Guía definitiva de finales de carrera: Selección, cableado, resolución de problemas y aplicaciones

¿Qué es un final de carrera?

Un final de carrera es uno de los dispositivos electromecánicos más comunes y esenciales en la automatización industrial. En términos sencillos, es un sensor que transforma el movimiento mecánico en una señal eléctrica.

Se utiliza principalmente para detectar cuándo un objeto (un brazo robótico, una caja en una cinta transportadora o el pistón de un cilindro) ha llegado a una ubicación física especificada o al límite de desplazamiento de un objeto. Cuando el objeto entra en contacto con el actuador del interruptor, el conjunto interno de contactos funciona rápidamente, cambiando el estado del circuito eléctrico, normalmente abriendo (Normalmente Cerrado, NC) o cerrando (Normalmente Abierto, NO) el circuito. Esta acción envía una señal al controlador (como un PLC o un relé).

Los finales de carrera son habituales en automatización debido a tres ventajas clave: robustez, alta fiabilidad y sencillez de instalación. Son capaces de soportar condiciones industriales extremas, como polvo, humedad, aceite y choques mecánicos extremos. Esto los convierte en el elemento de detección de posición elegido en el entorno industrial, donde es esencial una gran estabilidad.

Cómo funciona: De movimiento a señal

El núcleo de un final de carrera es su mecanismo de conversión mecánico-eléctrico. Aunque los modelos y los actuadores difieren, el principio básico es el mismo:

1. Estado normal: Cuando no hay ningún objeto externo en contacto, el conjunto de contactos del interruptor permanece en su estado normal. Por ejemplo, los contactos normalmente abiertos (NO) están abiertos y los contactos normalmente cerrados (NC) están cerrados.
2. Comienza la actuación: El objeto en movimiento entra en contacto con el actuador (como un rodillo o un émbolo) y lo empuja. Esta es la fuerza mecánica que actúa sobre el mecanismo de resorte interno.
3. Mecanismo de acción brusca: El mecanismo de acción brusca se utiliza en la mayoría de los finales de carrera industriales. Cuando el actuador se desplaza a una posición determinada (el punto de funcionamiento), el muelle interno altera rápida y bruscamente el estado del contacto. Esta rápida acción de conmutación es significativa, ya que minimiza la formación de arcos y el rebote de los contactos, lo que contribuye a aumentar la vida útil del interruptor.
4. Salida de señal: El cambio de estado de los contactos (cierre NA, apertura NC) completa la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Esta señal eléctrica se envía entonces al PLC u otro circuito de control para activar la siguiente acción o lógica.
5. Reinicia:Cuando el objeto es empujado fuera del actuador, el muelle de retorno interno fuerza al actuador y a los contactos a su posición normal original. El interruptor se prepara entonces para el siguiente ciclo de detección.

Tipos y mecanismos de accionamiento

Aunque el concepto fundamental de un final de carrera sigue siendo el mismo, se diseñan diferentes tipos de finales de carrera en función del actuador y del método de detección para adaptarse a las distintas aplicaciones.

Finales de carrera mecánicos

Son los más extendidos y se activan por contacto físico. Su nombre suele basarse en la forma y el movimiento del actuador (la parte que toca el objeto objetivo):

Los interruptores mecánicos son directos, fiables y producen una señal de salida potente. Sin embargo, el inconveniente es que requieren contacto físico, lo que provoca desgaste mecánico. Si tiene problemas con la selección, visite aquí para saber más sobre el tipo de final de carrera.

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Finales de carrera sin contacto

Estos sensores también limitan o detectan la posición de forma funcional. Sin embargo, no dependen del contacto físico. Se denominan comúnmente sensores de proximidad. Se utilizan para sustituir a los finales de carrera mecánicos en aplicaciones de alta frecuencia o en las que está prohibido el contacto:

• Inductivo: Detecta objetos metálicos mediante campos electromagnéticos.
• Capacitiva: Detecta objetos de cualquier material (metal, plástico, líquido) detectando cambios en la capacitancia, a menudo relacionados con la ausencia de un objeto.
• Fotoeléctrico: Detecta objetos mediante un haz de luz (de tipo pasante, retrorreflectante o de reflexión difusa).

Pulse aquí para saber más sobre tipos de detectores de proximidad para ayudarle en su selección.

Consejos prácticos de instalación y cableado

La fiabilidad de un interruptor eléctrico depende en gran medida de su correcta instalación y cableado. Una instalación incorrecta puede provocar falsos disparos, desgaste por alta frecuencia o daños en el sistema de control.

Fundamentos de los contactos y el cableado

Las configuraciones de los contactos de los finales de carrera suelen incluir:

• Normalmente abierto (NO): Los contactos están abiertos cuando el actuador no está activado; se cierran cuando está activado.
• Normalmente cerrado (NC): Los contactos están cerrados cuando el actuador no está activado; se abren cuando está activado.

A la hora de elegir el método de cableado, los contactos NC (circuito de seguridad) suelen utilizarse para la parada de emergencia o el enclavamiento de seguridad. Esto se debe a que los contactos se abren inmediatamente si se rompe un cable o falla la alimentación, lo que señala una advertencia o detiene el equipo. El diagrama de cableado del final de carrera mostrará el terminal común y cómo realizar las conexiones eléctricas. Esto ofrece una mayor seguridad.

Posición de montaje y ajuste del recorrido

• Evite los desplazamientos excesivos: La instalación debe garantizar que el objeto no golpee excesivamente el actuador después de que se haya disparado. El exceso de recorrido es la principal causa de desgaste y daños en los finales de carrera mecánicos.
• Seleccione el punto gatillo correcto: La instalación ideal garantiza que el actuador se dispare sólo cuando el objeto alcanza la posición exacta, dejando espacio suficiente para el rearme.
• Protección del medio ambiente: Seleccione una carcasa de interruptor con el Clasificación IP o NEMA en función del entorno (por ejemplo, húmedo, polvoriento, neblina de aceite). Esto garantiza una estanqueidad adecuada. Por ejemplo, IP67 significa que es estanco al polvo y al agua en condiciones específicas.

Guía de selección: Elegir el interruptor adecuado

Una selección correcta es la base de un funcionamiento estable del equipo a lo largo del tiempo. Los factores que hay que tener en cuenta al elegir un final de carrera son más complejos de lo esperado, ya que abarcan aspectos eléctricos, mecánicos y medioambientales. Es crucial seleccionar la amplia variedad de tamaños y modelos adecuados.

Vida mecánica y repetibilidad

• Vida mecánica: El número de operaciones de conmutación que puede soportar el interruptor. Las aplicaciones de alta frecuencia necesitan interruptores de alta calidad con una vida útil de decenas de millones de ciclos.
• Repetibilidad: La consistencia de la posición del punto de disparo en múltiples operaciones. Las aplicaciones de posicionamiento de alta precisión (como las máquinas herramienta CNC) deben seleccionar modelos con alta repetibilidad.

Carga eléctrica y velocidad de respuesta

• Carga eléctrica: Los contactos del interruptor deben manejar con seguridad la corriente del circuito de control. Debe distinguir entre cargas resistivas (como luces indicadoras) y cargas inductivas (como bobinas de relé, válvulas solenoides). Las cargas inductivas crean un arco eléctrico, lo que requiere una mayor capacidad nominal de los contactos o el uso de circuitos de protección. Asegúrese de comprobar los voltios nominales.
• Velocidad de respuesta: Las aplicaciones de posicionamiento a alta velocidad (como las cintas transportadoras rápidas) requieren interruptores de respuesta rápida. En este sentido, los sensores sin contacto suelen ser mejores que los mecánicos.

Consideraciones medioambientales y de fiabilidad

• Vibraciones y choques: Para los equipos de alta vibración, debe elegir interruptores con carcasa robusta y diseño antivibraciones. Así se evita que los contactos reboten accidentalmente cuando no están activados.
• Temperatura y corrosión química: Las temperaturas extremadamente altas o bajas y los entornos con productos químicos ácidos o alcalinos exigen que la carcasa y las juntas estén fabricadas con materiales resistentes a la corrosión y a la temperatura.

OMCH ofrece una amplia gama de productos y asistencia integral para la selección

Cuando se tienen problemas de selección, es muy importante elegir un proveedor de componentes de control industrial que sea fiable.

OMCH se fundó en 1986. Es un fabricante mundial que combina I+D, producción y comercialización de automatización industrial y productos eléctricos de baja tensión. La actividad principal de OMCH son los componentes de control industrial y los productos eléctricos de baja tensión. Tratará de ofrecer la ventaja de una cobertura total / múltiples categorías / múltiples especificaciones, y será su proveedor de confianza de componentes de control industrial.

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OMCH posee más de 3.000 modelos/especificaciones. Los productos cumplen las normas de certificación nacionales e internacionales, como IEC, GB/T14048.10, CCC, CE, RoHS e ISO9001. Esto hace que la calidad de los productos cumpla las normas internacionales. Esta amplia y profunda gama de productos, la garantía de un año y el soporte técnico de respuesta rápida 24/7 proporcionan a los diseños de sistemas de los más de 72.000 clientes de todo el mundo una sólida base de confianza y poder competitivo.

Averías y soluciones comunes de los finales de carrera

Aunque los finales de carrera son conocidos por su fiabilidad, a menudo son puntos de fallo en entornos industriales difíciles. Es esencial comprender y solucionar estos fallos.

Aplicaciones industriales y casos prácticos

Los finales de carrera se utilizan en casi todas las aplicaciones de automatización industrial y civil que requieren la detección de posición en la maquinaria.

Sistemas de transporte y manipulación de materiales.

Sistemas de transporte y manipulación de materiales

• Recuento y clasificación de materiales: Se puede instalar un final de carrera al final de una cinta transportadora para señalar la presencia de un paquete e iniciar el proceso de clasificación o para contar los artículos.
• Posicionamiento anticolisión y parada: Se trata de un interruptor de parada de emergencia o extrema situado al final de una vía de transporte o de paletas para garantizar que los objetos no se salgan de la vía.

Mecanizado y Máquinas-Herramienta

• Protección del límite de desplazamiento: Instalar finales de carrera en los extremos de los ejes X, Y y Z de una máquina CNC para que actúen como protección del hardware. Esto ayuda a evitar la posibilidad de que las piezas móviles sobrepasen el rango de trabajo y golpeen el cuerpo de la máquina.
• Detección de herramientas: Se aplica en sistemas complicados de cambio de herramientas para garantizar que la herramienta se ha asentado correctamente.

Grúas y ascensores

• Restricción de elevación: Instalar un final de carrera en las grúas puente para evitar que el gancho se eleve en exceso. Esto asegura que el polipasto no sobrepase su límite y es un mecanismo de enclavamiento de seguridad muy importante.
• Enclavamiento de puerta: Se aplica en puertas de ascensores o de hornos industriales para garantizar que la puerta esté completamente cerrada antes de que el sistema de control permita el funcionamiento del equipo, con el fin de proteger al personal.

Conclusión

El final de carrera es un elemento clave de la automatización industrial, y es vital en el posicionamiento crítico y la seguridad. Para garantizar un funcionamiento estable y a largo plazo del sistema, los ingenieros deben dominar la selección y el mantenimiento, y no solo la definición.

Es importante seleccionar un buen proveedor que ofrezca una asistencia completa. OMCH es un distribuidor profesional de piezas de control industrial. Ofrecemos una línea completa de productos certificados de finales de carrera. Garantizamos la instalación y el mantenimiento de sistemas de confianza gracias a nuestra ventaja de compra única y a nuestra red de servicio internacional.

OMCH ofrece un paquete completo: desde detección y control hasta distribución de energía. Es su socio de control industrial de confianza.