Zumbadores
Los zumbadores, también conocidos como buzzers o beepers, son dispositivos electrónicos electroacústicos que convierten una señal eléctrica en una señal audible, generalmente un sonido continuo o intermitente de un tono constante.
En los sistemas de control industrial, los zumbadores desempeñan un papel fundamental en la señalización audible de diversas condiciones, como alarmas, confirmaciones de acciones, o indicaciones de estado.
Los zumbadores se integran perfectamente en los circuitos de control de los esquemas con contactores, alertando rápidamente sobre situaciones críticas.
Su sencillez, bajo coste y facilidad de integración los convierten en una solución ideal para proporcionar alertas y avisos sonoros. Con opciones como los modelos piezoeléctricos de bajo consumo y alta durabilidad, los zumbadores se utilizan mucho en sistemas de control.
El símbolo del zumbador es el siguiente:
Contenidos
Funcionamiento de los Zumbadores
El principio de funcionamiento de un zumbador varía según su tipo, siendo los 2 principales el electromagnético y el piezoeléctrico.
Zumbadores Electromagnéticos
Estos zumbadores funcionan mediante un electroimán que atrae y libera una armadura metálica, generando una vibración que produce el sonido.
Al aplicar una corriente eléctrica a la bobina del electroimán, se crea un campo magnético que atrae la armadura. Al interrumpirse la corriente, la armadura regresa a su posición original debido a un resorte, repitiendo el ciclo y generando el zumbido.
El movimiento del diafragma hacia la bobina por atracción crea una vibración. Esta vibración produce ondas de presión en el aire, que percibimos como sonido.
Los zumbadores electromagnéticos proporcionan sonidos fuertes y consistentes. No obstante, su consumo de corriente es mayor, tienen mayor desgaste mecánico y son sensibles a vibraciones externas.
Son muy utilizados en sistemas industriales donde se requiere una señal clara en entornos ruidosos.
Zumbadores Piezoeléctricos
Estos zumbadores utilizan el efecto piezoeléctrico, que consiste en la generación de una tensión eléctrica en ciertos materiales (como el cuarzo o la cerámica) al ser sometidos a una deformación mecánica, y viceversa.
Al aplicar una tensión eléctrica al material piezoeléctrico, este se deforma, generando una vibración que produce el sonido.
Los zumbadores piezoeléctricos son de alta durabilidad y bajo consumo energético. No obstante, proporcionan menor volumen en comparación con los electromecánicos.
Son la opción preferida en la mayoría de las aplicaciones modernas, incluyendo esquemas de contactores y sistemas con controladores programables (PLC).
Dentro de los piezoeléctricos, se distinguen 2 tipos:
● Activos (con oscilador interno): incluyen un oscilador interno que genera una frecuencia fija (generalmente entre 2 kHz y 4 kHz). Se alimentan directamente con voltajes de CC o de CA, dependiendo del tipo, sin necesidad de circuitos adicionales.
Los zumbadores activos pueden ser alimentados por:
– Tensiones comunes en corriente continua: 5V DC, 12V DC, 24V DC.
– Tensiones comunes en corriente alterna: 24V AC, 110V AC, 220V AC.
Emiten un tono fijo continuo y son más fáciles de usar, ya que no necesitan una señal de excitación externa. En esquemas de contactores, los activos son los más comunes.
● Pasivos (sin oscilador interno): no tienen un oscilador interno, por lo que requieren una señal externa, generalmente una onda cuadrada, para generar el sonido. Si se controla esta señal externa aplicada se pueden generar tonos variables.
La señal necesaria para alimentar y controlar un zumbador pasivo puede ser generada por:
– Un microcontrolador (como Arduino, PIC o ESP32).
– Un circuito oscilador (como un temporizador 555).
– Un módulo generador de tonos.
Se usan en sistemas donde se necesita variar el tono del sonido y generar tonos específicos, como alarmas personalizadas.
Conexión de los Zumbadores
La conexión de un zumbador en un esquema de contactores es generalmente sencilla, especialmente si se trata de un zumbador piezoeléctrico activo.
Si la tensión o la corriente del circuito de control no son compatibles con el zumbador, se suele utilizar un relé auxiliar para aislar el circuito de control del circuito del zumbador.
La configuración más habitual consiste en conectar el zumbador directamente a la salida de un contacto auxiliar del contactor. Esta conexión puede realizarse de 2 maneras:
● Con contacto auxiliar (NA): cuando se aplica tensión a la bobina del contactor, el contacto auxiliar NA se cierra, permitiendo que suene el zumbador. Cuando está en reposo, el contacto auxiliar NA se abre, interrumpiendo la corriente y desconectando el zumbador.
● Con contacto auxiliar (NC): cuando el contactor está en reposo, el contacto auxiliar NC está cerrado, haciendo que suene el zumbador. Cuando se aplica tensión a la bobina del contactor, el contacto auxiliar NC se abre, interrumpiendo la corriente y desconectando el zumbador.
Características Técnicas de los Zumbadores
Al seleccionar un zumbador para un esquema de contactores, se deben considerar los siguientes criterios:
● Tensión de alimentación: debe ser compatible con la tensión del circuito de control. Los valores comunes son 24 V CC, 12 V CC, o incluso tensiones de red (120/230 V CA) en algunos casos.
● Consumo de corriente: debe ser lo suficientemente bajo para no sobrecargar el circuito de control. Los zumbadores piezoeléctricos suelen tener un consumo muy bajo.
● Nivel sonoro (dB): debe ser lo suficientemente alto para ser audible en el entorno donde se va a utilizar. Se mide en decibelios (dB) a una distancia específica (ej., 10 cm o 1 metro).
● Tipo de montaje: se debe seleccionar un tipo de montaje adecuado para el panel o la superficie donde se va a instalar el zumbador (ej., montaje en panel con tuerca, montaje en PCB, etc.).
● Tipo de conexión: se debe considerar el tipo de conexión eléctrica (ej., terminales de tornillo, pines, cables pre-cableados).
● Grado de Protección IP: si el zumbador se va a utilizar en un entorno con polvo o humedad, se debe seleccionar un modelo con un grado de protección IP adecuado.
Aplicaciones de los Zumbadores
A continuación, se detallan algunas de las aplicaciones más comunes de los zumbadores en esquemas de automatismos:
● Indicación de estados del sistema:
– Confirman acciones como el arranque/parada de maquinaria con sonidos breves.
– Señalan el estado de funcionamiento con tonos continuos o intermitentes.
– Avisan del fin de ciclo para que el operador realice la siguiente acción.
● Alarmas y advertencias:
– Alertan sobre fallos como sobrecargas, temperaturas críticas o niveles bajos de líquidos.
– Emiten advertencias previas a paradas automáticas por condiciones anómalas.
– Se utilizan en sistemas de seguridad para intrusiones o accesos no autorizados.
● Señalización en paneles de control:
– En paneles simples, indican alarmas con diferentes patrones de sonido.
– Complementan señales visuales en entornos ruidosos o donde las alertas visuales no son suficientes.
● Confirmación de acciones:
– Un zumbador puede emitir un breve sonido al presionar un botón en un panel de control, confirmando que la acción se ha registrado.
– Al activar o desactivar un dispositivo mediante un interruptor o un relé, un zumbador puede proporcionar una confirmación audible.
Otros Dispositivos de Señalización Acústica
Este apartado amplía la información sobre señalización acústica, describiendo dispositivos que, si bien comparten la función básica de los zumbadores, presentan características y aplicaciones diferenciadas: timbres, bocinas, sirenas y altavoces.
Controlados también por los contactos auxiliares del contactor, estos elementos emiten señales sonoras para alertar, advertir o informar sobre diversos estados y eventos.
Aunque comparten el objetivo común de generar una señal acústica, cada uno tiene características específicas que los hacen adecuados para diferentes propósitos, desde avisos discretos hasta alarmas de emergencia. No obstante, en la práctica, es común observar cierta superposición en sus usos, compartiendo algunas aplicaciones.
Señalización Acústica con Timbres
El timbre o campana eléctrica, es un dispositivo de señalización acústica que, aunque más complejo que un zumbador simple, comparte la misma función básica de producir un sonido audible para alertar o llamar la atención.
En términos generales, el timbre es usado en sistemas más antiguos o donde se requiere un sonido fuerte y resonante. En sistemas de control actuales es más usado el zumbador.
El timbre electromecánico se basa en un electroimán que atrae un martillo que golpea una campana metálica, produciendo el sonido característico. El ciclo se repite rápidamente mientras se mantiene la corriente, generando una serie de golpes que suenan como un timbre continuo.
La evolución de la tecnología ha dado lugar a diferentes tipos de timbres electrónicos con funcionalidades diversas. Por ejemplo:
● Timbres inalámbricos: se comunican entre el pulsador y la unidad receptora mediante ondas de radiofrecuencia. No requieren cableado entre ambos componentes.
● Timbres inteligentes (con cámara y/o Wi-Fi): incorporan una cámara de vídeo, un micrófono y un altavoz, permitiendo ver y hablar con la persona que llama. Se conectan a la red Wi-Fi pudiendo enviar notificaciones al teléfono móvil.
Los timbres se utilizan en aplicaciones, como por ejemplo:
– Señalización de arranque/parada: un timbre puede sonar brevemente cuando un motor arranca o se detiene. Un contacto auxiliar del contactor se encarga de cerrar el circuito del timbre durante un instante.
– Aviso de fallo o alarma: en caso de una condición de fallo detectada por un sensor (ej. sobrecarga, falta de fase), un contacto auxiliar del contactor puede activar un timbre para alertar al operador.
– Confirmación de acción: un timbre puede sonar como confirmación de que una acción controlada por el contactor se ha completado correctamente.
El símbolo del timbre es:
Señalización Acústica con Bocinas
La bocina se utiliza fundamentalmente para la señalización acústica, proporcionando un sonido audible dentro del sistema de automatización. A diferencia de los timbres, que suelen ser para señalizaciones más breves, las bocinas se emplean para alertas más generales, advertencias o llamadas de atención en entornos industriales.
La bocina produce un sonido más potente y estridente que el timbre y, por lo general, se caracteriza por una frecuencia única o con variaciones sencillas.
Su funcionamiento se basa en la vibración rápida de un diafragma. En los modelos más antiguos, esta vibración se producía mediante un flujo de aire. En las bocinas modernas, la vibración de una membrana se genera por acción electromagnética.
Las bocinas tienen diversas aplicaciones, entre las que destacan:
– Indicación de estados de la máquina: la bocina puede sonar ante una condición anómala que requiere la atención del operador, pero no una parada inmediata. Por ejemplo, un nivel bajo de un líquido en un depósito, una presión fuera de rango o un atasco en una línea de producción.
– Señalización en sistemas de transporte: en entornos industriales o de construcción, las bocinas se utilizan para advertir del movimiento de vehículos, grúas u otra maquinaria, mejorando la seguridad en el lugar de trabajo.
– Sistemas de alarma no prioritarios: en lugar de una sirena estridente, se puede usar una bocina para alertar de una intrusión en una zona menos sensible, como un almacén o una oficina.
El símbolo de la bocina es:
Señalización Acústica con Sirenas
Las sirenas son dispositivos de señalización acústica diseñados para emitir un sonido fuerte y distintivo, utilizado principalmente para alertas de emergencia. Pueden utilizar diferentes principios, como:
● Sirenas electromecánicas: utilizan un motor que hace girar un disco con ranuras o un rotor que interrumpe un flujo de aire, generando un sonido fuerte y modulado.
● Sirenas electrónicas: generan el sonido mediante circuitos electrónicos que producen una señal de audio que se amplifica y se reproduce a través de un altavoz.
● Modulación de frecuencia: muchas sirenas modulan la frecuencia del sonido, lo que significa que el tono del sonido varía con el tiempo. Esta modulación hace que el sonido sea más perceptible y distintivo, especialmente en entornos ruidosos.
Las sirenas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones de emergencia, como por ejemplo:
– Parada de emergencia de una máquina: al presionar un botón de emergencia, se desactiva el contactor que alimenta la máquina y, al mismo tiempo, se activa una sirena para alertar al personal.
– Alarma por sobretemperatura: un sensor de temperatura detecta una temperatura excesiva en un motor y activa una sirena a través de un contacto auxiliar del contactor.
– Alarma por nivel bajo/alto en un tanque: un sensor de nivel activa una sirena a través de un contactor para alertar sobre niveles críticos.
El símbolo de la sirena es:
Señalización Acústica con Altavoces
Los altavoces son dispositivos que convierten señales eléctricas en sonido. Un amplificador aumenta la potencia de la señal eléctrica para que el altavoz pueda emitir sonidos audibles.
Son capaces de reproducir un amplio rango de frecuencias, permitiéndoles generar sonidos complejos como música y voz.
Hay principalmente 2 tipos de altavoces:
● Altavoces dinámicos (de bobina móvil): son los más utilizados actualmente. Su principio de funcionamiento se centra en la interacción entre una bobina móvil, conectada a un diafragma, y un imán permanente.
Cuando una señal eléctrica (audio) circula por la bobina móvil, se genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético del imán permanente. Esta interacción produce una fuerza que mueve la bobina y, por lo tanto, el diafragma. El movimiento del diafragma comprime y expande el aire, generando ondas sonoras.
● Altavoces piezoeléctricos: utilizan el efecto piezoeléctrico, que consiste en la deformación de ciertos materiales al aplicarles una tensión eléctrica. Esta deformación en materiales, como el cuarzo o la cerámica, produce vibraciones que generan sonido.
Los altavoces piezoeléctricos son más pequeños y ligeros que los dinámicos, pero suelen tener una menor calidad de sonido y una respuesta en frecuencia más limitada.
Respecto a las aplicaciones del altavoz, si se combina con un circuito electrónico que reproduzca mensajes de voz o sonidos pregrabados, se puede utilizar para proporcionar información más específica al operador. Por ejemplo:
– Aviso de inicio de ciclo: un mensaje de voz anuncia el comienzo de un proceso automatizado.
– Indicación de diferentes estados de la máquina: diferentes sonidos o mensajes pregrabados pueden indicar diferentes estados de la máquina (ej. "En marcha", "En pausa" o "Fallo").
– Alertas de mantenimiento: se pueden programar mensajes para avisar sobre la necesidad de mantenimiento preventivo, como "Filtro necesita limpieza" o "Lubricación necesaria".
El símbolo del altavoz es:
Preguntas Frecuentes sobre los Zumbadores
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