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Introducción
Desde iluminar bombillas con interruptores de luz hasta escribir nuestros pensamientos con interruptores de teclado, es irreal la cantidad de tipos de interruptores con los que interactuamos en nuestra vida cotidiana. Pero no todos los interruptores son iguales y entender la ciencia que hay detrás de ellos puede abrirnos la mente a la tecnología actual.
Tanto si eres un curioso internauta como un ingeniero en ciernes, hoy te proponemos un interesante artículo. Te presentamos una guía completa de los distintos tipos de interruptores: mecánicos y eléctricos. Te explicaremos cómo funciona cada tipo, sus aplicaciones y desglosaremos sus pros y sus contras.
Así que, sin más dilación, ¡entremos de lleno!
Qué es un interruptor
Un interruptor es un componente fundamental en ingeniería eléctrica, responsable de interrumpir o completar un circuito eléctrico. Su finalidad es controlar el flujo de corriente entre dos puntos, lo que lo convierte en un componente crítico tanto en pequeños como en grandes dispositivos electrónicos. Desde el encendido de un simple televisor hasta el funcionamiento de una compleja maquinaria industrial, los interruptores son parte integrante de los sistemas de control que utilizamos a diario.
A medida que avanza la tecnología, también lo hace la necesidad de tipos de interruptores más sofisticados y con mayores capacidades. Independientemente de su complejidad, los interruptores desempeñan un papel esencial en la alimentación y el control de una amplia gama de dispositivos electrónicos.
Los distintos tipos de conmutadores tienen características y capacidades diferentes en función del uso previsto, pero hay ciertas características comunes que conforman un conmutador.
- Polo y tiro - Cada tipo de interruptor tiene un polo y un tiro. El polo indica el número de controles del interruptor, mientras que el tiro indica los puntos de contacto.
- Control del flujo de corriente - Un interruptor debe ser capaz de regular el flujo de corriente entre dos puntos de un circuito, permitiendo el paso de la corriente cuando el interruptor está cerrado y obstruyéndolo cuando está abierto.
- Acción - La acción del interruptor puede ser momentánea o enclavada. Los interruptores momentáneos completan el circuito sólo durante un pequeño periodo de tiempo o hasta que se pulsa el interruptor. Mientras que la acción enclavada completa el circuito hasta que se fuerza otra acción.
El uso de interruptores está tan extendido en nuestras vidas que funcionar sin ellos puede acarrear varios problemas. Controlar cualquier circuito mediante un interruptor es crucial por varias razones.
- Mantener el flujo de corriente de cualquier circuito es importante para encenderlo o apagarlo, en función de las necesidades del usuario.
- Los interruptores mejoran la funcionalidad incluso de los dispositivos más sencillos. Por ejemplo, con la ayuda de un interruptor, los usuarios pueden elegir entre distintos modos.
- La falta de disponibilidad de un interruptor mantendrá el circuito cerrado, lo que provocará una sobrecarga eléctrica.
Tipos de interruptores
Los interruptores suelen clasificarse en función de su principio de funcionamiento. Los dos tipos más comunes son los interruptores mecánicos y los eléctricos.
Los interruptores mecánicos mueven físicamente un metal para romper o cerrar un circuito. También se conocen como interruptores físicos, ya que requieren presionar o tocar su contacto.
Los interruptores electrónicos son un tipo de interruptor que utiliza la acción de los semiconductores. Por tanto, no requieren ninguna acción física para controlar el flujo de corriente.
Interruptores mecánicos
Esta es una guía completa sobre los interruptores mecánicos: qué son, cómo funcionan, tipos y aplicaciones.
Qué es un interruptor mecánico
Un interruptor mecánico es cualquier tipo de interruptor que requiere que una persona pulse, mueva o gire para abrir o cerrar el contacto. Esta acción puede realizarse mediante una palanca o un botón que permita una respuesta táctil.
Los interruptores mecánicos pueden clasificarse en función de varias características, como polos y tiros, accionamiento, número de contactos, etc.
Tipos comunes de interruptores mecánicos
Aquí tiene un desglose detallado de los cinco tipos más comunes de interruptores mecánicos:
Interruptores piezoeléctricos
Los interruptores piezoeléctricos, también conocidos como interruptores piezoeléctricos, son un tipo de interruptor electrónico que utiliza el efecto piezoeléctrico para detectar y generar señales eléctricas. El efecto piezoeléctrico se refiere a la capacidad de ciertos materiales para generar una carga eléctrica en respuesta a la tensión mecánica o la presión.
En un interruptor piezoeléctrico, un material piezoeléctrico, como el cuarzo o ciertas cerámicas, se intercala entre dos placas metálicas. Cuando se aplica una fuerza mecánica o presión al interruptor, se deforma el material piezoeléctrico, lo que genera una carga eléctrica. Esta carga se detecta y se utiliza para activar la conmutación.
Los interruptores piezoeléctricos ofrecen varias ventajas sobre los interruptores mecánicos tradicionales. Son dispositivos de estado sólido sin piezas móviles, lo que los hace más duraderos y resistentes al desgaste. También son inmunes al rebote de contacto, un problema habitual en los interruptores mecánicos que puede hacer que se generen múltiples señales a partir de una sola pulsación. Los interruptores piezoeléctricos pueden funcionar en entornos difíciles, ya que son resistentes al polvo, la humedad y los productos químicos.
Estos interruptores se utilizan habitualmente en diversas aplicaciones en las que son importantes la fiabilidad, la larga vida útil y la resistencia a los factores ambientales.
Más información en nuestra extensa guía aquí.
Interruptores capacitivos
Los interruptores capacitivos, también conocidos como interruptores táctiles o interruptores sensibles al tacto, son dispositivos electrónicos que detectan el tacto o la proximidad utilizando los principios de la capacitancia. Suelen utilizarse como entradas alternativas a los interruptores mecánicos en diversos dispositivos electrónicos e interfaces táctiles.
A diferencia de los interruptores mecánicos tradicionales, que se basan en el contacto físico para completar o interrumpir un circuito, los interruptores capacitivos funcionan midiendo los cambios de capacitancia.
La capacitancia se refiere a la capacidad de un objeto o material para almacenar una carga eléctrica. Cuando un objeto conductor, como un dedo, se acerca a un interruptor capacitivo, altera la capacitancia del área de detección del interruptor.
Más información en nuestra extensa guía aquí.
Pulsadores
Este tipo de interruptor funciona pulsando el botón para romper o cerrar el circuito en función de su dirección. Por lo general, se puede utilizar un solo botón para un mecanismo de accionamiento simple de entrada-salida.
Están presentes en varios aparatos, incluidas herramientas eléctricas y máquinas expendedoras como emergencia botones o interruptores antivandálicos.
Interruptores basculantes
Los interruptores de palanca permiten la acción a través de una manivela o una palanca. Por lo general, sólo tiene opciones de encendido y apagado. Generalmente, la función de encendido (circuito cerrado) se produce cuando la palanca está en posición hacia abajo.
Pero no hay restricciones y también puede ser al revés. Puede utilizarse tanto para aparatos de alta como de baja tensión. Está presente sobre todo para luces, ventiladores y otros electrodomésticos.
Interruptores giratorios
Como su nombre indica, los interruptores giratorios utilizan la rotación para controlar el flujo de corriente. Se utilizan principalmente para simplificar el procedimiento a los usuarios, ya que les permiten accionar muchos circuitos con un solo interruptor.
Los coches suelen tener interruptores giratorios para los niveles de aire acondicionado, mientras que los electrodomésticos, como los reguladores de intensidad y los ventiladores de velocidad, también lo incorporan.
Interruptores deslizantes
Como se desprende de su nombre, un interruptor deslizante es un tipo de interruptor que utiliza un movimiento de deslizamiento para cambiar un circuito de una posición abierta a una cerrada y viceversa.
Estos interruptores también se utilizan mucho en electrónica de consumo, periféricos informáticos y electrodomésticos. También se utilizan para controles complejos, como controlar la dirección de un motor o la posición de una válvula.
Interruptores basculantes
También conocidos como interruptores balancín, el mecanismo oscila entre dos o más posiciones. Sin embargo, normalmente solo hay dos posiciones indicadas en el interruptor.
Pueden parecer similares a un interruptor de palanca para una persona normal, pero este interruptor simplemente se inclina hacia adelante y hacia atrás desde un punto central. Se utilizan en fuentes de alimentación, electrodomésticos e incluso maquinaria industrial.
Aplicaciones de los interruptores mecánicos
¿Se pregunta para qué se utilizan los interruptores mecánicos? Aquí tiene tres aplicaciones:
Maquinaria industrial
Los interruptores mecánicos se utilizan ampliamente en maquinaria industrial para diversos fines, debido a su fiabilidad y durabilidad. Los interruptores de palanca y los pulsadores son los más comunes en la industria, por ejemplo, en máquinas de envasado y cintas transportadoras. Los interruptores de pedal también son comunes en la maquinaria industrial para ofrecer operaciones sin manos cuando es necesario.
Sistemas de automoción
Los interruptores mecánicos desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento y control de diversas funciones de los sistemas de automoción, garantizando el funcionamiento fiable y seguro de los vehículos. Por ejemplo, el encendido, los faros y las ventanillas se controlan mediante interruptores mecánicos.
Electrodomésticos
Todos los tipos de interruptores mecánicos mencionados anteriormente se utilizan mucho en electrodomésticos, ya que permiten una respuesta táctil. Por su facilidad de uso, estos interruptores se encuentran en casi todos los electrodomésticos, desde batidoras hasta aspiradoras.
Ventajas e inconvenientes de los interruptores mecánicos
He aquí los pros y los contras del uso de interruptores mecánicos:
- La ventaja más importante es la respuesta táctil cuando se acciona. Esto informa al usuario de que se ha realizado la acción deseada en el circuito.
- Suelen ser rentables, ya que pueden adquirirse fácilmente a bajo precio.
- Los interruptores mecánicos suelen desgastarse con facilidad, ya que suelen tener una vida útil limitada.
- Estos interruptores son vulnerables al rebote de contacto, que es una sucesión rápida de contactos eléctricos que puede ocurrir cuando se activa un interruptor. Puede provocar transiciones repetidas de encendido/apagado.
Interruptores electrónicos
Veamos ahora un desglose detallado de los interruptores eléctricos y en qué consisten:
¿Qué es un interruptor electrónico?
Los interruptores electrónicos no requieren el movimiento físico de una palanca, botón, palanca o cualquier otro componente. Se basan en las propiedades eléctricas de los componentes para controlar el flujo de corriente.
Tipos comunes de interruptores electrónicos
Estos son los tres tipos más comunes de interruptores electrónicos:
Transistores
Los transistores son similares a los interruptores normales, ya que dejan pasar la corriente o la bloquean. Un transistor suele apoyarse en un circuito con una carga, como una bombilla o un motor. La base del transistor puede conducir la corriente del colector al emisor cuando se aplica una tensión, lo que "enciende" el interruptor y permite el paso de la corriente a través de la carga. El transistor se "apaga", cortando la corriente a la carga, cuando la tensión en la base se elimina o disminuye hasta un nivel específico. Algunos tipos básicos de interruptores de transistor son los siguientes:
- Transistores de unión bipolar (BJT) - Es un semiconductor de tres terminales que se utiliza como interruptor habitual en la mayoría de los dispositivos.
- Transistor de efecto de campo (FET) - Es un semiconductor activo de tres terminales que se utiliza sobre todo en electrónica de potencia.
Tiristores
Los tiristores sólo pueden funcionar en dos modos: encendido y apagado. Están diseñados para un uso de alto voltaje, lo que los hace útiles en aplicaciones de control de potencia. como controles de velocidad y flashes de cámaras. Una vez que una señal entra en la puerta del tiristor para activarse, permanece activada hasta que se produce una inversión de la corriente o una caída de la tensión. Algunos tipos básicos de interruptores tiristores son los siguientes:
- Rectificador controlado de silicio (SCR): es un semiconductor de cuatro capas que se utiliza en aparatos que requieren conmutación de alta velocidad.
- TRIACs - Triodo para Corriente Alterna es un interruptor electrónico de tres terminales que puede controlar la corriente en ambas direcciones.
Relés de estado sólido (SSR)
Los SSR pueden utilizarse para controlar tanto CA como CC. Tienen sensores que responden a la señal de control y conmutan la potencia en consecuencia. Ofrecen sobre todo un funcionamiento limpio y sin rebotes. Los SSR se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones que requieren un control preciso de la conmutación de potencia.
Aplicaciones de los interruptores electrónicos
Estas son las principales aplicaciones de los interruptores electrónicos:
Telecomunicaciones
En los equipos de telecomunicaciones domésticos, como teléfonos y módems, se utilizan habitualmente interruptores electrónicos. El interruptor del sistema microelectromecánico (MEMS) es uno de los interruptores electrónicos más utilizados en los aparatos modernos. Los interruptores MEMS son artilugios diminutos con una excelente precisión y velocidad de conmutación de señales eléctricas. Para conectar y desconectar señales de red entre dispositivos, los routers también utilizan conmutadores electrónicos.
Son un componente vital de la infraestructura de telecomunicaciones contemporánea y hacen posible que las señales de voz y datos se transfieran de forma fiable y eficaz entre los hogares y en todo el mundo.
Ordenadores y otros dispositivos digitales
Dispositivos electrónicos como ordenadores, teléfonos inteligentes, tabletas y consolas de videojuegos utilizan principalmente interruptores electrónicos para hacer funcionar sistemas complejos. Funciones como el almacenamiento y el procesamiento de datos son imposibles sin interruptores electrónicos. Los smartphones también los necesitan para controlar la pantalla, los sonidos y la conectividad. Además, las consolas de videojuegos también dependen en gran medida de los interruptores electrónicos para controlar el movimiento, las acciones y las interacciones.
Sistemas de gestión de la energía
Los interruptores electrónicos desempeñan un papel importante en la gestión de la distribución de energía. Los SSR y los FET son los interruptores electrónicos más utilizados en los sistemas de gestión de la energía de todas las escalas, ya que pueden gestionar eficazmente altas corrientes a altas frecuencias. Por ejemplo, los convertidores CC-CC o los sistemas de gestión de baterías.
Ventajas e inconvenientes de los interruptores electrónicos
- Son ideales para dispositivos pequeños y portátiles. Los interruptores son ligeros pero muy potentes.
- Su funcionamiento silencioso los convierte en la opción ideal para dispositivos electrónicos que requieren que los interruptores estén dentro del dispositivo trabajando simultáneamente con varios otros circuitos.
- Los interruptores electrónicos son costosos, sobre todo por su complejo diseño y fabricación.
- Estos interruptores suelen requerir medidas de disipación térmica, ya que la producción de calor es mayor al utilizarlos.
Conclusión
Terminemos este post con un repaso de todo lo que te hemos contado y reflexionemos sobre el futuro de los interruptores:
Los interruptores mecánicos y electrónicos se diferencian principalmente por su respuesta táctil. Es decir, los interruptores mecánicos tienen piezas móviles físicas que controlan el flujo de corriente. En cambio, los interruptores eléctricos no tienen piezas móviles que requieran contacto físico. Así, a diferencia de los interruptores mecánicos, los eléctricos no tienen que enfrentarse al desgaste. Los interruptores mecánicos suelen requerir un mantenimiento regular debido a la elevada corrosión y otros problemas de funcionamiento.
Los interruptores electrónicos son preferibles para dispositivos portátiles o aplicaciones con espacio limitado porque pueden ser más pequeños y ligeros que los interruptores mecánicos. Por eso se utilizan mucho en ordenadores, smartphones y otros dispositivos electrónicos. Por otro lado, los interruptores mecánicos son sencillos e ideales para aparatos de baja potencia, como luces, ventiladores y climatizadores de coche.
Elegir el tipo de interruptor adecuado depende de varios factores, como el uso, la tensión necesaria y el accionamiento.
En primer lugar, debe identificar el voltaje que puede requerir una aplicación y, a continuación, elegir un interruptor que pueda soportar la cantidad de voltaje especificada sin calentarse.
La frecuencia es otro factor importante. Si la frecuencia es alta y el interruptor se va a utilizar con frecuencia, debe emplearse un interruptor de calidad capaz de soportar ciclos repetidos. Además, un interruptor que pueda ofrecer la actuación requerida es crucial para controlar cualquier dispositivo.
En las últimas décadas, la tecnología de conmutación ha avanzado rápidamente. Se están preparando varias mejoras para el futuro. Se ha trabajado sobre todo en interruptores que ayuden a los sistemas de energía a cubrir futuras necesidades. Por ejemplo Tecnología de conmutación por vacío para el futuro de los sistemas eléctricos.
Otro campo de interés es la creación de tipos de interruptores electrónicos más eficaces y fiables, diferentes de los habituales. Un ejemplo de ello es Interruptores Sprintonic que se están probando para su uso en varios aparatos avanzados.
En conclusión, todos los tipos de interruptores son parte integrante tanto de la tecnología básica como de la avanzada. Su importancia sigue creciendo a medida que se producen nuevos avances en campos como la automatización, la inteligencia artificial y el metaverso. Por lo tanto, es fundamental que la gente entienda los tipos comunes de interruptores y sus aplicaciones, tal y como se explica en este artículo.
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