2.2.7. Esquemas: generales y de conexionado

Introducción

En la automatización industrial, los esquemas eléctricos son el lenguaje que permite diseñar, instalar y mantener los sistemas de control. Existen dos grandes familias: los esquemas generales (funcionales) y los esquemas de conexionado punto a punto. Mientras los primeros ofrecen una visión global de las interconexiones lógicas, los segundos detallan cada hilo, borne y terminal, siendo la guía definitiva para el instalador. La correcta comprensión de ambos es esencial para cualquier profesional del sector.

Ejemplo práctico 1: En una planta embotelladora, el esquema general muestra cómo el PLC se comunica con los sensores de nivel y las electroválvulas. El esquema de conexionado indica exactamente qué borne del PLC va al borne 3 del relé K1, con hilo de color rojo y número 101.

Ejemplo práctico 2: Durante la ampliación de un cuadro de control, el esquema de conexionado permite al electricista conectar rápidamente un nuevo módulo de entradas siguiendo la numeración de bornes y las referencias cruzadas.

Esquemas generales (funcionales)

Los esquemas generales representan la arquitectura funcional del sistema. Se centran en los bloques principales y sus relaciones, omitiendo el cableado detallado. Su simbología sigue la norma UNE-EN 60617 / IEC 60617 pero con un nivel de abstracción mayor (rectángulos etiquetados como "PLC", "Fuente", "Sensores"). Son ideales para:

• Diseño conceptual y anteproyectos.
• Comunicación con clientes o equipos multidisciplinares.
• Documentación de manuales de funcionamiento.

Ejemplo industrial: En un sistema de llenado, el esquema general mostraría el flujo: Depósito → Bomba → Válvula → Sensor de flujo → PLC. No se especifica si la bomba se conecta al borne Q0.0 o a un contactor, sino que se indica la función.

Esquemas de conexionado punto a punto

Son los planos ejecutivos que utiliza el instalador. En ellos se representan todos los componentes con sus terminales, los números de hilo, los bornes, colores de cable y referencias. Cada conductor tiene una identificación única (según IEC 81346) que permite su seguimiento a lo largo del plano y entre hojas.

Elementos típicos

• Bornes (X): se dibujan con su numeración (X1:1, X1:2, etc.) y se indica el cable que llega.
• Números de hilo: cada cable lleva un número (101, 102, .) que se mantiene a lo largo de todo su recorrido.
• Referencias cruzadas: si un hilo continúa en otra página, se anota la página y columna (ej: "→ 3.2").

Ejemplo práctico: En un arranque directo de motor, el esquema de conexionado mostrará el contactor -Q1, sus bornes A1-A2, el relé térmico -F2, y los cables numerados que conectan al borne de control. Esto permite al técnico verificar que el cable 101 va del borne A1 del contactor al borne 3 del PLC.

Comparación entre esquemas generales y de conexionado

Dato técnico: La norma IEC 81346 establece la codificación de objetos. Por ejemplo, "-K1" es un relé, "=M1" un motor. Esta codificación se aplica tanto en esquemas generales como de conexionado, garantizando la trazabilidad.

Simbología normalizada y codificación

Los símbolos utilizados en ambos tipos de esquemas deben cumplir la UNE-EN 60617. Ejemplos:

• Contacto NA (normalmente abierto): dos líneas paralelas sin relleno.
• Bobina de relé: rectángulo con la etiqueta -K1.
• Bornes: círculo con el número de borne.

La codificación según IEC 81346 asigna referencias únicas:

• = para función (ej: =M1 = función motor 1).
• - para producto (ej: -K1 = relé).
• + para ubicación (ej: +A1 = armario principal).

En los esquemas de conexionado, estas referencias aparecen junto a cada símbolo, y los cables se identifican con números (101, 102.) que se repiten en cada extremo. Esto permite un seguimiento sencillo durante el cableado.

Jerarquía y referencias cruzadas

En los esquemas de conexionado, la continuidad se mantiene mediante referencias cruzadas. Por ejemplo, si un cable 101 sale del borne X1:1 en la página 3 y va al borne A1 del contactor -Q1 en la página 5, junto al cable en la página 3 se anotará "→ 5.2" (página 5, columna 2). En la página 5, junto al mismo cable, se indicará "← 3.1".

Esta técnica, automatizada por software como EPLAN o AutoCAD Electrical, evita errores y acelera el montaje. En los esquemas generales, las referencias cruzadas se utilizan para indicar que un bloque funcional se detalla en otro plano (ej: "PLC detallado en plano 4.3").

Utilidad práctica en automatización industrial

Ambos tipos de esquemas son complementarios. Durante la fase de diseño, el ingeniero crea el esquema general para definir la arquitectura. Luego, a partir de él, se desarrollan los esquemas de conexionado que guiarán al instalador. Durante el mantenimiento, un técnico puede usar el esquema general para entender la función y luego el de conexionado para localizar físicamente el cable defectuoso.

Ejemplo real: En una avería de un sensor, el esquema general indica que ese sensor pertenece al grupo de entrada "Sensor de nivel". El esquema de conexionado muestra que el cable 117 va del borne X2:3 al terminal del sensor, permitiendo verificar continuidad con un multímetro.