Imaginemos un producto que se desplaza por una cinta transportadora y que, por alguna razón, se sale de su sitio. Si no se dispone de un interruptor de límite en el borde de la cinta para parar el proceso, se podrían producir daños en el producto y en el equipo, o suponer un riesgo para la seguridad del operario y de las instalaciones. Ese es el riesgo que entrañan los sistemas de control de máquinas con piezas mecánicas móviles. Analizaremos los diferentes tipos de interruptores de límite y cómo son componentes críticos que sirven para muchos fines, incluidos los de seguridad y mecánicos.
La necesidad de los interruptores de límite se identificó hace más de 100 años. El primer «cortacircuitos automático para transformadores» se patentó en 1906 y es esencialmente igual que muchos interruptores de límite modernos que todavía se utilizan hoy en día. Existe una amplia gama de usos necesarios para los interruptores de límite. Los interruptores de límite se pueden encontrar en herramientas eléctricas y productos de consumo. Una motosierra tiene un interruptor de límite que detiene el movimiento de la hoja tan pronto como la mano del operador deja de mantener pulsado el interruptor de encendido. Del mismo modo, un interruptor de límite en una puerta de garaje eléctrica parará el motor cuando la puerta alcance la posición completamente abierta o cerrada.
Los componentes de los interruptores de límite varían principalmente en función de seis especificaciones:
- Tipo de actuador
- Dimensiones
- Parámetros ambientales
- Materiales
- Especificaciones eléctricas
- Configuración del receptáculo/Montaje
Tipo de actuador
Sistemas de control Todos los interruptores de límite mecánicos tienen algún tipo de mecanismo físico que responde al movimiento para provocar la instrucción eléctrica que detiene la máquina. El tipo más simple es un actuador de émbolo, en el que al presionar el émbolo saliente una distancia de recorrido específica se separa un contacto eléctrico para apagar la máquina (por el contrario, ese movimiento del émbolo también podría establecer una conexión eléctrica que active una medida de seguridad). Hay muchos tipos de movimiento que se deben detectar por motivos de seguridad, por lo que existen muchos tipos de actuadores además del tipo de émbolo común. Entre ellos se incluyen los tipos rotativos, de bisagra, rodantes y de palanca. Otros mecanismos de actuadores se aplican a cualquier tipo de movimiento concebible, y es importante hacer coincidir el tipo de movimiento con el tipo de actuador. Es necesario comprender a fondo todos los movimientos posibles de la máquina para seleccionar el mejor actuador.
Dimensiones
El tamaño de un interruptor de límite suele depender de la aplicación, principalmente del espacio disponible, el tamaño de la maquinaria y la distancia de recorrido del actuador. En el caso de maquinaria compleja, el espacio disponible para un interruptor de límite puede ser reducido. Las aplicaciones pueden incluir el montaje de componentes electrónicos, la impresión, las válvulas industriales y el Procesamiento de sustancias químicas. En estos casos, se pueden utilizar interruptores de límite de tamaño miniatura. Los interruptores de límite de mayor tamaño son posibles en aplicaciones con maquinaria a mayor escala, como la minería, la agricultura, la energía, la construcción y el transporte. A menudo se requiere un interruptor de límite más grande para la robustez mecánica en estas aplicaciones en respuesta al movimiento de piezas más grandes y pesadas. Otra dimensión importante es la distancia de recorrido del actuador. Esto depende del rango espacial de movimiento que se detecta o de la variabilidad en el tamaño de las piezas. La precisión de la integración del interruptor de límite en el sistema de control de la máquina es otro factor que define las especificaciones de la distancia de recorrido.
Parámetros ambientales
Una consideración clave en el diseño de los interruptores de límite es el entorno en el que funcionan. Si hay una contaminación significativa (suciedad, arena, partículas, etc.), se requiere un sellado hermético alrededor del mecanismo del interruptor. Otras consideraciones ambientales incluyen el rango de temperatura de funcionamiento, el rango de temperatura de almacenamiento, la humedad, los golpes y las vibraciones. Una fábrica de alta tecnología tendría requisitos diferentes para estos factores en comparación con una plataforma petrolífera, por ejemplo. Normalmente hay familias de interruptores de límite diseñados para diferentes conjuntos de requisitos de aplicación ambiental, con características que mitigan los retos de aplicaciones específicas. Las opciones incluyen un diseño más robusto, materiales de mayor resistencia, acabados superficiales especiales en entornos corrosivos o montaje reforzado.
Materiales
Las especificaciones de los materiales para los interruptores de límite también suelen verse influidas por la aplicación. Entre las consideraciones se incluyen la resistencia a la corrosión y el rango de temperatura de funcionamiento. Para determinar el interruptor de límite correcto, deberá tener en cuenta los materiales de tres componentes principales: el contacto metálico dentro de un interruptor, las partes móviles de los mecanismos y la carcasa y las cajas.
Los materiales más comunes utilizados en el contacto metálico dentro de un interruptor de límite son:
The most common materials used in the metal contact inside of a limit switch are:
- Oro: se utiliza a menudo debido a su excelente resistencia a la corrosión en comparación con otras opciones de contacto metálico. Una desventaja es que el oro es relativamente blando, por lo que puede deformarse o adherirse bajo grandes cargas.
- Aleaciones de oro: se pueden utilizar oro-plata o platino-oro-plata para cargas más grandes.
- Plata: puede ser una opción atractiva debido a su mayor conductividad eléctrica y térmica.
- Aleaciones de plata: con níquel, indio o estaño se utilizan donde se necesita resistencia al arco eléctrico y a la soldadura.
Especificaciones eléctricas
Los interruptores de límite son componentes electromecánicos, por lo que se requieren especificaciones eléctricas. La especificación principal es un límite de corriente, que viene determinado por los materiales y las dimensiones de los contactos que transportan la corriente. Este límite define cómo se implementa el interruptor de límite en el sistema eléctrico de la máquina.
Configuración del receptáculo/montaje
Existen muchos tipos de estilos de actuadores y una variedad casi ilimitada de receptáculos y configuraciones de montaje para los interruptores de límite. Pueden montarse en superficie (es decir, a ras de la superficie de la máquina) o en el lateral, dependiendo de la geometría del sistema. El actuador también puede ser vertical u horizontal en comparación con el montaje. Los orificios de montaje para la fijación con tornillos deben ser compatibles con la máquina a la que se va a fijar. El receptáculo que aloja el interruptor de límite se puede abrir para que el usuario pueda cablearlo, o se puede «precablear» y rellenar con epoxi para garantizar la estabilidad del cableado.
Resumen
El interruptor de límite mecánico básico se utiliza en herramientas comunes y productos de consumo que utilizamos a diario. También son una función de seguridad esencial en los sistemas de control de máquinas. Cuando una parte de la máquina alcanza un punto inseguro, el movimiento de la máquina se detiene. En primer lugar, debe determinar el tipo de interruptor de límite que necesita para su aplicación. ¿Qué tipo de movimiento y acción desea que influya el interruptor? Una vez que lo haya determinado, decida qué otras especificaciones son necesarias para obtener el interruptor de límite adecuado para su aplicación. Nuestros ingenieros titulados también pueden ayudarle en el proceso de selección.
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