Este documento proporciona una introducción a los sistemas mecatrónicos, incluyendo definiciones de automatismo, mando y control, procesos por lotes, sensores, regulación automática y tipos de sistemas de automatización. También describe componentes comunes como contactores, relés, transformadores y transductores, así como procesos de control secuencial y de regulación.

1. CONFIGURACION DE
SISTEMAS MECATRÓNICOS
Montaje y reparación de sistemas eléctricos, electrónicos, equipos y
máquinas industriales

2. INTRODUCCION
Automatismo: sistema que permite la ejecución de acciones sin operario.
Mando y control: es el que decide cuando se realiza una acción concreta en base a unos parámetros.
Proceso por lotes: procesos discretos en los que se obtiene la transformación en un solo producto, a partir de la
utilización de más de un elemento o pieza inicial.
Sensores: Los que miden y captan valores durante un proceso o tarea e informan de estos al mando y control.
Regulación automática: Todo aquello que controla un proceso y lo mantienen dentro de unos valores
predeterminados.
Sistemas de automatización: Son una serie de mecanismos desarrollados para controlar procesos y/o maquinaria
industrial minimizando la intervención directa de operarios. Existen tres tipos de sistemas:
1. Sistemas mecánicos
2. Sistemas neumáticos
3. Sistemas hidráulicos
Automatización: Es la aplicación de un conjunto de métodos y procedimientos que sustituyen al operario en
aquellas tareas previamente programadas.
Contactor: Elemento de tipo electromecánico que permite la interrupción o el paso de corriente. Este tipo de
elementos puede ser accionado a distancia, por parte del circuito de mando.
Comparador: Se trata de un dispositivo que detecta tensiones de entrada superiores a los valores límites
establecidos.

3. • Analógico: Circuito, sistema o dispositivo que procesa señales de tipo eléctrico que tienen infinitos valores
dentro de un intervalo.
• Digital: Circuito, sistema o dispositivo que procesa señales de tipo eléctrico que toman dos valores asignados
a los dígitos 0 y 1.
Actuadores: Pueden ser, Electrónicos, Hidráulicos, Neumáticos y Eléctricos.
Relé: Dispositivo electromecánico que actúa como interruptor o inversor gobernado por un electroimán que
acciona uno o varios contactos para permitir la apertura o el cierre de otros circuitos eléctricos
independientes. Como el relé permite el control de un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada,
podemos considerar este como un amplificador eléctrico.
Transformador: Dispositivo eléctrico que está compuesto de una bobina de cable unida a una o varias bobinas
más y que, aprovechando el efecto de inducción entre bobinas, se utiliza para unir varios circuitos de corriente
alterna.
Transductor. Es un dispositivo que recibe una determinada energía de entrada y devuelve una energía de
salida que suele ser diferente al tipo de energía de entrada.
INTRODUCCION

4. PROCESOS
Los circuitos electrónicos se forman con componentes pasivos y elementos electrónicos en
una determinada configuración. Esta nos proporciona una salida con una o varias señales que
se pueden traducir en una función de tipo lineal o no lineal de otras señales aplicadas a la
entrada de la misma.
hablar de dos tipos de magnitudes
de trabajo:
Magnitudes continuas. Son aquellas que tienen variaciones, de forma uniforme, tomando un número infinito de
valores.
Magnitudes discretas. Son magnitudes que no sufren variaciones de forma uniforme, entre determinados
valores.
Estas magnitudes son los referentes tanto para señales de corriente eléctrica como para las señales de tensión y
eléctricas, teniendo como características principales las siguientes:
Se transmiten sin dificultad
Se pueden almacenar para reproducirlas posteriormente
Tienen bajo coste y Son muy fiables y fáciles de procesar

5. PROCESOS
Cuando hablamos de proceso nos referimos a esa parte del sistema que, mediante una determinada entrada
(información, material, etc), produce una o varias transformaciones que dan lugar a la obtención de material en
forma de producto elaborado.
Dentro de los procesos industriales podemos diferenciar entre:
Procesos continuos. Son procesos caracterizados por la producción en forma de flujo continuo de material. Utiliza
variables de tipo analógico.
Procesos secuenciales. Son procesos de producción en forma de unidades o número concreto de piezas. Utiliza
variables de todo/nada.
Según estas definiciones , podemos concretar en la industria dos grandes tipos de sistemas automáticos de
control.
Sistemas Automáticos de Control Secuenciales (procesos secuenciales).
Sistemas Automáticos de Regulación (procesos continuos).

6. Sistemas de control secuencial
controlan sistemas de tipo dinámico, de eventos discretos, que cambian de estado por la aparición de una o
varias señales (un pulso, paso por niveles, etc).
Función lógica:
si NS = 1 entonces VE = 0
si NI = 0 entonces VE = 1

7. Sistemas automáticos de regulación
El proceso que se va a controlar es de tipo continuo.
Lo que se pretende es que un conjunto de variables
continuas del proceso lleguen a alcanzar determinados
valores específicos en base a otras tantas referencias o
consignas aportadas.
δc: Ángulo de timón necesario para corregir el rumbo
δ: Ángulo del timón

8. AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS
Relé: interruptor que tiene varios contactos accionados por efectos de tipo electromagnético y/o electrónicos. Puede tener
uno o varios contactos conmutados que pueden actuar tanto en la apertura como en el cierre de uno o varios circuitos.
Elevada dureza
Gran resistencia mecánica
Poca resistencia al contacto
Leve tendencia al soldeo
Escasa tendencia a la formación de sulfuros
Resistencia a la erosión
Gran conductividad térmica y eléctrica

9. AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS
Podemos clasificar, los relés, según su funcionamiento, teniendo los siguientes:
Electrodinámicos. Funcionan con la acción de dos campos magnéticos inducidos por una bobina móvil y otra fija.
Electrónicos. Utilizan tiristores y triacs.
Térmicos. Se basan en la acción ejercida por la deformación de una lámina bimetálica que es recorrida por una
corriente eléctrica.
De inducción. Trabajan con campos magnéticos alternos desfasados.
Electromagnéticos. Se fundamentan en la fuerza de atracción de las piezas magnéticas que provocan el
movimiento de las piezas según la reluctancia.
También podemos clasificarlos en función de las características constructivas, pudiendo distinguir los siguientes
tipos:
Relés con cápsula protectora. Los contactos están dentro de una cápsula hermética de cristal que los protege.
Relés con cápsula interruptora de mercurio. Este tipo utiliza cápsulas interruptoras de mercurio en lugar de
resortes, siendo mejores cuando se trabaja con potencias elevadas.
Relés intermitentes. Los contactos se abren o cierran brevemente.
Relés de resonancia. Trabajan en una determinada frecuencia denominada ‘frecuencia de resonancia’.
Relés polares. Funcionan dependiendo de la corriente excitadora, combinando efectos de un electroimán y de un
imán permanente.
Relés apolares. Funcionan de manera independiente de la corriente excitadora.

10. Rele de inducción
Rele de capsula protectora

11. AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS
CONTACTOR: su funcionamiento se basa en el mismo principio, desarrollando el contactor un trabajo con tensiones eléctricas
más elevadas.
Se compone de tres partes:
Polos. Se encargan de interrumpir o activar el paso de la corriente por el circuito de potencia. Está formado de
una parte móvil y otra fija.
Contactos auxiliares. Estos elementos aseguran los mandos, la alimentación y los enclavamientos en los
contactores. Estos contactos pueden ser abiertos, cerrados, NA+NC o temporizados.
Electroimán. Está formado por una bobina y un circuito magnético.

12. Transductores y captadores
son elementos físicos que detectan variables y las convierten en otra para poder realizar su medición o manipulación. Se
pueden integrar en un mismo grupo de elementos denominados sensores.
La señal de entrada eléctrica o no, pero la señal de salida que emite tendrá que ser eléctrica. El transductor se compone de
un sensor y un elemento receptor de la señal del sensor, que la transfiera como una señal de tipo eléctrico para poder
utilizarla de forma electrónica.

13. Sistemas de potencia y maniobra
La lógica cableada industrial consiste en el diseño de automatismos con circuitos cableados entre contactos
auxiliares de relés electromecánicos, contactores de potencia, relés temporizados, diodos, relés de protección,
válvulas óleo-hidráulicas o neumáticas y otros componentes.
Señalización
Potencia
Comando y control
Protección
Nos permite crear automatismos rígidos para tareas
secuenciales no modificables, por tanto, si tenemos que
modificar o crear otra tarea se precisará la realización de
un nuevo diseño. Su utilización se centra en el desarrollo
de pequeños automatismos, o en zonas críticas en las
que la seguridad de personas y máquinas no puede
depender del correcto funcionamiento de programas de
computación.

14. El circuito de potencia lleva de la línea
de fases L1, L2 y L3 al circuito de mando
de contactos de fuerza del contactor,
contacto del relé térmico y
motor.
Sistemas de potencia y maniobra
F1F.- Fusible
F2F.- Relé térmico (cerrado)
S0Q.- Pulsador de paro
(cerrado)
S1Q.- Pulsador de marcha
(abierto)
K1M.- Contacto abierto
Bobina del contactor

16. Sistemas de potencia y maniobra

17. Sistemas de potencia y maniobra
Este arranque se realiza mediante la
inclusión de varias resistencias,
provocando una disminución de la
intensidad necesaria en el arranque y
dando lugar a caídas de tensión en los
aparatos cercanos.
Con la utilización de estas resistencias,
la diferencia de potencial que se
genera entre los bornes es menor al
producirse una caída de tensión en las
distintas resistencias en serie.

18. Sistemas de potencia y maniobra
consiste en efectuar un conexión del
inductor del motor a la red haciendo uso de un
autotransformador, de este modo en el arranque
se aplica un bajo voltaje y se incrementa de
manera progresiva hasta alcanzar el régimen de
trabajo.
Este sistema tiene la ventaja de permitir la
elección de los valores de arranque, pero el
inconveniente de ser muy caro.

19. Sistemas de potencia y maniobra

20. Los pasos a seguir para la elaboración de un automatismo cableado, realizando la documentación necesaria son:
Interpretar las funciones concretas que tiene que desarrollar el automatismo.
• Realizar un esquema de principio para permitir una correcta aplicación de los contenidos.
• Efectuar las configuraciones cableadas posibles.
• Elegir los materiales y equipos que se adapten a las especificaciones técnicas determinadas.
• Desarrollar los cálculos para posteriormente configurar el equipo.
• Fundamentar el proceso documentándolo con:
• Memoria
• Esquemas de principio
• Planos
• Materiales y herramientas
• Equipos y programas utilizados
• Pruebas realizadas
Los pasos a seguir para el diagnóstico de averías en automatismos cableados son:
• Partiendo de los efectos que se producen en la máquina hay que identificar la avería.
• Estudiar los parámetros del automatismo e interpretar su documentación.
• Realizar hipótesis de la causa de la avería según los síntomas que presenta el automatismo.
• Efectuar un plan de ejecución.
• Utilizar los instrumentos apropiados para realizar la medición, interpretación y ajuste preciso.
• Delimitar los componentes o el equipo que origina la avería.
• Aplicar el procedimiento correcto para llevar a cabo las modificaciones o sustituciones necesarias.
• Realizar un informe detallando el proceso, incluyendo cálculos, esquemas, medidas, etc.

21. Sistemas de Señalización
conjunto de elementos que permiten informar a las personas con respecto a la mejor conducta a seguir en
determinadas circunstancias. permiten establecer una serie de informaciones en las zonas y/o puestos de
trabajo con el fin de conocer determinadas peculiaridades o circunstancias a tener en cuenta en nuestra
actividad.
• Ser clara
• Llamar la atención
• Tener una interpretación sencilla y única
• Debe ser conocida por todos
• Debe tener una correcta ubicación
Señales en forma de panel. En este grupo se incluyen:
• Señales de advertencia
• Señales de prohibición
• Señales de obligación
• Señales de lucha contra incendios
• Señales de salvamento o socorro
Señales luminosas y acústicas
Comunicaciones verbales
Señales gestuales

22. Sistemas de Señalización
Las disposiciones sobre señalización pretenden lograr que las señales sean lo más eficaces posibles y fácilmente apreciables.
Por este motivo en las señales el color se asocia a una determinada forma, y esta forma a una clase de señal.
Aplicaciones
Rojo.- Parada, peligro o alarma: aviso de
peligro potencial o situación inmediata de
peligro.
Amarillo.- Atención: cambio o cambio
inminente de condición.
Verde.- Seguridad: situación segura o
autorización para seguir una maniobra.
Azul.- Todo significado específico que no
esté cubierto por los colores anteriores.
Blanco.- Cualquier significado siempre que
no haya duda sobre la utilización del rojo,
verde o amarillo.

23. Sistemas de Señalización y protección
Real Decreto 485/97, sobre disposiciones mínimas en materia de señalización de
seguridad y salud, establece y concreta las distintas combinaciones de colores
Prevención de Riesgos Laborales obliga a la señalización de objetos, zonas y situaciones que existan en los
centros de trabajo susceptibles de provocar algún tipo de peligro.

24. Sistemas de Señalización

25. Sistemas de protección
• Seccionamiento
• Mando manual o a distancia
• Protección contra cortocircuitos
• Protección contra sobrecargas prolongadas
• Control de velocidad:
• Mediante los sistemas de arranque convencionales
• Con arrancadores electrónicos
• Con variadores electrónicos de velocidad
Protección preventiva o limitadora:
• Sondas térmicas
• Relés multifunción
Control permanente de aislamiento o dispositivos de corriente
residual

26. El suministro de energía eléctrica ofrece distintos sistemas de seguridad que van desde la propia central
suministradora hasta el punto de consumo, pasando por líneas y subestaciones intermedias.
Sistemas de protección
Un Relé de Protección debe cumplir una serie de requisitos :
• Exactitud en el funcionamiento
• Sensibilidad
• Consumo reducido
• Resistencia ante cortocircuitos
• Posibilidad de transmisión de los valores medidos para la indicación a
• distancia
• Incorporación de señales ópticas de funcionamiento
Su funcionamiento consiste en que al sobrepasar o descender del valor que tienen establecido de acción
hace que se dispare el interruptor de potencia.
Los más usados son los siguientes:
1. Magnetotérmicos
2. Relés térmicos
3. Interruptor diferencial
4. Cortacircuito fusible o fusible
5. Disyuntor

27. Sistemas de protección
Los magnetotérmicos sirven para proteger los
motores contra las sobrecargas. Se
componen de dos sistemas de protección,
uno de tipo magnético y otro de tipo térmico:
Protección Magnética. Está formada por una
bobina arrollada a un núcleo que se mueve al
excitar la bobina. Protege ante cortocircuitos.
Protección Térmica. Está formada por un
bimetal por donde pasa la corriente. Protege
ante sobrecargas. (Efecto Joule)

28. Sistemas de protección
El interruptor diferencial sirve como protección ante contactos indirectos relacionados a la puesta a tierra de las
masas. Se compone de dos bobinas en serie con los conductores de corriente que generan un campo
magnético opuesto y de un núcleo que puede accionar unos contactos.
Este elemento funciona cortando el paso de corriente a la carga, ya que al existir una diferencia de corriente en el
circuito el campo magnético generado no es nulo y produce la apertura de los contactos. Una vez activado se
precisa rearmarlo.

29. Sistemas de protección
La norma IEC 947-4 establece una serie de requisitos y define tres tipos de coordinaciones, que toleran un deterioro
aceptable para los aparatos tras un cortocircuito. Estos dos tipos son:
1. Coordinación tipo 1 (IEC 947-4-1). El material puede llegar a
causar daños en elementos componentes, pero el deterioro se
mantendrá dentro del gabinete. No se aceptan daños ni riesgos a
personas o instalaciones. Después se deberá rearmar la protección
reparando o reemplazando los componentes.
2. Coordinación tipo 2 (IEC 947-4-1). Solo se permiten los daños de
soldadura leves de los contactos, pero en el relé de sobrecarga no.
No se aceptan daños ni riesgos a personas o instalaciones. Debe ser
capaz de continuar sin precisar reparaciones o recambios.
3. Coordinación tipo 3 o total (IEC 947-6-2). No se aceptan daños ni
riesgos de soldadura en los aparatos de salida. Esta norma valida el
concepto de continuidad de servicio.
La coordinación de las protecciones es asociar un dispositivo de protección contra cortocircuitos a un contactor y a un
dispositivo de protección contra sobrecargas. Con esto se pretende corta a tiempo y sin peligro una corriente de sobrecarga
o de cortocircuito.