
Final de carrera
Un final de carrera es un dispositivo electromecánico que detecta el movimiento o posición de un objeto y genera una señal eléctrica en respuesta mediante un contacto mecánico.
Son ampliamente utilizados en la automatización industrial, sistemas de control y maquinaria, desempeñando un papel fundamental en la seguridad, la precisión y la eficiencia de los procesos.
El sensor final de carrera, también conocido como interruptor de posición o interruptor de límite (del inglés, "limit switch"), consta de un actuador mecánico que, al ser desplazado por un objeto, activa un conjunto de contactos eléctricos.
El actuador del final de carrera que hace cambiar el estado de sus contactos eléctricos puede ser una palanca, un rodillo, etc.
Este cambio de estado se utiliza para enviar señales al sistema de control, detener un motor, activar una alarma o iniciar una secuencia en un proceso automatizado.
Los finales de carrera son componentes habituales en muchos esquemas con contactores, ya que permiten automatizar procesos. Su combinación con los contactores permite controlar cargas de alta potencia en función de la posición o el movimiento de elementos mecánicos.
Para la selección correcta de un sensor final de carrera, se ha de determinar la aplicación y función exacta (detección, seguridad, control) y considerar factores como humedad, temperatura y exposición a productos químicos. Además, se debe seleccionar un actuador y un mecanismo interno adecuado para soportar las condiciones de operación.
A continuación, se muestra un interruptor final de carrera de palanca de la marca “Telemecanique”.

El símbolo del final de carrera es el siguiente:

Contenidos
Componentes principales de un Final de Carrera
A continuación, se detalla cada uno de los componentes que forman los finales de carrera, así como su función específica y características.
Actuadores del Final de Carrera
El actuador es la interfaz física del final de carrera con el entorno. Su función es convertir el movimiento mecánico del objeto a detectar en una acción que active el mecanismo interno del interruptor.
Existen diferentes tipos de actuadores, cada uno adaptado a diferentes aplicaciones y tipos de movimiento. A continuación, se muestran algunos de los más usados:
● Émbolo (o pulsador): también conocido como actuador de pistón o de vástago, se acciona por contacto directo con un objeto que lo presiona en dirección axial. Es común en aplicaciones donde el objeto a detectar se mueve en línea recta, como en cilindros neumáticos o hidráulicos.

● Émbolo y rodillo: el rodillo gira al entrar en contacto con el objeto, facilitando un contacto suave y reduciendo la fricción y el desgaste. Cuando el objeto en movimiento empuja el rodillo, este se desplaza linealmente. El rodillo puede ser de diferentes materiales (plástico o metal) y diámetros. Ideal para detectar movimientos lineales o rotativos.

● Palanca de rodillo: la palanca, que sobresale del cuerpo del interruptor, es la parte que entra en contacto con el objeto a detectar. En el extremo de la palanca se encuentra un rodillo que facilita el contacto. El objeto en movimiento empuja o desplaza la palanca transmitiendo el movimiento al mecanismo interno. La palanca puede ser de diferentes longitudes y formas, incluso ajustables.

● Varilla flexible (o bigote de gato): se utiliza para detectar la presencia de objetos sin necesidad de un contacto directo preciso. La varilla se flexiona al entrar en contacto con el objeto, activando el interruptor. Se emplea en aplicaciones donde hay objetos irregulares o donde se necesita una mayor tolerancia en la posición.

Mecanismo Interno del Final de Carrera
El mecanismo interno es el corazón del interruptor de final de carrera. Convierte el movimiento del actuador en una acción de conmutación de los contactos eléctricos. Los mecanismos más comunes son:
● Mecanismo de contacto instantáneo: un muelle mantiene los contactos en su posición inicial. Al accionar el actuador, una leva desplaza el muelle, cambiando el estado de los contactos. Es un mecanismo rápido y preciso, con alta precisión y repetibilidad.
● Mecanismo de contacto lento: los contactos cambian de estado de manera gradual a medida que el actuador se mueve. No hay un cambio brusco en el estado de los contactos. Tiene menor precisión y mayor desgaste debido al movimiento lento de los contactos.
● Mecanismo de contacto de muelle: utiliza un muelle para mantener los contactos en una posición predeterminada. Cuando el actuador es presionado, el resorte se comprime o libera, cambiando el estado de los contactos. Es fiable y duradero, adecuado para aplicaciones con vibraciones o impactos.
● Mecanismo de contacto magnético: utiliza un imán y un interruptor de láminas (reed switch). Cuando el actuador se mueve, el imán se acerca o aleja del reed switch, cambiando su estado. Al no tener contacto físico entre los componentes, reduce el desgaste, proporcionando un funcionamiento silencioso y sin fricción.
Contactos Eléctricos del Final de Carrera
Los contactos eléctricos son los encargados de interrumpir o permitir el paso de la corriente eléctrica.
Es importante conocer la corriente y tensión máxima que pueden soportar los contactos para asegurar un correcto funcionamiento y evitar daños al circuito. De este modo, se asegura un funcionamiento óptimo del circuito y se previenen daños que podrían comprometer la integridad del mismo.
La configuración de los contactos determina el funcionamiento de los sensores finales de carrera:
● Normalmente Abiertos (NA): en este caso, en su posición de reposo, el circuito permanece abierto, impidiendo el paso de la corriente eléctrica. Al accionar el actuador, los contactos se cierran, permitiendo el paso de la corriente.

● Normalmente Cerrados (NC): presentan un comportamiento opuesto. Así pues, en su estado de reposo, el circuito se encuentra cerrado, permitiendo el paso de la corriente. En cambio, al accionar el actuador, los contactos se abren, interrumpiendo el paso de la corriente.

● Conmutados (o de 3 vías o SPDT): dispone de un terminal común (C), un terminal normalmente abierto (NA) y un terminal normalmente cerrado (NC). Así, al accionar el actuador, el contacto común (C) se desplaza de un terminal al otro, interrumpiendo la conexión existente y estableciendo una nueva. Esta configuración permite realizar funciones de conmutación y selección.

Caja de Protección del Final de Carrera
La caja de protección cumple varias funciones importantes:
– Soporte mecánico: proporciona la estructura para el montaje del final de carrera y la fijación del actuador.
– Protección ambiental: protege el mecanismo interno y los contactos de la entrada de polvo, humedad, aceite, corrosión y otros agentes externos que podrían afectar su funcionamiento. El grado de protección IP indica el nivel de protección contra estos agentes.
– Aislamiento eléctrico: aísla los contactos eléctricos del exterior, previniendo descargas eléctricas.
– Conexiones eléctricas: facilita la conexión del final de carrera al circuito eléctrico mediante bornes, conectores o cables.
Esquema de Conexión con Finales de Carrera
A continuación, se muestra a modo de ejemplo, un esquema de contactores con finales de carrera, en el que se incluye el circuito de control y el circuitos de potencia.
En este esquema de inversión de giro de un motor, protegido por el guardamotor Q1, se añade un sistema de parada mediante finales de carrera.
El circuito funciona de la siguiente manera:
1º) Un contacto normalmente cerrado (NC) del final de carrera se conecta en serie con la bobina del contactor encargado del giro en un sentido. Por ejemplo, el final de carrera S4 con la bobina del contactor KM1.
2º) Cuando el motor gira, acciona un mecanismo que, al alcanzar una determinada posición, activa el final de carrera S4. Esta activación abre el contacto NC, interrumpiendo la alimentación de la bobina del contactor y deteniendo el motor. Mientras el final de carrera permanezca accionado, el motor no podrá girar en ese sentido.
3º) El mismo principio se aplica para el giro en sentido contrario mediante el contactor KM2, con otro final de carrera S5 dedicado.


Ventajas y Limitaciones de los Sensores de Posición
Las principales ventajas de los interruptores de posición son:
– Fiabilidad mecánica: operan de manera consistente en diversas condiciones.
– Facilidad de uso: requieren poca configuración y mantenimiento.
– Versatilidad: disponibles en múltiples configuraciones para adaptarse a diferentes aplicaciones.
Y las principales limitaciones serían las siguientes:
– Desgaste mecánico: los componentes móviles están sujetos a desgaste con el tiempo.
– Sensibilidad a vibraciones: en algunos casos, las vibraciones pueden activar los contactos de manera no deseada.
– Limitaciones de velocidad: no son ideales para detectar movimientos extremadamente rápidos.
Aplicaciones de los Sensores de Posición
Los finales de carrera eléctricos son dispositivos versátiles con una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias por su simplicidad, confiabilidad y bajo coste. A continuación, se muestran ejemplos más específicos y detallados sobre las aplicaciones de los finales de carrera:
– Detección de posición: la función principal de un final de carrera es detectar la posición de un objeto. Se usa en una amplia gama de aplicaciones industriales y cotidianas, como elevadores y grúas, sistemas de transporte de materiales (cintas transportadoras, transportadores de rodillos), máquinas CNC y robots industriales, etc.
– Seguridad: desempeñan un papel fundamental en la seguridad de máquinas y procesos, previniendo accidentes y daños. Se utilizan como parada de emergencia, prevención de sobrecarreras, detección de obstrucciones, seguridad en puertas y portones automáticos, etc.
– Secuenciación de procesos: en la automatización industrial, los finales de carrera se utilizan para coordinar y sincronizar diferentes etapas de un proceso. Son comunes para la activación de procesos automáticos, como control de llenado y envasado, coordinación de múltiples máquinas sincronizando su funcionamiento, etc.
– Control de puertas y ventanas: se utilizan ampliamente en sistemas automáticos de apertura y cierre. Se emplean en aplicaciones, como puertas automáticas de garaje o comerciales, portones eléctricos (similar a las puertas de garaje), ventanas automáticas (en ventilación automatizada o en invernaderos), etc.
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