¿Qué es un final de carrera (Limit Switch) o interruptor de límite?
Los interruptores de final de carrera, interruptores de límite o limit switches (en inglés) son dispositivos electromecánicos utilizados en una variedad de aplicaciones para detectar la presencia o posición de un objeto en una determinada trayectoria o curso (carrera).
Desencadenan una acción eléctrica o mecánica cuando el objeto alcanza una posición específica, lo que los hace esenciales en el control de maquinaria y sistemas automatizados.
Características de los interruptores de final de carrera
Las características principales de los interruptores de final de carrera se basan en su diseño.
Los finales de carrera están compuestos por un mecanismo de conmutación y un actuador.
El actuador puede ser una palanca, rodillo, émbolo u otro componente que responde a los movimientos o cambios de posición en la máquina o equipo:
- Palanca (Lever): Es uno de los actuadores más comunes. Puede tener diferentes longitudes y formas, y su posición cambia con el movimiento del objeto al que está conectado.
- Rodillo (Roller): Un rodillo montado en el actuador permite que el interruptor responda a la presión o el movimiento lineal en una superficie. Es útil en aplicaciones donde el objeto en movimiento puede deslizarse contra el rodillo.
- Émbolo (Plunger): Es un actuador que se desplaza hacia adentro o hacia afuera en respuesta al movimiento del objeto. Puede ser accionado por presión o contacto directo.
- Resorte (Spring): Algunos interruptores de final de carrera utilizan resortes como actuadores. Puede comprimirse o liberarse en respuesta al movimiento, activando el interruptor en el proceso.
- Rodillo de bola (Ball Plunger): Este tipo de actuador utiliza una bola en lugar de un émbolo. La bola se desplaza para activar el interruptor cuando encuentra resistencia o presión.
- Paleta (Wobble Stick or Wobble Plate): Es un actuador plano que se inclina o gira en respuesta al movimiento. Puede ser utilizado en aplicaciones donde se necesita una respuesta precisa a ciertos ángulos de inclinación.
- Resorte de varilla (Rod Spring): Similar a un émbolo, utiliza una varilla que se desplaza hacia adelante o hacia atrás en respuesta al movimiento, aplicando presión al interruptor.
- Rodillo flexible (Flexible Roller): Puede doblarse para ajustarse a las formas y superficies específicas en las que se instala. Proporciona una adaptabilidad mejorada.
- Bisagra (Hinge Lever): Un actuador con forma de bisagra que se mueve en un plano, similar a la acción de una bisagra en una puerta. Puede utilizarse en aplicaciones donde se necesita un movimiento angular.
- Brazo articulado (Articulated Arm): Permite una mayor flexibilidad en la posición del actuador. Es útil en aplicaciones donde se requiere un movimiento multidireccional.
Algunas consideraciones a tener en cuenta en cuanto al diseño son el entorno y el tipo de actuador:
- Entorno: Algunos interruptores de final de carrera están diseñados para resistir condiciones adversas como humedad, polvo o temperaturas extremas.
- Tipo de Actuador: La elección del tipo depende de la aplicación específica y del tipo de movimiento que se está monitoreando.
Funcionamiento de los Interruptores de Final de Carrera
Cuando el actuador alcanza un punto de cambio predefinido, el interruptor realiza una acción eléctrica, como abrir o cerrar un circuito. Estos interruptores de final de carrera pueden tener configuraciones de acción de uno o varios contactos.
Tipos de Contactos
- Normalmente Abierto (NA): El circuito está abierto en condiciones normales y se cierra cuando el actuador alcanza el punto de cambio.
- Normalmente Cerrado (NC): El circuito está cerrado en condiciones normales y se abre cuando el actuador llega al punto de cambio.
Aplicaciones Comunes
- Automatización industrial: Se utilizan para controlar el movimiento de maquinaria y equipos en líneas de producción.
- Electrodomésticos: Presentes en electrodomésticos como lavadoras, secadoras y sistemas de apertura y cierre automático.
- Sistemas de puertas y ventanas automáticas: Detectan la posición de las puertas y ventanas para activar o desactivar sistemas automáticos.
Para explicar la forma de uso, supongamos una máquina en una línea de ensamblaje. Un interruptor de final de carrera podría instalarse de manera que cuando un componente alcanza una posición específica, el interruptor se activa, desencadenando una acción como detener la máquina o activar otro proceso.
Ventajas de los Interruptores de Final de Carrera
- Fiabilidad: Son dispositivos robustos y confiables.
- Versatilidad: Se adaptan a una amplia gama de aplicaciones y entornos.
- Precisión: Permiten un control preciso de la posición.
¿Existen tamaños estándar para los finales de carrera?
Sí, existen tamaños estándar para los interruptores de final de carrera, y estos estándares son utilizados para facilitar la fabricación, instalación y sustitución de estos dispositivos en diversas aplicaciones. Los tamaños estándar pueden variar según las normas industriales y las preferencias del fabricante, pero hay algunos aspectos comunes.
Aquí hay algunas dimensiones y tamaños estándar típicos para los interruptores de final de carrera:
- Dimensiones generales
- Altura: Puede variar, pero es común encontrar interruptores de final de carrera con alturas entre 40 mm y 100 mm.
- Ancho: La anchura típica puede oscilar entre 20 mm y 50 mm.
- Longitud: La longitud puede variar, generalmente en el rango de 60 mm a 150 mm.
- Distancia de desplazamiento: La distancia a la que el actuador puede desplazarse antes de activar el interruptor puede variar según el modelo y la aplicación específica.
- Tipos de montaje: Algunos interruptores de final de carrera están diseñados para montaje en superficie, mientras que otros se integran en sistemas y máquinas de manera más empotrada.
- Tipos de conexión: Los interruptores de final de carrera pueden tener diferentes tipos de conexiones eléctricas, como terminales de tornillo, conectores enchufables o conexiones rápidas.
- NEMA (National Electrical Manufacturers Association): En América del Norte, los interruptores de final de carrera a menudo siguen las especificaciones de la NEMA. Por ejemplo, NEMA 1, NEMA 4X, etc., indican características específicas de resistencia al entorno.
- Grados de protección IP: En el contexto internacional, la clasificación IP (Ingress Protection) es común. Por ejemplo, IP67 indica que el interruptor es resistente al polvo y puede sumergirse en agua hasta cierta profundidad. Más abajo explicaremos con más detalle la clasificación IP.
- Tipo de actuador: El tipo de actuador (palanca, rodillo, émbolo, etc.) puede influir en las dimensiones generales y la forma del interruptor.
Es importante tener en cuenta que, aunque existen estándares, la variabilidad en las dimensiones y características específicas sigue siendo significativa según la marca y el modelo.
Al seleccionar un interruptor de final de carrera para una aplicación particular, es crucial revisar las especificaciones proporcionadas por el fabricante y asegurarse de que se adapte a los requisitos específicos del sistema o la máquina.
¿Qué es el grado de protección o IP de un final de carrera?
El grado de protección IP de un final de carrera, al igual que de otros materiales y/o componentes, es una clasificación que indica su resistencia al agua, al polvo y a otros contaminantes. Se mide según la norma internacional IEC 60529, que utiliza un código de dos letras para indicar el grado de protección. La primera letra del código indica el nivel de protección contra el agua, mientras que la segunda letra indica el nivel de protección contra el polvo.
Grados de protección contra el agua
- X: No hay protección especial.
- IPX0: No hay protección contra el agua.
- IPX1: Protegido contra gotas de agua que caen verticalmente.
- IPX2: Protegido contra salpicaduras de agua desde cualquier dirección.
- IPX3: Protegido contra chorros de agua desde cualquier dirección.
- IPX4: Protegido contra chorros de agua potentes desde cualquier dirección.
- IPX5: Protegido contra chorros de agua potentes desde cualquier dirección, incluso si el pulsador está en funcionamiento.
- IPX6: Protegido contra chorros de agua potentes desde cualquier dirección, incluso si el pulsador está en funcionamiento durante un período prolongado de tiempo.
- IPX7: Protegido contra la inmersión temporal en agua hasta 1 metro de profundidad.
- IPX8: Protegido contra la inmersión permanente en agua a una profundidad superior a 1 metro.
Grados de protección contra el polvo
- X: No hay protección especial.
- IP00: No hay protección contra el polvo.
- IP1X: Protegido contra la entrada de partículas sólidas de hasta 50 micras de diámetro.
- IP2X: Protegido contra la entrada de partículas sólidas de hasta 12,5 micras de diámetro.
- IP3X: Protegido contra la entrada de partículas sólidas de hasta 2,5 micras de diámetro.
- IP4X: Protegido contra la entrada de partículas sólidas de hasta 1 mm de diámetro.
- IP5X: Protegido contra la entrada de polvo.
Por ejemplo, un final de carrera con un grado de protección IP65 está protegido contra chorros de agua potentes desde cualquier dirección, incluso si el final de carrera está en funcionamiento, y contra la entrada de polvo. El grado de protección de un final de carrera es importante para elegir el adecuado para una aplicación específica. Por ejemplo, un final de carrera que se utilizará en exteriores debe tener un grado de protección contra el agua y el polvo.
¿Existen finales de carrera no mecánicos?
Sí, existen finales de carrera no mecánicos. Estos finales de carrera utilizan sensores eléctricos o electrónicos para detectar la posición de un objeto.
Los tipos más comunes son los siguientes:
- Finales de carrera electromagnéticos: Utilizan un campo magnético para detectar la posición de un objeto. Cuando el objeto se acerca al final de carrera, el campo magnético cambia y activa un interruptor.
- Finales de carrera inductivos: Utilizan un campo eléctrico para detectar la posición de un objeto. Cuando el objeto se acerca al final de carrera, el campo eléctrico cambia y activa un interruptor.
- Finales de carrera capacitivos: Utilizan un campo eléctrico para detectar la posición de un objeto. Cuando el objeto se acerca al final de carrera, el campo eléctrico cambia y activa un interruptor.
- Finales de carrera fotoeléctricos: Utilizan un haz de luz para detectar la posición de un objeto. Cuando el objeto interrumpe el haz de luz, activa un interruptor.
Los limit switches no mecánicos tienen una serie de ventajas sobre los mecánicos. Son más fiables, duran más y son más resistentes a la contaminación y al desgaste. También son más compactos y ligeros, lo que los hace ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado. Algunos ejemplos de aplicaciones donde se utilizan modelos no mecánicos son:
- Automatización industrial: Se utilizan en máquinas y robots para detectar la posición de los componentes y controlar su movimiento.
- Equipos de laboratorio: Se utilizan en equipos de laboratorio para controlar el movimiento de los componentes y garantizar la precisión de los experimentos.
- Aplicaciones médicas: Se utilizan en equipos médicos para detectar la posición de los componentes y garantizar la seguridad de los pacientes.
En resumen, son una opción fiable y versátil para aplicaciones donde se necesita detectar la posición de un objeto.
Aunque en realidad a los interruptores de límite o finales de carrera no mecánicos los conocemos por el nombre de sensores de proximidad, fotoeléctricos, etc. Desde Electrónica Embajadores no consideramos que deban estar en esta sección, junto con lo que habitualmente conocemos como final de carrera y estos otros están ubicados en su apartado correspondiente.