Tipos de finales de carrera que se adaptan a sus necesidades de automatización

El éxito de muchos sistemas de automatización industrial depende de la fiabilidad de los componentes básicos del complejo ecosistema de la automatización industrial. Los finales de carrera son algunos de los más importantes. Estos héroes anónimos proporcionan una detección de posición sencilla, robusta y fiable. Aunque se están desarrollando nuevas tecnologías de sensores, el final de carrera seguirá desempeñando un papel fundamental por su diseño sencillo, durabilidad y asequibilidad en los usos industriales.

Sin embargo, la elección del final de carrera adecuado entre la enorme variedad existente es una decisión de ingeniería crucial. Tomar una decisión equivocada puede provocar un fallo prematuro, la parada del equipo y la pérdida de seguridad. Este documento ofrece una estructura lógica de los distintos tipos de finales de carrera, evaluando sus características importantes y ajustándolos con precisión a sus necesidades exactas de automatización.

¿Qué es un final de carrera y por qué utilizarlo?

En su forma más simple, un final de carrera es un dispositivo electromecánico que permite detectar la presencia o ausencia de un objeto por contacto directo. Su funcionamiento se basa en el contacto físico entre un actuador y el objeto en movimiento. El modo de funcionamiento acciona el actuador, que activa un proceso interno de apertura o cierre de una serie de contactos eléctricos, cerrando o completando un circuito eléctrico. Este mero acto proporciona una indicación a un sistema de control, por ejemplo, un controlador lógico programable (PLC), un arrancador de motor o un indicador luminoso.

La principal propuesta de valor de un final de carrera es su total fiabilidad y facilidad. Un final de carrera tiene una respuesta binaria clara: o ha sido accionado físicamente, o no lo ha sido, a diferencia de los sensores sin contacto que pueden verse influidos por las propiedades del material, el color o los contaminantes ambientales. Esto lo convierte en una solución perfecta para aplicaciones en las que la certeza es prioritaria.

Entre las principales razones de su continua prevalencia en la automatización se incluyen:

• Durabilidad: Diseñados para entornos industriales, muchos finales de carrera presentan carcasas metálicas resistentes capaces de soportar impactos físicos significativos, vibraciones y exposición a refrigerantes y residuos.
• Alta capacidad de corriente: A menudo pueden conmutar directamente cargas eléctricas más elevadas (tanto de CA como de CC), como pequeños motores o solenoides, sin necesidad de un relé intermedio. Esto puede simplificar el diseño de circuitos y reducir costes.
• Rentabilidad: Para la detección simple de presencia/ausencia, los finales de carrera ofrecen una de las soluciones más económicas disponibles, tanto en términos de precio de compra inicial como de mantenimiento a largo plazo.
• Inmunidad a las interferencias: Su naturaleza mecánica las hace intrínsecamente inmunes al ruido eléctrico y a las interferencias electromagnéticas (EMI), lo que puede ser una ventaja significativa en entornos con grandes motores, soldadores o variadores de frecuencia.

Desde el control del recorrido de una corredera de una máquina herramienta hasta la confirmación de que un resguardo de seguridad está en su sitio, el final de carrera proporciona una capa fundamental de control y seguridad en innumerables aplicaciones de finales de carrera.

Clasificación de los tipos de finales de carrera según el actuador

La forma más inmediata y funcional de diferenciar los finales de carrera es por su actuador, la parte del interruptor que hace contacto con el objetivo. La geometría y la mecánica del actuador dictan cómo puede utilizarse el interruptor y qué tipo de movimiento es el más adecuado para detectar. Comprender estas clasificaciones es el primer paso hacia una selección adecuada.

Actuadores de palanca (rodillo, ajustable)

Los más comunes son los actuadores de palanca, que son versátiles y pueden utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones. Están formados por un brazo (la palanca) que pivota para realizar el accionamiento. Este diseño ofrece una ventaja mecánica, que utiliza menos fuerza para funcionar que un émbolo directo. Son los más adecuados para detectar objetos que pasan junto al interruptor porque la palanca puede doblarse y volver al punto de partida.

• Palanca de rodillo: Un pequeño rodillo en la punta de la palanca reduce la fricción y el desgaste, lo que la hace adecuada para aplicaciones de ciclos altos en las que el objeto objetivo se desliza o rueda por delante del interruptor.
• Palanca ajustable: Estos modelos permiten modificar in situ la longitud del brazo de palanca y su ángulo inicial, lo que ofrece una gran flexibilidad de instalación para ajustar con precisión el punto de accionamiento.

Actuadores de émbolo (pasador, rodillo)

Los actuadores de émbolo están diseñados para movimientos de máquina cortos, controlados y en línea, en los que el objeto objetivo se mueve directamente sobre el actuador de conmutación. Suelen montarse de forma que el objeto se acerque perpendicularmente.

• Pitón: También conocido como “bigote de gato”, este sencillo actuador de pasador está pensado para la actuación directa y frontal. Ofrece alta precisión pero muy poca tolerancia de sobrecarrera.
• Émbolo de rodillo: Al añadir un rodillo a la parte superior del émbolo, este tipo puede manejar mejor las aplicaciones en las que el objeto actuador puede acercarse desde un ligero ángulo o tiene un componente deslizante en su movimiento. Esto reduce la carga lateral del émbolo y aumenta la vida útil del interruptor.

Actuadores de palanca y bigotes oscilantes

El actuador de varilla oscilante es una solución perfecta en aplicaciones en las que el objeto objetivo puede aproximarse en más de una dirección. Se trata de una varilla larga o un muelle flexible (bigote) que es capaz de doblarse en cualquier dirección fuera de su punto central para accionar el interruptor. Esto los hace muy útiles en actividades como apilamientos en cintas transportadoras o detección de objetos de forma irregular, ya que la dirección de aproximación no es muy importante. Su principal ventaja es que pueden detectarse en varias direcciones.

Actuadores de tracción por cuerda

Una categoría aparte son los interruptores de tracción por cable, que se utilizan sobre todo en aplicaciones de parada de emergencia (parada de emergencia) a larga distancia. Una palanca de accionamiento del interruptor está unida a un cable de acero que se extiende a lo largo de una máquina o una cinta transportadora. En cualquier punto de la longitud del cable, su tracción provocará el disparo del interruptor, y la maquinaria quedará sin energía. Desempeñan un papel clave en la seguridad, ya que ofrecen un control de parada fácilmente disponible en un gran espacio donde no sería práctico instalar varios pulsadores de parada de emergencia individuales.

Comprender las configuraciones de los contactos (NA frente a NC)

Más allá del actuador físico, la configuración eléctrica interna de un final de carrera es una especificación crítica. Esto determina cómo se comporta el interruptor dentro de un circuito eléctrico cuando se acciona. Las configuraciones más comunes son normalmente abierto (NO) y normalmente cerrado (NC).

Normalmente abierto (NO): En estado de reposo, no accionado, un contacto NA tiene un hueco en el circuito. La electricidad no puede circular por él. Piense en él como un puente tendido. Cuando se acciona el final de carrera (se presiona el émbolo o se mueve la palanca), los contactos internos se juntan, completando el circuito y permitiendo el paso de la corriente.

• Caso típico: Activar una señal. Por ejemplo, cuando una caja llega al final de un transportador, acciona un interruptor NO, que completa un circuito para encender una luz indicadora de “transportador lleno” o iniciar otro proceso.

Normalmente cerrado (NC): Por el contrario, un contacto NC permite que la electricidad fluya a través de él en su estado de reposo, no accionado. Los contactos internos se tocan, manteniendo el circuito completo. Cuando se acciona el interruptor, los contactos se separan, rompiendo el circuito y deteniendo el flujo de corriente.

• Caso típico: Circuitos de seguridad. Un resguardo de seguridad en una máquina suele estar cableado con un final de carrera NC. Mientras el resguardo está cerrado, el interruptor no se acciona y el circuito permanece completo, permitiendo que la máquina funcione. Si el resguardo se abre, se acciona el interruptor, que interrumpe el circuito y detiene inmediatamente la máquina. Esto se considera un diseño a prueba de fallos, ya que si el cable se cortara, el circuito también se rompería y la máquina se detendría.

Muchos entornos industriales utilizan interruptores de láminas, interruptores de proximidad y otros tipos de finales de carrera con configuraciones de terminales comunes, que ofrecen múltiples tipos de contacto para una mayor flexibilidad en el control de piezas de máquinas, puertas de frigoríficos o puertas de garajes elevados.

Criterios clave para seleccionar el interruptor adecuado

Para seleccionar el final de carrera más adecuado, es necesario ir más allá de los tipos y las configuraciones para conocer los requisitos específicos de la aplicación. Un proceso sistemático es fiable y duradero.

1. Capacidad eléctrica (tensión e intensidad): Los contactos del interruptor deben estar dimensionados para soportar la carga eléctrica que van a operar. La incompatibilidad con esto puede provocar la formación de arcos, la soldadura de los contactos y fallos prematuros. Tenga en cuenta la tensión (por ejemplo, 24VDC a las entradas del PLC, 120VAC al control del motor) y la corriente (amperaje). Tenga cuidado con la distinción entre cargas resistivas (como calentadores) y cargas inductivas (como motores y solenoides), porque las cargas inductivas generan un gran arco cuando se interrumpe el circuito. El interruptor debe estar especialmente dimensionado para el tipo de carga que va a soportar.
2. Factores ambientales (clasificaciones IP y NEMA): El entorno operativo es un factor determinante de la longevidad de los interruptores.

• Grado de protección IP (Ingress Protection): Norma mundial que determina la eficacia del sellado contra la intrusión de objetos extraños (como el polvo) y la humedad. Una clasificación IP67, por ejemplo, indica que el interruptor es totalmente estanco al polvo y puede sumergirse temporalmente en agua. Esto es típico de las aplicaciones de máquinas herramienta que incluyen refrigerantes.
• Clasificación NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos): Norma estadounidense que especifica la protección contra riesgos medioambientales. Un ejemplo de clasificación NEMA 4 X es una carcasa estanca al agua, al polvo y a la corrosión, adecuada para condiciones de lavado en el procesamiento de alimentos o en exteriores.

3. Fuerza operativa y desplazamientos:

• Fuerza Operativa (OF): La fuerza necesaria para mover el actuador hasta el punto de cambio de contacto. Esto es esencial en aplicaciones que tienen objetos ligeros que podrían no ser capaces de aplicar la fuerza suficiente para activar un interruptor de alta resistencia.
• Desplazamientos: Se refiere a las distancias que se mueve el actuador. La terminología importante es recorrido previo (movimiento antes del disparo), recorrido superior (movimiento disponible más allá del punto de disparo) y movimiento diferencial (diferencia entre los puntos de disparo y reposición). Es necesaria una sobrerrecorrida suficiente para evitar dañar el interruptor en caso de que el objeto sobrepase el punto de acción.

Final de carrera frente a sensor de proximidad: ¿Cuál utilizar?

Un punto de decisión habitual en el diseño de automatización es si utilizar un final de carrera mecánico o un sensor de proximidad sin contacto (como un sensor inductivo, capacitivo o fotoeléctrico). Cada uno tiene sus propias ventajas y la elección depende totalmente de la aplicación.

Elija un final de carrera cuando:

• La alta fiabilidad es esencial: El contacto físico proporciona una confirmación casi absoluta de la posición del objeto.
• El entorno es difícil: No se ven afectados por el color del objeto, el material (en la mayoría de los casos), el acabado de la superficie ni la presencia de polvo, aceite o agua que podrían engañar a un sensor óptico o capacitivo.
• Es necesario conmutar directamente una carga eléctrica mayor: Sus robustos contactos suelen soportar corrientes más altas que las salidas de estado sólido de un sensor de proximidad.
• El coste es un factor primordial: Para aplicaciones sencillas, los finales de carrera siguen siendo una de las opciones más económicas.

Elija un sensor de proximidad cuando:

• El objetivo es frágil o una superficie acabada: La detección sin contacto evita que se estropee o dañe el objeto detectado.
• Se requieren altas velocidades de conmutación: Los detectores de proximidad no tienen piezas móviles y pueden funcionar a frecuencias mucho más altas que los interruptores mecánicos.
• Se necesita una larga vida útil en aplicaciones de alto número de ciclos: Al no tener piezas mecánicas que se desgasten, la vida útil de un sensor de proximidad no está limitada por el número de accionamientos.
• El entorno de detección es limpio: Funcionan mejor cuando la cara de detección y la zona del objetivo están libres de residuos que puedan provocar falsos disparos.

Asociarse con un proveedor de componentes fiable

Una vez decididas las especificaciones técnicas del final de carrera ideal, el siguiente paso es el aprovisionamiento. Las especificaciones técnicas son tan importantes como la calidad del componente y la fiabilidad de su proveedor. La mala calidad de los productos, la falta de existencias o de asistencia técnica pueden arruinar un proyecto y arruinar su reputación.

Para los distribuidores y clientes B2B del mercado de la automatización industrial, el suministro eficaz de componentes de alta calidad es de suma importancia. Somos expertos en el suministro de una línea completa de componentes eléctricos y de control de calidad, que incluye una amplia selección de finales de carrera en OMCH (https://www.omch.com/). Capacitamos a nuestros socios mediante productos potentes y una cadena de suministro ágil capaz de hacer frente a los exigentes requisitos de la industria contemporánea.

Nuestro compromiso con la calidad y la durabilidad

Todas las piezas, desde un microinterruptor hasta un final de carrera de alta resistencia, deben funcionar perfectamente en las condiciones más duras. Nos aseguramos de que nuestros productos se fabriquen conforme a normas internacionales estrictas, con materiales de alta calidad utilizados en carcasas, actuadores y contactos. Esta dedicación implica que nuestros socios pueden ofrecer soluciones a sus usuarios finales con la seguridad de que los componentes están diseñados para ser duraderos.

Un amplio inventario para diversas aplicaciones

La enorme variedad de retos de automatización requiere un catálogo de productos igualmente diverso. Nuestro amplio inventario cubre todo el espectro de finales de carrera, desde modelos en miniatura para maquinaria compacta hasta unidades de alta resistencia selladas para los entornos más exigentes. Esta amplitud garantiza que nuestros socios distribuidores puedan actuar como una ventanilla única para sus clientes, cumpliendo cualquier requisito sin demora.

Por qué confían los distribuidores OMCH

Entendemos que nuestro éxito está directamente ligado al éxito de nuestros socios. Proporcionamos algo más que componentes: proporcionamos una asociación. Esto incluye asistencia técnica específica para ayudar a seleccionar los productos, precios transparentes y competitivos, y un marco logístico diseñado para garantizar la entrega puntual. Al simplificar el proceso de aprovisionamiento, permitimos a nuestros socios centrarse en lo que mejor saben hacer: servir a sus clientes.

Comprobaciones finales antes de la decisión definitiva

Ha analizado el movimiento, el entorno y la carga eléctrica. Ha seleccionado un tipo de actuador y una configuración de contactos. Antes de finalizar su número de pieza, repase esta rápida lista de comprobación:

• ¿He confirmado el espacio físico? Asegúrese de que las dimensiones del interruptor, incluido el recorrido completo de su actuador, se ajustan al diseño de la máquina.
• ¿La orientación de montaje es correcta? Compruebe que el interruptor puede montarse de forma segura y que el objetivo se acercará al actuador desde el ángulo previsto.
• ¿Se ha tenido en cuenta el sobrerrecorrido? Esta es una de las principales causas de fallo mecánico. Compruebe que el objetivo no choque contra el actuador y lo dañe.
• ¿Está claro el plan de cableado? Confirme si necesita un NO, un NC, o ambos, y asegúrese de que el circuito de control está diseñado en consecuencia.
• ¿He elegido un proveedor de confianza? La fiabilidad de un diseño depende de su eslabón más débil. Asegúrese de que sus componentes proceden de una fuente comprometida con la calidad industrial.

Siguiendo este enfoque estructurado, puede seleccionar con confianza un final de carrera que no sólo satisfará las necesidades inmediatas de su aplicación, sino que también le proporcionará años de servicio fiable.