Organización del Departamento de Mantenimiento dentro de la Empresa.

El departamento de mantenimiento en el organigrama de la empresa.

La organización y planificación, en cualquier actividad industrial, es fundamental para obtener y mejorar resultados. En el mantenimiento industrial ocurre exactamente lo mismo, no puede realizarse una función del mantenimiento adecuada sin organización ni planificación. Previamente, para una correcta organización y planificación, se debe definir la situación del servicio de mantenimiento y el nivel de responsabilidad que se tiene dentro de la estructura empresarial. Así mismo, también es necesario una organización interna del propio servicio de mantenimiento, tanto en recursos económicos, humanos y técnicos.

El organigrama es una representación esquemática de la estructura de los diferentes departamentos que componen la empresa y de las áreas de responsabilidad que éstos tienen. El organigrama puede ser de orientación jerárquica o funcional.

En el esquema siguiente se observa un organigrama funcional de una organización industrial genérica. En él, se puede ver como el departamento de mantenimiento depende directamente del departamento de producción. Dependiendo del tipo de industria, de como se organiza y planifican las actividades empresariales, el servicio de mantenimiento se puede encontrar dependiente de Producción, o totalmente independiente y al mismo nivel que el departamento de producción.

Ejemplo.- Organigrama funcional departamento de mantenimiento depende de producción.

A partir de la Dirección General, se derivan las funciones principales: Comercial, Producción, Financiera, Personal y Estudios. Cada una de estas funciones principales tienen unas competencias bien definidas y delimitadas del resto de las funciones. Según cada caso particular de empresa, es posible que no existan algunas de dichas funciones. 

Cuando se da este caso, que el mantenimiento esta integrado en el departamento de producción, generalmente es un tipo de industria donde se requiere un mantenimiento menos especializado. Se realizan operaciones de mantenimiento correctivo y preventivo, cuyas operaciones no requieren gran especialización, análisis y estudios del mantenimiento. Cuando se necesita realizar operaciones especializadas en mantenimiento, en este caso se suele recurrir a la subcontratación de empresas externas especializadas en la operación de mantenimiento concreta.    

Además de la sección o departamento de mantenimiento, otros departamentos pueden depender del departamento de producción, como por ejemplo, Ingeniería, Fabricación o Gestión de Calidad. Estas cuatro funciones secundarias o subfunciones han de estar relacionadas entre sí, con un mismo objeto, satisfacer los objetivos del departamento de Producción establecidos por la Dirección General.

Ejemplo.- Organigrama del departamento de producción. El mantenimiento esta integrado dentro de producción.

Resulta fundamental la correcta coordinación de actividades por parte de Fabricación y Mantenimiento. Hay que tener presente que las necesidades de mantenimiento, en cuanto a las paradas de funcionamiento para realizar las operaciones, pueden interferir en el programa de producción. Es esencial que el responsable de Producción tenga consciencia de la función Mantenimiento para cubrir los objetivos a medio y largo plazo.

Por otro lado, el departamento de mantenimiento puede incluirse al mismo nivel que el de producción. Generalmente la efectividad máxima se alcanza cuando el Responsable de Mantenimiento depende directamente de la Dirección de la empresa, en perfecta armonía con los demás departamentos de la empresa, en especial, cuando se está estrechamente interrelacionado con el departamento de producción.

Ejemplo.- Organigrama funcional departamento de mantenimiento independiente de producción.

Cuando el mantenimiento esta incluido en la empresa como un departamento independiente de producción, estando al mismo nivel y el responsable de mantenimiento depende de la dirección general, se puede tratar de una industria en el que el mantenimiento se debe de realizar de manera más especializada, donde se deben controlar los tiempos y gamas en la cadena de producción, en el que se requiere una especialización, análisis y estudios del mantenimiento más exigentes.  

Relaciones del departamento de mantenimiento con los demás departamentos. 

La separación de las funciones de los distintos departamentos que se observa en los organigramas anteriores no implica una situación de aislamiento. Al contrario, se deben de definir y establecer flujos de comunicación entre las diferentes funciones. El servicio de mantenimiento es y debe ser una función integrada en todos los departamentos de la empresa, siendo el técnico de mantenimiento una persona en contacto permanente con otras funciones industriales. En el esquema siguiente se observa, de forma genérica, las distintas funciones y relaciones que tiene el departamento de mantenimiento con los demás departamentos o secciones de la empresa.  

Ejemplo.- Relaciones del departamento de mantenimiento con los demás departamentos de la empresa.

Organización interna del servicio de mantenimiento.

Dentro del departamento de Mantenimiento es necesario establecer un organigrama en función de las características y necesidades de cada industria o empresa. A partir del Responsable o Jefe de Mantenimiento  se organizan una serie de grupos de trabajos o secciones, cada una de las cuales tendrán una serie de cometidos o determinadas operaciones. Cada sección debe de dispones de los medios económicos, humanos y técnicos necesarios para el cumplimiento de los objetivos y operaciones establecidas a desempeñar. Un ejemplo de la organización interna del servicio de mantenimiento puede ser la que se representa en el esquema siguiente.

Ejemplo.- Organigrama interno del departamento de mantenimiento.

Normalmente, la organización interna del departamento de mantenimiento en la industrial corresponde al organigrama anteriormente expuesto, aunque puede ser, dependiendo de la industria, incluir alguna sección más, como por ejemplo una sección de automatización, o prescindir de alguna de ellas. En cualquier caso, independientemente de como sea la organización interna del departamento de mantenimiento se deben de evitar la lagunas en cuanto a la operatividad, ordenes y actuaciones. También se tienen que evitar o eliminar las duplicidades, en cuanto a trabajos, ordenes, actuaciones, etc., de forma que aumente la efectividad y productividad del servicio de mantenimiento. 

Dentro de cada sección se debería de realizar unos determinados grupos o cuadrillas de trabajo especializadas, con el objeto de realizar las operaciones de mantenimiento de forma eficiente. Estas grupos de trabajo pueden dividirse por secciones, y a su vez unas dedicarlas exclusivamente a mantenimiento correctivo y otras a mantenimiento preventivo. También se puede hacer un grupo de trabajo por turnos, en el que esté presente un operario de cada especialidad, de forma que siempre esté presente un especialista de cada sección en la industrial. En cualquier caso, existen un gran numero de combinaciones y métodos de organización. De como se ha de organizar el servicio de mantenimiento corresponde el tipo de industria, los objetivos fijados, los medios económicos, técnicos y humanos.

Atendiendo al ejemplo expuesto anteriormente, el Jefe de Mantenimiento se dedicará a la gestión técnico-administrativa del departamento. La sección mecánica se encargará de las operaciones mecánicas, neumáticas e hidráulicas incluidas. La sección eléctrica se encargará de las operaciones de mantenimiento eléctricas, como correctivas, preventivas y predictivas si las hubiera. La sección electrónica se encargara de las instalaciones electrónicas, programación, etc. La sección de servicios se responsabilizará del mantenimiento a los servicios de edificio, albañilería, fontanería, cerrajería, etc. Por último la sección de planificación y control se dedicará a la organización de las operaciones de trabajo (planificar), control de costes y tiempos, control y gestión de stock, pedidos de material, elaboración de historiales y documentación, informes técnicos, etc.

En definitiva, la inclusión del departamento de mantenimiento dentro de la empresa, si depende o no de producción, si esta al mismo nivel de producción o no, dependerá del tipo de industria, objetivos establecidos, estrategia, política empresarial, medios económicos, técnicos y humanos.         

Materiales plásticos.

Introducción.

Desde principios del siglo XX la investigación científica, sobre todo en la rama de la ingeniería química, ha hecho posible la determinación de estructuras moleculares de polímeros, que son realmente los plásticos, aunque algunos polímeros son naturales como el algodón, lana, seda, cuero y caucho. Los materiales plásticos son un conjunto de materiales de origen orgánico, que se obtienen de forma artificial, a partir de productos derivados del petroleo, carbón, gas natural, materiales vegetales o proteínas, que pueden tratarse hasta conseguir una forma deseada por medio de una serie de métodos de fabricación. 

Plásticos. Definición.

El término plástico tiene su origen o proviene de la palabra griega "plastikos" que significa susceptible de ser moldeado o modelado. Los plásticos se llaman así porque en alguna etapa de su fabricación o de su utilización tienen propiedades plásticas. Sin embargo, esta propiedad no basta para distinguir a los plásticos de otros materiales. El vidrio y el hormigón pueden tener, un comportamiento análogo, pero no son plásticos.

Una definición más exacta del plástico sería, sustancias químicas denominada polímeros de estructura macromolecular, como materiales compuestos por resinas, proteínas y otras sustancias de origen orgánico, obtenidas de forma artificial a través de productos derivados del petroleo, carbón, gas natural o materiales vegetales, que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de temperatura, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. 

Propiedades y características.

Los plásticos, estas sustancias químicas denominadas polímeros cuyo componente principal es el carbono, son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimeración. Los plásticos pueden proporcionar determinadas propiedades que no pueden lograrse con otros materiales, como por ejemplo: infinidad de colores, impermeabilidad, aislantes térmicos y eléctricos, ligereza, sensación agradable al tacto, resistencia a la degradación ambiental y biológica, resistencia a determinadas sustancias químicas siendo usada como envase, etc.   

En realidad la palabra plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en si: los polímeros sintéticos, comúnmente llamados plásticos, son materiales sintéticos que pueden alcanzar, el estado plástico, en determinadas condiciones. Es en estas condiciones cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencias a esfuerzos mecánicos. Alcanza estas condiciones generalmente por calentamiento, siendo ideal para los diferentes procesos productivos, ya que el material puede manipularse, moldearse y modelarse para las diferentes necesidades de la industrial. Así que la palabra plástico habitualmente se emplea para denominar a estas sustancias química sintéticas que son los polímero.

Las propiedades y características generales de la mayoría de los plásticos son:

• presentan facilidad de trabajar, moldear, modelar, soplar.
• son baratos. 
• tienen baja densidad. 
• suelen ser impermeables. 
• buenos aislantes eléctricos y térmicos.
• presenta propiedades de aislante acústico admisible.
• resistentes a la corrosión y a muchas sustancias químicas, se emplea como recipiente de envasado de ciertas sustancias químicas.
• la mayoría de los plásticos no son biodegradables, ni son fáciles de reciclar, y si se quemas son muy contaminantes. 
• existen plásticos biodegradables, en la actualidad se están utilizando e introduciendo en la industria y el mercado poco a poco, con un incremento en el uso de este tipo de plásticos.

Clasificación de los plásticos.

Los plásticos se pueden clasificar atendiendo a los siguientes criterios.

Según el monómero base:

Esta clasificación se realiza atendiendo al origen el monómero base.

• De origen Natural: Son polímeros cuyo monómero base son productos derivados de origen natural o orgánico, como por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de estos ejemplos existen subderivados.
• Derivados de la celulosa: celuloide, celofán y acetato de celulosa "cellón".
• Derivados del caucho: goma y ebonita.  
• De origen Sintético: son aquellos plásticos manufacturados por el hombre, generalmente son derivados del petroleo, carbón o gas natural. (polietilino, poliuretano, silicona, etc).

Según su comportamiento frente al calor:

Termoplásticos.

Un termoplástico a temperatura ambiente presenta propiedades plásticas o deformable, cuando es calentado se convierte en líquido y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, que poseen enlaces iónico, metálicos y covalente de tipo reticular (Fuerzas de Van der Waals) y fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlaces de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (polietileno, poliestireno,...). Estos polímeros termoplásticos se diferencian de los termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia. 

Sus propiedades físicas cambian gradualmente cada vez que se funden y se moldean. Las principales termoplásticos son:

• Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa.
• Polietilenos y derivados: su compuesto básico es el etileno, obtenido a partir del petroleo y tratado posteriormente se consiguen diferentes monómeros como el acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenece a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.  
• Derivados de las proteínas: pertenecen a este grupo el nailon, el perlón, obtenidos a partir de las diamidas. 
• Derivados del caucho: pertenecen a este grupo las gomas y ebonitas.

Termoestables.

Son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento, fusión, formación y solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Los principales plásticos termoestables son: 

• Polímero de fenol: son plásticos duros, insolubles e infusibles, pero si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
• Resinas epoxi.
• Resinas melamínicas.
• Baquelita.
• Aminoplásticos: polímeros de urea y derivados. Pertenecen a este grupo la melamina.
• Poliésteres: resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácidono está en exceso, se obtienen termoplásticos.

Según la reacción de síntesis:

También pueden ser clasificados según la reacción que produjo el polímero. 

Polímeros de adición.

Implican siempre la ruptura de una unión del monómero para permitir la formación de una cadena. En la medida que las moléculas son más largas y pesadas, la cera parafínica se vuelve más dura y más tenaz.

Polímeros de condensación.

Son aquellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por monómero para darle continuidad a la cadena.

Polímeros formados por etapas.

La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez.

Según su estructura molecular:

Amorfos.

Son plásticos en los que las moléculas no presentan ningún tipo de orden, están dispuestas desordenadamente sin corresponder a ningún orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que la luz pasa, por esta razón los polímeros amorfos son transparente.

Semicristalinos.

Tienen zonas de cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un cierto orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz, a no ser que posean un espesor pequeño.

Cristalizables.

Según la velocidad de enfriamiento, el porcentaje de cristalinidad de un polímero semicristalino, puede disminuirse (con un enfriamiento rápido) o incrementarse (enfriamiento lento). En cambio un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.

Comodities.

Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tiene un rango de precios internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y procesamiento. 

De ingeniería.

Son materiales que se utilizan de manera muy especifica, creados prácticamente para cumplir una determinada función, requieren tecnología especializada para su fabricación o procesamiento y de precio relativamente alto.

Elastómeros o cauchos.

Se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba y siempre que no se sobrepase el limite elástico del mismo. Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del látex natural y sintéticos, entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.

Clasificación de los materiales plásticos.

Usos más comunes.

Los plásticos tienen infinidad de usos y aplicaciones en el mundo de la industria, construcción, industrial de consumo, etc.

• Sector industrial: piezas de motores, aparatos eléctricos, electrónicos, carrocerías, aislantes eléctricos, maquinaria industrial, etc. 
• Sector de la construcción: tuberías, impermeabilizantes, espumas aislantes de poliestireno, juntas de dilatación, etc.
• Sector de la industria de consumo y otras: embalajes, juguetes, envoltorio, maletas, artículos deportivos, fibras textil, muebles, todo tipo de bolsas, etc.

Reciclado.

Los desechos plásticos no son materiales propicios para asimilarse de nuevo en la naturaleza, debido a que son muy difíciles de descomponerse, tardando centenares de años en desintegrase por completo. Debido a esto, se ha establecido el reciclado, que consiste básicamente en recolectarlos, limpiarlos, seleccionarlos por el tipo de material y fundirlos de nuevo para usarlos como materia prima adicional, alternativa o sustitutiva para el moldeado de otros productos.     

Plásticos biodegradables.

El aumento del precio del petroleo y la futura escasez de este recurso energético y productivo, hacen que el interés por los plásticos biodegradables cobren cada vez más fuerza como recurso alternativo. La fabricación de este tipo de plástico a partir de materiales naturales, es un gran reto tecnológico en sectores industriales, agrícolas, alimentario, etc.

La sustitución de los plásticos actuales por plásticos biodegradables es una vía para disminuir el efecto contaminante y la repercusión de éstos en el medio ambiente. Los desechos de plásticos biodegradables pueden ser tratados como desechos orgánicos, donde su degradación se realice en pequeños periodos de tiempo.
 
Los polímeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Polímero obtenidos de la biomasa: polisacáridos de almidón y celulosa. Proteínas como caseína, queratina y colágeno.
• Polímeros obtenidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables. 
• Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente.

Arranque directo del motor trifásico con freno electromagnético incorporado en la armadura.

Arranque directo del motor trifásico con freno electromagnético incorporado.

Los motores trifásicos con freno electromagnético incorporado tienen una amplia aplicación en la industrial, son especialmente apropiados para el uso de máquinas de elevación y traslación, máquinas y herramientas, máquinas automáticas, en la industria textil, de cerámica, de embalaje, alimentaria, petroquímica, química, etc. Estos motores con freno han encontrado su mercado en todas aquellas situaciones donde se requiere de un frenado rápido y preciso o para interrumpir ciclos de procesos en espacios y tiempos prefijados. 

Estos motores están diseñados y construidos como una unidad motriz y frenadora  en un solo conjunto, su funcionalidad y sencillez combinada con la robustez de los motores asíncronos hacen de estos motores la mejor garantía, mantenibilidad, fiabilidad y seguridad.

Los motores vienen equipados con un freno electromagnético, el cual tiene una bobina de corriente alterna o de corriente continua, rectificando la corriente previamente con un puente rectificador.

En el mercado, dependiendo del fabricante se pueden encontrar múltiples configuraciones constructivas, potencias eléctricas, par motor, velocidades (numero de polos), sistema de freno electromagnético, tensiones de funcionamiento del motor (230V o 400V), tensiones de excitación de la bobina del freno electromagnético (24V en CC, 230V o 400V en CA), dimensiones, configuraciones eléctricas del bornero, etc.

En definitiva, independientemente del fabricante del motor, el principio de funcionamiento es similar. El motor eléctrico cuando es alimentado con corriente eléctrica y a su vez la bobina del freno electromagnético el motor se libera, gira y realiza su función. En cuanto el motor se quiere parar, y se le corta la alimentación eléctrica, los resortes o muelles del freno electromagnético paran inmediatamente el motor, generalmente en menos de un segundo.

Esquema motor eléctrico con freno electromagnético incorporado.

Dependiendo del tipo de motor y sus características, se conectan de una forma determinada, tal y como especifica las instrucciones de cada fabricante. A continuación se presentan una serie de esquemas de fuerza y mando, como ejemplos:

Ejemplo 1:

- Se tiene un motor trifásico de corriente alterna de tensión nominal de 230V y conectado en triangulo, el cual dispone de un freno electromagnético incorporado en la armadura, cuya bobina está alimentada a 230V. El esquema de fuerza y mando del automatismo eléctrico del motor en arranque directo es:

Esquema de fuerza arranque directo motor trifásico 230V con freno electromagnético incorporado.

Este automatismo, consta de:

- Interruptor seccionador "Q1": tiene por objeto dejar fuera de servicio la instalación eléctrica del motor, en caso de que fuera necesario realizar una reparación por avería o mantenimiento, aislando la instalación eléctrica del resto de la linea.

- Fusible "F1": su función es proteger el motor contra sobreintensidades o cortocircuitos eléctricos. El fusible es un dispositivo eléctrico de protección que deja pasar la corriente eléctrica, mediante su filamento, hasta un cierto valor de intensidad, a partir de ese valor el filamento del fusible se rompe, impidiendo el paso de la corriente eléctrica y protegiendo la instalación.

- Contactor "Km1": es el mecanismo eléctrico encargado de cerrar el circuito para que el motor funcione. El contactor es accionado mediante el pulsador de marcha "S3", se excita la bobina "A1-A2" del mecanismo y se cierran los contactos de fuerza del contactor, alimentando el motor eléctrico y poniéndolo en funcionamiento.

-Relé térmico "F2": protege al motor frente a posibles sobrecargas eléctricas débiles y prolongadas (sobrecargas temporales). El relé térmico detecta la sobrecarga eléctrica mediante el calentamiento de una bilámina metálica, que hace disparar el relé térmico sí se calienta en exceso.

- Bobina electromagnética 230 V "BR1 y BR2": al ponerse en marcha el motor, a su vez la bobina es excitada a una tensión de 230 V, y atrae al freno de forma electromagnética venciendo la resistencia de los resortes. Al parar el motor cesa la alimentación al motor y a la bobina, los resortes empujan al freno contra el disco y frenan el motor generalmente en menos de 1 segundo.  

- Motor trifásico 230V: la tensión de línea es de 230 V, igual que la de fase, el motor eléctrico se conecta en triángulo. 

Esquema de mando arranque directo motor trifásico 230V con freno electromagnético incorporado.

El esquema de mando se conecta a una tensión de 230 V (tensión de fase), entre "L1" y "L2". El esquema de mando consta de: 

- Fusible "F3": tiene la función de proteger, de los cortocircuitos, al circuito de mando.

- Contactos auxiliares del Relé térmico "F2": ante una falla por sobrecarga el contacto auxiliar "95-96" deja fuera de servicio la instalación, mientras que "97-98" enciende la luz roja de señalización de avería.  

- Pulsador "S1": pulsadores de paro.

- Pulsador "S2": pulsador marcha.

- Contacto auxiliar normalmente abierto "Km1": realiza la función realimentación en el circuito de mando. 

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Km1": tiene como función apagar la luz de señalización verde.

- Bobina Km1 "A1-A2": al excitarse la bobina del contactor, los contactos de fuerza del mecanismo se cierran.

- Luz naranja "C3": motor en funcionamiento. La luz se enciende siempre y cuando la bobina "A1-A2" esté excitada, es decir siempre que el motor esté en funcionamiento.  

- Luz verde "C5": instalación eléctrica lista para funcionar, no existe ningún problema. 

- Luz roja "C2": el relé térmico esta accionado, luz de avería.

Comentamos los esquema:

El motor en estado de reposo, es decir sin alimentación, está frenado. Al accionar el pulsador de marcha "S2", la bobina "A1 y A2" del contactor Km1 es excitada atrayendo los contactos de fuerza, permitiendo la alimentación de la bobina electromagnética del freno y el motor. El rotor del motor es liberado y gira. Se produce el arranque directo de motor.

Cuando el motor se para accionando el pulsador de paro "S1", se le corta la alimentación a la bobina "A1 y A2" del contactor Km1, gracias a los resortes del contactor Km1 se abren sus contactos de fuerza. El suministro eléctrico a la bobina del freno electromagnético y al motor cesan, el motor se frena debido a la acción de los resortes del freno que empujan la zapata contra el disco.

Ejemplo 2:

- Se tiene un motor trifásico de corriente alterna de tensión nominal de 400 V conectado en estrella, el cual dispone de un freno electromagnético incorporado en la armadura, cuya bobina está alimentada a 400 V conectada en estrella. El esquema de fuerza y mando del automatismo eléctrico del motor en arranque directo es:

Esquema de fuerza arranque directo motor trifásico 400 V con freno electromagnético de 400 V.

Esquema de mando arranque directo motor trifásico 400V con freno electromagnético de 400V.

Ejemplo 3:

- Se tiene un motor trifásico de corriente alterna de tensión nominal de 230 V conectado en triangulo, en cual dispone de un freno electromagnético incorporado en la armadura, cuya bobina está alimentada a 24 V en corriente continua. El esquema de fuerza y mando del automatismo eléctrico del motor en arranque directo es:

Esquema de fuerza arranque directo motor trifásico 230 V con freno electromagnético de 24 V en CC.

Esquema de mando arranque directo motor trifásico 230 V con freno electromagnético de 24 V en CC.

Instalación de luminarias con telerruptor o interruptor de paso.

Telerruptor o interruptor de paso.

El telerruptor o interruptor de paso, también denominado relé paso a paso, es un dispositivo electromecánico que a una conexión de entrada proporciona una serie de conexiones de salidas posibles, bajo el control de una serie de pulsos eléctricos. 

En cuanto a su funcionamiento, consta de una bobina, normalmente de 230 V y de un contacto eléctrico, que cambia de posición cuando la bobina es excitada (el contacto se abre, si estaba cerrado y viceversa).

En la practica el telerruptor sirve, entre otras aplicaciones para realizar conmutaciones desde todos los puntos que sea necesario. Los pulsos que recibe la bobina se suministran desde pulsadores. Se puede controlar desde múltiples pulsadores, esto implica que una conmutación, por ejemplo de 6 pulsadores, se necesitan 6 pulsadores y un telerruptor, en lugar de 2 interruptores conmutadores y 4 interruptores de cruzamiento.

Esquemas ejemplo:

Comparativa entre ambas instalaciones.

La instalación de luminarias con telerruptor o interruptor de paso, cuando controle a luminarias en una vivienda, puede formar parte del circuito C1 (en electrificación básica) y del circuito C1 y C6 (en electrificación elevada) según la ITC-BT 25 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión R.D. 842/2002, en España.

Consta de una protección eléctrica (fusible o generalmente interruptor magnetotérmico), varios pulsadores en función de las necesidades, un telerruptor o interruptor de paso y una o varias luminarias en función de las necesidades.

Su conexión se realiza con un conductor de fase, conductor neutro y conductor de protección de puesta tierra, tal y como se especifica en los esquemas siguientes. Los conductores generalmente son de 1,5 mm2 de sección. La alimentación al circuito se toma del cuadro general de protección de la vivienda o recinto donde se va a instalar el circuito con telerruptor.

A continuación se va a realizar los esquemas eléctrico, de conexión y de montaje con un ejemplo que tiene 4 pulsadores, un telerruptor y dos luminarias, es decir se va a realizar los esquemas de una Instalación eléctrica de 2 luminarias con un telerruptor desde 4 pulsadores. 

Esquema eléctrico de instalación de luminarias con telerruptor.

Las protecciones eléctricas y el telerruptor se emplazan en el cuadro general de protección de la vivienda o recinto donde se instale esta instalación. Se alimenta al interruptor magnetotérmico con el conductor neutro y fase, puenteándose el telerruptor con el conductor de fase.  Se llevan los cables de neutro, de fase de la salida de interruptor magnetotérmico, un cable de la salida del telerruptor, un cable desde el borne A1 de la bobina del telerruptor y el conductor de tierra hasta la caja de derivación.

El conductor de fase de salida del interruptor magnetotérmio, se conectan a los bornes de entrada de los pulsadores. El cable de la bobina A1 del telerruptor, se conecta con los bornes de salida de los pulsadores. El cable de salida del telerruptor se conectan con los bornes L1 de las luminarias. El conductor neutro se conecta con el borne de la bobina A2, en el cuadro general de protección y con los bornes de neutro de las luminarias. El conductor de protección de puesta a tierra es llevado y conectado con los bornes de puesta a tierra de las luminarias.
  

Esquema de conexión de instalación de luminarias con telerruptor. 

A continuación, se pasa a ver un posible esquema de montaje del circuito eléctrico. Se observa en el esquema que la instalación parte del cuadro general de protección.

Cuadro general de protección Instalación luminarias con telerruptor.

En la imagen siguiente, se puede ver un esquema de detalle del cuadro general de protección. Se puede observar como es puenteado el telerruptor en el borne L1 con el conductor de fase. Y como es puenteado el borne A2 de la bobina del telerruptor con el conductor neutro.

Detalle cuadro general de protección Instalación luminarias telerruptor.

En el esquema de montaje siguiente se puede observar como se completa la instalación eléctrica de este sistema de control de luminarias.

Continuación.- Instalación luminarias telerruptor.

Con el siguiente esquema, se pasar a ver, gracias al esquema de detalle, como se realiza la conexión de los diferentes elementos dentro de la caja de derivación. 

Detalle caja de derivación Instalación luminarias telerruptor.

Tipos y Cálculo de Redes de Distribución Neumáticas.

Tipos de redes distribución neumáticas.

Una red de distribución neumática es el conjunto de tuberías que conduce el aire comprimido a todos los elementos del sistema o circuito neumático. Esta red tiene su inicio en el acumulador y debe garantizar la presión, a la que esta calibrado el sistema, y la velocidad del aire comprimido a todos los puestos de trabajo. Dentro de la red de distribución se diferencian las siguientes zonas.

Tubería principal: Es la línea que sale del acumulador y conduce todo el aire que consume la planta. Debe tener la mayor sección posible, para evitar perdidas de presión y prever futuras ampliaciones de la red, para que esta pueda soportar aumento de caudal.

Tuberías secundarias: Son tramos de tubería que derivan de la tubería principal, para proporcionar aire comprimido a las tuberías de servicio. Circulará un caudal determinado exclusivamente por los elementos neumáticos a los que proporciona servicio. Se debe prever una sección suficiente para evitar las perdidas de presión y tener en cuenta las futuras ampliaciones.

Tuberías de servicio: Son las que suministran aire comprimido a los equipos neumáticos. Suelen contar en sus extremos con conectores rápidos. No es conveniente que se suministre aire, con una sola tubería de servicio a más de tres equipos. Con el objeto de evitar obstrucciones, no es recomendable instalar tuberías de servicio con diámetros menores de "media pulgada". Son tramos de tubería generalmente cortos, luego las perdidas de presión son baja y la velocidad del aire es alta.       

Las tuberías de la red de distribución deben tener un diámetro que garantice el cumplimiento de estas condiciones (presión y velocidad). En el diseño del tendido de tuberías debe cuidarse, que las tuberías en su recorrido tengan un descenso o inclinación del 1 o 2 %, en el sentido de la corriente del aire comprimido, con el fin de evacuar el agua condensada hacia las zonas de purgado del sistema neumático.

Existen varias configuraciones de una red de aire comprimido:

Red abierta: Se constituye de una sola línea principal de la cual se derivan las secundarias y las de servicio. La principal ventaja de este sistema es la poca inversión inicial. Es importante que el tendido tenga una inclinación en el sentido de la corriente del aire comprimido del 1 o 2%.

Ejemplo.- Red de distribución neumática abierta.

Red cerrada: La línea principal constituye un anillo o circuito cerrado que conduce el aire comprimido, pudiendo el aire pasa en dos direcciones, siendo esta configuración las más comúnmente empleada. La inversión inicial es mayor que si fuera abierta, en cambio esta configuración facilita las operaciones de mantenimiento, ya que se pueden aislar ciertas zonas de la instalación sin afectar a la producción.   

Ejemplo.- Red de distribución neumática cerrada.

Red interconectada: Configuración similar a la cerrada pero con la implantación de "bypass" entre las líneas principales. Ente sistema presenta un excelente predisposición a las operaciones de mantenimiento, pero requiere de un elevado coste de inversión inicial.  

Ejemplo.- Red de distribución neumática interconectada.

Recomendaciones de diseño de una red neumática.

Para diseñar una red neumática se recomiendan las siguiente observaciones:

• Diseñar la red con respecto a la arquitectura del edificio, los puntos de consumo de aire y requerimientos del sistema.
• Diseñar la red lo más rectilínea y corta posible, evitando, si se puede, el empleo de codos, T, cambios de sección, etc., con el fin de disminuir las perdidas de presión.
• La tubería debe ser instalada en superficie, o colgada, preferentemente en la pared o techo. De esta forma se facilitarán la instalación de accesorios, puntos de drenaje, futuras ampliaciones, fácil inspección y accesibilidad para el mantenimiento.
• Las tuberías no deben entrar en contacto, cruzamientos o paralelismos próximos con los cables eléctricos, de esta forma se evitarán accidentes. Pero en caso de imposibilidad técnica de instalación, respetar una cierta distancia o interponer una pantalla aislante entre tubería y cables eléctricos.
• Deberá de tenerse en cuenta cierta libertad de espacio para que la tubería se expanda o se contraiga ante las variaciones de la temperatura. 
• Antes de realizar futuras ampliaciones, se debe cerciorar que la tubería instalada puede soportar esa nueva demanda de caudal. 
• En el diseño se debe tener en cuenta una posible futura ampliación del sistema neumático. Un buen diámetro de tubería principal evita problemas ante una ampliación de la red.
• La línea principal debe tener una leve inclinación, entorno al 1 o 2% en el sentido del flujo del aire para instalar zonas de evacuación de condensados.
• Es conveniente instalar llaves de paso, con el fin de poder aislar sectores de la instalación, en caso de averías, fugas, operaciones de mantenimiento etc.
• En todo cambio brusco de dirección o inclinación se debe ubicar válvulas de evacuación o purgado, ya que son zonas de acumulación de condensados.
• Las conexiones de tuberías de servicio deben hacerse desde la parte superior de la tubería secundaria para evitar el descenso de agua por gravedad hasta los equipos neumáticos y su deterioro asociado.

Procedimiento rápido de cálculo de diámetro de una red neumática.

El diámetro de una tubería no debería elegirse conforme a otros tubos ni de acuerdo con cualquier regla empírica, sino teniendo en cuenta:

• El caudal;
• Longitud de la tubería;
• La pérdida de presión;
• La presión de servicio;
• La cantidad de estrangulaciones de la red, es decir codos, piezas en T, válvulas de cierre, válvulas acodadas y compuertas.

En la practica se utilizan los valores reunidos con la experiencia, aunque con la ayuda de monogramas, que a continuación se verán, se puede definir el diámetro de la tubería de una forma sencilla y rápida en función de los valores anteriormente expuestos.

Para aplicar el procedimiento de cálculo, es mejor verlo con un ejemplo e ir explicándolo sobre la marcha  conforme se vaya resolviendo.

Ejemplo de cálculo de diámetro de una tubería de una red neumática.

Realizar el cálculo del diámetro de una tubería de una red neumática que tiene las siguientes características:
- Consumo de 5m³/min; 
- Tiene una proyección de 200%; 
- Longitud de la red 320 m. 
- Accesorios suplementarios: 6 codos normales, 2 válvulas de cierre, 4 piezas en T;
- Pérdida admisible de presión 0,15 bar;
- Presión de servicio 7 bar.

Resolución:

El consumo actual nos indica que es de 5m³/min. Teniendo en cuenta la proyección de una futura ampliación del 200 %, sería 10 m³/min. Entonces se tiene que el consumo global, contando el consumo actual más el consumo futuro es de 15 m³/min.

Se cambian las unidades de los datos proporcionados a las mismas unidades que se reflejan en la tabla, con el objeto de poder trabajar con ella.

- Se pasa de m³/min a m³/h.
- Se pasa de bar a kPa.

Se tiene que:
- 15 m³ / min * 60 min / 1h = 900 m³ / h
- 0,15 bar = 15 kPa
- 7 bar = 700 kPa

Con los datos proporcionados y con los datos cambiado de unidad trabajamos en el monograma:

Se une la línea A (longitud del tubo = 320 m.) con la B (cantidad de aire aspirado = 15 m³ / h.) y se prolonga el trazo hasta que corte con la línea C (eje 1).

Se une la línea E (presión = 700 kPa.) y la línea G (pérdida de presión = 15 kPa). En la línea F (eje 2) se obtiene una intersección.

Se une los puntos de la intersección de los ejes 1 y 2. Esta línea corta la D (diámetro nominal de la tubería) en un punto que proporciona el diámetro deseado que estamos calculando gráficamente.

Vemos el proceso reflejado en el monograma, entrando con los datos que nos han proporcionado.

Se observa en el monograma que el diámetro nominal de la tubería es de 82 mm.

Hay que tener en cuenta las estrangulaciones intermedias de la red neumática, codo, piezas en T, válvulas de cierre, válvulas acodadas y compuertas. Todos estos elementos suponen un incremento de la longitud de la línea y perdidas de presión del sistema.

Para estimar la longitud supletoria se utiliza el gráfico siguiente. Se entra con el diámetro nominal anteriormente calculado (82 mm), hasta cortar las líneas diagonales correspondiente a cada elemento de estrangulación en estudio. Nos desplazamos hacia la izquierda hasta contar con el eje Y, que nos indica la longitud supletoria. Esa longitud la multiplicamos por el numero de elementos en estudio.

Vemos el ejemplo:

Longitudes supletorias:

• 6 codos normales  x 0,95 m =  5,7 metros.
• 2 válvulas de cierre x 28 m = 56 metros.
• 4 piezas en T x 9 m = 36 metros. 

Longitud total de la tubería = Longitud inicial tubería + longitud supletoria:

• Long. Total Tuberia = 320 m + 5,7 m + 56 m + 36 m = 417,7 m = 418 metros.

Ahora con esta nueva longitud, en la que se tienen en cuenta los elementos de estrangulación del sistema, junto con el consumo de aire, la perdida de presión y la presión de servicio, se determina el diámetro nominal de la tubería, con el procedimiento anteriormente expuesto.

Para que quede el ejemplo lo más explicado posible, lo vemos en la siguiente monograma:

El diámetro definitivo de la tubería a instalar es de 90 mm.

Si lo pasamos a pulgada, donde (1 pulgada =  25,4 mm), se tiene que:

- 90 mm / 25,4 mm = 3,543 pulgadas.

La red neumática se debe realizar con tubos de 4 ", debido a que es el diámetro que se comercializa. Y el tubo de 3 " no es valido por que se nos queda pequeño, para la instalación.