1 Instalaciones Automatizadas

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CAPÍTULO 1

INSTALACIONES AUTOMATIZADAS EN LOSEDIFICIOS: SISTEMAS CABLEADOS

1. INTRODUCCIÓN.

Cada día se fabrican más aparatos de automatización para viviendas y edificios. Ello permite ampliar las posibilidades de control automático de las instalaciones eléctricas. Un buen electricista debe conocer las posibilidades que le ofrecen todos estos dispositivos, así como su funcionamiento y su conexionado.

En una vivienda, en un local comercial o en una oficina, pueden montarse un gran número de

instalaciones automatizadas. En la mayoría de los casos, dichas instalaciones no suponen una gran inversión, y en cambio, proporcionan una mejora substancial del confort, del consumo o de la seguridad.

En este capítulo prestaremos una especial atención a todos los aparatos modulares, es decir, aquellos cuya forma y tamaño están normalizados y son adaptables a caja de distribución con carril DIN. Véanse dos ejemplos en la figura 1.1.

En estos apuntes podríamos haber incluido otros muchos dispositivos, especialmente en lo que se refiere a sensores. Pero esos elementos, o bien se estudian en otros módulos del ciclo o se emplean casi exclusivamente en la industria. En cualquier caso, pueden consultarse libros y catálogos especializados o buscarlos en internet.

En la página siguiente se muestra un índice de los aparatos que se estudiarán en este capítulo, así como la página en la que se encuentran.

No se explican aquí los diversos esquemas de conexionado de los aparatos, pero podrán consultarse en la presentación titulada "Sistemas cableados".

E. Enguix Instalaciones automatizadas en los edificios: sistemas cableados pág. 1/19

Fig. 1.1. Aparatos modulares para carril DIN y caja de distribución:a) Interruptor crepuscular, marca "Bticino"b) Interruptor horario, marca "Merlin Gerin"

a b

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2. ÍNDICE

3. Aparatos de protección 3.1. Interruptor magnetotérmico ..................................................................................................... 33.2. Interruptor diferencial .............................................................................................................. 33.3. Cámaras auxiliares para interruptores magnetotérmico y diferencial ........................................ 43.4. Limitador de sobretensiones .................................................................................................... 53.5. Biorruptor ................................................................................................................................. 5

4. Mecanismos para accionamiento manual4.1. Pulsador ................................................................................................................................. 64.2. Pulsador para persianas y toldos ............................................................................................. 64.3. Interruptor ............................................................................................................................... 64.4. Conmutador ............................................................................................................................ 6

5. Sensores o detectores5.1. Interruptor crepuscular ............................................................................................................ 75.2. Detector de movimiento .......................................................................................................... 75.3. Detector de luz y movimiento .................................................................................................. 85.4. Sensor de viento ..................................................................................................................... 85.5. Detector de inundación (o de fugas de agua) ........................................................................... 85.6. Sensor de humedad ................................................................................................................ 95.7. Sensor de gas ......................................................................................................................... 95.8. Detector de humo ................................................................................................................... 95.9. Termostato ............................................................................................................................. 95.10. Relé de control de nivel para líquidos .................................................................................. 10

6. Temporizadores y programadores6.1. Temporizador ........................................................................................................................ 116.2. Minutero de escalera ............................................................................................................. 126.3. Preaviso de extinción ............................................................................................................ 126.4. Pulsador temporizado ........................................................................................................... 136.5. Interruptor horario ................................................................................................................. 136.6. Interruptor horario astronómico ............................................................................................. 13

7. Actuadores7.1. Telerruptor ............................................................................................................................ 147.2. Cámaras auxiliares para telerruptor ....................................................................................... 147.3. Relé y contactor .................................................................................................................... 15

8. Regulación8.1. Regulador de flujo luminoso .................................................................................................. 158.2. Programador de calefacción................................................................................................... 16

9. Gestión del consumo de energía9.1. Relé prioritario ....................................................................................................................... 169.2. Racionalizador de consumo .................................................................................................. 169.3. Contador modular de energía eléctrica .................................................................................. 179.4. Contador de impulsos ........................................................................................................... 179.5. Cuentahoras ......................................................................................................................... 17

10. Receptores10.1. Motor para persianas y toldos ............................................................................................. 1710.2. Electroválvula ...................................................................................................................... 1810.3. Transmisor telefónico .......................................................................................................... 18

11. Envolventes11.1. Cajas y armarios de distribución .......................................................................................... 19


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3. APARATOS DE PROTECCIÓN.

Los aparatos de protección son aquellos que resguardan el circuito eléctrico o a las personas que lo utilizan frente a defectos de aislamiento o funcionamientos imprevistos.

En otros módulos ya se han estudiado el interruptor magnetotérmico y el interruptor diferencial. Pero dada su importancia, en este capítulo haremos un breve repaso de dichos elementos, explicando también la constitución y las aplicaciones de las cámaras auxiliares. Igualmente se describen el funcionamiento y las utilidades de otros aparatos de protección.

3.1. Interruptor magnetotérmico.

Un interruptor magnetotérmico, según normas UNE, es “un aparato mecánico de conexión, capaz de establecer, soportar e interrumpir las corrientes del circuito”. Por lo tanto, es un dispositivo que protege la instalación.

La desconexión o apertura automática del interruptor magnetotérmico puede producirse por efecto magnetoeléctrico (cortocircuito) o por efecto térmico (sobrecarga).

Por su número de polos los interruptores magnetotérmicos pueden ser unipolares, unipolares más neutro, bipolares, tripolares y tripolares más neutro.

Una de las principales características del interruptor magnetotérmico es su curva de disparo. Según normas europeas (EN), dichas curvas son las que se indican en la tabla siguiente:

Curva Disparoentre

Protección de

B 3 y 5 In Grandes redes

C 5 y 10 In Receptores en general

D 10 y 20 In Receptores con puntas de carga elevadas

MA 12 In Motores

Z 2'4 y 3'6 In Circuitos electrónicos

Se fabrican interruptores automáticos modulares de las siguientes intensidades nominales: 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 y 63 A. También los podemos encontrar de intensidades inferiores y superiores, aunque no se mencionan aquí puesto que no suelen emplearse en las instalaciones eléctricas de viviendas.

Según el R.B.T. en las instalaciones domésticas y del sector terciario se emplearán interruptores magneto- térmicos con una capacidad de corte mínima de 4500 amperios, aunque suelen usarse los de 6000 A. En la industria se utilizan de 10 kA.

Se recomienda utilizar terminales para unir los conductores al magnetotérmico, especialmente cuando se trate de cables flexibles. Los puentes de conexión entre varios magnetotérmicos deben realizarse, si es posible, por medio de peines o barras colectoras, fig. 1.2.

3.2. Interruptor diferencial.

Tiene la función de proteger a las personas contra contactos directos e indirectos. También puede evitar incendios, ya que limita las posibles corrientes de fuga de los circuitos eléctricos.


Fig. 1.2. a) Interruptor magnetotérmico tripolar, marca "Simon"b) Peine o barra colectora

a

b

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Como podemos ver en la figura 1.3, el interruptor diferencial consta básicamente de un núcleo toroidal (1), a cuyo alrededor se arrollan los conductores de entrada y salida del circuito. En condiciones normales las intensidades de entrada y salida son iguales, pero de sentido contrario. Dichas intensidades crean en el núcleo toroidal sendos flujos magnéticos de sentido contrario, que se anulan mutuamente.

Cuando en el circuito se produce una fuga de corriente a tierra (2), las intensidades de entrada y salida son distintas. Entonces la suma de los flujos magnéticos en el núcleo toroidal no es igual a cero. El flujo resultante induce una corriente eléctrica en una bobina de disparo (3), la cual acciona el mecanismo de apertura del aparato.

Una de las principales características de un diferencial es su sensibilidad (intensidad diferencial residual), es decir, la corriente de fuga a partir de la cual el aparato debe actuar. Las sensibilidades normalizadas son: 10, 30, 300, 500 mA y 1 A.

Al elegir el interruptor diferencial, se tendrá en cuenta que su intensidad nominal debe ser igual o superior a la intensidad nominal del interruptor magnetotérmico que le precede.

Existen interruptores diferenciales bipolares y tetrapolares. También los hay que además contienen mecanismos de disparo magnetoeléctrico y térmico. De este modo el mismo aparato protege contra: contactos directos e indirectos, cortocircuitos y sobrecargas.

Se fabrican diversos tipos de diferenciales:- AC, para corrientes de fuga alternas.- A, para fugas de corriente alternas con componente continua (se emplean para proteger circuitos que lleven dispositivos electrónicos como televisores, ordenadores, etc.)- Selectivos, con retardo de disparo.

Los interruptores diferenciales van provistos de un pulsador de prueba (o test). Al accionarlo, el diferencial debe dispararse, lo cual demuestra que funciona correctamente. Se recomienda comprobarlo periódicamente. Si no dispara, el diferencial deberá sustituirse inmediatamente.

Cuando el interruptor diferencial protege circuitos en los que se requiere una continuidad del servicio lo más fiable posible, se recomienda asociarle cámaras de reconexión automática, véase la figura 1.4.b. Este sistema suele emplearse en la protección de frigoríficos y sobretodo en casas de campo que no estén permanentemente habitadas, cuando queden en servicio sistemas de alarma, riego, etc. Para esta aplicación también pueden emplearse interruptores diferenciales superinmunizados.

3.3. Cámaras auxiliares para interrupt. automáticos.

Algunos modelos de interruptores magnetotér-micos y diferenciales presentan la posibilidad de poder acoplarles lateralmente cámaras auxiliares, que pueden tener diversas funciones, por ejemplo:

Auxiliar de señalización. Se trata de un bloque con uno o varios contactos para señalizar si el interruptor automático está conectado o desconectado.

Desconexión a distancia. Existen modelos con principios de funcionamiento diferentes, pero todos ellos sirven para desconectar el magnetotérmico a distancia desde pulsadores NA o NC.


Fig. 1.3. Constitución eléctrica simplificada de un interruptor diferencial bipolar

L N

(1)

(3)

(2)

Fig. 1.4. a) Auxiliar de señalización, "Medex"b) Interruptor diferencial con cámara de reconexión automática, marca "Merlin Gerin"

a b

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Mando motorizado. Permite el cierre y la apertura a distancia.

Relé de reconexión automática. Su función es la de reconectar el magnetotérmico o el diferencial después de que se haya producido un fallo temporal. Se usa en instalaciones que requieren una gran continuidad en el servicio.

3.4. Limitador de sobretensiones.

Se trata de un dispositivo que protege los equipos eléctricos y electrónicos contra las sobreten-siones transitorias. Estas sobretensiones pueden ser de origen atmosférico o industrial.

Se fabrican limitadores de uno o varios polos para líneas de corriente alterna a tensiones industriales. También existen limitadores para línea telefónica y redes informáticas. Véase la figura 1.5.

Se deberá colocar un limitador de sobretensiones en cada una de las fases y el neutro. Se fabrican limitadores con varios niveles de sensibilidad: unos están diseñados para colocarlos aguas arriba del interruptor diferencial, otros se sitúan aguas abajo y otros lo más cerca posible de los receptores a proteger. En cada caso se seguirán las instrucciones del fabricante.

También podemos encontrar limitadores enchufables. No necesitan ningún tipo de cableado, ya que se insertan entre la base de enchufe y la clavija del aparato a proteger. Véase la figura 1.5.a.

El limitador de sobretensiones suele disponer de señalización óptica o un contacto auxiliar, para indicar que debe sustituirse por haber llegado al final de su vida útil.

En ocasiones, el limitador necesita estar protegido por fusibles o magnetotérmico. En cada caso consultaremos y respetaremos las recomendaciones del fabricante.

3.5. Biorruptor.

Se trata de un aparato que proporciona protección a las personas frente a los efectos de los campos electromagnéticos.

Los receptores conectados a la red eléctrica generan campos electromagnéticos, que cuando superan ciertos niveles pueden ser perjudiciales para las personas. El biorruptor corta la corriente del circuito cuando todos los receptores están en reposo. Si el usuario activa alguno de los aparatos, el biorruptor detecta la demanda de corriente y conecta instantáneamente el circuito.

El biorruptor se emplea sobretodo en el sector doméstico y terciario, especialmente en los dormitorios de las viviendas y en las habitaciones de los hoteles.


Fig. 1.5. Limitadores de sobretensiones:a) enchufableb) modular, tripolar, marca "Safetec" (ver cartuchos enchufables)c) para línea telefónica, marca "Cirprotec"d) para redes de datos, marca "Citel"

a b c d

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4. MECANISMOS PARA ACCIONAMIENTO MANUAL.

Los elementos de accionamiento manual son gobernados a voluntad por el usuario de la instalación eléctrica. Téngase en cuenta que estos mecanismos también suelen emplearse en las instalaciones automatizadas y además pueden ser modulares, por lo tanto se podrán alojar en cuadro de distribución.

4.1. Pulsador

Los pulsadores disponen de uno o varios contactos que al ser accionados cambian de posición. Sus contactos pueden ser normalmente abiertos (NA) o normalmente cerrados (NC).

En las instalaciones automatizadas suele preferirse el uso de pulsadores NA en lugar de interruptores, conmutadores y cruzamientos. Los pulsadores requieren un cableado más sencillo y su precio es considerablemente menor.

4.2. Pulsador para persianas y toldos.

Las persianas y los toldos se pueden plegar y desplegar por medio de motores eléctricos con doble sentido de giro. Estos motores se suelen manejar por medio de dos pulsadores: subir y bajar. Normal-mente los dos pulsadores van montados en un mismo soporte y llevan un enclavamiento mecánico. De esta forma se evita que puedan accionarse simultáneamente. Figura 1.6.a.

4.3. Interruptor.

Es un elemento con dos posiciones estables. En una de ellas el contacto está abierto, en la otra, cerrado. Los interruptores pueden tener uno o varios contactos, pudiendo ser: unipolares, bipolares, tripolares, etc.

En algunos interruptores modulares se pueden acoplar lateralmente bloques de contactos auxiliares, por ejemplo para señalización. Otros disponen de pilotos luminosos que indican su estado: cerrado o abierto, o simplemente señalizan la situación física del interruptor.

4.4. Conmutador.

Es un mecanismo que tiene un borne llamado "común" y dos o más bornes de salida. Por lo tanto el conmutador tendrá dos o más posiciones, y en cada una de ellas dejará pasar la corriente por un camino diferente.

Nota: Los pulsadores, interruptores y conmutadores pueden llevar una cerradura con llave. De esta forma se evita que sean accionados por personas no autorizadas. En algunos casos la llave se sustituye por una tarjeta (figura 1.6.c), una tarjeta magnética o un teclado codificado (figura 1.6.d).


Fig. 1.6. Mecanismos de accionamiento manual:a) Pulsador para persianas y toldos, marca "Simon" c) Interruptor a tarjeta, marca "BTicino"b) Interruptor modular, con indicador luminoso, marca "Hager" d) Lector de tarjetas con teclado

a b c d

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Mediante un emisor y un receptor de infrarrojos (IR) o por radiofrecuencia (RF) también se pueden gobernar lámparas, persianas, toldos, reguladores electrónicos de luz, etc. El emisor puede colocarse de forma fija o móvil y el receptor puede ser modular o empotrable para caja universal. Hay modelos con uno o varios canales para gobernar una o varias cargas de forma individual o colectiva. En los de infrarrojos es importante que el receptor esté correctamente situado, ya que ha de ser “visible” desde el emisor.

5. SENSORES O DETECTORES.

Los sensores son elementos que detectan alguna magnitud física o química y la convierten en una señal eléctrica, abriendo o cerrando un contacto, encendiendo un piloto luminoso o emitiendo un sonido que advierta al usuario.

5.1. Interruptor crepuscular.

Se trata de un sensor de luz, que va provisto de uno o varios contactos, que se abren o se cierran en función de la intensidad luminosa que incide sobre el detector.

El funcionamiento del interruptor crepuscular se basa en una resistencia LDR (Resistencia Dependiente de la Luz) conectada en un circuito electrónico y un relé con uno o varios contactos.

El interruptor crepuscular lleva un botón que sirve para regular el nivel de luz al cual se invierte la posición de su contacto. Algunos interruptores crepusculares, también disponen de un conmutador con el mismo propósito.

Se fabrican interruptores crepusculares con el sensor de luminosidad incorporado, y otros que llevan una sonda, la cual se coloca a cierta distancia y se conecta por medio de dos o tres conductores. Véase la figura 1.7.

En los interruptores crepusculares, el cambio de posición de su contacto suele estar retardado un tiempo que oscila entre 10 segundos y un minuto, según modelo y fabricante.

También se fabrican interruptores crepusculares horarios. Estos interruptores son programables, y su contacto se acciona en función de la hora y del nivel de iluminación.

La principal aplicación del interruptor crepuscular es la activación del alumbrado, sobretodo en exteriores. Para esta función también pueden emplearse interruptores horarios e interruptores astronómicos. Dichos elementos se estudian en los apartados 6.5. y 6.6. respectivamente.

Al colocar el interruptor crepuscular se tendrá en cuenta que no debe ser iluminado por el alumbrado que gobierna, puesto que en este caso las luces se encenderían y apagarían repetitivamente.

5.2. Detector de movimiento (o de presencia).

Un sensor de este tipo detecta los movimientos que se producen dentro de su campo de acción.

Su principal aplicación es como detector de presencia para activación de alarmas de intrusión. aunque también se utiliza para el encendido automático del alumbrado en aseos, pasillos, locales, etc. En este último caso suelen emplearse detectores con apagado retardado. El retardo suele oscilar entre 10 segundos y 10 minutos, siendo en la mayoría de los casos ajustable, bien por medio de un botón giratorio o por un conmutador.


Fig. 1.8. Sensores de movimientos

Fig. 1.7. Interruptor crepuscular con sonda exterior, marca "Theben"

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Los sensores de movimiento pueden ser activos o pasivos. Los primeros emiten una señal que es recogida después de rebotar en paredes y techos. Cuando advierten un cambio en las ondas detectadas, activan su contacto.

Los sensores pasivos funcionan por medio de infrarrojos, por lo que se recomienda no orientarlos en dirección a fuentes de calor: lámparas incandescentes, ventanas, aparatos de calefacción y corrientes de aire, ya que podrían producir falsas alarmas.

Tanto los sensores activos como los pasivos pueden activarse de forma indeseada por diversos motivos. Por ello suelen emplearse sensores mixtos, que incorporan en un mismo aparato los dos sistemas descritos anteriormente.

5.3. Detector de luz y movimiento.

Se trata de un aparato constituido por un interruptor crepuscular y un detector de movimiento. Suele emplearse para encendido de lámparas, sobretodo en exteriores. El nivel de iluminación para el encendido es regulable y el retardo de desactivación también suele ser ajustable.

5.4. Sensor de viento.

Se trata de un detector con un contacto NA, que se cierra cuando el viento supera una velocidad determinada. Su principal utilidad es el plegado automático de toldos, ante el peligro de rotura que supone un viento excesivo. Fig. 1.9.a.

El sensor de viento suele asociarse con un interruptor crepuscular, que ordena la subida y bajada del toldo. Pero si hay mucho viento actúa el "anemómetro", recogiendo el toldo, hasta que al amanecer del día siguiente, vuelve a desplegarse.

A la hora de diseñar un circuito eléctrico para recoger el toldo por medio de un sensor de viento, se deberá tener en cuenta que el viento no es constante, por lo que el contacto del sensor deberá llevar algún tipo de realimentación. Al tratarse de un aparato mecánico, no es necesario alimentarlo.

5.5. Detector de inundación (o de fugas de agua).

Como su propio nombre indica, se trata de un sensor de agua. Se emplea como sistema de detección de escapes de agua en viviendas y edificios para aviso o corte del suministro.

El sensor de agua está compuesto por un circuito electrónico, que lleva conectada una sonda exterior sensible al agua, que se colocará lo más cerca posible del suelo, para detectar la avería con rapidez. Figura 1.9.c.

Los detectores de agua se fabrican con señalización óptica y acústica. Muchos disponen además de un contacto, que podrá alimentar, por ejemplo, la electroválvula de entrada de agua.


Fig. 1.12. Interruptor crepuscularcon sonda exterior, marca “Theben”

Fig. 1.9. Sensores: a) de viento, b) de humedad, c) de inundación, d) de lluvia

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5.6. Sensor de humedad.

Este sensor detecta la humedad relativa que tiene el terreno. Suele emplearse para activar el riego automático de jardines. Aunque para este fin es preferible utilizar los detectores de lluvia, puesto que son más sencillos y más baratos.

Los detectores de lluvia están compuestos por una cazoleta, que se coloca al aire libre, en la cual hay un flotador o dos electrodos que proceden de una central. Si ha llovido últimamente, hay agua en el recipiente, su contacto está abierto y no permite la puesta en marcha del sistema de riego.

5.7. Sensor de gas.

Detecta la presencia de gases combustibles en el aire. La mayoría de detectores de este tipo se basan en el efecto semiconductor que poseen algunos materiales cuando se encuentran en atmósferas con determinados niveles de gas. Figura 1.10.a.

Se fabrican detectores para: monóxido de carbono, metano, propano, butano, gas ciudad, etc. Algunos gases pesan más que el aire, por ejemplo el butano y el propano. Un sensor para este tipo de gases debe colocarse lo más cerca posible del suelo. En cambio, el gas ciudad pesa menos que el aire, luego un detector para este gas se colocará cerca del techo.

5.8. Detector de humo.

El sensor de humo se activa cuando en su campo de acción se produce cierta cantidad de humo, cerrando un contacto o haciendo sonar su zumbador interno.

Se fabrican sensores de humo fotoeléctricos e iónicos. El funcionamiento de los primeros se basa en el hecho de que el aire, al contener cierta cantidad de humo, se vuelve más opaco. Un rayo de luz en el interior del sensor atraviesa el aire y detecta su opacidad. Puesto que el humo suele ascender, los detectores se colocarán en el techo.

Los sensores iónicos llevan una pequeña cantidad de un isótopo radioactivo que emite radiación alfa. La radiación pasa a través de una cámara abierta en la que se encuentran dos electrodos, permitiendo una pequeña y constante corriente eléctrica. Si entra humo en esa cámara se reduce la ionización del aire y la corriente varía, con lo que se activa la alarma. Al desinstalar los sensores de humo iónicos deben entregarse a una entidad autorizada para la recogida de residuos radiactivos.

Nota: Los sensores de inundación, de gas y de humo pueden funcionar de forma independiente o formar parte de un sistema integrado. En este último caso se trata de una “alarma técnica”.

Cuando se produzca una detección, la alarma técnica podrá activar su señalización óptica y acústica o bien cerrar un contacto. Éste a su vez podrá alimentar pilotos, electroválvulas, sirenas o incluso activar transmisores telefónicos con el fin de realizar una llamada de aviso a un teléfono previamente programado.

5.9. Termostato.

Es un sensor de temperatura, que cambia la posición de su contacto al variar la temperatura por encima o por debajo de un valor ajustable. Si se emplea para calefacción su contacto estará cerrado a temperatura baja y abierto a temperatura alta. Si se emplea para aire acondicionado, funcionará al revés.


Fig. 1.10. a) Sensor de gas, de empotrar, marca "Simon"b) Detector de humo

a

b

http://es.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3n

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Los termostatos pueden ser mecánicos o electrónicos. Los primeros se basan en una lámina bimetálica, que se dobla más o menos según la temperatura existente, accionando un contacto. Los termostatos electrónicos se fundamentan en el efecto que produce la temperatura en un termopar. Fig. 1.11.

Algunos termostatos incorporan un sencillo circuito electrónico para controlar dos temperaturas diferentes: “confort” para las horas de ocupación de los locales y “reducida” para los periodos de desocupación. Con ello podemos conseguir un considerable ahorro de energía.

También se fabrican cronotermostatos que son termostatos programables y pueden tener uno o varios contactos para controlar la calefacción de varias zonas. Véase el apartado "8.2. Programador de calefacción".

Recomendación. Muchos estudios realizados demuestran que al regular el termostato, una variación de uno o dos grados puede suponer un considerable ahorro de energía. Tanto en invierno como en verano, se recomienda ajustar el termostato a una temperatura agradable, pero sin malgastar energía de forma innecesaria.

5.10. Relé de control de nivel para líquidos.

Los sensores de nivel para líquidos detectan la altura a la que se encuentra un líquido en el interior de un pozo o un depósito, activando o desactivando el sistema de llenado o de vaciado, según cada caso.

En el mercado existe una gran variedad de detectores de nivel. En primer lugar podemos dividirlos en sensores para líquidos conductores o no conductores de la electricidad.

Los detectores de nivel para líquidos conductores suelen tener un circuito electrónico, del cual salen varias sondas, que al estar introducidas en el depósito (o en el pozo) hacen circular una corriente eléctrica por el interior del líquido. Véase la figura 1.12. A medida que el nivel baja o sube, se activa o desactiva un relé interno con un contacto, el cual a su vez puede gobernar una electroválvula o una electrobomba.

Los detectores de nivel para líquidos no conductores se basan en diversos fenómenos: flotación de una boya, vibración de una lengüeta, proximidad, rotación de un eje, etc. Figura 1.13.


Fig. 1.11. Termostatos de ambiente:a) electromecánico, marca "Sonder"b) digital, marca "Peisa"

a b

Sonda común Nivel mínimo

Nivel máximo

Central

Fig. 1.12. Relé de control de nivel para líquidos conductores:a) centralita, marca "Orbis"b) colocación de las sondas

a b

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Nota: Existen otros muchos tipos de sensores y detectores que no trataremos aquí, ya que se estudian en otros módulos, por ejemplo: detectores magnéticos, de sonido, de rotura de cristales, barreras luminosas, detectores capacitivos e inductivos, presostatos, etc.

6. TEMPORIZADORES Y PROGRAMADORES.

6.1. Temporizador.

Los temporizadores son dispositivos que cierran o abren sus contactos con un retardo ajustable dentro de ciertos límites. Por su modo de temporización, los más empleados son:

- temporizadores a la conexión- temporizadores a la desconexión- temporizadores a la conexión y desconexión- relés intermitentes

Actualmente la mayoría de temporizadores son electrónicos. Disponen de dos bornes de alimentación del circuito electrónico y uno o varios contactos, que pueden ser NA o NC.


Fig. 1.13. Sensores de nivel para líquidos:a) ultrasónico, b) óptico, c) por presión, d) por vibración

a b c d

Fig. 1.14. Diagramas de tiempo o "cronogramas" de varios tipos de temporizadores

Temporizador a la conexión:- Al alimentar la bobina los contactos cambian de posición con retardo.- Al desalimentar la bobina los contactos vuelven a su posición instantáneamente.

Temporizador a la desconexión:- Al alimentar la bobina los contactos cambian de posición instantáneamente.- Al desalimentar la bobina los contactos vuelven a su posición estable con retardo.

Relé intermitente:Es un dispositivo que abre y cierra sus contactos de forma cíclica. Los tiempos de cierre y apertura pueden ser iguales o diferentes, según modelo, y en la mayoría de los casos son ajustables dentro de ciertos límites.

c o n t a c t o N C

c o n t a c t o N C

c o n t a c t o N C

0

t 1 t 2

I N T E R M I T E N T E

c o n t a c t o N A

b o b i n a1

1

0

0

t 2t 1

c o n t a c t o N A

b o b i n a0

10

01

1

T E M P O R I Z A D O R A L A D E S C O N E X I Ó N

T E M P . A L A C O N E X I Ó N Y D E S C O N E X I Ó N

1

c o n t a c t o N A

b o b i n a0

01

0

1

c o n t a c t o N A0

1

0

1

t t

T E M P O R I Z A D O R A L A C O N E X I Ó N

b o b i n a1

t

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Algunos fabricantes también comercializan temporizadores multifunción. Son aparatos que mediante uno o varios botones permiten ajustar los tiempos y elegir el modo de funcionamiento:

- temporización al cierre- temporización a la apertura- temporización al cierre y apertura- generador de impulsos (intermitente)- temporización acumulada al cierre- conexión y desconexión aleatorias- temporización memorizada al cierre

El principal inconveniente de los temporizadores multifunción es que suelen ser bastante más caros que los temporizadores monofunción.

6.2. Minutero de escalera.

Se trata de un temporizador que suele utilizarse para desconectar automáticamente el alumbrado de escaleras, garajes, etc. Está compuesto por una bobina (actualmente un circuito electrónico) y un contacto. Podemos encontrar minuteros con tres o cuatro bornes. En cualquier caso se respetará el esquema de conexionado proporcionado por el fabricante.

La bobina del minutero se conecta a uno o a varios pulsadores NA asociados en paralelo. Al accionar alguno de ellos, el minutero cierra su contacto y se enciende el alumbrado. Transcurrido un tiempo programable, las luces se apagan automáticamente.

Los minuteros de escalera suelen tener dos (a veces tres) posibilidades de funcionamiento:- encendido temporizado- encendido permanente- siempre apagado

Generalmente, en su cara frontal llevan un selector para elegir el modo de funcionamiento, y también un pequeño botón giratorio, que permite regular el tiempo hasta la desconexión. Este tiempo suele oscilar entre 1 y 20 minutos, según modelo y fabricante. Figura 1.16.

6.3. Preaviso de extinción.

Es un aparato que se acopla siempre a un minutero de escalera. Su función es la de advertir al usuario de que el alumbrado está a punto de apagarse. El aviso consiste en que las lámparas dan menos luz de lo normal. De este modo, el usuario puede accionar el pulsador antes de que se produzca el apagado total.

Los preavisos de extinción, están constituidos básicamente por un diodo, que sólo deja pasar la corriente en un sentido, por lo que sólo son aplicables a las lámparas incandescentes y halógenas con transformador ferromagnético.


Fig. 1.15. Tempori-zador multifunción

Fig. 1.16. Minuteros de escalera:a) a dos hilos, marca "Orbis" b) a 4 hilos, marca "ABB", c) conexionado a 3 y a 4 hilos, marca "Orbis"

a b c

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6.4. Pulsador temporizado.

Algunos fabricantes comercializan pulsadores que no necesitan ser conectados a un minutero de escalera, puesto que ya lo llevan incorporado en su interior. Algunos modelos permiten añadir otros pulsadores convencionales en paralelo, con lo cual aumenta el número de puntos de mando. Véase la figura 1.17.

Otra mejora añadida, empleada sobretodo en garajes, consta de un pulsador temporizado, al cual se puede conectar, además del alumbrado, un extractor de humos. Al accionar el pulsador se enciende el alumbrado y se pone en marcha el extractor. Después de unos minutos se apaga el alumbrado y más tarde se detiene automáticamente el extractor.

6.5. Interruptor horario.

Es un reloj programable con uno o varios contactos. Los interruptores horarios pueden clasificarse básicamente en dos tipos:

- analógicos- digitales (o electrónicos)

El interruptor horario analógico dispone de una o dos circunferencias (a veces llamadas esferas) formadas por lengüetas o caballetes desplazables. Dichas lengüetas sirven para programar las horas de cierre y de apertura de los contactos. El intervalo mínimo entre dos maniobras consecutivas suele ser grande: de 15 ó 30 minutos en los interruptores horarios de programa diario y de 2 horas en los de programa semanal.

Los programadores horarios digitales no tienen este problema, ya que habitualmente el intervalo mínimo entre dos maniobras consecutivas es de un minuto, y en algunos modelos incluso de un segundo.

Los interruptores horarios digitales casi siempre llevan una pequeña batería recargable, que les permite seguir funcionando incluso cuando no hay tensión de red.

Algunos fabricantes producen interruptores horarios enchufables, figura 1.18.c. Se trata de un programador con una base de enchufe bipolar con tierra y una clavija del mismo tipo. Su principal utilidad es la de programar la puesta en marcha y la parada de electrodomésticos, del riego, etc.

6.6. Interruptor horario astronómico.

Es un programador electrónico diseñado para el control automático del encendido y apagado de las instalaciones de alumbrado que se rigen por el sol.


Fig. 1.17. Pulsador temporizado para caja de universal, marca "Dinuy" (lleva piloto luminoso)

Fig. 1.18. Interruptores horarios:a) analógico, marca "Arvo"b) digital, marca "Merlin Gerin"c) enchufable, marca "Orbis"

a b c

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El interruptor astronómico calcula las horas del orto (amanecer) y del ocaso (anochecer), abriendo y cerrando un contacto, el cual alimenta la bobina de un contactor, que a su vez gobierna el alumbrado.

Después de instalar el interruptor astronómico, ha de programarse indicándole el lugar geográfico donde se encuentra, puesto que como todos sabemos, las horas de salida y puesta del sol dependen de la latitud, pero sobretodo de la longitud. Para llevar a cabo dicha programación, según los diferentes modelos, puede introducirse por coordenadas, por un sistema de zonas o eligiendo entre una lista de ciudades o provincias. Además, el interruptor astronómico permite corregir el horario preestablecido hasta en media hora, ya que su situación topográfica también influye en el horario solar. Fig. 1.19.

Casi todos los interruptores astronómicos llevan contactos de salida auxiliares, que sirven para gobernar otros circuitos, como por ejemplo los relés de reducción de flujo luminoso.

7. ACTUADORES.

En este apartado estudiaremos los aparatos que sirven de enlace entre los órganos de mando y los receptores. Cuando el elemento de mando acciona directamente un receptor, por lo general no es necesario emplear actuadores, pero como veremos, en algunos casos estos últimos son imprescindibles.

7.1. Telerruptor.

Básicamente es un dispositivo con una bobina, un sistema mecánico y uno o varios contactos. El telerruptor funciona del siguiente modo: cuando su bobina recibe un impulso eléctrico, hace que su contacto cambie de posición. Dicho contacto no vuelve a su estado original hasta que la bobina recibe un nuevo impulso de corriente. Actualmente los telerruptores suelen ser electrónicos y no disponen de bobina, sino de un circuito electrónico.

7.2. Cámaras auxiliares para telerruptor.

Algunos telerruptores permiten que se les puedan acoplar cámaras auxiliares:

- Con contactos instantáneos. Pueden emplearse para señalización.

- Con contactos temporizados. Permiten crear una instalación que funciona como un minutero de escalera, pero que además, puede apagarse antes del tiempo establecido.

- Para mando centralizado. Si instalamos telerruptores con cámaras de este tipo, podremos gobernarlos de forma individual o centralizada.

- Para mando mantenido. Como los telerruptores están diseñados para funcionar con impulsos de corta duración, si se van a gobernar con contactos que permanecen cerrados más de unos pocos segundos, se empleará este tipo de cámara auxiliar.


Fig. 1.19. Interruptor horario astronómico:a) marca "Theben"b) llave de programación "Dinuy"c) zonas horarias para un Data Astro de "Orbis"

Permite traspasar la programación realizada en uno de los interruptores horarios al resto de relojes de una forma sencilla y rápida

a b c

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Cuando un telerruptor ha de gobernarse desde varios pulsadores con piloto luminoso incorporado (aproximadamente más de 8), se deberán instalar compensadores. En caso contrario el telerruptor funcionaría de forma incorrecta, debido a la suma de las pequeñas intensidades que circulan por los pilotos. En cada caso se deberán consultar las indicaciones del fabricante.

7.3. Relé y contactor.

El relé es un aparato constituido por una bobina y varios contactos, que pueden ser NA, NC o conmutados.

Un contactor es básicamente igual que un relé, pero el término contactor suele aplicarse cuando sus contactos son más robustos y soportan mayor intensidad. Por lo tanto el contactor se emplea para gobernar cargas de mediana y gran potencia.

Se emplean relés o contactores cuando el contacto de salida de cualquier órgano de mando no es capaz de soportar la intensidad absorbida por el receptor. También se usan relés y contactores cuando han de gobernarse cargas trifásicas a partir de un órgano de mando unipolar.

Se fabrican contactores unipolares, bipolares, tripolares y tetrapolares. Al contactor se le pueden acoplar cámaras auxiliares. Los contactos de las mismas suelen soportar menos intensidad que los contactos del propio contactor. Existen cámaras con contactos instantáneos y temporizados. Dentro de estos últimos los hay temporizados a la conexión y a la desconexión.

Los contactores modulares suelen emplearse en viviendas, oficinas y locales comerciales. Por ello es muy importante que produzcan el mínimo ruido posible. Con este fin también se fabrican contactores estáticos, los cuales no tienen piezas móviles. En este caso los contactos internos son sustituidos por tiristores o triacs.

Para elegir el contactor necesario en cada caso, en primer lugar habrá que considerar la tensión de alimentación de su bobina y después calcular la intensidad nominal mínima de sus contactos. Muchos fabricantes de contactores proporcionan tablas para determinar el calibre en función de varios parámetros, como son: tipo de carga, número de maniobras, tensión y potencia de la carga, etc.

8. REGULACIÓN.

8.1. Regulador de flujo luminoso.

Es muy usual llamar al regulador por su denominación inglesa: "dimmer". El regulador de flujo luminoso es un dispositivo electrónico, que ajusta la tensión en los extremos de la lámpara, para que ésta produzca más o menos luz. El flujo luminoso producido puede ajustarse por medio de un potenciómetro rotativo, por medio de un pulsador o simplemente por contacto del dedo con un sensor.

Otros reguladores funcionan de modo automático. Estos aparatos detectan la luz natural que entra del exterior y ajustan el flujo luminoso de las lámparas hasta conseguir la intensidad luminosa total requerida. También reciben el nombre de televariadores. Véase la figura 1.22.b. en la página siguiente.


Fig. 1.20. Telerruptores:a) de empotrar, marca "Legrand"b) modular tripolar, marca "Siemens"

a b

Fig. 1.21. Relé y contactor estático:a) Relé estático, marca "Carlo Gavazzi"b) Contactor estático, marca "Siemens"

a b

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La mayoría de los reguladores son para lámparas incandescentes, aunque también se fabrican otros para lámparas fluorescentes. Éstos últimos tienen una salida de 1-10 V que se conecta a un balasto electrónico adecuado, el cual proporciona al tubo la tensión y la frecuencia necesarias.

Algunos reguladores de luz tienen memoria, es decir, recuerdan el porcentaje de tensión que se aplicaba a la lámpara en el momento de apagarla.

8.2. Programador de calefacción.

Se trata de un aparato que permite optimizar el funcionamiento de la calefacción o del aire acondicionado en función de las temperaturas exterior e interior. Pueden tener una o más salidas, para regular la climatización de una o varias zonas.

Los programadores de calefacción pueden ser analógicos o digitales y suelen estar equipados con varios botones para ajustar las diferentes temperaturas: confort, reducida, antihielo, así como los horarios de puesta en marcha y parada de las diferentes zonas. Figura 1.23.

Los reguladores no pueden gobernar la calefacción directamente, ya que sus contactos no suelen soportar las intensidades necesarias. Por ello, casi siempre, las salidas de dichos contactos alimentarán relés o contactores de las características adecuadas.

Y recuerda. Muchos estudios realizados demuestran que al regular el termostato, una variación de uno o dos grados puede suponer un considerable ahorro de energía. Tanto en invierno como en verano, se recomienda ajustar el termostato a una temperatura agradable, pero sin malgastar energía de forma innecesaria.

9. GESTIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA.

Actualmente se fabrican varios aparatos que permiten reducir el precio de la factura eléctrica. En general, están orientados al aprovechamiento de la potencia contratada.

9.1. Relé prioritario.

Es un dispositivo que se instala delante de los receptores no prioritarios. Cuando el consumo del receptor prioritario alcanza el umbral prefijado, corta el paso de la corriente al receptor no prioritario. En el momento que la intensidad baja del mencionado umbral, vuelve a conectarlo, aunque suele hacerlo con un retardo de 5 a 10 minutos.

9.2. Racionalizador de consumo.

También denominado contactor economizador, es un aparato con una entrada y varias salidas. En una de las salidas se conectan los receptores prioritarios, en las otras los no prioritarios. Cuando la intensidad rebasa el límite prefijado, las salidas no prioritarias se desconectan una tras otra, hasta que la corriente desciende por debajo del mencionado límite. Unos minutos después, las salidas vuelven a conectarse automáticamente, pero sólo si no rebasan la intensidad ajustada.


Fig. 1.22. Reguladores de flujo luminoso:a) para empotrar en caja, marca "Dinuy"b) televariador modular, marca "Hager"

a b

Fig. 1.23. Programador digital de calefacción

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El contactor economizador se conecta inmediatamente después del interruptor diferencial. El umbral de intensidad debe regularse al mismo valor que el ICP (interruptor de control de potencia). Con el racionalizador se pueden conseguir las siguientes ventajas:

- aumentar el número de receptores sin aumentar la potencia contratada- reducir la potencia contratada- evitar el disparo repetitivo del ICP

Hay racionalizadores monofásicos y trifásicos. Suelen tener entre 1 y 4 salidas no prioritarias. Muchos racionalizadores llevan señalización luminosa en su cara frontal para indicar el estado de las salidas. Otros disponen de contactos para señalización a distancia.

9.3. Contador modular de energía eléctrica.

Es un contador de energía eléctrica de un tamaño relativamente pequeño, de funcionamiento generalmente electrónico y adaptable a carril DIN.

Estos contadores no se utilizan para tarificación de energía eléctrica, pero pueden llegar a ser muy útiles si pretendemos conocer el consumo de un circuito o de un receptor en particular.

El indicador del contador modular puede ser un integrador de tipo electromecánico o también una pantalla de cristal líquido.

En el caso de que se trate de un contador electrónico, podrá registrar los consumos diario, semanal, mensual, acumulado, etc.

Los contadores modulares pueden ser monofásicos y trifásicos. Si la corriente a medir supera la intensidad máxima del contador, se le pueden acoplar transformadores de intensidad. En este caso la lectura del contador habrá que multiplicarla por la relación de transformación del transformador.

9.4. Contador de impulsos.

Es un elemento destinado a contar el número de señales que recibe a través de un contacto. Dicho contacto puede pertenecer a cualquier elemento, pero suele ser casi siempre de un detector, por ejemplo: de proximidad, barrera fotoeléctrica, de movimiento, etc. También puede usarse para contar el número de veces que se ha puesto en marcha una carga determinada.

9.5. Cuentahoras.

El cuentahoras o contador horario es un dispositivo que contabiliza el número de horas que un circuito o un receptor han estado en marcha. Se conecta en paralelo con el receptor a medir. Suele llevar un botón de puesta a cero. A veces lleva un contacto que se cierra al llegar a un número de horas previamente programado.

10. RECEPTORES.

En este apartado no trataremos todos los receptores que se pueden instalar en viviendas, locales comerciales u oficinas, sino solamente aquellos que no hemos estudiado hasta ahora en otros módulos.

10.1. Motor para persianas y toldos.

Las persianas y los toldos pueden accionarse mediante motores monofásicos de doble sentido de giro. Se trata de motores de fase partida con condensador. Estos motores disponen de engranajes que reducen la velocidad de giro y finales de carrera regulables que limitan el recorrido de la persiana o del toldo.


Fig. 1.24. Racionalizador de consumo de 3 vías

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El motor para persianas y toldos se instala en el interior del rodillo de enrollamiento. Al fabricarse rodillos de varios diámetros, también los motores pueden tener tamaños diferentes: 40 mm, 50 mm, 60 mm, etc. Puesto que el peso de la persiana o del toldo varía en función de su tamaño y del material del que estén fabricados, los motores se elegirán de la potencia adecuada.

10.2. Electroválvulas para agua y gas.

Las electroválvulas consisten en una pequeña bobina que acciona un mecanismo, el cual abre o cierra el paso del agua o del gas por su interior. Se colocan en la tubería de entrada, inmediatamente después de la llave de paso general.

Cuando se produzca una fuga de agua o de gas y cuando se detecte humo, los sensores podrán accionar la electroválvula correspondiente, cortando el suministro.

En general las electroválvulas pueden ser “normalmente abiertas” o “normalmente cerradas”. Lo mejor es emplear electroválvulas que cuando no estén alimentadas permitan el paso del agua o del gas. Se fabrican electroválvulas con rearme manual o con rearme automático. En cada caso habrá que estudiar cuál es la mejor solución.

10.3. Transmisor telefónico.

Es un aparato electrónico que se emplea para activar o desactivar cargas a través del teléfono y también para realizar llamadas de aviso a cualquier número de teléfono previamente programado. En este segundo caso suele llamarse “transmisor telefónico bidireccional”.

El transmisor suele disponer de varias entradas de alarma, a las cuales podrán conectarse los sensores: de fugas de agua, de gas o de humo. Cuando se produzca una detección, se activará automáticamente, llamando a uno o varios teléfonos previamente programados. Podrán disponer además, de una o varias salidas, en las cuales se conectarán las cargas que deseemos activar a través del teléfono. Podremos activarlas, desactivarlas o incluso consultar el estado actual de las mismas.


Fig. 1.26. Electroválvulas para gas y agua, marca "Merlin Gerin"

Fig. 1.25. Toldo motorizado con sensores solar y de viento y mando manual mediante IR

Fig. 1.27. Transmisor telefónico bidireccional GSM, marca "Hager"

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11. ENVOLVENTES

11.1. Cajas y armarios de distribución.

La mayor parte de los elementos que hemos estudiado en este capítulo son modulares. Por lo tanto se deberán alojar en cajas o en armarios de distribución.

Para elegir la caja o el armario adecuado será necesario calcular el espacio total que ocupan los componentes. A tal efecto tendremos en cuenta que la anchura de los elementos modulares está normalizada:

- Un módulo 18 mm (algunos fabricantes indican 17’5 mm)- Un paso 9 mm

Un elemento modular siempre tendrá una anchura que será múltiplo de un módulo o de un paso. Por ejemplo, hay elementos de 18 mm, de 36 mm (18 x 2), de 54 mm (18 x 3), etc. Por lo tanto, un aparato de 54 mm se dice que tiene una anchura de 3 módulos.

Los fabricantes de aparatos modulares nos indican en sus catálogos la anchura de cada uno de ellos. Nosotros, después de seleccionar todos los aparatos necesarios, sólo tendremos que sumar el espacio total que ocupan y elegir el armario o la caja de distribución del tamaño apropiado. Se deben tener en cuenta posibles ampliaciones, por lo que siempre resulta conveniente que sobre algo de espacio.

Las cajas y los armarios de distribución están compuestos de una o varias filas. Se fabrican cajas de distribución de 4, 6, 8, 12, 14, 18, 24 módulos de anchura, y más. Véase la figura 1.28.

Las cajas de distribución pueden ser de empotrar o de superficie. Existe la posibilidad de acoplar cajas unas junto a otras. En este caso, si se quiere respetar el índice de protección IP de las cajas será necesario emplear los accesorios adecuados.

En cuanto a la estética, las cajas pueden llevar tapa o no llevarla. En el primer caso, la tapa puede ser opaca, translúcida o transparente. Si se considera necesario, la tapa puede tener cerradura, lo cual evita que personas no autorizadas puedan manipular los aparatos allí alojados.

Nota: En este capítulo no se explican los diversos esquemas de conexionado de los aparatos, pero podrán consultarse en la presentación titulada "Sistemas cableados".


Fig. 1.28. Cajas de distribución de 3 y 4 filas, marca "Legrand"

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1 Instalaciones Automatizadas