RELEVADORES ELECTROMECÁNICOS (RELAYS): FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES EN ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

El relevador electromecánico es un dispositivo de conmutación que permite controlar un circuito eléctrico mediante una señal de mando. Su funcionamiento se basa en el electromagnetismo: cuando una corriente circula por una bobina, genera un campo magnético que produce el movimiento de una armadura mecánica, provocando la apertura o el cierre de determinados contactos eléctricos.

En Electrotecnia Industrial, los relevadores se utilizan ampliamente en circuitos de mando, sistemas de automatización, señalización, control de motores y activación de diferentes dispositivos eléctricos.

Una de sus principales ventajas es que permite separar eléctricamente el circuito de control del circuito de potencia, siempre que el relevador cuente con las características de aislamiento adecuadas.

1. Partes principales de un relevador electromecánico

Un relevador convencional está constituido por los siguientes elementos:

• Bobina electromagnética.

• Núcleo magnético.

• Armadura móvil.

• Contactos eléctricos (COM, NA y NC).

• Resorte de retorno.

• Terminales de conexión.

En determinados modelos se incorpora un diodo de protección para evitar sobretensiones al desconectar la bobina de corriente continua.

2. Bobina electromagnética

La bobina es el elemento encargado de generar el campo magnético que acciona el mecanismo del relevador.

Sus características principales son:

• Funciona con una tensión nominal determinada, por ejemplo, 5 V, 12 V, 24 V o 220 V, dependiendo del modelo.

• Al circular corriente por sus devanados, genera un campo magnético.

• El campo magnético atrae la armadura móvil y provoca el cambio de estado de los contactos.

Es importante comprender que la bobina no alimenta directamente la carga. Su función es accionar mecánicamente los contactos que permiten o interrumpen el paso de corriente por el circuito controlado.

En instalaciones industriales pueden encontrarse relevadores con bobinas de 24 V DC y 220 V AC, entre otras tensiones. La tensión de alimentación debe coincidir con la especificada por el fabricante.

3. Armadura o núcleo móvil

La armadura es una pieza metálica móvil que se desplaza por efecto del campo magnético generado por la bobina.

Su funcionamiento comprende tres acciones:

• Recibe la fuerza magnética producida por el núcleo energizado.

• Se desplaza mecánicamente y acciona los contactos.

• Regresa a su posición inicial cuando desaparece la fuerza magnética.

Este movimiento permite realizar la conmutación eléctrica sin que exista una conexión conductora directa entre la bobina y los contactos.

4. Contactos eléctricos (COM, NA y NC)

Los contactos son los elementos encargados de establecer o interrumpir la conexión eléctrica del circuito de carga.

En un relevador conmutador de un polo y dos posiciones se identifican tres terminales:

• COM (común): terminal que se conecta alternativamente con NA o NC.

• NA (normalmente abierto): permanece desconectado de COM cuando la bobina está desenergizada. Se conecta a COM cuando la bobina se energiza.

• NC (normalmente cerrado): permanece conectado a COM cuando la bobina está desenergizada. Se desconecta al energizar la bobina.

Este tipo de configuración permite implementar diferentes funciones de control:

• Encendido y apagado de lámparas.

• Activación de electroválvulas y solenoides.

• Control de pequeñas bombas y motores.

• Señalización de estados de funcionamiento.

• Conmutación entre dos circuitos.

• Activación de circuitos de mando y alarma.

La capacidad de corriente y tensión de los contactos depende del modelo. Aunque existen relevadores pequeños con capacidades nominales de 5 A o 10 A, estos valores no deben considerarse universales.

Además, la capacidad de conmutación puede variar según el tipo de carga. Por ejemplo, un motor presenta condiciones de arranque diferentes a las de una lámpara resistiva. Por ello, siempre se deben revisar las especificaciones del fabricante.

5. Resorte de retorno

El resorte es el elemento mecánico que mantiene la armadura en su posición de reposo y permite que regrese cuando la bobina deja de recibir alimentación.

Sus funciones son:

• Mantener los contactos en su estado normal cuando el relevador está desenergizado.

• Devolver la armadura a su posición inicial.

• Permitir que el relevador repita el proceso de conmutación.

Cuando se interrumpe la alimentación de la bobina, desaparece el campo magnético y el resorte devuelve el mecanismo a su posición original.

6. Aislamiento eléctrico entre control y potencia

Una de las características más importantes del relevador es el aislamiento eléctrico entre la bobina y los contactos.

Esto permite que un circuito de control de baja tensión accione otro circuito que trabaja con una tensión diferente.

Por ejemplo, un circuito electrónico de 5 V puede controlar la activación de una lámpara alimentada con 220 V AC, siempre que se utilice un relevador apropiado y se respeten sus características nominales y las medidas de seguridad correspondientes.

En Electrotecnia Industrial, esta separación resulta útil para:

• Controlar cargas eléctricas mediante circuitos electrónicos.

• Separar circuitos de mando y circuitos de potencia.

• Interconectar sistemas de automatización con diferentes niveles de tensión.

• Reducir la exposición de los circuitos de control a determinadas perturbaciones eléctricas.

Sin embargo, el aislamiento no significa que cualquier relevador pueda utilizarse indistintamente con cualquier tensión. Deben verificarse la tensión máxima de conmutación, la capacidad de corriente, la tensión de aislamiento y la distancia entre contactos.

7. Diodo de protección (Flyback)

Cuando se utiliza un relevador con bobina de corriente continua (DC), es recomendable incorporar un diodo de protección conectado en paralelo con la bobina, respetando la polaridad correspondiente.

La bobina es un elemento inductivo. Cuando se interrumpe repentinamente la corriente que circula por ella, genera una sobretensión que puede dañar el transistor o el circuito electrónico encargado de controlarla.

El diodo de protección proporciona un camino para que circule temporalmente la corriente inducida, limitando esa sobretensión.

Importante: el diodo debe conectarse en polarización inversa durante el funcionamiento normal de la bobina. Por ejemplo, en una bobina de 12 V DC, el cátodo del diodo se conecta al positivo y el ánodo al negativo.

Este diodo no se utiliza de la misma manera en bobinas de corriente alterna (AC). Para estas aplicaciones se emplean otros métodos de supresión de transitorios, según el diseño del circuito.

8. Tipos de relevadores utilizados en Electrotecnia Industrial

Los relevadores pueden clasificarse según su construcción, número de contactos y principio de funcionamiento.

8.1. Según la configuración de sus contactos

• SPST (un polo, una posición): permite abrir o cerrar un único circuito.

• SPDT (un polo, dos posiciones): dispone de un contacto común que conmuta entre NA y NC.

• DPDT (dos polos, dos posiciones): permite conmutar simultáneamente dos circuitos independientes.

8.2. Según su principio de funcionamiento

• Relevadores electromecánicos: utilizan una bobina y contactos mecánicos móviles.

• Relevadores de estado sólido (SSR): realizan la conmutación mediante componentes electrónicos, sin contactos mecánicos móviles.

Los relevadores electromecánicos son especialmente útiles en prácticas de laboratorio porque permiten observar y comprender directamente el proceso de conmutación.

Los relevadores de estado sólido, por su parte, ofrecen ventajas en aplicaciones que requieren conmutaciones frecuentes y silenciosas, aunque presentan características y limitaciones diferentes.

8.3. Relevadores encapsulados para circuitos electrónicos

Son modelos compactos que se utilizan en placas electrónicas y sistemas de control. Pueden encontrarse con bobinas de 5 V, 12 V o 24 V DC y diferentes configuraciones de contactos.

Son habituales en proyectos con microcontroladores, sistemas de monitoreo y módulos de automatización.

9. Aplicaciones en sistemas de control industrial

En Electrotecnia Industrial, los relevadores permiten implementar funciones de mando y automatización de manera sencilla.

Algunas aplicaciones son:

Control de motores: permiten accionar circuitos de mando asociados al arranque y parada de motores. Para motores de mayor potencia normalmente se utilizan contactores, dimensionados según la carga y la categoría de empleo.

Control de electroválvulas: permiten activar válvulas eléctricas utilizadas en sistemas neumáticos e hidráulicos.

Sistemas de señalización: permiten controlar lámparas piloto, indicadores luminosos y alarmas.

Automatización: pueden utilizarse para implementar secuencias de operación, enclavamientos y condiciones de funcionamiento.

Interfaz electrónica: permiten que una señal procedente de un circuito electrónico controle una carga eléctrica externa.

10. Resumen del funcionamiento

Elemento	Función principal
Bobina	Genera el campo magnético.
Núcleo magnético	Concentra y conduce el flujo magnético.
Armadura	Se desplaza por acción del campo magnético.
Contactos COM, NA y NC	Establecen o interrumpen las conexiones eléctricas.
Resorte	Devuelve la armadura a su posición de reposo.
Diodo de protección	Limita la sobretensión generada al desconectar una bobina DC.
Aislamiento	Separa eléctricamente el circuito de control del circuito de contactos.

11. Consideraciones para la selección y utilización

Antes de incorporar un relevador en un circuito de control industrial, es necesario verificar:

• Tensión nominal de la bobina.

• Corriente que consume la bobina.

• Número y configuración de los contactos.

• Tensión y corriente máximas de conmutación.

• Tipo de carga que se va a controlar (resistiva, inductiva o capacitiva).

• Características de aislamiento.

• Vida útil eléctrica y mecánica.

También debe considerarse que un relevador convencional no sustituye a los dispositivos de protección contra sobrecorrientes, cortocircuitos o sobrecargas. Para esas funciones se requieren protecciones adecuadas, como fusibles, interruptores automáticos y relés térmicos, según la aplicación.

Seguridad: las prácticas de laboratorio deben realizarse preferentemente con tensiones bajas y aisladas. No se debe manipular un circuito conectado directamente a la red de 220 V sin las condiciones de protección, supervisión y procedimientos de seguridad correspondientes.

CONCLUSIÓN

El relevador electromecánico es un elemento fundamental en los sistemas de control eléctrico industrial. Su principio de funcionamiento permite transformar una señal eléctrica de mando en una acción mecánica que modifica el estado de los contactos, haciendo posible controlar diferentes cargas eléctricas.

Comprender sus partes, características y formas de conexión constituye una base importante para estudiar circuitos de mando, automatización y control de máquinas eléctricas.