6.1: Diagramas “Escalera”

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Los diagramas de escalera son esquemas especializados comúnmente utilizados para documentar sistemas lógicos de control industrial. Se les llama diagramas de “escalera” porque se asemejan a una escalera, con dos rieles verticales (alimentación eléctrica) y tantos “peldaños” (líneas horizontales) como circuitos de control para representar. Si quisiéramos dibujar un diagrama de escalera simple que muestre una lámpara que está controlada por un interruptor de mano, se vería como

Las designaciones “L _1" y “L _2" se refieren a los dos polos de un suministro de 120 VCA a menos que se indique lo contrario. L ₁ es el conductor “caliente” y L ₂ es el conductor conectado a tierra (“neutro”). Estas designaciones no tienen nada que ver con inductores, solo para confundir las cosas. El transformador o generador real que suministra energía a este circuito se omite por simplicidad. En realidad, el circuito se ve algo así:

Normalmente en circuitos lógicos de relés industriales, pero no siempre, el voltaje de funcionamiento para los contactos del interruptor y las bobinas de relé será de 120 voltios CA. Los sistemas de CA e incluso CC de menor voltaje a veces se construyen y documentan de acuerdo con diagramas de “escalera”:

Siempre y cuando los contactos del interruptor y las bobinas de relé estén clasificados adecuadamente, realmente no importa con qué nivel de voltaje se elija para que el sistema opere.

Anote el número “1” en el cable entre el interruptor y la lámpara. En el mundo real, ese cable estaría etiquetado con ese número, usando etiquetas termocontraíbles o adhesivas, donde sea conveniente identificarlo. Los cables que conducen al interruptor se etiquetarían como “L _1" y “1", respectivamente. Los cables que conducen a la lámpara se etiquetarían como “1" y “L _2", respectivamente. Estos números de cable hacen que el montaje y el mantenimiento sean muy fáciles. Cada conductor tiene su propio número de cable único para el sistema de control en el que se utiliza. Los números de cable no cambian en ningún cruce o nodo, incluso si el tamaño, el color o la longitud del cable cambian entrando o saliendo de un punto de conexión. Por supuesto, es preferible mantener colores de alambre consistentes, pero esto no siempre es práctico. Lo que importa es que cualquiera, punto eléctricamente continuo en un circuito de control posea el mismo número de cable. Tome esta sección de circuito, por ejemplo, con el cable #25 como un solo hilo de punto eléctricamente continuo a muchos dispositivos diferentes:

En los diagramas de escalera, el dispositivo de carga (lámpara, bobina de relé, bobina de solenoide, etc.) casi siempre se dibuja en el lado derecho del peldaño. Si bien no importa eléctricamente dónde se encuentra la bobina del relé dentro del peldaño, sí importa qué extremo de la fuente de alimentación de la escalera esté conectado a tierra, para un funcionamiento confiable.

Tomemos por ejemplo este circuito:

Aquí, la lámpara (carga) se encuentra en el lado derecho del peldaño, y también lo está la conexión a tierra para la fuente de alimentación. Esto no es casualidad ni coincidencia; más bien, es un elemento intencionado de las buenas prácticas de diseño. Supongamos que el cable #1 entrara accidentalmente en contacto con tierra, habiéndose frotado el aislamiento de ese cable para que el conductor desnudo entrara en contacto con el conducto metálico puesto a tierra. Nuestro circuito ahora funcionaría así:

Con ambos lados de la lámpara conectados a tierra, la lámpara se “cortocircuitará” y no podrá recibir energía para encenderse. Si el interruptor se cerrara, habría un cortocircuito, soplando inmediatamente el fusible.

Sin embargo, considere qué pasaría con el circuito con la misma falla (cable #1 entrando en contacto con tierra), excepto que esta vez cambiaremos las posiciones de interruptor y fusible (L ₂ todavía está conectado a tierra):

Esta vez la conexión a tierra accidental del cable #1 forzará la alimentación a la lámpara mientras que el interruptor no tendrá ningún efecto. Es mucho más seguro tener un sistema que funde un fusible en caso de una falla a tierra que tener un sistema que energiza incontrolablemente lámparas, relés o solenoides en caso de una misma falla. Por esta razón, la (s) carga (s) siempre deben ubicarse más cerca del conductor de potencia conectado a tierra en el diagrama de escalera.

Revisar

Los diagramas de escalera (a veces llamados “lógica de escalera”) son un tipo de notación eléctrica y simbología que se utilizan frecuentemente para ilustrar cómo se interconectan los interruptores y relés electromecánicos.
Las dos líneas verticales se llaman “rieles” y se unen a polos opuestos de una fuente de alimentación, generalmente 120 voltios CA. L ₁ designa el cable de CA “caliente” y L ₂ el conductor “neutro” (conectado a tierra).
Las líneas horizontales en un diagrama de escalera se llaman “peldaños”, cada una de las cuales representa una rama única de circuito paralelo entre los polos de la fuente de alimentación.
Por lo general, los cables en los sistemas de control están marcados con números y/o letras para su identificación. La regla es que todos los puntos conectados permanentemente (eléctricamente comunes) deben llevar la misma etiqueta.