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COMPONENTES ELÉCTRICOS
Introducción
La energía eléctrica (energía de mando y de trabajo) es introducida, procesada y cursada por
elementos operatorios muy determinados. Por razones de simplicidad y visualidad figuran estos
elementos como símbolos en los esquemas eléctricos. Esto facilita la instalación y el
mantenimiento de los mandos.
Pero no es suficiente sólo la comprensión de los símbolos, existentes en los esquemas de circuito
y sobre los elementos, para garantizar el correcto dimensionado de mandos y la rápida
localización de errores usuales de la electricidad (constitución, función, aplicación).
En este capítulo nos proponemos presentar los elementos para la entrada, el procesamiento y la
conversión de señales.
Elementos eléctricos para la entrada de señales.
Estos elementos tienen el cometido de introducir en el ámbito del tratamiento de señales las
señales eléctricas procedentes de los diferentes puntos de un mando (instalación), ello con
diferentes tipos de accionamiento y tiempos de accionamiento de diferente duración. Cuando el
control de tales elementos sucede por la unión de contactos eléctricos se habla de mando por
contacto, en caso contrario, de mando sin contacto o electrónico. En cuanto a la función, se
distingue entre los elementos contacto de cierre, contacto de apertura y contacto de
conmutación.
El contacto de cierre tiene el cometido de cerrar el circuito, el contacto de apertura ha de abrir
el circuito y el contacto de conmutación abre o cierra el circuito.
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El contacto de conmutación es un ensamblaje constructivo de contacto de cierre y contacto de
apertura. Ambos contactos tienen un elemento móvil de conexión.
Este elemento de conexión, en posición de reposo, tiene contacto siempre sólo con una
conexión. El accionamiento de estos elementos puede tener lugar manual o mecánicamente, o
bien por mando a distancia (energía de mando eléctrica, neumática). Otra distinción existe
entre pulsador e interruptor. El pulsador ocupa por el accionamiento una determinada posición
de contacto y solamente mientras existe el accionamiento del mismo. Al soltarlo vuelve a ocupar
la posición.
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El interruptor también ocupa por el accionamiento una posición de conexión muy determinada.
Pero para mantener dicha posición no hace falta un accionamiento continuo del interruptor.
Este interruptor incorpora casi siempre un enclavamiento mecánico. Sólo por un nuevo
accionamiento regresa el interruptor a la posición inicial.
El conmutador
El conmutador simple.
Su misión es la de seleccionar una de entre dos líneas, dispone de tres bornes, siendo una de
ellas la común o de entrada y las otras de salida. Cabe la posibilidad de que la borne común esté
formada por dos unidas entre sí.
El funcionamiento es el siguiente:

En una posición del conmutador, el punto común está unido a uno de los de salida,
estando el otro sin conectar.

Al accionar el conmutador, el que está unido queda desconectado, quedándose haciendo
contacto el común con el otro de salida.
La característica principal es la intensidad máxima que puede soportar. - Máxima tensión.
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El conmutador de cruzamiento.
Su misión es la de cruzar dos líneas de conmutación. El funcionamiento es el siguiente:
En una posición hacen contacto el 1 con el 4 y el 2 con el 3. En la otra posición hacen contacto
el 1 con el 3 y el 2 con el 4.
La característica principal es también la intensidad máxima que puede soportar sin sufrir
calentamiento excesivo, otra característica es la máxima tensión.
Tanto los conmutadores simples como los de cruzamiento se fabrican en las modalidades de
superficie y de empotrar.
Pulsadores
Para que una máquina o instalación pueda ponerse en movimiento, hace falta un elemento que
introduzca la señal. Un pulsador es un elemento tal, que ocupa en el accionamiento continuo la
posición deseada de conexión.
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La figura muestra ambas posibilidades, es decir, como contacto de cierre y como contacto de
apertura. Al accionar el pulsador, actúa el elemento móvil de conexión en contra de la fuerza
del muelle, uniendo los contactos (contacto de cierre) o separándolos (contacto de apertura).
Haciendo esto está el circuito cerrado o interrumpido. Al soltar el pulsador, el muelle repone a
la posición inicial.
En la figura, ambas
funciones,
es
decir
contacto de cierre y
contacto de apertura,
están ubicadas en un solo
cuerpo. Accionando el
pulsador quedan libres
los
contactos
del
contacto de apertura e
interrumpen el circuito.
En el contacto de cierre
establece el elemento de
conexión el cierre entre
los empalmes, quedando
el circuito cerrado.
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La aplicación de los pulsadores es necesaria en todos aquellos casos en lo que han de comenzar
ciclos de trabajo y donde deben alcanzarse desarrollos funcionales por la introducción de
señales, o donde hace falta un accionamiento continuo por razones de seguridad.
En la realización del circuito juega la elección de estos elementos, ya sea como contacto de
cierre o contacto de apertura o contacto de cierre / apertura juntos.
Las industrias eléctricas ofrecen los más diversos pulsadores. Un pulsador puede estar equipado
también de varios contactos, o también con señalizador incorporado.
El interruptor pulsador
Estos interruptores de botón quedan mecánicamente enclavados en el primer accionamiento. En
el segundo accionamiento vuelve a quedar anulado el enclavamiento, el interruptor reconecta a
la posición inicial. Los pulsadores e interruptores de botón están especificados en la DIN 43 605 y
tienen una determinada posición de montaje.
Símbolos de accionamiento:
CON----I (raya) o con las palabras CON, DES / SUBIR, BAJAR.
DES----O (círculo)
Este símbolo puede encontrarse al lado de los botones.
Situación de los botones:
En botones adyacentes, el botón de desconexión queda siempre a la izquierda. En botones
subyacentes el botón de desconexión queda ubicado siempre abajo.
El marcaje de los botones no está prescrito. Pero se efectúa un marcaje en color el botón de
peligro y por lo general el botón de desconexión va marcado en rojo y el de conexión en verde.
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Los elementos eléctricos para la introducción de señales pueden estar dotados de diferentes
accionamientos.
Por ejemplo el interruptor basculante (enclavamiento).
Símbolos para aparellajes (manual) DIN 40 713.
Iluminadores y Señalizadores.
Lámpara de incandescencia.
Una lámpara de incandescencia transforma en luz la energía que recibe de la red, previa
transformación en calor y consta de los siguientes elementos:
7

Ampolla de vidrio.

Filamento, que es el hilo conductor que se pone incandescente.

Casquillo metálico.

Conductores.

Contactos.
Como la acción del oxígeno a elevadas temperaturas es muy intensa, el filamento se destruirá
rápidamente por oxidación; para evitarlo se hace el vacío dentro de la lámpara y en ocasiones se
introduce un gas inerte.
Distinciones:
-
Por su tipo de filamento, de carbón o metálico siendo el último el más usual.
-
Por la forma del casquillo, de rosca o bayoneta.
-
Por el tamaño del casquillo, Goliat, normal, Mignón, o standard.
-
Por la tensión o voltaje nominal de funcionamiento, 120/135 V, 225/235 V, etc.
-
Por la potencia eléctrica absorbida en watts, 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300,
500,1000, 2000W.
-
Por la forma de la ampolla: esférica, clara, blanca, satinada, etc.
-
Por su flujo luminoso en lúmenes.
Tomas de corriente
Tienen por objeto poner en comunicación los aparatos eléctricos móviles (planchas, televisores,
etc.) con la red, mediante conductores flexibles.
Se dividen en:
-
Según empleo: Empotradas y de superficie.
-
Según orificios: Europeo, Americano y mixto.
Una toma de corriente está formada por:
-
Base: Es la parte fija que va conectada a la canalización eléctrica de la instalación.
-
Clavija: Es la parte móvil que va conectada al cable flexible que sale del aparato
receptor.
Según la forma de los orificios tienen la misma división que las bases.
Clavijas convertidoras
Permiten establecer la conexión entre una base de un tipo y una
clavija de otro.
Clavijas múltiples (ladrones)
Permiten conectar simultáneamente a una misma base varios
receptores distintos.
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Características:
- Construcción.
- Intensidad nominal.
- Máxima tensión.
- Características de los orificios.
Lámpara de descarga en atmósfera gaseosa
El grupo de las fuentes luminosas por descarga en un gas es muy amplio. Comprende las
lámparas fluorescentes tubulares, las lámparas de vapor de mercurio o de sodio y los tubos
utilizados para los rótulos luminosos. Los principios de funcionamiento, las características
constructivas, el tipo de luz emitida y los campos de aplicación varían notablemente de uno a
otro tipo de lámpara, pese a ser común a todas ellas el fenómeno de paso de la corriente
eléctrica a través de un gas.
También son problemas comunes a todos estos tipos de lámparas los dispositivos para arrancar y
estabilizar la descarga, la corrección de la fase y la eliminación del efecto estroboscópico.
Descarga en los gases.
Supongamos que tenemos un tubo de vidrio o de cuarzo en cuyos extremos se han colocado dos
electrodos. Se practica el vacío en el tubo y luego se introduce una pequeña cantidad de gas o
de vapor metálico.
Aplicando a los electrodos una diferencia de potencial de nivel suficiente, una parte de los
átomos que constituyen el gas o el vapor metálico se escinden en electrones y en iones. Los
electrones se desplazan velozmente hacía el electrodo positivo y los iones hacia el electrodo
negativo.
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Sin embargo, no todos los átomos se disocian. Y cada vez que se produce una colisión entre los
electrones libres y los átomos que todavía no se han disociado, el choque origina la liberación de
otros electrones que se unen al flujo que se dirige hacia el ánodo y,en parte, se asocian de
nuevo a los átomos de los que se habían alejado. La energía que estos últimos ceden al regresar
a la órbita del propio átomo da lugar al fenómeno de la "luminiscencia" (propiedad de los gases y
vapores de emitir luz sin ser excitados por cargas eléctricas).
Estabilización de la corriente
Normalmente los gases son aislantes; se vuelven conductores cuando se ionizan, lo que se
obtiene aplicando al tubo una tensión superior a un determinado valor crítico (que depende de
la naturaleza, temperatura y presión del gas, así como de las dimensiones del tubo). Dicha
tensión recibe el nombre de tensión de arranque o de cebado.
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Las lámparas de descarga tienen una resistencia interna de característica negativa. Esto es,
contrariamente con lo que sucede con una resistencia común, al aumentar la corriente que
atraviesa la lámpara disminuye el valor de la tensión necesaria para mantener dicha corriente.
Consecuencia de esto es que una vez encendida la lámpara ésta no autolimita la corriente
absorbida. Así pues, permaneciendo constante la tensión de alimentación la corriente tiende a
aumentar continuamente alcanzando rápidamente valores excesivos capaces de provocar
cortocircuito interno. Es necesaria por lo tanto, la adopción de alimentadores inductivos
apropiados, llamados comúnmente reactancias, o bien alimentadores de dispersión magnética,
que asuman la doble función de limitar la corriente y estabilizar al valor requerido la tensión de
funcionamiento normal.
Tipos de alimentadores.
Reactancia o alimentador inductivo: Se utiliza si la lámpara se alimenta a la tensión de la red.
Al cerrar el circuito se aplica a la lámpara la totalidad de la tensión. Debido a que el gas no está
todavía ionizado, no hay corriente en el interior de la lámpara ni tampoco a través del
alimentador (es como si el circuito estuviera abierto). Después de unos segundos, bajo el efecto
de la tensión aplicada a los electrodos, se inicia el proceso de ionización y arranca la descarga.
Una vez producido el arranque, la corriente que pasa por el alimentador provoca una caída de
tensión y la tensión aplicada a la lámpara sufre una reducción.
Transformador o alimentador de dispersión: De aplicación cuando se requieren tensiones de
arranque y de funcionamiento elevadas (por ejemplo, rótulos luminosos). El principio de
funcionamiento es análogo al caso precedente. Una vez ha arrancado la descarga, se reduce la
tensión por efecto de la reactancia de dispersión de los devanados.
Autotransformador o alimentador elevador: De aplicación cuando no se requieren del
secundario tensiones elevadas, como en el caso del transformador.
Efecto estroboscópico.
Las lámparas de descarga en atmósfera gaseosa dan lugar al efecto estroboscópico: Objetos
animados de rápido movimiento rectilíneo o circular, parece que están parados o que se mueven
a saltos. Dicho efecto puede provocar accidentes de trabajo.
La causa del fenómeno reside en la corriente alterna que alimenta a las lámparas: éstas se
apagan dos veces en el período (en cada período), en el momento en que la corriente y la
tensión pasan por cero (las lámparas de incandescencia no se ven afectadas por ello debido a la
inercia térmica del filamento).
Si el intervalo que media entre dos ráfagas de luz es igual al tiempo en que un objeto en
rotación efectúa un circulo, dicho objeto se ve como si estuviera parado; si las ráfagas son más
frecuentes el objeto de la impresión de girar hacia atrás.
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Remedios: Empleo simultáneo de dos o más lámparas que emitan flujos de luz desfasados entre
sí o alimentación de las lámparas por medio de un sistema trifásico.
Lámparas fluorescentes tubulares
La cara interna del tubo de descarga está revestida de una sutil capa de polvos fluorescentes.
Dentro del tubo se introduce vapor de mercurio a baja presión: cuando se alimenta la lámpara el
mercurio emite radiaciones ultravioleta, invisibles, que golpean la capa de polvos fluorescente
originando radiaciones visibles. El flujo luminoso depende del tipo de polvos fluorescentes, de su
estructura y dimensiones de los cristales. Según las substancias empleadas se obtiene una
emisión de luz en los siguientes colores.
SAL FLUORESCENTE
COLOR DE LUZ EMITIDA
Tungstato de calcio
Azul oscuro
Tungstato de magnesio
Azul claro
Silicato de cinc y berilio
Amarillo claro
Silicato de cinc
Amarillo- verde
Silicato de cadmio
Amarillo- rosa
Borato de cadmio
Rosa claro
Características de las lámparas fluorescentes.
Campos de utilización
Iluminación en general, civil o e industrial.
Es conveniente no montarlos a una altura mayor de 4-6 metros (6-8 metros para lámparas de
elevada emisión).
Ventajas
Buena eficiencia luminosa (de 4 a 6 veces mayor que las lámparas de incandescencia) y, por lo
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tanto, de bajo coste de funcionamiento; baja luminancia (0,3 a 1,3 cd/ mm²) de forma que se
reducen considerablemente los problemas de deslumbramiento; bueno y óptimo rendimiento
cromático (según los tipos); elevada duración de vida media (6000 a 9000 horas). Sin ninguna
limitación en cuanto a la posición de funcionamiento.
Desventajas.
Empleo de equipo auxiliar para el arranque de la descarga (reactancia y cebador); grandes
dimensiones; coste de 10 a 15 veces mayor que el de una lámpara de potencia similar.
Advertencias
-
El flujo luminoso emitido por las lámparas fluorescentes depende de la temperatura
ambiente. A temperaturas superiores e inferiores a los 20 - 30 ºC disminuye el flujo
luminoso y por tanto, la eficiencia.
-
Si hay que instalar lámparas fluorescentes en ambientes fríos, se deben proteger con
aparatos cerrados para evitar la disipación térmica. Eventualmente, se pueden utilizar
lámparas de encendido rápido revestidas con una capa de polvo de silicona, o bien
lámparas de amalgama de indio.
-
Si las lámparas están instaladas en ambientes muy caldeados (o en aparatos cerrados),
se deben tomar medidas para que exista una buena ventilación a fin de disipar el
exceso de calor.
-
La vida media de una lámpara fluorescente de cátodo caliente depende del número de
encendidos: si son frecuentes, aquella se reduce notablemente. Normalmente están
previstas para ciclos de encendido de tres horas. Por lo tanto, cuanto menor sea el
número de veces que se encienda, mayor es la duración de la lámpara.
-
En las primeras 100 horas de funcionamiento la eficiencia se reduce en un 10 %
aproximadamente; al término de la vida media la reducción es del 25 %. Téngase esto
en cuenta al efectuar los cálculos para los niveles de iluminación.
Timbres y zumbadores.
Timbres
Son dispositivos acústicos que, mediante el sonido que producen, dan cuenta de una llamada o
aviso. Constan esencialmente de un electroimán, compuesto por una bobina de hilo conductor
arrollada en espiral alrededor de un núcleo de hierro, que al paso de una corriente atrae a
una palanca metálica, en cuyo extremo lleva una esfera que golpea a una campana.
Zumbadores
Es básicamente un timbre al que le falta la campana, produciendo un sonido más ronco.
Tipos de zumbadores:
-
De corriente continua: La bobina se encuentra en serie con un telerruptor que se abre
al atraer la palanca, produciendo una oscilación en la palanca atraída.
-
De corriente alterna: Cada vez que la corriente toma un valor atrae al martillo,
librándolo cuando pasa por cero.
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La característica principal de un timbre es la tensión (220, 120, 24, 12) y el tono del sonido,
no teniéndose en cuenta la intensidad, debido a que no son elementos destinados para
funcionamiento prolongado, pues la bobina tendría que ser de una sección considerable para
que no se quemase.
Otros tipos: De carrillón, bisonidos, electrónicos, etc.
Finales de Carrera
Finales de carrera mecánicos
Con los finales de carrera se detectan determinadas posiciones de piezas de maquinaria u
otros elementos de trabajo (posicionamiento de palets, comienzo de ciclo de prensado en
velocidad de trabajo, etc.)
En la elección de tales elementos introductores de señales es preciso atender especialmente
la solicitación mecánica, la seguridad de contacto y la exactitud de punto de conmutación.
En su ejecución normal estos interruptores finales tienen un contacto conmutado. En
ejecución especial son posibles otras combinaciones de conexión.
Los finales de carrera se distinguen también según la introducción de contactos: Contacto
lento o contacto rápido. En el contacto lento, la velocidad de apertura o cierre de los
contactos es idéntica a la del accionamiento del pulsador (apropiado para bajas velocidades
de acceso). En el contacto rápido no tiene importancia la velocidad de acceso, ya que en un
punto muy determinado, el conmutado tiene lugar bruscamente. El accionamiento del final de
carrera puede tener lugar a través de una pieza fija (leva o palanca con rodillo). Para el
montaje y el accionamiento de los finales de carrera hay que fijarse en las indicaciones del
fabricante, siendo preciso restar el ángulo de acceso y el sobre-recorrido.
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Símbolos para aparellajes (mecánico)
Finales de carrera sin contacto
Contacto hermético tipo Reed (magnetosensible)
Los finales de carrera sin contacto se pueden accionar magnéticamente. Son especialmente
ventajosos, cuando hace falta un número elevado de maniobras. También encuentran
aplicación, cuando no existe sitio para el montaje de un interruptor final mecánico o cuando
lo exigen determinadas influencias ambientales (polvo, arena, humedad).
En un bloque de resina sintética están inyectados dos contactos, junto con un tubito de vidrio
lleno de gas protector. Por la proximidad de un émbolo con imán permanente, los extremos
de las lengüetas solapadas de contacto se atraen y conectan. Por al alejamiento del imán se
separan las lengüetas de contacto.
Los cilindros con interruptores de proximidad de accionamiento magnético no deberían
montarse en lugares con campos magnéticos fuertes (por ejemplo máquinas de soldadura por
resistencia).
Por lo demás, hay que tener presente que no todos los cilindros son aptos para la aplicación
de estos finales de carrera sin contacto.
Funcionamiento:
Cuando circula una corriente de suficiente intensidad por la bobina, el campo y el efecto del
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imán permanente quedan anulados y el contacto se abre. En este caso se trata de un contacto
de cierre (contacto de reposo).
Los relés con los contactos en gas protector tienen una larga duración y están exentos de
mantenimiento. Sus tiempos de conmutación son cortos (0,2 ms aprox.). El número de
maniobras por segundo es de unas 400. No obstante, la sensibilidad de respuesta está limitada
por la construcción.
Los datos característicos de un final de carrera, sensible a campos magnéticos, se relacionan
en la tabla siguiente.
MEDIO
Campo magnético
CONSTRUCCIÓN
Emisor eléctrico de señales
para la indicación de posición sin
contacto mediante campo magnético.
POTENCIA DE MANDO MAX
*tensión continua
24 W
*tensión alterna
30 VA
INTENSIDAD DE MANDO MÁX.
1,5A
TENSION DE MANDO MÁX.
220V
PICOS DE TENSIÓN MÁX.
500Vs
RESISTENCIA DE PASO
100Ω
PRECISIÓN REPRODUCTIBLE
+/- 0,1mm
FRECUENCIA CONEXIONES
500Hz máx.
TIEMPO DE CONEXIÓN
= 2ms
PROTECCIÓN SEGÚN DIN 40050
IP 66
CAMPO TEMPERATURAS
-20 0 + 60ºC
Detectores de proximidad inductivos
En la práctica a menudo se han de detectar o contar las piezas (piezas a mecanizar, etc.)
movidas en máquinas o dispositivos. En la mayoría de los casos ya no pueden utilizarse para
estos procesos los finales de carrera mecánicos ni tampoco los magnéticos. En el primer caso,
porque ya no suele ser suficiente la fuerza de accionamiento de la pieza, para accionar los
finales de carrera; en el segundo caso porque la detección de la pieza ya no suele hallarse en
el campo de acción del cilindro, para facilitar un detectado magnético.
Entonces se ofrece la posibilidad de realizar esta detección sin contacto.
Los interruptores de proximidad inductivos constan de un oscilador, un disparador de nivel
determinado y de un amplificador.
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Funcionamiento:
El oscilador, con ayuda de su bobina osciladora, genera un campo alterno de alta frecuencia,
que emerge en forma de cazoleta de la cara frontal del sensor. Al introducir en este campo
alterno una pieza metálica, ésta resta a oscilador energía debido a corrientes de Foucault
resultantes. Por ello desciende la tensión en el oscilador y el paso basculante siguiente
dispara una señal.
Los interruptores de proximidad inductivos reaccionan sólo ante metales.
Formas de ejecución:
Según el caso de aplicación hacen falta interruptores de proximidad para el servicio de
corriente alterna o continua.
Ejecución para corriente alterna:
Estos interruptores de proximidad están concebidos para campos de 20 V a 250 V. La
frecuencia de conexiones asciende a unos 50 impulsos por segundo.
El conexionado de salida en corriente alterna es relativamente fácil, la inversión de ambos
empalmes de tensión no perjudica al elemento.
Ejecución para corriente continua:
Estos interruptores de proximidad están concebidos para tensiones de régimen de 10 V a 30 V
aproximadamente. La frecuencia de conexiones asciende a unos 2000 impulsos por segundo.
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Según la aplicación, la carga puede conectarse al positivo o al negativo, y se emplearán
interruptores de proximidad con salida NPN ó salida PNP.
La inversión de los empalmes positivo y negativo destruye el elemento eléctricamente
(transistor). Mediante una conexión de protección puede lograrse una seguridad contra el
permutado de los empalmes.
Los finales de carrera inductivos, por lo general, están equipados ya con dicha conexión.
En la práctica, es importante montar estos interruptores de proximidad de acuerdo con las
indicaciones del fabricante.
Detectores de proximidad capacitivos.
Los interruptores de proximidad capacitivos reaccionan en contraposición a los interruptores
de proximidad inductivos a todos los materiales (también a los no metálicos), cuyas
propiedades dieléctricas provocan una modificación de la superficie activa. Pero esto significa
también que las magnitudes perturbadoras cambiantes, como polvo y virutas, pueden
influirlos.
LOS INTERRUPTORES DE PROXIMIDAD INDUCTIVOS SOLO REACCIONAN ANTE CUERPOS
METÁLICOS.
LOS INTERRUPTORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS REACCIONAN A TODOS LOS CUERPOS.
Elementos eléctricos para el procesamiento de señales.
Relés
Antes se utilizaba el relé, principalmente, como amplificador en la telecomunicación. Hoy en
día se recurre a los relés para cometidos de mando y regulación en máquinas e instalaciones.
En la práctica, un relé ha de satisfacer ciertas exigencias:
 ampliamente exento de mantenimiento.
 alta frecuencia de conexiones.
 conexión tanto de muy pequeñas, como de intensidades y tensiones relativamente
altas.
 alta velocidad funcional, es decir tiempos de conmutación cortos.
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Un relé es un elemento que conecta y manda con un coste energético relativamente bajo. Los
relés se aplican preferentemente para el procesamiento de señales. El relé se puede
contemplar como un interruptor accionado electromagnéticamente, para determinadas
potencias de ruptura.
Constitución.
En la práctica existen múltiples y diferentes tipos de construcción de relés, el principio de
funcionamiento sin embargo es idéntico en todos los casos.
Funcionamiento.
Aplicando tensión a la bobina, circula corriente eléctrica por el arrollamiento y se crea un
campo magnético, por lo que la armadura es atraída al núcleo de la bobina. Dicha armadura a
su vez, está unida mecánicamente a los contactos, que llegan a abrirse o cerrarse. Esta
posición de conexión durará, mientras esté aplicada la tensión. Una vez desaparezca ésta, se
desplaza la armadura a su posición inicial, debido a la fuerza del muelle.
En la práctica se utilizan símbolos para los relés, para facilitar mediante una representación
sencilla la lectura de esquemas de circuito.
Las designaciones A1 y A2 identifican las conexiones de la bobina.
Imaginemos que los contactos de un relé tienen las siguientes designaciones numéricas:
13
23
31
41
14
24
32
42
La primera cifra es la posición continua de los contactos mientras que la segunda por ejemplo
(3 4) indica que el contacto está abierto en la posición inicial y por el contrario (1 2) indica
que el contacto está cerrado en dicha posición.
Cuando hacen falta contactos distintos, se emplean relés con contactos de apertura y de
cierre en un mismo elemento. La designación numérica es de gran ayuda en la práctica ya que
facilita considerablemente la conexión de relés.
Existen razones de peso para que el relé tenga todavía sitio en el mercado, pese al
crecimiento electrónico.
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Ventajas.
 Adaptación fácil para diferentes tensiones de servicio.
 En gran medida, térmicamente independientes frente a su entorno. A temperaturas de
353K (80ºC) hasta 233K (-40ºC) aprox. trabajan los relés todavía con seguridad.
 Resistencia relativamente alta entre los contactos de trabajo desconectados.
 Permite la conexión de varios circuitos independientes.
 Existe una separación galvánica entre el circuito de mando y el circuito principal.
Dado que todas las características positivas de un relé son deseables en la práctica y quedan
cumplidas, ocupará el relé -como elemento de conexión de electrotecnia-, un sitio importante
en el futuro. No obstante el relé, como todo elemento tiene sus desventajas.
Desventajas.
 Abrasión de los contactos de trabajo por arco voltaico y también oxidación de los
contactos.
 El espacio necesario en comparación con los transistores.
 Ruidos en el proceso de conmutación.
 Velocidad conmutadora limitada de 3 ms a 17 ms.
 Influencias por suciedades (polvo) en los contactos.
A continuación se muestra la representación de otros contactores:
Para la elección de un relé se utilizan fichas técnicas, considerando todos los valores como
intensidad, tensión, potencia, número de maniobras, etc.
Tiempo de reacción.
8-22ms aprox. según excita.
Tiempo de desexcitación.
2-20ms aprox.
Número de conexiones máx.
15 por segundo aprox.
Tensiones de servicio.
3,6,12,24,36,48,60,110,220,240 V de
C.A
3,4,6,8,12,16,24,36,48,60, 90,135,200 V
de C.C.
Tensiones de prueba.
2000 V ~ ef.
Potencia funcionamiento.
1,0 - 1,5W /2,0 - 2,2 VA.
20
Carga máx. bobina.
3 W / 3,4 VA.
Duración mecánica.
> 10 millones de maniobras.
Dotación de contactos.
2 o 3 contactos conmutados.
Potencia máx. de ruptura.
200V ~ / 6 A carga óhmica.
Dado que en la práctica se utilizan tanto relés de c.c. como también de c.a. vamos a
identificar las distintas características.
Electroimanes de corriente continua (c.c.)
Constitución:
El núcleo de un imán de corriente continua es siempre de hierro dulce, siendo su constitución
maciza. De este modo está garantizada una estructura simple y robusta. Las pérdidas de calor
generadas en el servicio depende únicamente de la resistencia óhmica de la bobina y de la
intensidad. Debido al núcleo macizo de hierro se produce, además, una condutibilidad óptima
para el campo magnético. De modo que un entrehierro permanente no tiene influencia sobre
el calentamiento.
Conexión de electroimanes de c.c.
La intensidad sube lentamente una vez conectado el imán de c.c. En la formación del campo
magnético se genera una fuerza contraelectromotriz debido a la inductividad de la bobina:
esta actúa en contra de la tensión aplicada. Esto explica la suave atracción amortiguada del
imán de c.c.
Desconexión de electroimanes de c.c.
Dado que en la desconexión de elementos inductivos se anula el campo magnético, puede
generarse una tensión inductiva, que ascienda por encima de la tensión de la bobina. Estas
altas tensiones de desconexión pueden, pues, acarrear peligro para el aislamiento del
arrollamiento. Por otra parte pueden conducir a una fuerte carga de los contactos, debido a la
acción del arco voltaico. Como solución puede incorporar una "supresión del arco voltaico".
En paralelo a la inductividad L, se incorpora, por ejemplo, una resistencia R, en la cual, en el
curso de la desconexión, puede quedar absorbida la energía acumulada en el campo
magnético.
Sin embargo, todas las medidas de supresión de arco tienen como consecuencia una
prolongación del tiempo de desexcitación.
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Circuitos diversos para la supresión de arco.
Supresión de arco con resistencia óhmica.
En paralelo al interruptor S, se conecta una resistencia óhmica. De no escoger
demasiado pequeña la resistencia, da buenos resultados este circuito. Una resistencia
demasiado pequeña anularía al interruptor S.
Supresión del arco con resistencia óhmica y condensador.
En paralelo a la bobina L, está situada la resistencia R y el condensador C. Este circuito
tiene la ventaja esencial de que, en relés con varios contactos, no hace falta prever
medidas para la supresión del arco en cada uno de los contactos.
Una desventaja supone el retardo de desexcitación resultante.
Supresión del arco con diodo.
El diodo está conectado en paralelo a la bobina. En este circuito hay que prestar
atención en que el diodo esté polarizado en dirección de bloqueo, estando el contacto
cerrado.
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Ventajas
 Trabajo suave
 Fácil de conectar
 Reducida potencia de conexión.
 Reducida potencia de retención.
 Mayor duración.
 Silenciosos.
Desventajas
 Sobretensiones en la desconexión.
 Necesaria la supresión del arco.
 Elevada carga de contactos.
 Disponiendo sólo de c.a. hace falta un rectificador.
 Tiempo de conmutación más largo.
Electroimanes de corriente alterna (c.a.)
Constitución.
La armadura y el yugo del imán de c.a. se compone de chapas laminares (estratificado de
varias chapas delgadas).
Junto a las pérdidas en el arrollamiento de cobre, aparecen pérdidas adicionales en el hierro.
Estas se califican como pérdidas por corrientes Foucault y por histéresis. Para mantenerlas, en
lo posible, pequeñas, se emplea el núcleo laminar. Pese a todo, se presentan fuertes
calentamientos en el servicio de un imán de c.a.
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Conexión de electroimanes de c.a.
Una vez conectado el imán de c.a. aparece una elevada intensidad que depende de la
resistencia aparente Z (pérdidas), de la resistencia del arrollamiento R y de la inductividad.
La fuerza de atracción es elevada debido a la gran intensidad. Por ello se logran tiempos de
conexión relativamente cortos. El entrehierro entre la armadura y el núcleo tiene una gran
influencia sobre la magnitud de la intensidad permanente. En el servicio no debería quedar un
entrehierro.
Ventajas.
 Tiempos de conmutación cortos.
 Gran fuerza de atracción.
 Supresión del arco por lo general innecesaria.
 Hacen innecesario un rectificador de tensión c.c.
Desventajas.
 Número de conexiones limitado o bien dependiente de la carrera.
 Ruido de zumbido.
 Sensibles a la sobrecarga, a la subtensión y a la deformación mecánica.
Electroimán de c.c. en tensión alterna.
Dado que la tensión alterna cambia 100 veces por segundo la dirección, considerando una
frecuencia de 50 Hz, se producen corrientes de Foucault en el núcleo del hierro, que pueden
alcanzar valores considerables.
-
La fuerza de tracción del relé se pierde, porque los valores de tensión oscilan en
vaivén entre los valores cero y máximo.
-
Debido a la inducción se origina una corriente de Foucault (la variación del campo
magnético crea corriente), resultando un elevado calentamiento. Este calentamiento
puede producir desperfectos en el arrollamiento.
Electroimán de corriente alterna en tensión continua.
El imán de c.a. se compone de la resistencia óhmica R del arrollamiento y de la resistencia
inductiva L. Al alimentarlo con tensión continua no aparecería ninguna resistencia inductiva,
por lo que esta debería ser reemplazada. El reemplazo de la resistencia podría efectuarse
mediante una resistencia adicional R adecuada o por una reducción de tensión. En la práctica,
resultan estas medidas demasiado dificultosas atendiendo a la técnica de conexiones, por lo
que en base a las fichas técnicas se escogerá ya desde un principio la apropiada clase de
tensión del relé.
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Relés de tiempo o temporizadores.
Este tipo de relés tiene el cometido de, transcurrido un tiempo ajustable determinado,
conectar o desconectar en un circuito los contactos, tanto si son de apertura o de cierre. En
este caso se habla de órganos temporizadores con retardo a la excitación o retardo a la
desexcitación.
Vamos a contemplar el relé con retardo a la excitación (conexión). Al aplicar tensión, es decir
al accionar el pulsador A, empieza el contaje del tiempo ajustado.
Una vez alcanzado el tiempo ajustado, tiene lugar un cierre del circuito por medio de la
conexión 18. Una señal de salida determina la progresión de mando.
En el relé temporizador con retardo a la desconexión, al cierre del pulsador S aparece de
inmediato una señal de salida (ver diagrama de funcionamiento).
Sólo una vez anulada la tensión de mando o la señal de entrada, comienza el descontaje del
tiempo de retardo ajustado.
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Contactores
Los contactores son interruptores electromagnéticos accionados, que con reducida potencia
de mando pueden conectar grandes potencias.
Los contactos de conexión son movidos por la armadura de un electroimán. El contactor atrae,
si el arrollamiento de excitación es activado con corriente. Los contactos movidos por la
armadura abren o cierran y franquean el paso de la corriente.
La aplicación de contactores es múltiple. Se utilizan para la conexión de motores,
calentadores, acumuladores de corriente nocturna, calefacciones, aparatos de climatización,
grúas, etc.
Dentro del tipo de contactores podemos citar:
Contactor con electroimán de vaso, contactor con electroimán de núcleo, y contactor con
armadura articulada.
El símbolo es idéntico al del relé, sólo la designación de los contactos difiere.
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Ventajas.
 Con reducida energía de mando, conexión de grandes potencias.
 Separación galvánica entre el circuito de mando y el circuito principal.
 Ampliamente exentos de mantenimiento.
 Independientes de la temperatura.
Desventajas.
 Abrasión de los contactos.
 Fuertes ruidos de conmutación.
 Grandes dimensiones.
 Limitada velocidad de conmutación, de 10 ms a 50 ms.
En la práctica es preciso escoger los contactores atendiendo la potencia correcta, la categoría
de utilización, el número de maniobras, etc. para poderlos aplicar correctamente.
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