Tipos De Interruptores Eléctricos

Aunque parezca extraño cubrir el tema elemental de los interruptores eléctricos en una etapa tan tardía de esta serie de libros, lo hago porque los capítulos que siguen exploran un reino más antiguo de la tecnología digital basada en los contactos de los interruptores mecánicos en lugar de los circuitos de las entradas de estado sólido, y para ello se necesita una comprensión profunda de los tipos de interruptor.

Aprender la función de los circuitos basados en interruptores al mismo tiempo que se aprende sobre las puertas lógicas de estado sólido hace que ambos temas sean más fáciles de comprender, y prepara el terreno para una mejor experiencia de aprendizaje en el álgebra booleana, las matemáticas que hay detrás de los circuitos lógicos digitales.

Que Es Y Cuales Son Los Tipos De Interruptores Eléctricos

¿Qué es un interruptor eléctrico?

Un interruptor eléctrico es cualquier dispositivo utilizado para interrumpir el flujo de electrones en un circuito. Los interruptores son esencialmente dispositivos binarios: están completamente encendidos (“cerrados”) o completamente apagados (“abiertos”). Hay muchos tipos diferentes de interruptores, y exploraremos algunos de estos tipos en este capítulo.

Aprende los diferentes Tipos De Interruptores Eléctricos

El tipo más simple de interruptor es aquel en el que dos conductores eléctricos se ponen en contacto entre sí por el movimiento de un mecanismo de accionamiento.

Otros interruptores son más complejos, contienen circuitos electrónicos capaces de encenderse o apagarse dependiendo de algún estímulo físico (como la luz o el campo magnético) detectado.

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En cualquier caso, la salida final de cualquier interruptor será (al menos) un par de terminales de conexión de cables que estarán conectados entre sí por el mecanismo de contacto interno del interruptor (“cerrado”), o no conectados entre sí (“abierto”).

Cualquier interruptor diseñado para ser operado por una persona se denomina generalmente interruptor de mano, y se fabrican en varias variedades:

Interruptores de palanca

Los interruptores de palanca son accionados por una palanca inclinada en una de dos o más posiciones. El interruptor de luz común utilizado en el cableado doméstico es un ejemplo de interruptor de palanca.

La mayoría de los interruptores de palanca se paran en cualquiera de sus posiciones, mientras que otros tienen un mecanismo de resorte interno que devuelve la palanca a una determinada posición normal, lo que permite lo que se denomina funcionamiento “momentáneo”.

Interruptores de botón

Los pulsadores son dispositivos de dos posiciones que se accionan con un botón que se presiona y se suelta. La mayoría de los interruptores de botón tienen un mecanismo de resorte interno que devuelve el botón a su posición de “fuera” o “sin presionar”, para una operación momentánea.

Algunos interruptores de botón se encajan alternativamente con cada pulsación del botón. Otros interruptores de botón se mantendrán en su posición de “dentro” o “presionado” hasta que el botón sea retirado.

Este último tipo de interruptores pulsadores normalmente tienen un botón en forma de hongo para facilitar la acción de pulsar y tirar.

Interruptores selectores

Los interruptores de selección se accionan con un mando giratorio o una palanca de algún tipo para seleccionar una de dos o más posiciones.

Al igual que el interruptor de palanca, los interruptores selectores pueden descansar en cualquiera de sus posiciones o contener mecanismos de retorno por resorte para una operación momentánea.

Interruptores de palanca

El interruptor del joystick es accionado por una palanca que se mueve libremente en más de un eje de movimiento. Uno o más de varios mecanismos de contacto del interruptor se accionan dependiendo de la forma en que se empuja la palanca, y a veces de la distancia que se empuja.

La notación de círculo y punto en el símbolo del interruptor representa la dirección del movimiento de la palanca del joystick necesaria para accionar el contacto. Los interruptores manuales de palanca de mando se utilizan comúnmente para el control de grúas y robots.

Algunos interruptores están diseñados específicamente para ser operados por el movimiento de una máquina y no por la mano de un operador humano.

Estos interruptores accionados por movimiento se denominan comúnmente interruptores de límite, porque a menudo se utilizan para limitar el movimiento de una máquina desconectando la potencia de accionamiento de un componente si éste se mueve demasiado lejos. Al igual que los interruptores de mano, los interruptores de límite vienen en varias variedades:

Interruptores de límite

Estos interruptores de límite se parecen mucho a los robustos interruptores de palanca o selector de mano equipados con una palanca empujada por la parte de la máquina.

A menudo, las palancas se inclinan con un pequeño rodamiento de rodillos, lo que evita que la palanca se desgaste por el contacto repetido con la parte de la máquina.

Interruptores de proximidad

Los interruptores de proximidad detectan la aproximación de una pieza metálica de una máquina por medio de un campo magnético o electromagnético de alta frecuencia.

Los interruptores de proximidad simples utilizan un imán permanente para accionar un mecanismo de interruptor sellado siempre que la pieza de la máquina se acerca (típicamente 1 pulgada o menos).

Los interruptores de proximidad más complejos funcionan como un detector de metales, energizando una bobina de alambre con una corriente de alta frecuencia y monitoreando electrónicamente la magnitud de esa corriente.

Si una parte metálica (no necesariamente magnética) se acerca lo suficiente a la bobina, la corriente aumentará y disparará el circuito de vigilancia.

El símbolo que se muestra aquí para el interruptor de proximidad es de la variedad electrónica, como se indica en la caja en forma de rombo que rodea al interruptor.

Un interruptor de proximidad no electrónico usaría el mismo símbolo que el interruptor de límite accionado por palanca.

Otra forma de interruptor de proximidad es el interruptor óptico, compuesto por una fuente de luz y una fotocélula. La posición de la máquina se detecta por la interrupción o el reflejo de un rayo de luz.

Los interruptores ópticos también son útiles en las aplicaciones de seguridad, donde los haces de luz pueden utilizarse para detectar la entrada de personal en una zona peligrosa.

Los diferentes tipos de interruptores de proceso

En muchos procesos industriales, es necesario controlar varias cantidades físicas con interruptores.

Esos interruptores pueden utilizarse para hacer sonar alarmas, indicando que una variable del proceso ha superado los parámetros normales, o pueden utilizarse para apagar los procesos o el equipo si esas variables han alcanzado niveles peligrosos o destructivos.

Hay muchos tipos diferentes de interruptores de procesos.

Interruptores de velocidad

Estos interruptores detectan la velocidad de rotación de un eje ya sea por un mecanismo de peso centrífugo montado en el eje, o por algún tipo de detección sin contacto del movimiento del eje como óptico o magnético.

Interruptores de presión

La presión del gas o del líquido puede utilizarse para accionar un mecanismo de conmutación si esa presión se aplica a un pistón, diafragma o fuelle, que convierte la presión en fuerza mecánica.

Interruptores de temperatura

Un mecanismo económico de detección de temperatura es la “tira bimetálica”: una delgada tira de dos metales, unidos espalda con espalda, cada metal tiene una tasa diferente de expansión térmica.

Cuando la tira se calienta o se enfría, las diferentes tasas de expansión térmica entre los dos metales hacen que se doble. La flexión de la tira puede utilizarse entonces para accionar un mecanismo de contacto de interruptor.

Otros interruptores de temperatura utilizan una bombilla de latón llena de líquido o gas, con un pequeño tubo que conecta la bombilla a un interruptor sensor de presión. A medida que la bombilla se calienta, el gas o el líquido se expande, generando un aumento de presión que luego acciona el mecanismo del interruptor.

Interruptor de nivel de líquido

Un objeto flotante puede utilizarse para activar un mecanismo de conmutación cuando el nivel de líquido en un tanque sube más allá de un determinado punto. Si el líquido es conductor de la electricidad, el propio líquido puede utilizarse como conductor para tender un puente entre dos sondas metálicas insertadas en el tanque a la profundidad requerida.

La técnica de conductividad se suele aplicar con un diseño especial de relé disparado por una pequeña cantidad de corriente a través del líquido conductor. En la mayoría de los casos es poco práctico y peligroso conmutar la corriente de carga completa del circuito a través de un líquido.

Los interruptores de nivel también pueden diseñarse para detectar el nivel de materiales sólidos como virutas de madera, granos, carbón o alimentos para animales en un silo de almacenamiento, contenedor o tolva.

Un diseño común para esta aplicación es una pequeña rueda de paletas, insertada en el silo a la altura deseada, que es girada lentamente por un pequeño motor eléctrico.

Cuando el material sólido llena el recipiente a esa altura, el material impide que la rueda de paletas gire. La respuesta de par del pequeño motor que dispara el mecanismo del interruptor.

Otro diseño utiliza un “diapasón” en forma de punta de metal, insertado en el recipiente desde el exterior a la altura deseada. El diapasón vibra a su frecuencia de resonancia por un circuito electrónico y un ensamblaje de bobinas de imán/electroimán.

Cuando el recipiente se llena a esa altura, el material sólido amortigua la vibración del diapasón, el cambio en la amplitud y/o frecuencia de la vibración detectada por el circuito electrónico.

Interruptor de flujo de líquido

Insertado en una tubería, un interruptor de flujo detectará cualquier tasa de flujo de gas o líquido que supere un cierto umbral, generalmente con una pequeña paleta o veleta que es empujada por el flujo.

Otros interruptores de flujo se construyen como interruptores de presión diferencial, midiendo la caída de presión a través de una restricción incorporada en la tubería.

Interruptor de nivel nuclear

Otro tipo de interruptor de nivel, adecuado para la detección de materiales líquidos o sólidos, es el interruptor nuclear. Compuesto por material fuente radiactivo y un detector de radiación, los dos se montan a lo largo del diámetro de un recipiente de almacenamiento de material sólido o líquido.

Cualquier altura del material más allá del nivel de la disposición de la fuente/detector atenuará la fuerza de la radiación que llega al detector. Esta disminución de la radiación en el detector puede utilizarse para activar un mecanismo de relé que proporcione un contacto de conmutación para la medición, el punto de alarma o incluso el control del nivel del recipiente.

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La fuente y el detector están fuera del recipiente, sin ninguna intrusión excepto el propio flujo de radiación.

Las fuentes radiactivas utilizadas son bastante débiles y no suponen una amenaza inmediata para la salud del personal de operaciones o de mantenimiento.

Todos los interruptores tienen múltiples aplicaciones

Como de costumbre, hay más de una manera de implementar un interruptor para monitorear un proceso físico o servir como un control de operador.

Por lo general no hay un único interruptor “perfecto” para cualquier aplicación, aunque algunos obviamente presentan ciertas ventajas sobre otros. Los interruptores deben adaptarse inteligentemente a la tarea para que su funcionamiento sea eficiente y fiable.

REVISIÓN:

  • Un interruptor es un dispositivo eléctrico, generalmente electromecánico, utilizado para controlar la continuidad entre dos puntos.
  • Los interruptores de mano se accionan mediante el tacto humano.
  • Los interruptores de límite son accionados por el movimiento de la máquina.
  • Los interruptores de proceso se accionan por cambios en algún proceso físico (temperatura, nivel, flujo, etc.).

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