Normalización y representación de planos eléctricos
La ingeniería eléctrica industrial requiere de herramientas gráficas unificadas para garantizar que el diseño elaborado en una oficina técnica pueda ser construido físicamente en el taller de montajes, verificado por organismos de control autorizados y reparado eficazmente en planta por el personal de mantenimiento. La representación normalizada de estos esquemas se rige internacionalmente por la serie de normas IEC 61082 (y su correspondiente adaptación europea y nacional UNE-EN 61082, dedicada a la preparación de documentos usados en electrotecnia).
Un plano eléctrico no es un dibujo artístico, sino una representación simbólica de las interconexiones funcionales, geométricas y mecánicas de un sistema. No existe un plano único para un armario de automatismos; en su lugar, se trabaja con un conjunto estructurado de documentos que se adaptan a las diferentes fases de la vida útil del cuadro eléctrico. Los tipos de esquemas principales son el esquema funcional, el esquema de conexiones, el esquema de emplazamiento, el esquema unifilar y el esquema multifilar.
El esquema funcional o de principio
El esquema funcional (también denominado en la práctica industrial como esquema de principio o esquema de maniobra/control) es una representación simplificada cuyo objetivo primordial es explicar detalladamente la lógica de funcionamiento del automatismo. En este tipo de esquema se prescinde por completo de la ubicación física real de los aparatos y del recorrido real de los conductores.
Su estructura habitual se define mediante una distribución vertical o en columnas. Las líneas de alimentación de control se dibujan horizontalmente: la línea de fase o potencial positivo en la parte superior, y el neutro o potencial de referencia a 0 V en la parte inferior. Entre estas dos líneas se distribuyen las distintas ramas o circuitos de control de forma vertical, representando de izquierda a derecha la secuencia cronológica o lógica del proceso. Cada columna o rama suele numerarse en el margen inferior del plano para facilitar las referencias cruzadas.
Para simplificar su lectura, los elementos de un mismo dispositivo físico (por ejemplo, la bobina de un contactor y sus respectivos contactos auxiliares NA y NC) se representan separados en las ramas correspondientes donde ejercen su función, aunque se identifican inequívocamente con la misma etiqueta de referencia (por ejemplo, -KM1). Esto convierte al esquema funcional en la herramienta idónea para los ingenieros de diseño y para los operarios de mantenimiento, ya que permite deducir inmediatamente la causa de un comportamiento anómalo en la lógica cableada.
El esquema de conexiones o de cableado
A diferencia del esquema funcional, el esquema de conexiones (o esquema de cableado) tiene como propósito principal guiar al técnico montador en la ejecución física del cableado dentro del taller. Este documento muestra de forma explícita todos los terminales de conexión, bornas, regletas de conexionado (borneros) y mangueras de conductores multifilares exteriores.
En el esquema de conexiones se representa cada componente físico del armario como un bloque rectangular o con su silueta simplificada. En el interior o perímetro de este bloque se dibujan todos sus bornes de conexión debidamente numerados según la serigrafía física del fabricante (por ejemplo, los terminales A1 y A2 para la bobina de un relé, o 13-14 para un contacto NA). Las líneas de conexión del plano representan los conductores físicos (hilos) reales.
Es común que este esquema incluya tablas de conexionado de bornas (módulos de bornas de paso o borneros -X1, -X2, etc.). Estas tablas detallan a qué dispositivo del interior del armario y a qué captador o actuador de campo del exterior (por ejemplo, un pulsador de cabina o un sensor inductivo) debe conectarse cada hilo de la regleta de bornas. Al seguir este esquema, el operario montador puede cablear todo el cuadro de manera sistemática y segura sin necesidad de interpretar la lógica de funcionamiento del sistema.
El esquema de emplazamiento o plano de distribución
El esquema de emplazamiento (también conocido como plano de alzado o plano de disposición física) es un dibujo a escala que muestra la ubicación física tridimensional (o proyecciones en dos dimensiones de planta, alzado y perfil) de los elementos que constituyen el armario o la instalación completa en la planta industrial.
Se divide en dos áreas principales de aplicación:
- Emplazamiento interno del armario: Muestra la distribución de los perfiles de acero DIN, las canaletas de PVC ranuradas para el paso de cables, las dimensiones de la placa de montaje y la disposición física de los magnetotérmicos, diferenciales, contactores, fuentes de alimentación y borneros. Este plano es crítico para que el operario del taller realice el marcado y perforación de la placa sin interferencias mecánicas y garantizando las distancias de aislamiento dieléctrico y evacuación térmica especificadas por los fabricantes.
- Emplazamiento en planta: Muestra la distribución física de la maquinaria, los motores, los sensores de campo, las cajas de paso y el recorrido de las bandejas portacables metálicas o tubos protectores a lo largo de la nave industrial.
Esquemas de potencia: Unifilar y multifilar
Los circuitos de potencia o fuerza, que son aquellos que alimentan directamente a los receptores de alto consumo (como motores eléctricos o resistencias de caldeo), se representan mediante dos filosofías de esquemas bien diferenciadas.
Esquema Unifilar
El **esquema unifilar** es una representación simplificada donde dos o más conductores (fases, neutro y conductor de protección) se representan mediante una única línea trazada en el plano. Para indicar el número de hilos reales que viajan por esa canalización, se dibujan trazos o trazos oblicuos cruzando perpendicularmente la línea del conductor. Tres trazos sencillos indican las tres fases ($L_1$, $L_2$, $L_3$), un trazo con un pequeño círculo representa el neutro ($N$) y un trazo con una cruz o forma de T en su extremo representa el conductor de tierra o protección ($PE$).
Este tipo de esquema es muy utilizado en planos de distribución de energía eléctrica, cuadros generales de distribución, acometidas principales y subestaciones, ya que proporciona una visión macroscópica de la jerarquía de protecciones y calibres de cable sin saturar el plano técnico.
Esquema Multifilar
Por otro lado, el **esquema multifilar** representa de forma independiente todos y cada uno de los conductores eléctricos activos y de protección del circuito. En instalaciones trifásicas de automatismos, se dibujan de forma explícita las líneas correspondientes a las tres fases, el neutro y la tierra. Es el esquema obligatorio para representar circuitos de fuerza complejos como los arrancadores de motores trifásicos de inducción (directos, estrella-triángulo, con inversión de giro o asociados a variadores de frecuencia), ya que es crítico para el técnico montador observar exactamente el cambio de orden de fases que produce, por ejemplo, la inversión del sentido de giro del eje de un motor.
🔧 Laboratorio Práctico: Cálculo del Calibre de Protecciones para un Motor Trifásico
En este laboratorio práctico utilizaremos el simulador REBT Calc, en su sección dedicada al cálculo de motores y cargas de potencia, para comprobar las especificaciones técnicas de protección asociadas a un motor trifásico. Consideremos el motor trifásico listado en el esquema multifilar de potencia con las siguientes especificaciones nominales de placa:
- Potencia activa útil ($P$): $15\text{ kW}$ ($15000\text{ W}$)
- Tensión nominal de línea ($V$): $400\text{ V}$ (Trifásico)
- Factor de potencia ($\cos\varphi$): $0,85$
- Rendimiento estimado ($\eta$): $90\%$ ($0,90$)
Sigue estas instrucciones en el simulador:
- Abre el módulo de Cálculo de Motores en la calculadora REBT Calc.
- Introduce los parámetros del motor descritos en los campos de entrada de potencia, voltaje de línea y eficiencia.
- Ejecuta el cálculo electrotécnico utilizando la fórmula de potencia trifásica: $$I_n = \frac{P}{√3 \cdot V \cdot \cos\varphi \cdot \eta}$$
- Observa la corriente nominal de servicio obtenida y el calibre de la protección de sobrecarga térmica asociada en el plano multifilar.
Pregunta de Laboratorio:
Tras simular este motor en el módulo de motores de REBT Calc, ¿cuál es la intensidad nominal obtenida y el calibre recomendado del relé térmico?
📋 Caso Práctico: Diagnóstico de Averías en Lógica de Control
Contexto: Un técnico de mantenimiento en planta necesita reparar una avería repetitiva en la secuencia de arranque estrella-triángulo de un motor soplador. No sabe por qué no enciende el contactor de estrella.
Pregunta: ¿Qué tipología de esquema eléctrico es la más adecuada para analizar la lógica de control del circuito y localizar el fallo?
📋 Caso Práctico: Montaje e Interconexión de Bornas de Campo
Contexto: Un operario del taller de cuadros eléctricos está realizando el montaje y conexionado físico de la manguera que une el armario con los pulsadores de la máquina.
Pregunta: ¿Qué tipo de plano técnico debe consultar para realizar este conexionado físico cable a cable sin errores de terminal?
📋 Caso Práctico: Diseño Eléctrico y Distribución Trifásica
Contexto: Durante el diseño de un plano de potencia trifásica para un motor de inducción con inversión de giro, el proyectista debe decidir entre esquema unifilar o multifilar.
Pregunta: ¿Por qué es obligatorio utilizar un esquema multifilar para representar este circuito de potencia e inversión de giro?
💡 Recursos Técnicos y Normativos
Normativas de Referencia
- UNE-EN 61082-1: Preparación de documentos usados en electrotecnia. Parte 1: Reglas generales.
- UNE-EN ISO 81346: Sistemas industriales, instalaciones y equipos y productos industriales. Principios de estructuración y designaciones de referencia.