Capitulo II Seminario de Trabajo de Grado, Univerisdad Fermin Toro

1. UNIVERSIDAD FERMIÍN TORO
VICE - RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE ELÉCTRICA
PROPUESTA PARA LA MODERNIZACIÓN DEL TABLERO DE CONTROL Y
POTENCIA PARA MEJORAR EL PROCESO DE MOLIENDA Y MEZCLADO
DE LA EMPRESA PROCESADORA DE ALIMENTOS ANGELO LEO C.A
UBICADA EN ACARIGUA, ESTADO PORTUGUESA
Autor: Raúl Álvarez
Tutor: Alejandro Barreto
CABUDARE, JULIO DE 2018

2. CAPITULO II
MARCO TEORICO
Antecedentes de la investigación
Para la elaboración de un proyecto de investigación es necesario tener en
cuenta referencias sobre acontecimientos anteriores que funcionen como base
para el proyecto que se desea realizar, aportando conocimiento en el análisis y
estudio de la problemática presentada, la raíz del problema y la metodología
utilizada en los proyectos de investigación pueden ser una herramienta poderosa a
la hora de resolver nuevas problemáticas. Por lo tanto a continuación se presentan
algunos estudios que se vinculan estrechamente con el diseño de tableros de
control y potencia que han sido realizados tanto a nivel nacional como
internacional y ha aportado gran conocimiento y herramientas para este estudio.

3. A nivel Internacional, Benavides (2013), en su tesis de grado presentado en la
Universidad Técnica de Babahoyo, titulado “Diseño del Tablero Eléctrico con
Circuitos de Control y Arranque, para el Área de Concentrado, de la Fábrica
Ecuavegetal S.A, Ecuador”, plantea en su problemática la deficiencia existente
en el área de concentrado de productos de la fábrica antes mencionada, la cual no
cuenta con un tablero eléctrico diseñado adecuadamente para el arranque de los
motores por lo que los equipos de maniobra no trabajan debidamente, además de
esto, no cuenta con un cableado ordenado y señalizado lo que dificulta las
operaciones de reparación y mantenimiento, por otro lado, tampoco existen las
protecciones adecuadas para los motores que trabajan en esta área. Por lo que
decide plantear como objetivo general el desarrollo de un diseño del tablero
eléctrico el cual permita tener un buen ordenamiento, una mejor seguridad
personal y mejor trabajo de los equipos que están en el área de concentrados de la
fábrica Ecuavegetal S.A.

4. Finalizando su investigación menciona que la realización de su proyecto ayudara
a minimizar los riesgos que se tienen en el manejo, inspección y mantenimiento del
tablero eléctrico concluyendo que existe una gran necesidad de cambiar o mejorar
el tablero debido al desorden que se presenta dentro y fuera de él.
Este trabajo sirvió de soporte en la realización de la investigación ya que
especifica la importancia de tener un tablero eléctrico de control debidamente
diseñado y seguro, con la finalidad de evitar accidentes laborales en el futuro
debido al mal funcionamiento de los equipos.
De igual manera, Obregón (2014), en su tesis de grado presentado en la
Universidad Nacional de Ingeniería titulado: “Modernización del Sistema
Eléctrico de la Unidad Operativa Minera Cuajone, Perú”, Habla sobre la
necesidad de gestionar remotamente el sistema eléctrico y mejorar la confiabilidad
de la producción; logrando de esta manera dar solución a los continuos problemas
que padecía la unidad operativa minera, como por ejemplo, paradas innecesarias
en la producción, disminución de la vida útil de los motores, mantenimiento
constante de los equipos electromecánicos y baja confiabilidad.

5. Al final del informe demuestra que con la modernización se logra reducir las pérdidas
de producción, equivalente a un ahorro anual de US $ 190,480. El informe desarrolla los
aspectos situacionales del caso de estudio y concluye con el planteamiento de la
solución, la ejecución de los trabajos y todos los análisis respectivos.
Cabe destacar que los estudios comentados se relacionan con ésta investigación, ya
que el objeto principal al igual que nuestro estudio es el mejoramiento del sistema
eléctrico de la empresa para así maximizar los niveles de producción, los aportes
obtenidos de este estudio fueron los pasos necesarios que se deben tomar en cuenta
para mantener la vida útil de los motores sin generar daños por sobretensiones así
como también los requisitos fundamentales para evitar las paradas innecesarias del
sistema de producción, la cual afecta directamente el proceso y ocasiona un gran
esfuerzo en los motores generando daños en las bobinas internas.

6. En este orden de ideas y a nivel Nacional, Rodríguez (2014) realizó su trabajo de grado
presentado en la Universidad Central de Venezuela, titulado: “Diseño de un Tablero Eléctrico
de Control y Potencia para Sistema de Presión Constante de 3 Bombas Iguales de 25 HP
en 220 V”. Donde identifico la problemática del flujo de agua de un edificio debido al número de
usuarios, por lo que planteo el diseño de un tablero eléctrico de control para un sistema de
bombeo que mantenga la presión constante a cualquier hora del día sin importar el número de
residentes que hagan uso del servicio al mismo tiempo.
Finalizando su investigación menciona que en definitiva se pudieron determinar por completo
todos los materiales y equipos eléctricos necesarios para llevar a cabo dicho proyecto tal como
fue descrito en el cuerpo de la investigación, siendo estos de fácil acceso y ubicación en el
mercado nacional.
De este modo se toma como aporte valioso para el presente estudio el método utilizado para
determinar los componentes eléctricos y el tipo de cableado más conveniente para un diseño de
este tipo, haciendo énfasis en el calibre de los conductores para el cableado de la instalación de
potencias, el tamaño y la eficiencia del tablero que se desea diseñar, por lo tanto tomando en
consideración cada uno de los aportes mencionados anteriormente y la metodología utilizada por
cada investigador se logró obtener la base para continuar con la siguiente fase de este proyecto
de investigación en la Empresa Procesadora de Alimento Ángelo Leo C.A.

7. Bases Teóricas
Las bases teóricas constituyen el corazón del trabajo de investigación ya que esta representa
la plataforma sobre la cual se construye el análisis de los resultado obtenidos en el trabajo,
por lo tanto sin ellas no es posible alcanzar los resultados que se esperan en cuanto al
trabajo que se desea realizar en la Empresa Procesadora de Alimentos para animales Ángelo
Leo C.A
Tablero eléctrico
En una instalación eléctrica, los tablero son la parte principal, en ellos se encuentran los
dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalación.
En términos generales, los tableros eléctricos son gabinetes en los que se concentran los
dispositivos de conexión, control, maniobra, protección, medida y señalización todos estos
dispositivos permiten que una instalación eléctrica funcione correctamente.
El estado actual del tablero eléctrico de control existente en la empresa procesadora de
alimentos Ángelo Leo C.A se encuentra algo oxidado por la humedad, por lo tanto deberá ser
sustituido por otro más confiable y más grande debido a los nuevos componente que serán
integrados.

8. Contactor eléctrico
Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de
corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en
el caso de contactores instantáneos).
Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con
la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: Encendido y
apagado, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa
dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su
simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.
Constructivamente son similares a los relés, y ambos permiten controlar en forma manual o automática, ya
sea localmente o a distancia toda clase de circuitos. Pero se diferencian por la misión que cumple cada uno:
los relés controlan corrientes de bajo valor como las de circuitos de alarmas visuales o sonoras, alimentación
de contactores, etc. Los contactores se utilizan como interruptores electromagnéticos en la conexión y
desconexión de circuitos de iluminación y fuerza motriz de elevada tensión y potencia.
Los contactores existentes en la empresa son algo antiguos en cuanto al modelo por lo que no se puede
garantizar al 100% su confiabilidad y operatividad, por lo tanto se propone sustituirlos por modelos más
actualizados.

9. Relé térmico
Los relés térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las
sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua, este
dispositivo de protección garantiza:
- Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de
calentamiento anómalas.
- La continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando paradas
imprevistas.
- Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores
condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas.
Este dispositivo dentro del tablero de control estudiado forma parte de una importante tarea
la cual es detener todo el sistema si detecta niveles elevados de corrientes que se
producen en el sistema eléctrico, debido al tiempo de uso de este dispositivo su nivel de
operatividad se ha reducido por lo que debe ser reemplazado lo más pronto posible.

10. Relé temporizador
Un relé temporizador es un componente que está diseñado para temporizar eventos
en un sistema de automatización industrial, cerrando o abriendo contactos antes,
durante o después del período de tiempo ajustado. Estos aparatos son compactos y
constan de:
- Un oscilador que proporciona impulsos.
- Un contador programable en forma de circuito integrado.
- Una salida estática o de relé.
Es posible ajustar el contador mediante un potenciómetro graduado en unidades de
tiempo, situado en la parte frontal del aparato. De este modo, el equipo cuenta los
impulsos que siguen al cierre (o la apertura) de un contacto de control y al alcanzar el
número de impulsos, es decir, una vez transcurrida la temporización, genera una
señal de control hacia la salida.
En cuanto a este componente no hay necesidad de reemplazarlo ya que todavía tiene
suficiente vida útil y su operatividad sigue intacta.

11. Variador de frecuencia
Es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC)
por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un variador de
frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad, los variadores de frecuencia son
también conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), Dado que el voltaje es
variado a la vez que la frecuencia.
Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad
síncrona de un motor de corriente alterna (CA) está determinada por la frecuencia de AC
suministrada y el número de polos en el estator.
Este componente será uno de los nuevos dispositivos que conformaran el tablero la cual
ayudara a mejorar el proceso de molienda debido a la variación de la velocidad del motor.

12. Motor eléctrico
El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía
mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus
bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y
un rotor.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir
energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o
dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en
automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan
adecuadamente.
Cabe destacar que los motores eléctricos pertenecientes a la empresa son
motores de alta potencia y alto torque debido a que necesita fuerza para
realizar con éxito el proceso de trituración y molienda de los subproductos.

13. Interruptor de automático
Es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la
intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede de un determinado
valor, o en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de evitar daños
a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados
tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado
el problema que haya causado su disparo o desactivación automática.
Este dispositivo forma parte del tablero de potencia y su función principal es
conectar y desconectar la alimentación principal de los motores, si detecta una
falla de cortocircuito este se dispara dejando el sistema sin energía, una de las
fallas comunes dentro de la empresa es la parada innecesaria del sistema de
producción debido a los altos niveles de corrientes producidos por fallas, debido al
número de veces que el interruptor se ha disparado su nivel de confiabilidad y
operatividad se ha reducido por lo tanto dentro de la propuesta incluye la
sustitución de este componente.

14. Sensores
Un sensor es un dispositivo eléctrico y mecánico que convierte magnitudes físicas (luz,
magnetismo, presión, potencial etc.) en valores medibles de otra magnitud, normalmente
eléctrica la cual seamos capaces de cuantificar y manipular.
Tipos de sensores
Sensores de contacto: Estos dispositivos, son los más simples, ya que son interruptores
que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta
manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar.
Captadores de circuitos oscilantes: Este tipo de captadores, se encuentran basados en la
existencia de un circuito en el mismo que genera una determinada oscilación a una
frecuencia prefijada, cuando en el campo de detección del sensor no existe ningún objeto,
el circuito mantiene su oscilación de un manera fija, pero cuando un objeto se encuentra
dentro de la zona de detección del mismo, la oscilación deja de producirse, por lo que el
objeto es detectado.

15. Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia, ya que al no
tener partes mecánicas, su robustez al mismo tiempo que su vida útil es elevada.
Sensores por ultrasonidos: Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento
que los de tipo fotoeléctrico, ya que se emite una señal, esta vez de tipo ultrasónica, y
esta señal es recibida por un receptor.
De la misma manera, dependiendo del camino que realice la señal emitida podremos
diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexión.
Captadores de esfuerzos: Este tipo de captadores, se encuentran basados en su mayor
parte en el empleo de galgas extenso métrica, que son unos dispositivos que cuando se
les aplica una fuerza, ya puede ser una tracción o una compresión, varia su resistencia
eléctrica, de esta forma podemos medir la fuerza que se está aplicando sobre un
determinado objeto.

16. Sensores de Movimientos: Este tipo de sensores es uno de los más
importantes en robótica, ya que nos da información sobre las evoluciones de
las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos
controlar con un grado de precisión elevada la evolución del robot en su
entorno de trabajo.
Sensores de deslizamiento: Este tipo de sensores se utiliza para indicar al
robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al
aplicarle una fuerza excesiva, o por el contrario que no se caiga de las
pinzas del robot por no sujetarlo debidamente.
Su funcionamiento general es simple, ya que este tipo de sensores se
encuentran instalados en el órgano aprehensor (pinzas), cuando el robot
decide coger el objeto, las pinzas lo agarran con una determinada fuerza y
lo intentan levantar, si se produce un pequeño deslizamiento del objeto entre
las pinzas, inmediatamente es incrementada la presión le las pinzas sobre el
objeto, y esta operación se repite hasta que el deslizamiento del objeto se
ha eliminado gracias a aplicar la fuerza de agarre suficiente.

17. Sensores de Velocidad: Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto
tanto sea lineal como angular, pero la aplicación más conocida de este tipo de
sensores es la medición de la velocidad angular de los motores que mueven las
distintas partes del robot. La forma más popular de conocer la velocidad del giro de
un motor, es utilizar para ello una dinamo taco métrica acoplada al eje del que
queremos saber su velocidad angular, ya que este dispositivo nos genera un nivel
determinado de tensión continua en función de la velocidad de giro de su eje, pues
si conocemos a que valor de tensión corresponde una determinada velocidad,
podremos averiguar de forma muy fiable a qué velocidad gira un motor. De todas
maneras, este tipo de sensores al ser mecánicos se deterioran, y pueden generar
errores en las medidas.

18. Existen también otros tipos de sensores para controlar la velocidad, basados en
el corte de un haz luminoso a través de un disco perforado sujetado al eje del
motor, dependiendo de la frecuencia con la que el disco corte el haz luminoso
indicará la velocidad del motor.
Sensores de Aceleración: Este tipo de sensores es muy importante, ya que la
información de la aceleración sufrida por un objeto o parte de un robot es de vital
importancia, ya que si se produce una aceleración en un objeto, este experimenta
una fuerza que tiende a poner el objeto en movimiento.
Dentro del proceso de producción de la empresa procesadora de alimentos
utilizaremos un sensor de proximidad ubicado en los tanques de molienda y
mezclado, de tipo capacitivo para detectar el nivel de producto dentro del tanque
y así detener el proceso de molienda y continuar con el de mezclado.

19. Controlador lógico programable
Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable
Logic Controller) o por autómata programable, es una computadora utilizada en la ingeniería
automática o automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales
como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas.
A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples
señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico
y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la
máquina se suelen almacenar en baterías, copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un
PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real, donde los resultados de salida deben ser
producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo
contrario no producirá el resultado deseado.
Este dispositivo debe ser uno de los principales dentro del tablero eléctrico de control ya que
será la clave principal para llevar a cabo la modernización del mismo y mejorar el sistema de
producción de la empresa procesadora de alimentos para animales Ángelo Leo C.A.

20. Bases Legales
Para sustentar el basamento legal de la presente investigación, es necesario
acudir a las leyes y normalizaciones que regulen la misma. En Venezuela se
cuenta con el Código Eléctrico Nacional, el cual es un convenio firmado entre
CODELECTRA y COVENIN el cual tiene como objetivo regir la normativa de
proyectos del sector eléctrico en Venezuela.

21. En capitulo VII. Habla sobre los Interruptores Automáticos cuya función es
muy importante dentro del tablero de potencia.
240.80 Modo de Funcionamiento. Los interruptores automáticos serán de disparo
libre y capaz de abrir o cerrar manualmente. Se permitirá su modo normal de
funcionamiento, por otros medios, tales como operación eléctrica o neumática,
siempre que cuenten con medios para su accionamiento manual.
240.81 Indicación. Los interruptores automáticos indicarán claramente si están en
posición abierta (circuito desconectado) o cerrada (circuito conectado). Cuando las
manillas de los interruptores automáticos de circuitos se accionen verticalmente en
vez de rotacional u horizontalmente, la posición de circuito cerrado será con la
manilla hacia arriba.
240.82 Funcionamiento no Alterable. Un interruptor automático estará diseñado
de modo que cualquier alteración de su punto de disparo (calibración) o del tiempo
necesario para su operación, exija desmontar el dispositivo o romper un precinto
para realizar ajustes distintos a los previstos.

22. 240.83 Marcación.
A) Duradera y Visible. Los interruptores automáticos estarán marcados con su régimen de
corriente de forma duradera y visible después de instalados. Se permite que tales marcas
sean visibles por la remoción de una tapa o protección.
B) Ubicación. Los interruptores automáticos de régimen de 100 A nominales o menos y
600 V o menores llevarán su régimen de corriente en relieve, estampado, grabado o
marcado de algún modo similar en la parte de su manilla o alguna parte de la caja.
C) Capacidad de Interrupción. Todos los interruptores automáticos con una capacidad de
interrupción distinta de 5.000 A, llevarán visible la identificación de dicha capacidad. No es
necesaria esta indicación en los interruptores automáticos usados como protección
suplementaria.
D) Usados Como Suiches. Los interruptores automáticos usados como suiches en circuitos
de iluminación fluorescentes de 120 V y 277 V, estarán aprobados y marcados con una
marca indeleble "SWD" o “HID”. Los interruptores utilizados en circuitos de iluminación de
luminarias de descarga de alta intensidad estarán aprobados y marcados como HID.

23. E) Marcas de Tensión. Los interruptores automáticos se marcarán con régimen de tensión no
inferior a la tensión nominal del sistema que sea indicativa de su capacidad de interrumpir
corrientes de falla entre fases o entre fase y tierra.
240.85 Aplicaciones. Un interruptor automático para un régimen de tensión definido, tal como
240 V o 480 V, se puede instalar en un circuito en el que la tensión nominal entre dos
conductores cualesquiera no supere la tensión de régimen del interruptor automático. No se
utilizará un interruptor automático bipolar para proteger circuitos trifásicos conectados en
triángulo, puestos a tierra en uno de sus extremos, si el interruptor automático no lleva las
marcas “1 fase – 3 fase”, que indiquen dicha habilidad. Se permite instalar un interruptor
automático con doble tensión de régimen, por ejemplo de 120/240 V o 480/277 V, en un
circuito puesto a tierra sólidamente en el que la tensión nominal de cualquier conductor a tierra
no supere el valor menor de la tensión de régimen del interruptor y la tensión nominal entre
dos conductores activos no supere el valor mayor de tensión de régimen del interruptor
automático.
240.86 Regímenes en Serie. Cuando se utiliza un interruptor en un circuito con un nivel de
corriente de cortocircuito superior al régimen de interrupción marcado en el interruptor, se
conectará al lado de la carga un dispositivo de protección de sobrecorriente de régimen mayor
y aplicará 240.86 A y B.

24. A) Marcación. Se marcará en el extremo del equipo el régimen adicional de
interrupción correspondiente a la combinación en serie en el tablero o panel de
distribución.
B) Contribución de Motores. La combinación en serie no se utilizará en los siguientes
casos:
1) Motores conectados al lado de la carga con un dispositivo de alta capacidad de
sobrecorriente y al lado de línea con un dispositivo de baja capacidad de
sobrecorriente, y
2) La suma de las corrientes a plena carga excede el 1 por ciento de la capacidad de
interrupción del interruptor con menor capacidad.

25. Definición de Términos Básicos
Amperio: Unidad de intensidad de corriente eléctrica.
Corriente: Es el flujo de carga eléctrica que recorre un material.
Cableado: es un conjunto de conductores que se encargan de
transmitir señales eléctricas de un dispositivo a otro.
Control Eléctrico: variables de salida que tienen un controlador en
un proceso.
Voltaje: Potencial eléctrico, expresado en voltios.
Molienda: Proceso que consiste en desmenuzar una materia
sólida, especialmente granos o frutos, golpeándola y frotándola
hasta reducirla a trozos muy pequeños.
Mezclado: Unión de dos o más componentes.
Potencia Eléctrica: Cantidad de energía eléctrica entregada o
absorbida por un elemento en un momento determinado.

26. Referencias bibliográficas
http://alicia.concytec.gob.pe/vufind/Record/UUNI_4925190dc471bbf91430e0ffe5a1b6af/Description#tab
nav
Oñós Prados, Enrique. Maniobra mando y control eléctricos, (Libro),--Barcelona: España: Ed. CEAC,
S.A., 1976, p.734
http://www.ing.uc.edu.ve/~cemartin/codigo-electrico-nacional.pdf
http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/Control_Electrico.pdf
saber.ucv.ve/bitstream/123456789/14107/1/TEG%20completo%20Rodríguez%20H.%2C%20Frank%20D.
pdf
http://www.academico.cecyt7.ipn.mx/Material/Trabajos_Investigadores_2013/TableroControlElectrico-
TESIS.pdf
http://biblioteca.upbbga.edu.co/docs/digital_21151.pdf