Componentes: aparamenta, sensores y neumática

Abrir un cuadro y saber qué es cada cosa, para qué sirve y cómo falla es la base de cualquier técnico. Un buen programador también lo necesita: no se puede programar bien una máquina si no se entiende qué hace el contactor que activa cada salida o por qué un sensor no ve una pieza. Este tema repasa los componentes que encontrarás en casi todos los cuadros y máquinas: protecciones, maniobra, sensores y neumática.

Protecciones: el magnetotérmico

El interruptor magnetotérmico protege los cables de la instalación contra dos problemas distintos:

• Sobrecarga: pasa algo más de corriente de la prevista durante un tiempo. La parte térmica (una lámina bimetálica que se curva al calentarse) dispara con un retardo, más corto cuanto mayor es la sobrecarga.
• Cortocircuito: la corriente se dispara de golpe. La parte magnética (una bobina que atrae un núcleo) dispara en milésimas de segundo.

Sus datos principales son el calibre (la corriente nominal, por ejemplo 10 A o 16 A), el poder de corte (la corriente de cortocircuito máxima que puede cortar con seguridad, por ejemplo 6 kA o 10 kA) y la curva, que indica a partir de cuántas veces el calibre dispara la parte magnética.

• Curva B: para circuitos con cargas resistivas y cables largos.
• Curva C: la más habitual en instalaciones generales y en circuitos de mando.
• Curva D: para cargas con grandes picos de arranque, como transformadores o algunos motores.

El diferencial

El interruptor diferencial compara la corriente que entra con la que vuelve. Si falta corriente, es que se está fugando a tierra, y corta. Protege a las personas (los de 30 mA) y contra incendios por fugas (los de mayor sensibilidad, como 300 mA). No protege contra sobrecargas ni cortocircuitos: eso lo hace el magnetotérmico.

Hay varios tipos según las corrientes de fuga que detectan. Los de tipo AC solo detectan fugas alternas senoidales; los de tipo A también detectan corrientes continuas pulsantes; y los de tipo B también detectan continua lisa, como la que puede producir un variador de frecuencia trifásico. Por eso los fabricantes de variadores indican qué tipo de diferencial usar.

El botón de prueba (T) debe pulsarse periódicamente: comprueba que el mecanismo dispara.

El guardamotor

Reúne en un solo aparato una protección magnética contra cortocircuitos y una térmica regulable contra sobrecargas, pensada para motores. Se ajusta a la intensidad nominal de la placa del motor. Muchos incorporan contactos auxiliares para que el PLC sepa si ha disparado.

El contactor

Es un interruptor que se acciona eléctricamente: cuando su bobina recibe tensión, cierra sus contactos. Permite que una salida pequeña del PLC (24 V, pocos miliamperios) maneje un motor de muchos amperios.

La numeración tiene lógica y vale para muchos aparatos:

• Potencia: 1-2, 3-4 y 5-6 (entrada por arriba, salida por abajo).
• Auxiliares: la cifra de las unidades indica la función. Terminados en 3-4, normalmente abiertos (13-14, 43-44); terminados en 1-2, normalmente cerrados (21-22, 31-32). La cifra de las decenas es el número de orden.
• Bobina: A1-A2. Hay que comprobar su tensión: una bobina de 24 V en continua se quema si se conecta a 230 V en alterna, y una bobina de 230 V no llega a entrar con 24 V.
• Relé térmico: su contacto de disparo normalmente cerrado es el 95-96, y el normalmente abierto, 97-98.

Los contactores se eligen por su categoría de empleo: la AC-3 es la de motores de jaula de ardilla arrancados y parados en marcha normal. Un contactor de 9 A en AC-3 puede manejar un motor de unos 4 kW a 400 V.

Relés de interfaz

Separan la salida del PLC de la carga: la salida del PLC solo alimenta la bobina del relé, y es el contacto del relé el que alimenta la carga. Protegen la tarjeta y permiten manejar otras tensiones.

Sensores

Además del tipo, importa la salida: PNP (da +24 V al detectar) o NPN (conecta a 0 V al detectar), y normalmente abierta o cerrada. Los sensores de tres hilos se alimentan aparte (marrón +24 V, azul 0 V, negro salida); los de dos hilos van en serie con la carga y dejan pasar una pequeña corriente residual incluso sin detectar, lo que a veces basta para encender una entrada sensible.

Neumática

El aire comprimido mueve cilindros y pinzas. Llega a la máquina, normalmente a unos 6 bar, a través de una unidad de mantenimiento: filtro (quita agua y partículas), regulador de presión (fija la presión de trabajo y la mantiene) y, a veces, lubricador.

Las electroválvulas y su nombre

Las válvulas se nombran con dos números: vías / posiciones.

• 3/2: tres vías y dos posiciones. Para cilindros de simple efecto, que vuelven con un muelle.
• 5/2: cinco vías y dos posiciones. Para cilindros de doble efecto, que salen y entran con aire.
• 5/3: cinco vías y tres posiciones. La posición central puede dejar el cilindro bloqueado, con las dos cámaras a escape o con las dos a presión, según el modelo.

Según cómo vuelven a su posición:

• Monoestable: una bobina y un muelle. Si se quita la señal (o se va la luz), vuelve a su posición de reposo.
• Biestable: dos bobinas. Se queda en la última posición mandada aunque se quite la señal: tiene «memoria». Esto es importante para el programa y para la seguridad: tras un corte de tensión, el cilindro no vuelve solo.

Velocidad y presión

• La velocidad de un cilindro se regula con reguladores de caudal, normalmente estrangulando el aire de escape, lo que da un movimiento más estable.
• El regulador de presión reduce la presión de la red a la de trabajo y la mantiene. La válvula de seguridad, en cambio, abre para liberar aire si la presión supera un valor máximo.

Pilotos y pulsadores

Los colores de los pilotos tienen un significado normalizado en máquinas: rojo, emergencia o peligro; amarillo, condición anormal; verde, condición normal; azul, acción obligatoria; blanco, información neutra. La seta de emergencia es roja sobre fondo amarillo.

Cómo fallan los componentes

• Magnetotérmico que salta: sobrecarga, cortocircuito o curva demasiado baja para el arranque.
• Diferencial que salta: fuga real, humedad en una caja, un aislamiento dañado o suma de pequeñas fugas de muchos equipos en el mismo diferencial.
• Contactor que no entra: falta tensión en A1-A2, bobina cortada o tensión de bobina equivocada.
• Contactor que zumba: tensión baja en la bobina o suciedad entre las superficies del núcleo.
• Sensor que falla a ratos: distancia al límite, suciedad, soporte flojo o cable dañado en una zona que se mueve.
• Cilindro lento o sin fuerza: presión baja, fugas o regulador de caudal demasiado cerrado.

Resumen

• Magnetotérmico: protege el cable. Calibre, poder de corte y curva (B, C o D).
• Diferencial: protege a las personas frente a fugas a tierra. Tipo AC, A o B según la carga.
• Guardamotor: protección magnética y térmica regulable para un motor.
• Contactor: potencia 1-6, auxiliares NA terminados en 3-4 y NC en 1-2, bobina A1-A2.
• Sensores: inductivo (metal), capacitivo (casi todo), fotoeléctricos y magnéticos; salida PNP o NPN.
• Válvulas: 3/2 para simple efecto, 5/2 para doble efecto; monoestable vuelve sola, biestable recuerda.