sin embargo, en este caso se tiene la oportunidad de contar con más de
un escalón hasta llegar a la tensión nominal, y además se puede elegir un valor de tensión para

7. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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cada escalón que resulte adecuado. Por cuestiones económicas es conveniente en primer lugar
considerar los valores de tensión del autotransformador de construcción estándar. Se ha visto
antes que como para determinadas curvas de cupla antagónica no resultaba conveniente el
arranque estrella-triangulo, ya que el pico de corriente en la conmutación se hacía
inadmisiblemente elevado. En estos casos se hace especialmente adecuado este tipo de
arranques ya que se dispone de valores intermedios de tensión elegidos de tal forma que la
corriente no supere el valor predeterminado. En la siguiente figura se muestra mediante un
equivalente monofásico la variación de corriente en la línea al aplicar una tensión del 50%.
Arranque por resistencia rotórica: Para ponerse en marcha un accionamiento con cupla
antagónica elevada durante todo el proceso de arranque, no se puede recurrir a los sistemas de
tensión reducida (antes mencionados), ya que en estos se reduce notablemente la cupla motora.
En este caso, si no es necesario reducir la corriente de arranque, se podrá optar por el arranque
directo, eligiendo un motor con elevada cupla de arranque, estos son los de doble jaula. Debe
considerarse que para igualdad de características un motor de este tipo tiene menos rendimiento
y menor factor de potencia. Cuando la cupla del motor con doble jaula no fuera suficiente o
cuando además de aumentar la cupla se necesita reducir la corriente de arranque, se debe
recurrir a un motor de rotor bobinado y anillos rozantes.
También suele ser imprescindible el arranque con resistencias cuando las condiciones de
arranque son difíciles desde el punto de vista térmico, es decir, cuando debe acelerar una gran masa de
inercia. Al contrario que en el rotor jaula donde el calor del proceso de arranque (o frenado), se desarrolla
solo en el rotor, en el caso de motor con anillos rozantes, una parte importante de calor se disipa en la
resistencia externa al mismo.
Puede obtenerse una familia de curvas características eligiendo sobre las mismas, las adecuadas para el
accionamiento, según sea el fin definido.
Arranque utilizando un arrancador suave: En muchos casos, el arranque directo y el arranque estrella-
triángulo no son la mejor solución para arrancar el motor trifásico de inducción, ya que grandes corrientes
pico pueden influenciar a la red eléctrica y las conmutaciones de ambos tipos de arranque puede someter
a esfuerzos mecánicos (estrés) a los componentes de la máquina.
Modificación de la curva de par motor a partir de las conmutaciones de resistencia rotórica.
Los números sobre las curvas indican la razón (R2’ total / R2’). En la curva indicada con (1)
no se intercala resistencia rotórica adicional en serie con el rotor devanado.

8. TRABAJO FINAL DEL CURSO
8
El arrancador suave (en inglés, soft starter) provee una solución a dichos problemas, ya que proporciona
una tensión que crece en el tiempo en forma de rampa continua, libre de conmutaciones, consiguiendo así
disminuir los picos de corriente de arranque y valores alto de cupla mecánica ya que las conmutaciones
son eliminadas. La tensión aplicada a los devanados estatóricos del motor es entonces aumentada desde
un valor prefijado hasta el valor nominal durante un tiempo también configurable. El arrancador suave
también es capaz de controlar la detención de marcha del motor al realizar el proceso inverso (reducir
progresivamente la tensión aplicada a terminales).
Los arrancadores suaves son preferidos para aplicaciones en que el arranque se realiza bajo carga (es
decir, con la carga mecánica conectada al eje del motor desde el inicio). Además, este dispositivo es
preferible por sobre los arrancadores estrella-triángulo, ya que suele ser más económico que estos últimos,
además implica un menor gasto de energía durante el proceso de arranque (algo ideal cuando se trata de
motores de gran potencia).
La tensión aplicada a los terminales del motor es modificada por el dispositivo al controlar la forma de onda
de la tensión por medio de rectificadores controlado. Para ello, típicamente se implementan dos tiristores
en antiparalelo por fase: uno de ellos para controlar el semiciclo positivo y el otro para el negativo.
Luego de que el tiempo de arranque ha sido alcanzado y la tensión aplicada a alcanzado el tope de la
rampa, (condición TOR, o Top off Ramp), los tiristores son puenteados por medio de un contacto de bypass.
Debe señalarse que el tiempo de seteado de rampa de arranque (t arranque) no necesariamente coincidirá
con el tiempo total de aceleración mecánica del rotor del motor, ya que dicho tiempo es dependiente del
momento de inercia 𝐽 de la carga mecánica y de la curva de par motor del MTI.
Arranque utilizando variador de frecuencia: Los variadores de frecuencia son la mejor solución para
implementar arranques continuos y sin conmutaciones para motores trifásicos de inducción. Poseen la
capacidad de variar la frecuencia de la tensión aplicada al estator del motor, como así también su módulo.
Cuentan además con funciones de limitación de corriente que previene los picos de corriente en la red, y
mitigan los esfuerzos mecánicos en las diferentes partes de la máquina.
Variación de la tensión (valor RMS)
aplicada a los devanados estatóricos
Diagrama unifilar
simplificado

9. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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Además de proveer un arranque suave, un variador de frecuencia también provee control de velocidad por
medio del control de la frecuencia de la tensión aplicada a los terminales de los devanados estatóricos del
motor. Como es sabido, los motores que se conectan directamente a la red eléctrica sólo pueden alcanzar
condiciones de régimen permanente en un único punto de operación nominal para una carga dada (es
decir, especificaciones de valores nominales de potencia, velocidad y par). Sin embargo, los motores que
se conectan a la red a través de un variador de frecuencia pueden ser utilizados en un amplio rango de
velocidades.
Cuando se compara con las soluciones anteriormente descritas, los variadores de frecuencia parecen ser,
a primera vista, la solución más costosa en términos económicos. Esto se explica por el costo intrínseco
del equipo y la necesidad de instalar otras medidas como apantallamiento de los cables del motor y filtros
para compatibilidad electromagnética. Pero en algunos casos, la combinación de los siguientes factores
conlleva en última instancia a un beneficio económico que convierte al variador de frecuencia en una
solución conveniente:
 Arranque suave
 Eficiencia energética
 Optimización del proceso (mediante el control de velocidad)
La combinación de beneficios anteriormente mencionada se puede conseguir en aplicaciones relacionadas
a grandes bombas y sopladores, ya que, al ajustar la velocidad de rotación a las necesidades del proceso,
y por la compensación de interferencia externa, el sistema garantiza una mayor vida útil y seguridad
funcional al proceso.
Variación de la tensión (valor RMS)
aplicada a los devanados estatóricos
Diagrama unifilar
simplificado

10. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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DIMENSIONAMIENTO
Datos:
➢ Potencia: 5HP
➢ Voltaje: 220 V
➢ Frecuencia: 60Hz.
➢ Factor de potencia: 0.89
➢ Rendimiento:0.89
➢ Velocidad: 1780 RPM.
Cálculo de la corriente nominal.
Potencia 5HP x 146W = 3730w
𝑰 = 𝑷 √𝟑 𝑽𝑪𝒐𝒔∅ 𝑰 = 𝟑𝟕𝟑𝟎𝑾 √𝟑 𝒙𝟐𝟐𝟎𝒙𝟎. 𝟖𝟗 = 𝟏𝟎. 𝟗𝟗𝑨𝒎𝒑
Cálculo del calibre del conductor. 𝑰𝒅 = 𝟏, 𝟐𝟓𝒙𝑰 𝑰𝒅 = 𝟏, 𝟐𝟓𝐱𝟏𝟎. 𝟗𝟗 = 𝟏𝟑. 𝟕𝟑𝑨𝒎𝒑
De acuerdo con las tablas, se utilizará cable AWG-14 que soporta hasta 15 amperios.
Calculo para el interruptor termomagnético (ITM) 𝑰𝒅 = 𝟏, 𝟐𝒙𝑰 𝑰𝒅 = 𝟏, 𝟐𝐱𝟏𝟎. 𝟗𝟗 = 𝟏𝟑. 𝟏𝟖𝑨𝒎𝒑
Se utilizará una llave termomagnética de 16 Amp. Curva C
Cálculo del contactor. 𝑷𝑬 𝑷𝒎 𝜼 𝑷𝑬 𝟑𝟕𝟑𝟎 𝟎. 𝟖𝟗 = 𝟒𝟏𝟗𝟏. 𝟎𝟏𝒘 Se utilizará un contactor
LC1E2510

11. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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PROCESO DE EJECUCIÓN
OPERACIONES / PASOS /SUBPASOS
SEGURIDAD / MEDIO AMBIENTE /
NORMAS -ESTANDARES
Paso 1: Conseguir los materiales y herramientas necesarias
Usar el EPP adecuado
Utilizar la simbología eléctrica según
la Norma DGE (Perú) adaptada a
IEC 60617
Tomar en cuenta la Norma para
tableros eléctricos de baja tensión,
IEC 61439
Contar con Norma ISO 9001, la cual
determina los requisitos para un
Sistema de Gestión de Calidad
Contar con la Norma ISO 45001, que
es la norma internacional para
sistemas de gestión de seguridad y
salud en el trabajo (SST)
Paso 2: Elaborar el esquema del circuito eléctrico del portón
eléctrico automatizado (utilizar CADE Simu)
Paso 3: Verificar y ordenar el área donde se trabajará
 Iluminar el área si fuera necesario
 Comprobar la ausencia de energía eléctrica (utilizar
pinza amperimétrica)
Paso 4: Picar pared al tamaño del tablero eléctrico
Paso 5: Instalar tablero de control
 Taladrar pared
 Poner 4 tarugos
 Montar tablero
 Cablear tablero eléctrico
Paso 6: Instalar motor trifásico 5HP
 Fijar una placa de metal en el suelo (donde irá el motor)
 Nivelar la placa donde irá el motor
 Fijar el motor en la placa con los pernos
Paso 7: Fijar la cremallera
 Fijar la cremallera al portón (de extremo a extremo)
 Nivelar la cremallera con respecto al piñón del motor
Paso 8: Instalar final de carrera 1
 Abrir el portón hasta el lugar deseado
 Colocar el final de carrera 1 por encima de la cremallera
 Observar que el final de carrera 1 esté activando el botón
de parada
 Fijar el final de carrera 1 firmemente
 Probar funcionamiento de final de carrera 1
Paso 9: Instalar final de carrera 2
 Cerrar el portón
 Colocar el final de carrera 2 por encima de la cremallera
 Observar que el final de carrera 2 esté activando el botón
de parada
 Fijar el final de carrera 2 firmemente
 Probar funcionamiento de final de carrera 2
Paso 10: Instalar pulsador
 Hacer las conexiones correspondientes del pulsador
 Probar funcionamiento del pulsador
Paso 11: Verificar el correcto funcionamiento del trabajo
realizado
Paso 12: Realizar una limpieza en el ambiente donde se estuvo
trabajando
Paso 13: Después de realizar las pruebas correspondientes y
confirmar que todo esté en perfecto funcionamiento, se realizará
la entrega del trabajo a la empresa que contrató los servicios
 Realizar una prueba de funcionamiento adicional en
presencia del contratista, la cual será certificada
INSTRUCCIONES: debes ser lo más explícito posible. Los gráficos ayudan a transmitir
mejor las ideas. No olvides los aspectos de calidad, medio ambiente y SHI.
HOJA DE PLANIFICACIÓN

12. TRABAJO FINAL DEL CURSO
12
CIRCUITO DE FUERZA
DIBUJO / ESQUEMA/ DIAGRAMA

13. TRABAJO FINAL DEL CURSO
13
CIRCUITO DE MANDO
DIBUJO / ESQUEMA/ DIAGRAMA

14. TRABAJO FINAL DEL CURSO
14
AUTOMATIZACIÓN DE PORTÓN ELÉCTRICO
(DIAGRAMA ESPACIO-TIEMPO DE INVERSIÓN DE GIRO)
DIBUJO / ESQUEMA/ DIAGRAMA

15. TRABAJO FINAL DEL CURSO
15
AUTOMATIZACIÓN DE PORTÓN ELÉCTRICO
(DIMENSIONAMIENTO DEL ARRANQUE DE UN PORTÓN AUTOMATIZADO)
DIBUJO / ESQUEMA/ DIAGRAMA
PORTÓN ELÉCTRICO
AUTOMATIZADO

16. TRABAJO FINAL DEL CURSO
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INSTRUCCIONES: completa la lista de recursos necesarios para la ejecución del trabajo.
1. MÁQUINAS Y EQUIPOS
Motor trifásico 5HP, 220V, 60Hz, Φ0.89 y 1780 RPM
Interruptor trifásico
Pulsadores
Pinza amperimétrica
Interruptor trifásico
Taladro
Amoladora
3. HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS
Destornilladores estrella y plano
Alicate universal
Alicate de corte diagonal
Alicate pelacables
Cuchilla de electricista
Llaves Allen, Thor y de boca
Brocas
Nivel de mano
Llave inglesa
EPP
5. MATERIALES E INSUMOS
Tablero eléctrico
Cinta aislante
Cables
Finales de carrera
Terminales para cables
Pernos
Tarugos
Placa de metal
Cremallera
LISTA DE RECURSOS