Esquema Funcional Eléctrico (Diagrama de Funcionamiento): Qué es
El esquema funcional eléctrico, también llamado diagrama de funcionamiento o esquema de principio, representa la lógica del circuito sin importar la ubicación física de los componentes. Su objetivo es facilitar la comprensión del funcionamiento del circuito. Es fundamental para diseñar automatismos y localizar averías.
Su finalidad principal es describir de manera clara, ordenada y lógica el funcionamiento del circuito o sistema eléctrico, destacando la interacción entre sus componentes y las funciones que estos desempeñan.
A diferencia de otros planos de instalaciones eléctricas, que priorizan la forma física de los componentes y sus conexiones, el plano funcional se centra en cómo interactúan los componentes entre sí para lograr un objetivo determinado, proporcionando una visión conceptual y de funcionamiento general del sistema.
Por ello, el esquema eléctrico funcional es una herramienta fundamental para el diseño, análisis y mantenimiento de sistemas eléctricos. Durante el diseño, para visualizar el funcionamiento previsto; durante la puesta en marcha, para verificar que el sistema se comporta como se esperaba; y durante el mantenimiento, para identificar y solucionar problemas de manera eficiente.
Utiliza símbolos simplificados similares a los símbolos de los esquemas multifilares, para representar los componentes y sus relaciones, pero no proporciona información sobre su tamaño, forma o ubicación en el espacio real.
Contenidos
- Características del Esquema Funcional
- Cómo Dibujar un Esquema Funcional (Paso a Paso)
- Ejemplos de Esquemas Funcionales Eléctricos
- Esquemas en Automatización: Mando y Potencia Separados
- Diferencia entre Esquema Funcional, Multifilar y Unifilar
- Ventajas del Esquema Funcional
- Aplicaciones del Esquema Funcional
Características del Esquema Funcional
Los esquemas funcionales presentan características únicas que los distinguen de otros tipos de representaciones eléctricas:
● Sencillez y claridad: los componentes eléctricos se representan mediante símbolos o bloques básicos. No se detalla la construcción interna de los dispositivos ni su disposición física, pero se organizan de forma lógica y ordenada, con una estructura que facilita su comprensión.
● Estructura gráfica estándar: los elementos del circuito se representan en líneas verticales que conectan con 2 líneas horizontales que simbolizan los conductores de alimentación (fase y neutro o positivo y negativo, según el caso). Los elementos se disponen entre las 2 líneas de alimentación, haciendo que el esquema sea intuitivo y de rápida observación.
● Uso de simbología eléctrica estándar: se emplean símbolos reconocidos por normas internacionales, como los del esquema multifilar, para representar interruptores, relés, lámparas, motores y otros dispositivos. Esto asegura uniformidad y entendimiento entre profesionales de diferentes países o lenguas.
Cómo Dibujar un Esquema Funcional (Paso a Paso)
En un esquema funcional se incluyen todos los elementos básicos de un circuito eléctrico, como generadores o fuentes de alimentación (transformadores, baterías, generadores, etc.), elementos de maniobra (interruptores, pulsadores, relés, etc.), receptores (motores, lámparas, resistencias calefactoras, etc.) y conductores.
Además, se pueden incluir otros componentes, como conectores, elementos de protección (fusibles o magnetotérmicos) y otros elementos auxiliares (sensores, indicadores luminosos, dispositivos de control, etc.).
La elaboración de un esquema funcional eléctrico requiere seguir ciertas técnicas y buenas prácticas:
1º) Identificación de los componentes del sistema: reconocer los dispositivos esenciales del circuito y determinar sus funciones específicas.
2º) Definición de relaciones funcionales: analizar cómo interactúan los componentes entre sí y organizar la representación gráfica según estas relaciones.
3º) Empleo de simbología normalizada: utilizar símbolos estandarizados, como los símbolos multifilares, para garantizar una representación clara y universal.
4º) Organización gráfica: disponer los componentes en líneas verticales dentro de las 2 líneas horizontales que representan los conductores de alimentación. De esta forma, se asegura una estructura lógica y visualmente ordenada.
5º) Simplificación y coherencia: reducir al mínimo los detalles irrelevantes, manteniendo el enfoque en las funciones principales del sistema. El conductor neutro suele representarse sin elementos de protección para simplificar, aunque en la práctica debe estar protegido al igual que las fases. El conductor de protección puede omitirse para simplificar la representación.
Ejemplos de Esquemas Funcionales Eléctricos
Para ilustrar la utilidad de los esquemas funcionales eléctricos, analizaremos algunos ejemplos prácticos. Estos ejemplos nos ayudarán a comprender mejor cómo se relacionan los diferentes componentes de un circuito y cómo funcionan en conjunto.
● Esquema funcional de punto de luz simple: el esquema de interruptor simple representa de manera simplificada el circuito eléctrico necesario para encender y apagar una única lámpara desde un único punto.
● Esquema funcional de interruptor y enchufe: el esquema de interruptor con enchufe representa un circuito eléctrico donde un interruptor controla una lámpara desde un único punto, mientras que un enchufe independiente permite conectar otros dispositivos sin estar afectado por el estado del interruptor.
● Esquema funcional de luz conmutada simple: este esquema de punto de luz conmutado permite controlar un punto de luz desde 2 puntos diferentes mediante 2 conmutadores, que alternan las conexiones eléctricas, estableciendo o interrumpiendo el paso de corriente hacia la lámpara.
Cuando se acciona uno de los 2 conmutadores, S1 o S2, el circuito se cierra de manera que la luz se enciende. Al accionar el otro conmutador, se invierte la conexión y la luz se apaga.
● Esquema funcional de luz conmutada de cruce: en el esquema de conmutador de cruzamiento el punto de luz es controlado desde 3 puntos diferentes, utilizando dos conmutadores normales y un conmutador de cruzamiento.
Los conmutadores normales, S1 y S3, siempre se conectan a los extremos del circuito. El conmutador de cruzamiento S2 se conecta en medio.
Esquemas en Automatización: Mando y Potencia Separados
En el mundo del diseño industrial y la automatización, el esquema funcional es la herramienta reina. La característica más importante de un esquema funcional profesional es la división clara entre el circuito de mando y fuerza, es decir, el cerebro (mando o control) y el músculo (fuerza o potencia) de la máquina. Esta separación es vital para la seguridad y la eficiencia.
El Circuito de Potencia (El Músculo)
Es la parte del esquema que muestra los componentes que consumen mucha energía. Es el camino que sigue la electricidad para realizar el trabajo pesado.
- Qué incluye: motores, resistencias de gran potencia, variadores de frecuencia y las protecciones principales (fusibles o disyuntores).
- Representación: se suele dibujar a la izquierda o en la parte superior. Las líneas son más gruesas y se representa la línea de alimentación (L1, L2, L3, N).
- Objetivo: alimentar la carga. Aquí manejamos voltajes altos (como 230 V o 400 V) y corrientes elevadas.
El Circuito de Mando (El Cerebro)
Es la parte lógica que decide cuándo y cómo debe funcionar la potencia.
- Qué incluye: pulsadores de marcha/paro, contactos auxiliares, bobinas de contactores, temporizadores, finales de carrera y PLC.
- Representación: se dibuja de forma separada (a menudo a la derecha). Sus líneas son más finas porque maneja intensidades muy bajas.
- Objetivo: controlar la máquina. Por seguridad, suele trabajar a tensiones bajas o aisladas (ej. 24 V, 110 V o 230V) con el objetivo de reducir el peligro para el operario que pulsa los botones.
¿Por Qué se Dibujan por Separado?
La separación en el esquema funcional no es estética, es operativa:
- Facilidad de diagnóstico: si el motor no gira pero se escucha el "clac" del contactor, sabemos que el fallo está en el esquema de potencia. Si ni siquiera suena el contactor, el fallo está en el mando.
- Seguridad: permite que el técnico trabaje en las pruebas del mando (lógica) sin necesidad de que el motor (potencia) esté girando, evitando accidentes.
- Claridad visual: al separar la fuerza de la lógica, se evitan cruces de líneas innecesarios que empañan la lectura del plano.
Diferencia entre Esquema Funcional, Multifilar y Unifilar
La diferencia principal radica en la finalidad y en el nivel de detalle de la representación.
● Esquema unifilar (la visión global): es la representación más simplificada. Como su nombre indica, todas las fases y conductores se representan con una única línea, independientemente de cuántos cables haya en la realidad.
- Uso: se utiliza en proyectos de edificación y cuadros generales para mostrar la jerarquía de las protecciones (diferenciales, magnetotérmicos) y el reparto de circuitos.
- Simbología: se añaden pequeños trazos oblicuos sobre la línea para indicar si por ahí pasan 2, 3 o 4 hilos.
- Objetivo: ver el conjunto de la instalación de un vistazo.
● Esquema multifilar (la guía de montaje): en este esquema se dibujan todos los conductores (fase, neutro y tierra) de forma individual.
- Uso: es el que utiliza el electricista para realizar el cableado físico dentro de un cuadro o una caja de conexiones.
- Simbología: es más complejo de leer debido a la gran cantidad de líneas que se cruzan, pero muestra exactamente dónde va conectado cada borne.
- Objetivo: mostrar la conexión física real de los componentes.
● Esquema funcional (la lógica de operación): es un esquema puramente lógico. No respeta la posición física de los componentes, sino que busca la claridad en el funcionamiento.
- Uso: imprescindible en automatismos y control de maquinaria.
- Simbología: se dibuja de forma lineal (de arriba hacia abajo o de izquierda a derecha), separando la parte de mando de la de potencia.
- Objetivo: entender cómo funciona el sistema y facilitar la localización de averías.
Ventajas del Esquema Funcional
El diagrama funcional eléctrico ofrece diversas ventajas, tanto en el diseño como en el análisis y mantenimiento de sistemas eléctricos:
● Compresión rápida y eficiente: su enfoque en las relaciones funcionales elimina detalles innecesarios, facilitando la interpretación del sistema.
● Base para diseños más complejos: constituyen un primer paso en el desarrollo de esquemas más detallados, como los unifilares o multifilares.
● Instalación para la detección de fallos: al mostrar claramente las relaciones entre los componentes, permite identificar rápidamente posibles causas de fallos o interrupciones en el sistema.
● Uniformidad en la representación: el uso de símbolos normalizados asegura que cualquier profesional pueda interpretar el esquema sin ambigüedades.
Aplicaciones del Esquema Funcional
Los esquemas de circuitos eléctricos funcionales tienen una amplia gama de aplicaciones, tanto en el ámbito académico como en el profesional:
– Diseño de sistemas eléctricos: utilizados como un paso preliminar en el desarrollo de circuitos más detallados, permitiendo visualizar su operación global.
– Capacitación técnica: son ideales para enseñar principios de electricidad y electrónica, al centrarse en la lógica de funcionamiento en lugar de los detalles técnicos.
– Mantenimiento y reparación: proporcionan una herramienta para localizar problemas en el sistema al identificar rápidamente la interacción entre los componentes.
– Documentación de sistemas: sirven como una representación conceptual para documentar instalaciones eléctricas y su funcionamiento.
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