Tipos y uso de finales de carrera

Los finales de carrera son dispositivos utilizados para detectar la presencia o ausencia de un objeto o para controlar e indicar si se han superado los límites de movimiento de dicho objeto. Se utilizan habitualmente en sistemas de control industrial y diversas aplicaciones mecánicas para controlar maquinaria encendiéndola o apagándola cuando un objeto pasa por un punto determinado. Este artículo explora los distintos tipos de finales de carrera y sus aplicaciones.

Tipos de finales de carrera

Los finales de carrera pueden clasificarse según el tipo de accionamiento y la configuración de los contactos.

En función del tipo de accionamiento

Mecánica

• Accionado por émbolo: Los finales de carrera de émbolo tienen un émbolo o pulsador que el objeto en movimiento presiona para activar el interruptor. Son ideales para la detección sencilla de posiciones de encendido y apagado. Su naturaleza de contacto directo requiere una alineación precisa, y no son adecuados para aplicaciones con altas frecuencias de ciclo debido al desgaste del actuador.
• Accionamiento por palanca de rodillo: Equipados con un rodillo en el extremo de una palanca, estos interruptores se accionan mediante el movimiento de un objeto que empuja el rodillo. El rodillo reduce el desgaste y permite un accionamiento más suave con menos fricción. Son versátiles, con palancas ajustables para diferentes puntos de accionamiento, pero pueden ser sensibles a la desalineación, y la palanca puede dañarse por una fuerza excesiva.
• Accionamiento por palanca de varilla: Estos interruptores se accionan mediante una varilla o palanca empujada por un objeto. Suelen ser más robustos que los interruptores de palanca de rodillo y pueden soportar mayores fuerzas de accionamiento, pero requieren más fuerza de activación.
• Tira del cable: Activados por un cable tirado, estos finales de carrera son ideales para la vigilancia perimetral o la supervisión de grandes áreas. Ofrecen flexibilidad en la colocación del interruptor con respecto al objeto en movimiento, pero requieren una tensión adecuada del cable y pueden tener un accionamiento menos preciso que los interruptores de contacto directo.
• Accionamiento rotativo: Los finales de carrera giratorios se activan mediante una leva o rueda giratoria que presiona el interruptor en determinadas posiciones. Son precisos para los movimientos de rotación, pero requieren una cuidadosa configuración y su ajuste puede resultar complejo.
• Bigote accionado: Los finales de carrera de tipo bigote son sensores táctiles sensibles que utilizan un fino hilo metálico o "bigote" para detectar la presencia o posición de objetos mediante contacto físico. Se valoran por su alta sensibilidad y su diseño sencillo, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de automatización industrial, robótica y mecanismos de seguridad en las que es necesaria la detección precisa de piezas. Sin embargo, pueden ser susceptibles a factores ambientales, propensos a la fatiga y rotura de los bigotes, y requieren más mantenimiento.

Sin contacto

Estos finales de carrera no requieren contacto físico con el objeto, lo que reduce el desgaste y puede ser beneficioso en entornos difíciles.

• Finales de carrera magnéticos: Al utilizar un campo magnético para detectar la presencia de un imán o un objeto ferroso, estos interruptores son duraderos e inmunes al polvo, la suciedad y la humedad. Sin embargo, su alcance de detección es limitado y pueden ser propensos a falsos disparos en entornos con campos magnéticos parásitos.
• Finales de carrera inductivos: Estos interruptores detectan objetos metálicos a través de un campo electromagnético. Son resistentes al polvo y la humedad y aptas para aplicaciones de alta velocidad. Sin embargo, sólo pueden detectar objetos metálicos y tienen un alcance de detección relativamente corto.
• Finales de carrera capacitivos: Capaces de detectar objetos metálicos y no metálicos mediante la detección de cambios en la capacitancia, estos interruptores son versátiles y pueden incluso detectar materiales a través de barreras finas. Sin embargo, pueden ser sensibles a cambios ambientales como la temperatura y la humedad.
• Finales de carrera ópticos: Con un haz de luz, a menudo infrarroja, para detectar objetos, estos interruptores pueden ofrecer un accionamiento de alta velocidad y no se ven afectados por el material del objeto. Pueden ser sensibles a la alineación, la suciedad y el polvo en el sensor, y su rendimiento puede variar con la superficie y el color del objeto.

Según la configuración del contacto

1. Normalmente abierto (NO): Los contactos en esta configuración están abiertos cuando el interruptor está en reposo y se cierran cuando el interruptor está activado.
2. Normalmente cerrado (NC): Los contactos están cerrados en estado de reposo y abiertos cuando se acciona el interruptor.
3. Conmutador o unipolar de doble efecto (SPDT): Estos tienen un terminal común y otros dos contactos en los que el interruptor puede cerrar el circuito con el contacto normalmente abierto o abrir el circuito con el contacto normalmente cerrado.

Otros tipos

Además del accionamiento mecánico y sin contacto, se diseñan finales de carrera especializados para aplicaciones o entornos específicos.

• Finales de carrera de presión: Los finales de carrera de presión se activan por un cambio de presión y suelen utilizarse en sistemas de transmisión de fluidos. Son sensibles a las variaciones de presión y pueden utilizarse para controlar los caudales, pero requieren calibración y pueden verse afectados por las fluctuaciones de temperatura.
• Finales de carrera térmicos: Los finales de carrera térmicos responden a los cambios de temperatura y se utilizan en sistemas de calefacción y refrigeración. Proporcionan un funcionamiento fiable dentro de determinados rangos de temperatura, pero pueden no tener la precisión de los sensores de temperatura específicos, como los termopares o los RTD.

Elegir un final de carrera

• Al elegir un final de carrera, tenga en cuenta las necesidades específicas de la aplicación, como el método de accionamiento, las condiciones ambientales, la precisión requerida y el potencial de desgaste.
• Los interruptores mecánicos suelen elegirse por su fiabilidad y sencillez en aplicaciones en las que es aceptable el contacto directo.
• Los interruptores sin contacto son preferibles cuando el contacto con el objeto no es deseable o puede provocar daños, o en entornos en los que el interruptor puede estar expuesto a contaminantes que podrían afectar a su funcionamiento.
• Los finales de carrera especializados se eligen en función de los parámetros específicos que deben controlar, como la presión o la temperatura.

Aplicaciones de finales de carrera

Uso industrial

En la industria, un final de carrera proporciona información sobre la posición de la maquinaria. Un final de carrera puede utilizarse para determinar cuándo una pieza mecánica ha llegado al final de su recorrido en una línea de producción. Esto es crucial en los sistemas automatizados, donde es necesario un control preciso del movimiento. Por ejemplo, en los sistemas de cintas transportadoras se instalan interruptores de fin de carrera al final del recorrido para señalar cuándo un artículo ha llegado a su destino. Cuando el producto toca el actuador del final de carrera, los contactos cambian de estado, enviando una señal al sistema de control. Esta señal puede detener la cinta transportadora, evitar que los artículos se caigan del extremo o activar el inicio de otro proceso, como la clasificación, el embalaje o el apilamiento.

Final de carrera del horno

El interruptor de límite del horno mide la temperatura del aire que pasa por el intercambiador de calor y apagará el horno si el sistema se sobrecalienta. Así se evitan daños en el horno y la posible liberación de gases peligrosos.

Un interruptor de límite del ventilador es un interruptor de control en el sistema de control del horno. Su función se analiza a continuación:

1. Detección de temperatura: Controle continuamente la temperatura del aire dentro del horno o del climatizador.
2. Activación del ventilador: Activa el ventilador cuando la temperatura alcanza un valor preestablecido (normalmente alrededor de 49 °C - 65 °C o 120 °F - 140 °F).
3. Funcionamiento del ventilador: Mantenga el ventilador en funcionamiento hasta que la temperatura descienda por debajo de un ajuste de apagado del ventilador (normalmente alrededor de 32 °C - 38 °C o 90 °F - 100 °F).
4. Protección contra sobrecalentamiento: Actúan como un dispositivo de seguridad, apagando el sistema de calefacción por completo si la temperatura supera un ajuste de límite alto (por lo general alrededor de 93 °C o 200 °F) para evitar el sobrecalentamiento y los posibles riesgos de incendio.

Estos interruptores suelen estar dentro del panel de acceso del horno, a menudo montados sobre o cerca del intercambiador de calor o del conjunto del ventilador.

Final de carrera de la puerta del garaje

Los finales de carrera para puertas de garaje controlan los puntos de parada de la puerta del garaje durante la apertura y el cierre. Estos interruptores suelen estar situados en el carril o en la unidad de motor y se ajustan para garantizar que la puerta se detenga con precisión en las posiciones de apertura y cierre. Suelen estar situados en el riel del abridor o en el conjunto del motor. Se utilizan dos interruptores:

• Final de carrera arriba: Señala al abrepuertas que se detenga cuando la puerta alcanza su posición de apertura total.
• Final de carrera descendente: Señala al abrepuertas que se detenga cuando la puerta está cerrada.

Final de carrera HVAC

Un final de carrera de HVAC es similar a un final de carrera de horno. Controla las temperaturas de los sistemas de calefacción y refrigeración e interrumpe el suministro eléctrico si las temperaturas superan los límites de seguridad. Esto protege el sistema contra el sobrecalentamiento o la congelación. Las aplicaciones de los finales de carrera en los sistemas de climatización son:

• Protección contra sobrecalentamiento: Evita el sobrecalentamiento del horno o la bomba de calor y apaga el sistema si la temperatura supera un umbral de seguridad (normalmente en torno a 93 °C o 200 °F).
• Control del ventilador: Los finales de carrera controlan el ventilador para gestionar el caudal de aire y la distribución de la temperatura. Combinan un sensor de temperatura y un interruptor dentro de una misma carcasa. El final de carrera activa el ventilador cuando el horno alcanza una temperatura preestablecida y sigue funcionando hasta que la temperatura desciende por debajo de un límite inferior.
• Control de compuertas y válvulas: Los finales de carrera de rodillo se utilizan para la detección de posición en compuertas, válvulas y otros componentes móviles. Se activan cuando un rodillo entra en contacto con una leva o palanca, indicando que se ha alcanzado una posición determinada.
• Prevención de desbordamiento de condensado: Protege contra los daños causados por el agua.
• Control de la presión del refrigerante: Los presostatos supervisan la presión del aire o del refrigerante del sistema y activan acciones de control para proteger los compresores y mantener el correcto funcionamiento del sistema.

Final de carrera del calentador de agua

Un interruptor limitador de calentador de agua es un dispositivo de seguridad diseñado para cortar la alimentación eléctrica al elemento calefactor si la temperatura del agua supera un nivel seguro. Normalmente se encuentran cerca de la resistencia superior o del termostato dentro del panel de acceso del calentador de agua.

Final de carrera del ascensor

Los finales de carrera de los ascensores controlan las posiciones de la cabina del ascensor. A continuación se resumen las aplicaciones de los finales de carrera en ascensores:

• Evitar el exceso de recorrido en la parte superior e inferior de la caja del elevador.
• Inicie la reducción de velocidad cuando el ascensor se aproxime a un piso.
• Controlar las secuencias de apertura y cierre de las puertas.
• Restringir el acceso a determinados niveles o zonas.

Preguntas frecuentes

¿Dónde está el final de carrera de un horno?

Normalmente, el final de carrera de un horno se encuentra cerca del conjunto del quemador o dentro del compartimento del ventilador.

¿Qué es un final de carrera de alta temperatura?

Un interruptor de límite de alta temperatura es un dispositivo de seguridad que apaga un horno si las temperaturas internas superan los límites de seguridad, evitando el sobrecalentamiento y posibles daños.

¿Qué hace un final de carrera/sensor de proximidad?

Un final de carrera/sensor de proximidad detecta la presencia o ausencia de objetos cercanos sin contacto físico, a menudo utilizando tecnología inductiva, capacitiva, magnética u óptica para activar una respuesta cuando un objeto entra en su campo de detección.

¿Qué es un final de carrera de accionamiento neumático?

Los finales de carrera neumáticos se basan en el cambio de presión del aire provocado por el objeto que se aproxima, que acciona el interruptor.

¿Qué es un final de carrera de presión?

Los finales de carrera de presión responden a la presión del fluido. Garantizan niveles de presión seguros en las tuberías y activan alarmas en caso de condiciones de sobrepresión.