Interruptores eléctricos: tipos, funciones y aplicaciones

Aunque los interruptores son fundamentales en sistemas eléctricos, una comprensión profunda de sus tipos es esencial para los capítulos siguientes —aquellos que examinan la lógica digital basada en interruptores mecánicos de tecnología anterior.

Estudiar circuitos impulsados por interruptores junto a compuertas lógicas de estado sólido simplifica ambos conceptos y sienta las bases para dominar el álgebra booleana, la columna vertebral matemática de la lógica digital.

¿Qué es un interruptor eléctrico?

Un interruptor eléctrico es un dispositivo que interrumpe o completa el flujo de electrones en un circuito. Se comporta como elemento binario —o totalmente «cerrado» (encendido) o totalmente «abierto» (apagado). El capítulo explora las diversas categorías de interruptores existentes hoy.

Conoce los diferentes tipos de interruptores

Los interruptores más simples consisten en dos conductores unidos por un mecanismo de actuación. Interruptores más sofisticados incorporan circuitos electrónicos que responden a estímulos físicos como luz o campos magnéticos.

Independientemente de su complejidad, un interruptor presenta finalmente dos terminales de conexión que están unidos por un contacto interno o separados.

Los interruptores destinados a operación manual se conocen como interruptores de mano, y vienen en varias variantes comunes:

Interruptores de palanca (Toggle)

Los interruptores de palanca se accionan mediante una palanca que puede posicionarse en una de dos o más posturas discretas. Un interruptor de luz doméstico típico es el ejemplo clásico.

La mayoría de interruptores de palanca mantienen su palanca en cualquier posición seleccionada; otros incorporan un resorte que devuelve la palanca a una posición «normal» por defecto, permitiendo operación momentánea.

Interruptores de botón (Pushbutton)

Los interruptores de botón son dispositivos de dos posiciones accionados presionando y soltando un botón. La mayoría incluyen un resorte que restaura el botón a su posición «fuera» para operación momentánea.

Algunos botones alternan encendido/apagado con cada pulsación, mientras que otros permanecen pulsados hasta liberación manual. Estos últimos a menudo tienen botón en forma de hongo para acción ergonómica de pulsar-tirar.

Interruptores selectores (Selector)

Los interruptores selectores usan una perilla giratoria o palanca para elegir una de varias posiciones. Como los de palanca, pueden permanecer en la posición elegida o emplear retorno por resorte para uso momentáneo.

Interruptores joystick

Un interruptor joystick se acciona mediante una palanca que puede moverse en múltiples ejes. Uno o más contactos internos abren o cierran según la dirección de la palanca —y a veces según qué tan lejos se mueva.

La notación círculo-y-punto en el símbolo del interruptor indica el movimiento de palanca requerido. Los interruptores joystick de mano se usan ampliamente para control de grúas y robótica.

Algunos interruptores están diseñados específicamente para ser accionados por movimiento de máquina en lugar de mano humana. Estos se llaman interruptores de límite porque se usan para detener una máquina cuando un componente alcanza un límite predeterminado.

Interruptores de límite (Limit)

Los interruptores de límite se asemejan a interruptores de palanca o selectores robustos, pero sus palancas son accionadas por una parte de máquina. Un pequeño rodamiento en la punta de la palanca protege contra desgaste por contacto repetido.

Interruptores de proximidad

Los interruptores de proximidad detectan la aproximación de una pieza metálica mediante campos magnéticos o electromagnéticos de alta frecuencia.

Modelos básicos usan un imán permanente para accionar un interruptor sellado cuando una pieza metálica llega a unos 2,5 cm. Tipos más avanzados emplean una bobina energizada con corriente de alta frecuencia; la presencia de metal cambia la magnitud de la corriente, disparando el circuito.

La variante electrónica se muestra con una caja romboidal alrededor del símbolo. Un interruptor de proximidad no electrónico usa el mismo símbolo que un interruptor de límite accionado por palanca.

Los interruptores de proximidad ópticos usan una fuente de luz y fotodetector. El haz es interrumpido o reflejado por la pieza de máquina, permitiendo al interruptor detectar posición. También son valiosos en inter bloqueos de seguridad para detectar personal en zonas peligrosas.

Diferentes tipos de interruptores de proceso

En entornos industriales, los interruptores que responden a variables físicas de proceso son indispensables. Pueden disparar alarmas cuando parámetros derivan o apagar equipos para prevenir daños.

Interruptores de velocidad

Los interruptores de velocidad miden rotación de eje usando pesos centrífugos o sensores ópticos/magnéticos sin contacto.

Interruptores de presión

Los interruptores de presión accionan mediante pistón, diafragma o fuelle que traducen presión de gas o líquido en fuerza mecánica.

Interruptores de temperatura

Un sensor de temperatura común es la lámina bimetálica —una lámina delgada de dos metales con distintas tasas de expansión térmica. Al cambiar la temperatura, la lámina se dobla, accionando el interruptor.

Otros diseños usan un bulbo de latón lleno de líquido o gas vinculado a un elemento sensor de presión. Calentar el bulbo expande el contenido, aumentando presión y disparando el interruptor.

Interruptor de nivel de líquido

Los interruptores de nivel de líquido pueden usar un elemento flotante que contacta un interruptor cuando el líquido sube a altura predefinida. Si el líquido conduce electricidad, un par de sondas puede cerrar el circuito, y un relé se dispara por la pequeña corriente que fluye.

La detección de nivel para sólidos —como grano o pienso— a menudo emplea rueda de paletas o sensor de horquilla que detecta ausencia de movimiento cuando el silo alcanza el nivel fijado.

Interruptor de flujo de líquido

Un interruptor de flujo instalado en tubería monitora caudal mediante paleta o aleta impulsada por el fluido. Otras variantes son interruptores de presión diferencial que detectan caída de presión a través de una restricción integrada.

Interruptor de nivel nuclear

Un interruptor de nivel nuclear consiste en una fuente radiactiva débil y un detector posicionados a lo largo del diámetro del vaso. A medida que el material se acumula sobre la fuente, la atenuación de radiación reduce la señal del detector, disparando un relé para indicar nivel.

Como la fuente y detector son externos al vaso, no se requiere intrusión física, y la radiación usada es segura para el personal.

Todos los interruptores tienen múltiples aplicaciones

Rara vez hay un interruptor «perfecto» único para un trabajo; cada tipo ofrece compromisos en durabilidad, tiempo de respuesta e idoneidad para el entorno. Seleccionar el interruptor correcto es clave para operación confiable.

REPASO:

• Un interruptor es un dispositivo eléctrico, usualmente electromecánico, usado para controlar continuidad entre dos puntos.
• Los interruptores de mano se accionan por tacto humano.
• Los interruptores de límite se accionan por movimiento de máquina.
• Los interruptores de proceso se accionan por cambios en alguna variable física de proceso (temperatura, nivel, flujo, etc.).

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de interruptores