Tipos de microinterruptores y sus principales aplicaciones

Un interruptor de acción rápida se conoce comúnmente como microinterruptor, y es un componente electrónico muy importante en los sistemas electromecánicos modernos y en diversas aplicaciones inteligentes. Aunque son pequeños, proporcionan una funcionalidad muy importante, ya que actúan como detectores de atascos, tendiendo un puente entre el movimiento mecánico y el control electrónico. Los microinterruptores son binarios y pueden conmutar grandes cargas eléctricas necesitando muy poca fuerza de accionamiento.

Estos dispositivos garantizan la integridad operativa y pueden encontrarse en enclavamientos de seguridad de equipos industriales pesados, interruptores de control para maquinaria y sensores de detección de posición de equipos de automatización. Por su fiabilidad y versatilidad, se han convertido en parte integrante de nuestra vida cotidiana, y aparecen en todo tipo de aparatos, desde electrodomésticos hasta maquinaria pesada.

¿Qué es un microinterruptor y cómo funciona?

Un microinterruptor tiene un diseño único y un principio de funcionamiento distinto. Un microinterruptor tiene una rápida transición de contactos debido a su mecanismo interno de acción brusca, que a menudo utiliza un muelle de láminas. El rápido movimiento bloquea los contactos del microinterruptor en posiciones separadas, haciendo que la electricidad fluya sólo por un lado. Menos movimiento significa menos chispa y ahorro de electricidad y energía para una señal distinta. Esta eficacia es la razón por la que son un componente esencial para garantizar una larga vida útil en aplicaciones electrónicas. Al integrar un montaje compacto y robusto y mantener una distancia y un equilibrio suficientes entre el movimiento y el contacto eléctrico, es un gran interruptor para una elevada fatiga mecánica y potencia eléctrica. Para un análisis técnico más profundo de esta mecánica, consulte nuestra guía completa: ¿Qué es un microinterruptor?

• En Actuador: Es la interfaz mecánica de fuerza externa. Transfiere el impacto al mecanismo interno del microinterruptor, ya sea operativo o procedente de una pieza de una máquina. Esta es la parte que ha sido diseñada para tomar la fuerza externa y dictar la fuerza necesaria y la distancia de movimiento.
• El mecanismo de acción rápida: Esta pieza suele estar fabricada con un muelle de cobre berilio. Este diseño almacena mucha energía potencial hasta que alcanza la acción de encaje. Almacena potencial para encajar los contactos y posicionarlos en los contactos eléctricos hasta que se libera suficiente energía potencial. Esta acción de movimiento es exactamente lo que evita la soldadura de los contactos y las quemaduras de los componentes, manteniendo el mecanismo externa y eléctricamente cerrado.
• Los contactos: Son las secciones conductoras que abren o cierran el circuito eléctrico. La carga dicta el material. La aleación de plata se utiliza en cargas de mayor potencia (CA) para evitar la formación de arcos, aunque hay que tener cuidado en entornos con gases inflamables. La lógica de baja tensión (CC) requiere un chapado en oro para evitar la oxidación y mantener la continuidad eléctrica.
• Las Terminales: Son los puntos desde el exterior donde se pueden conectar los cables, actuando efectivamente como un terminal de entrada o de salida. Los ejemplos típicos son el borne común (COM), el borne normalmente abierto (NO) y el borne normalmente cerrado (NC), que dan al tipo de interruptor la capacidad de funcionar en diferentes estados lógicos.

Para entender los distintos tipos de microinterruptores, lo primero que se puede hacer es dividir las soluciones de conmutación en función de sus características físicas y eléctricas, que es lo que representa la siguiente imagen:

Clasificación por tipos de actuadores

El actuador es la variable más afectada por las limitaciones físicas de la aplicación. Convierte la energía cinética del sistema en la energía mecánica necesaria para accionar el muelle interno. Esto ayuda a identificar los tipos de microinterruptores adecuados para necesidades específicas.

Microinterruptores de botón

Los pulsadores de botón son el diseño más básico en la funcionalidad de los microinterruptores. Tienen un accionador corto con forma de botón, y por ello requieren que la fuerza de accionamiento se aplique en dirección recta a lo largo del eje y del microinterruptor. No hay terminales de palanca para crear una ventaja mecánica al interruptor, lo que hace que se requiera una fuerza de accionamiento elevada, aunque hay muy poca distancia en el recorrido previo.

Para diseños muy precisos, esta configuración es la mejor opción disponible. También se utilizan mejor cuando el movimiento del objeto objetivo es muy limitado, y en una línea recta ortogonal al botón que contiene el interruptor. En la maquinaria CNC, por ejemplo, actúan como topes consistentes o como interruptor final para los límites de los ejes. Otro ejemplo es el enclavamiento de seguridad en un horno microondas o la verificación del cierre de puertas en un recinto industrial.

Interruptores de palanca de bisagra y palanca de hoja

Si el caso de uso del interruptor requiere una fuerza de accionamiento menor, o si la trayectoria del objeto no es perfectamente perpendicular a la del interruptor, se utiliza un sistema de palanca. Una palanca metálica rígida o una palanca de hoja se articula en un extremo de la cubierta del interruptor de montaje en panel, lo que significa que se crea una ventaja mecánica (denominada palanca), reduciendo así significativamente la fuerza necesaria para accionar los émbolos internos.

Este tipo de microinterruptores son útiles en entornos en los que la torsión es mínima. Un ejemplo de ello son los dispositivos médicos o las máquinas expendedoras, que también pueden incluir aparatos inteligentes que utilizan este tipo de sensores. En las máquinas expendedoras es necesario que haya un sensor que no pueda bloquear el paso del producto, pero que sea capaz de activar el sensor cuando pasa un producto ligero. Otro ejemplo se encuentra en los mecanismos que permiten a las impresoras alimentar papel. Un interruptor de palanca de bisagra capaz de detectar la presencia de papel sin provocar un atasco se activa por la resistencia de una sola hoja de papel.

Microinterruptores de palanca de rodillo

Un microinterruptor de palanca de rodillo está diseñado con un rodillo en el extremo de la palanca que está hecho de acero inoxidable o de un tipo de plástico resistente, lo que proporciona un mayor recorrido. Este diseño convierte la fricción por deslizamiento en fricción por rodadura y es puramente funcional.

Este tipo de microinterruptor es el estándar para aplicaciones industriales dinámicas en las que el objeto objetivo se mueve lateralmente a través del interruptor, como los accionamientos de cilindros o un elemento de una cinta transportadora. Utilizar un émbolo estándar en estas aplicaciones sería problemático, ya que las fuerzas de cizallamiento laterales podrían causar una rápida destrucción del mecanismo. Los interruptores de palanca de rodillo son habituales en equipos de automatización, especialmente en envasado, donde actúan como distintos componentes para detectar la posición de los artículos transportados.

Clasificación por configuración de circuito

La configuración del circuito es lo que determina cómo el interruptor controla el flujo de electricidad. Esto es fundamental para los circuitos de control de diversos dispositivos.

SPDT (unipolar, doble efecto)

La configuración unipolar de doble efecto o SPDT es, con mucho, la especificación más flexible y frecuente. Tiene 3 terminales, que son Común o COM, Normalmente Abierto o NO, y Normalmente Cerrado o NC. En estado de reposo, hay una continuidad de conexión entre COM y NC. Cuando se acciona el circuito, se produce una acción brusca que desconecta el NC y establece una conexión con COM y NO.

Con esta configuración, un componente electrónico tiene la capacidad de realizar 2 funciones a la vez, que es romper un circuito y hacer otro. En el ejemplo de un sistema de control de motores, cuando se pulsa el interruptor, puede desconectar la alimentación de un motor de accionamiento (NC) y, al mismo tiempo, habilitar un indicador luminoso de color verde que significa que el freno está accionado (NO).

SPST-NO y SPST-NC (un solo polo, un solo tirador)

Los interruptores unipolares de simple efecto (SPST) son menos complicados y presentan terminaciones eléctricas diferentes en comparación con los SPDT.

• SPST-NO (normalmente abierto): El circuito está abierto y apagado hasta que se pulsa el actuador. Esta es la configuración estándar para pulsadores de arranque o para señalizar un disparo.
• SPST-NC (Normalmente Cerrado): El circuito permanece completo (encendido) hasta que se pulsa el actuador. Esta configuración desempeña un papel fundamental en los dispositivos de seguridad. Con los botones de parada de emergencia o las aplicaciones de final de carrera, el circuito debe estar cerrado para que una operación sea funcional. Si el cable se corta, o el interruptor se abre debido a un fallo, el circuito se abre y la máquina se detiene. Se trata de un requisito mínimo estándar de la industria para la seguridad en la automatización.

Clasificación por nivel de protección (IP)

En el mundo industrial, el fallo de los componentes rara vez se debe únicamente a la fatiga eléctrica, y suele deberse a la dureza del entorno. El sistema de clasificación Ingress Protection (IP) proporciona una medida de esta resistencia.

Interruptores estándar / a prueba de polvo (IP40)

Los microinterruptores estándar, bastante comunes, con una clasificación en torno a IP40, están hechos para entornos “limpios”. Son capaces de proteger contra la entrada de objetos sólidos de más de 1 mm (como cables o dedos), y no ofrecen ninguna protección contra líquidos o polvo fino en un entorno sellado. El microinterruptor cuenta con un pasador común diseñado para agilizar su funcionamiento.

Son más que eficientes desde el punto de vista económico para la electrónica de consumo cerrada, los periféricos de oficina o los electrodomésticos, donde el interruptor se coloca en una caja con un escudo protector. Sin embargo, emplear un interruptor IP40 en un entorno de fábrica provoca fallos rápidos, ya que el polvo conductor puede entrar en el mecanismo y provocar cortocircuitos, o el polvo aislante puede recubrir los contactos e impedir la conducción.

Interruptores estancos (IP67)

Para la automatización industrial, los interruptores IP67 son la norma exigida. Estos componentes se someten a un encapsulado de epoxi alrededor de los terminales, juntas de goma que unen la carcasa y diafragmas internos que protegen el émbolo.

La clasificación IP67 significa que el interruptor es estanco al polvo y puede soportar la inmersión temporal en agua. Esto es fundamental para diversas aplicaciones como centros de mecanizado CNC, donde el interruptor está sometido a salpicaduras de refrigerante, plantas de procesamiento de alimentos que se someten a lavados a alta presión y equipos de exterior como estaciones de carga de vehículos eléctricos y sistemas de señalización ferroviaria. Estos interruptores son fabricados por empresas como OMCH y tienen una alta resistencia de aislamiento (≥100MΩ) incluso en condiciones de humedad.

Cómo elegir: Industrial vs. Appliance Grade

La diferencia entre un interruptor “appliance grade” y un interruptor “industrial grade” es sustancial, e implica diferencias en materiales, tolerancias y resistencia certificada. La aplicación incorrecta de un interruptor para electrodomésticos en un entorno industrial provoca fallos prematuros y costosos tiempos de inactividad.

En el cuadro siguiente se resumen los principales criterios de selección:

1. Ciclo de vida y durabilidad

La consideración económica más importante es el ”coste por ciclo”. Por ejemplo, la serie TZ-8168 de finales de carrera industriales está diseñada para una vida mecánica de más de 10.000.000 de operaciones. En la automatización de alta frecuencia, como en una máquina de envasado que realiza 30 ciclos por minuto, un interruptor estándar con una capacidad nominal de 50.000 ciclos se “quema” en menos de 30 horas de funcionamiento. Los interruptores de grado industrial se diseñan y construyen, como los nuevos estándares de la industria, utilizando una aleación superior para los componentes del muelle y una carcasa más duradera para soportar ciclos elevados y eliminar la fatiga.

2. Protección medioambiental (sellado)

El uso en exteriores, la neblina de aceite y el polvo (polvo fino de madera y textil) requieren un interruptor sellado. Los interruptores industriales utilizan diversas tecnologías de selección de sellado para evitar el efecto “respiración”, en el que los ciclos de temperatura de un interruptor hacen que inhale aire húmedo. Estos fallos pueden provocar fallos de aislamiento o la corrosión de los componentes internos.

3. Contacto Manipulación de materiales y cargas

La metalurgia de los contactos viene determinada por la carga eléctrica. Para circuitos de potencia (por ejemplo, controles de motor directo a 5A), se necesitan contactos de aleación de plata para soportar el calor de un arco. Por el contrario, los circuitos de nivel lógico (PLC -> 24VDC/5mA), estos contactos no son recomendables ya que la descarga del arco formará óxidos. En estos casos de baja tensión, la norma del sector es utilizar contactos chapados en oro o contactos de travesaño bifurcado que cumplan las especificaciones de integridad de la señal.

4. Precisión y repetibilidad

En automatización, el interruptor es el elemento sensor. La repetibilidad es una de las métricas: la consistencia del punto de conmutación a lo largo del tiempo. Cuando se trata de un interruptor industrial, ese diferencial de tiempo en el movimiento se denomina Tolerancia de movimiento diferencial, y debe ser más ajustado. Si un interruptor debe indicar a un brazo robótico que se detenga, una variación de 0,5 mm (o más) en el punto de conmutación provocaría una colisión mecánica imprevista. Los diseños de interruptores industriales se realizan con la garantía de que, a lo largo de la vida útil del componente, la fuerza de funcionamiento (OF) y la fuerza de liberación (RF) se mantendrán dentro del mismo rango.

Conclusión

La selección de microinterruptores siempre se reduce a sopesar los costes del componente electrónico y el riesgo potencial de que el producto final falle sobre el terreno. Aunque los sistemas de acción rápida se han convertido en la norma, la idiosincrasia del tipo de actuador, el circuito, la lógica y las juntas de la caja dan lugar a una compleja matriz de selección. Para fines comerciales, pronto deja de ser una opción ignorar las especificaciones que rigen las influencias mecánicas y ambientales, en particular las que ponen de relieve las mayores especificaciones de sobrecarrera de los interruptores. La selección de componentes de calidad industrial con la elevada vida útil de los interruptores es una forma fundamental de reducir el riesgo de un fallo completo del sistema.

Desde 1986, OMCH se ha convertido en un proveedor líder de componentes electrónicos en el sector de la automatización industrial, dando prioridad a la estabilidad y la certificación frente a la simple producción de productos básicos. Ofrecemos una amplia gama de productos, desde émbolos de pasador hasta palancas de rodillo de bisagra, lo que permite satisfacer las distintas necesidades de ingeniería con un único proveedor. Diseñados para entornos hostiles, nuestros interruptores ofrecen una longevidad eléctrica constante con sólidos índices de protección IP65/IP67. Todas las unidades cuentan con las certificaciones CE, CCC y RoHS y cumplen plenamente las normas IEC, lo que garantiza una fiabilidad sin concesiones para aplicaciones globales.

Si necesita hojas de datos detalladas, parámetros de carga específicos u orientación sobre la integración de distintos tipos de microinterruptores en su equipo de automatización, le invitamos a consultar la página Catálogo OMCH o póngase en contacto con nuestro equipo de asistencia técnica para una consulta precisa.