Relevador o Relé: ¿Qué es y Cómo Funciona?

El relé es un componente esencial en muchos circuitos electrónicos y sistemas de telecomunicaciones. En este artículo, aprenderás qué es un relevador o relé, cómo funciona, y por qué es tan importante en electrónica. Si alguna vez te has preguntado cómo se controla el paso de corriente en sistemas complejos sin intervención manual, ¡estás en el lugar correcto!

Breve Historia

El relé fue inventado en 1835 por el científico estadounidense Joseph Henry, pionero en el campo del electromagnetismo. Su diseño original surgió a partir de experimentos con electroimanes, en los que descubrió que una corriente eléctrica podía controlar un interruptor remoto, una idea revolucionaria en ese momento. Esto permitió el desarrollo de sistemas más avanzados para transmitir señales a largas distancias, allanando el camino para la invención del telégrafo.

Unos años después, el físico británico Sir Charles Wheatstone y el inventor Samuel Morse mejoraron el concepto de Henry, utilizando relés en los primeros sistemas de telégrafos, permitiendo que las señales pudieran ser amplificadas y transmitidas sobre grandes distancias.

Con el paso del tiempo, el relé se volvió un componente esencial en el control de circuitos eléctricos, ya que podía manejar la conmutación de grandes cargas eléctricas a través de una pequeña señal de control. En la actualidad, sigue siendo vital en una amplia variedad de aplicaciones, desde los sistemas de automatización industrial hasta los dispositivos de telecomunicaciones y electrónica moderna.

¿Qué es un Relevador o Relé?

Relevador o Relé: ¿Qué es y Cómo Funciona?

Un relé o relevador es un interruptor electromecánico controlado por una señal eléctrica de baja potencia. En otras palabras, permite abrir o cerrar un circuito de alta potencia utilizando una pequeña cantidad de energía. El relé es ampliamente utilizado para aislar un circuito de control de baja tensión del circuito de alta tensión que maneja cargas más grandes, como motores o luces.

Partes del Relevador o Relé

El relé se representa en los esquemas eléctricos con un símbolo estándar que varía según el tipo de relé y su aplicación, pero en general incluye los siguientes elementos:

  1. Bobina: Se dibuja como un rectángulo o un círculo con una línea ondulada en su interior, que representa el electroimán del relé.
  2. Contactos: Se muestra un interruptor que puede estar en una posición abierta o cerrada. Los contactos pueden estar etiquetados como NO (Normalmente Abierto) o NC (Normalmente Cerrado).
  3. Terminales de Conmutación: Se muestran líneas que conectan los contactos a los terminales de carga del circuito que va a ser controlado.

Un símbolo común de un relé de tipo electromecánico sería una bobina conectada a un interruptor que, dependiendo del diseño, podría moverse entre posiciones de apertura o cierre, mostrando claramente las posibles conexiones.

¿Cómo Funciona un Relevador o Relé?

Un relé funciona mediante el principio del electromagnetismo. Básicamente, es un interruptor controlado eléctricamente. A continuación, te explico cómo se desarrolla el proceso en detalle.

Etapas del funcionamiento:

  1. Activación de la Bobina: Cuando se aplica una pequeña corriente eléctrica a la bobina del relé, esta corriente genera un campo magnético en torno al electroimán.
  2. Movimiento de los Contactos: Este campo magnético atrae una pieza móvil metálica, que está conectada a los contactos del relé. En un relé normalmente abierto (NO), los contactos se cierran cuando se activa el electroimán, permitiendo que la corriente fluya. En un relé normalmente cerrado (NC), ocurre lo contrario: los contactos se abren al activarse, interrumpiendo el flujo de corriente.
  3. Control de la Carga: La señal de control que activa el relé es usualmente de baja potencia, mientras que el circuito de carga que controla puede ser de alta potencia, como el encendido de un motor o la alimentación de un sistema de iluminación.
  4. Desactivación del Relé: Cuando se interrumpe la corriente que pasa por la bobina, el campo magnético desaparece, permitiendo que los contactos regresen a su estado original. Esto suele estar asegurado por un muelle de retorno, que empuja los contactos a su posición normal.

El relé permite, por tanto, controlar circuitos de alta potencia utilizando señales de control de baja potencia, lo que es especialmente útil en la protección de circuitos y en aplicaciones de automatización.

Tipos de Relevadores o Relé

Existen varios tipos de relés, y cada uno se utiliza para aplicaciones específicas en el mundo de la electrónica y la ingeniería eléctrica. Vamos a ver algunos de los tipos más comunes de relés y sus características principales.

1. Relé Electromecánico

Este es el tipo más común de relé y se basa en el principio del electromagnetismo para su funcionamiento.

  • Funcionamiento: Tiene una bobina que, al recibir corriente, genera un campo magnético que mueve un contacto. Este contacto puede abrirse o cerrarse, controlando el flujo de corriente en otro circuito.
  • Aplicaciones: Control de dispositivos eléctricos de baja y media potencia, como sistemas de iluminación y motores pequeños.

2. Relé de Estado Sólido (SSR)

A diferencia de los relés electromecánicos, los relés de estado sólido no tienen partes móviles. En lugar de eso, usan componentes electrónicos (como triacs o tiristores) para realizar la conmutación.

  • Funcionamiento: Cuando recibe una señal de entrada, los componentes electrónicos dentro del relé permiten el paso de la corriente. No hay ruido ni desgaste mecánico.
  • Ventajas: Tienen una vida útil más larga y conmutan de forma silenciosa. También son más rápidos y resistentes a vibraciones.
  • Aplicaciones: Sistemas de automatización, control de motores de alta velocidad y aplicaciones donde es importante el silencio y la durabilidad.

3. Relé de Tiempo (Temporizador)

El relé temporizador permite controlar el tiempo que tarda en activar o desactivar un circuito después de recibir una señal.

  • Funcionamiento: Después de recibir una señal, el relé se activa o desactiva después de un periodo de tiempo preestablecido.
  • Aplicaciones: Control de iluminación de emergencia, sistemas de riego automático, y dispositivos que requieren un retraso en el encendido o apagado.

4. Relé de Polaridad

Este tipo de relé responde a la polaridad de la señal de entrada (positiva o negativa) para activar o desactivar sus contactos.

  • Funcionamiento: Según la polaridad de la señal de entrada, el relé puede activar un conjunto de contactos diferente.
  • Aplicaciones: Circuitos de protección y sistemas de conmutación que dependen de la dirección de la corriente.

5. Relé de Sobrecarga Térmica

Este relé protege los circuitos de sobrecargas y se utiliza principalmente en motores.

  • Funcionamiento: Contiene un elemento bimetálico que se calienta con la corriente. Si la corriente es demasiado alta, el elemento se dobla y desconecta el circuito.
  • Aplicaciones: Protección de motores eléctricos y equipos industriales que corren el riesgo de sobrecalentarse.

6. Relé de Potencia (Contactor)

Los contactores son relés diseñados para manejar cargas de alta potencia.

  • Funcionamiento: Similar a un relé electromecánico, pero con contactos más grandes y resistentes para soportar altas corrientes.
  • Aplicaciones: Control de grandes motores industriales, sistemas de iluminación y maquinaria de alta potencia.

7. Relé de Seguridad

Este tipo de relé se usa para aplicaciones de seguridad, donde es fundamental evitar fallos en el sistema.

  • Funcionamiento: Incluye múltiples contactos redundantes y mecanismos para asegurar la desconexión completa en caso de fallo.
  • Aplicaciones: Sistemas de emergencia y seguridad en fábricas, como paradas de emergencia y control de puertas en sistemas de transporte.

8. Relé de Retardo a la Desconexión y Retardo al Encendido

Este relé funciona con un retardo en el tiempo para activarse o desactivarse.

  • Relé de Retardo a la Desconexión: Permite que el circuito permanezca encendido por un tiempo específico después de que la señal de entrada se ha cortado.
  • Relé de Retardo al Encendido: Retrasa la activación del circuito después de que se recibe una señal.
  • Aplicaciones: Usados en sistemas de ventilación, control de climatización y equipos que requieren tiempos de funcionamiento específicos.

9. Relé Reed

Es un tipo especial de relé electromagnético con contactos de láminas de metal sellados en un tubo de vidrio, muy sensible a pequeños cambios de corriente.

  • Funcionamiento: Al aplicarle un campo magnético, los contactos de metal se cierran. Es muy rápido y generalmente se usa en sistemas de baja potencia.
  • Aplicaciones: Instrumentación, sensores de proximidad, sistemas de alarma y aplicaciones de telecomunicaciones.

Características Eléctricas del Relé

Los relés poseen varias características eléctricas que determinan su rendimiento en diferentes aplicaciones. A continuación, se detallan las más importantes:

  1. Voltaje de Operación: Es el rango de voltaje en el cual el relé puede operar sin dañarse. Este valor es importante porque determina la tensión que debe aplicarse a la bobina para que el relé funcione correctamente. Existen relés para tensiones bajas (5V) y para tensiones más elevadas (24V o 230V).
  2. Corriente de Operación: Esta es la cantidad de corriente necesaria para activar la bobina del relé. La corriente de operación es típicamente baja y depende de la resistencia de la bobina.
  3. Voltaje Nominal de los Contactos: Este es el voltaje máximo que los contactos del relé pueden soportar sin que se degrade su funcionamiento. Por ejemplo, un relé puede estar diseñado para conmutar hasta 240V en corriente alterna (AC).
  4. Corriente Nominal de los Contactos: Indica la corriente máxima que los contactos pueden manejar. Un relé típico podría manejar corrientes de hasta 10A, lo que significa que se puede usar para controlar dispositivos de mayor potencia, como motores o sistemas de iluminación.
  5. Resistencia de los Contactos: Es la resistencia entre los contactos cuando el relé está en su estado activado (cerrado). Una baja resistencia de contacto es deseable para minimizar la pérdida de energía y la generación de calor. Esto se mide en ohmios (Ω).
  6. Tiempo de Conmutación: Es el tiempo que tarda el relé en activar o desactivar los contactos después de que se aplique la señal de control. Este tiempo es crucial en aplicaciones de alta velocidad, como sistemas de telecomunicaciones. Los relés electromecánicos suelen tener tiempos de conmutación de unos pocos milisegundos.
  7. Vida Útil Mecánica y Eléctrica:
    • Vida Mecánica: Indica cuántas veces puede activarse el relé sin carga antes de que las piezas mecánicas se desgasten. Generalmente, esto se mide en millones de ciclos.
    • Vida Eléctrica: Es la cantidad de ciclos que el relé puede conmutar bajo carga antes de que los contactos se degraden. Esta cifra es más baja que la vida mecánica, y suele depender del tipo de carga y de la corriente conmutada.
  8. Aislamiento Eléctrico: Los relés proporcionan aislamiento entre los circuitos de control de baja tensión y los circuitos de carga de alta tensión, lo que es crucial en muchas aplicaciones para proteger los componentes sensibles.

Aplicaciones del Relé

El relé tiene una amplia gama de aplicaciones, tanto en electrónica como en telecomunicaciones. A continuación, algunos ejemplos clave:

  • Automatización de Hogares: Los relés permiten controlar luces, ventiladores y otros dispositivos eléctricos de manera remota.
  • Sistemas de Seguridad: Los relés son cruciales para controlar sistemas de alarma, cerraduras eléctricas y sensores de movimiento.
  • Telecomunicaciones: Utilizados en conmutadores y routers para redirigir señales y gestionar redes de alta capacidad.
  • Control de Motores: En aplicaciones industriales, los relés permiten encender y apagar motores de alta potencia sin necesidad de tocar manualmente un interruptor.

Conclusión

El relé es un componente fundamental en electrónica y telecomunicaciones, permitiendo controlar circuitos de forma eficiente y segura. Su uso va desde el control de pequeños dispositivos domésticos hasta grandes instalaciones industriales. Si comprendes cómo funciona un relé y sus aplicaciones, estarás un paso más cerca de dominar la electrónica. ¡Sigue explorando más sobre estos interesantes dispositivos y aplica lo aprendido en tus propios proyectos!

Preguntas Frecuentes

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