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interruptores y elementos de seguridad Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende un bombillo, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora. Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos Materiales Interruptor sencillo, SPSTDe la calidad de los materiales empleados para hacer los contactos dependerá la vida útil del interruptor. Para la mayoría de los interruptores domésticos se emplea una aleación de latón (60% cobre, 40% zinc). Esta aleación es muy resistente a la corrosión y es un conductor eléctrico apropiado. El aluminio es también buen conductor y es muy resistente a la corrosión. En los casos donde se requiera una pérdida mínima se utiliza cobre puro por su excelente conductividad eléctrica. El cobre bajo condiciones de condensación puede formar óxido de cobre en la superficie interrumpiendo el contacto. Para interruptores donde se requiera la máxima confiabilidad se utilizan contactos de cobre pero se aplica un baño con un metal más resistente al óxido como lo son el estaño, aleaciones de estaño/plomo, níquel, oro o plata. La plata es de hecho mejor conductor que el cobre y además el óxido de plata conduce electricidad Clasificación de los interruptores Pulsador SPST[editar] ActuantesLos actuantes de los interruptores pueden ser normalmente abiertos, en cuyo caso al accionarlos se cierra el circuito (el caso del timbre) o normalmente cerrados en cuyo caso al accionarlos se abre el circuito. PulsadoresTambién llamados interruptores momentáneos. Este tipo de interruptor requiere que el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos. Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas. Cantidad de polos Interruptor de doble poloSon la cantidad de circuitos individuales que controla el interruptor. Un interruptor de un solo polo como el que usamos para encender una lámpara. Los hay de 2 o más polos. Por ejemplo si queremos encender un motor de 220 voltios y a la vez un indicador luminoso de 12 voltios necesitaremos un interruptor de 2 polos, un polo para el circuito de 220 voltios y otro para el de 12 voltios. SEBAS Cantidad de vías (tiros)Es la cantidad de posiciones que tiene un interruptor. Nuevamente el ejemplo del interruptor de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición enciende la lámpara mientras que en la otra se apaga. Interruptor de doble víaLos hay de 2 o más vías. Un ejemplo de un interruptor de 3 vías es el que podríamos usar para controlar un semáforo donde se enciende una bombilla de cada color por cada una de las posiciones o vías. CombinacionesSe pueden combinar las tres clases anteriores para crear diferentes tipos de interruptores. En el gráfico inferior podemos ver un ejemplo de un interruptor DPDT. Interruptor de doble polo y doble vía Corriente y tensiónLos interruptores están diseñados para soportar una carga máxima, la cual se mide en amperios. De igual manera se diseñan para soportar una tensión máxima, que es medida en voltios. Se debe seleccionar el interruptor apropiado para el uso que le vaya a dar, ya que si se sobrecarga un interruptor se está acortando su vida útil. Esquema de un interrupor para alto voltaje. Algunos pueden trabajar en líneas de 800 kV. Interruptores eléctricos especialesEl Interruptor magnetotérmico o Interruptor automático incluye dos sistemas de protección. Se apaga en caso de cortocircuito o en caso de sobre carga de corriente. Se utiliza en los cuadros eléctricos de viviendas, comercios o industrias para controlar y proteger cada circuito individualmente. Reed switch es un interruptor encapsulado en un tubo de vidrio al vacío que se activa al encontrar un campo magnético. Interruptor centrífugo se activa o desactiva a determinada fuerza centrífuga. Es usado en los motores como protección. Interruptores de transferencia trasladan la carga de un circuito a otro en caso de falla de energía. Utilizados tanto en subestaciones eléctricas como en industrias. Interruptor DIP viene del inglés ’’’dual in-line package’’’ en electrónica y se refiere a una línea doble de contactos. Consiste en una serie de múltiples micro interruptores unidos entre sí. Hall-effect switch también usado en electrónica, es un contador que permite leer la cantidad de vueltas por minuto que está dando un imán permanente y entregar pulsos. Interruptor inercial (o de aceleración) mide la aceleración o desaceleración del eje de coordenadas sobre el cual esté montado. Por ejemplo los instalados para disparar las bolsas de aire de los automóviles. En este caso de deben instalar laterales y frontales para activar las bolsas de aire laterales o frontales según donde el auto reciba el impacto. Interruptor de membrana (o burbuja) generalmente colocados directamente sobre un circuito impreso. Son usados en algunos controles remotos, los paneles de control de microondas, etc Interruptor de nivel, usado para detectar el nivel de un fluido en un tanque. Sensor de flujo es un tipo de interruptor que formado por un imán y un reed switch. Interruptor de mercurio usado para detectar la inclinación. Consiste en una gota de mercurio dentro de un tubo de vidrio cerrado herméticamente, en la posición correcta el mercurio cierra dos contactos de metal. Interruptor diferencial o Disyuntor dispositivo electromecánico para equipos eléctricos que protege a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento. EjemplosEste es un ejemplo de conexión de una bombilla controlada por dos interruptores-conmutadores. Estos interruptores deben ser del tipo SPDT, 1 polo 2 vías. Apagado Encendido Si quisiéramos controlar esta misma bombilla con 3 interruptores debemos agregar un DPDT tal como se observa en la siguiente tabla. Apagado Encendido Para controlar la bombilla con más interruptores, debemos agregar más interruptores DPDT (4-way) entre los SPDT (3-way) de los extremos simbologia.... Interruptor contacto abierto Interruptor contacto cerrado Pulsador contacto abierto Pulsador contacto cerrado Pulsador contacto abierto Pulsador contacto cerrado Conmutador dos posiciones Conmutador multiposiciones Conmutador dos posiciones Conmutador multiposiciones Interruptor contacto doble Conmutador multiposiciones Pulsador que actúa sobre dos circuitos Interruptor doble, uno cierra antes que el otro Pulsador que actúa sobre dos circuitos Contacto cerrado con retardo al abrir Contacto cerrado con retardo al abrir Contacto abierto, con retardo tanto al abrir como al cerrar Selector Contacto abierto, con retardo tanto al abrir como al cerrar Conmutador rotatorio Interruptor con fusible Conmutador fin de carrera Interruptor fin de carrera Interruptor de flotador Conmutador deslizante Conmutador DPDT bipolar, 2 direcciones DPDT - Conmutador de doble polo y doble tiro Interruptor térmico contacto cerrado Interruptor dieferencial Interruptor térmico contacto abierto Botón pulsador Interruptor de horario Temporizador Botón pulsador con señalización luminosa Pulsador telegráfico Microinterruptores Switch DIP Ej. x4 Interruptor con piloto de neón Microinterruptores Switch DIP Ej. x3 Interruptor sensible al contacto Interruptor accionado por la proximidad del hierro Int. accionado por efecto de la temperatura Interruptor de proximidad Interruptor magnetotérmico Interruptor de mercurio Enfoque de l a l e c c i ón Demostrar cómo se pueden controlar circuitos eléctricos con un simple interruptor. Nota: El plan de esta lección está diseñado sólo para impartirse en la sala de clases, bajo la supervisión de un maestro familiarizado con conceptos eléctricos y electrónicos. S i n o p s i s d e l a l e c c i ó n Los estudiantes incorporarán un solo interruptor en un circuito de pila/bombilla. Los estudiantes también usarán sus conocimientos de circuitos para diseñar y hacer sus propios interruptores utilizando materiales comunes. También identificarán los interruptores que se encuentran en los artefactos comunes. Niveles etá r e o s 8-11. Objetivos Aprender cómo los interruptores controlan el flujo de electricidad. Aprender a dibujar diagramas de cableado básicos. Aprender a predecir resultados y extraer conclusiones. Resultados de aprendizaj e Como resultado de esta actividad, los estudiantes deben lograr la comprensión de: interruptores circuitos y corriente diagramas eléctricos básicos hacer predicciones y probar una hipótesis A c t i v i d a d e s d e l a l e c c i ó n La actividad "Interruptores eléctricos" insta a los estudiantes a incorporar un sencillo interruptor en el diseño de un circuito eléctrico. Los estudiantes trabajan en equipos para crear su diseño con alambres, pilas, una bombilla eléctrica y un interruptor básico. También crean un esquema de su diagrama eléctrico. Los grupos de estudiantes comparan los resultados y analizan los hallazgos. Información/materiales Documentos informativos para el maestro (adjuntos) Hojas de trabajo para el estudiante (adjuntas) Hojas de información para el estudiante (adjuntas) Concordanci a c o n l o s p rogramas escolar e s Consulte la hoja adjunta sobre concordancia con el programa escolar. Conexiones en Internet TryEngineering (www.tryengineering.org) IEEE Virtual Museum [Museo virtual del IEEE] (www.ieee-virtual-museum.org) Normas de ITEA para la documentación tecnológica: Contenido para el estudio de la tecnología (www.iteawww.org/TAA/Publications/STL/STLMainPage.htm) Compendio McREL de normas e hitos (www.mcrel.org/standards-benchmarks) Un compilado de normas sobre contenido para programas escolares de K a 12º grado en formatos de búsqueda y navegación. Principios y Normas para las Matemáticas Escolares elaboradas por el National Council of Teachers of Mathematics (Consejo Nacional de Maestros de Matemáticas) (www.nctm.org/standards) Normas Nacionales de Educación Científica (www.nsta.org/standards) Lectura recomendada DK Eyewitness Series: Electricity [Serie Presencial de DK: Electricidad] (ISBN: 0751361321) Eyewitness Electricity [Electricidad Presencial], de Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773) How Science Works [Cómo Funciona la Ciencia], de Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497) Actividad opciona l d e r e d a c c i ó n Escribe un ensayo o párrafo describiendo cómo los interruptores que se encuentran en artefactos comunes en el hogar hacen que éstos sean más funcionales, o fáciles de operar. Interruptores eléctricos Para maestros: Concordanci a c o n l o s p rogramas escolar e s Nota: Todos los planes de lecciones en esta serie concuerdan con las National Science Education Standards [Normas Nacionales de Educación Científica](producidas por el National Research Council [Consejo Nacional de Investigación] y aprobadas por la National Science Teachers Association [Asociación Nacional de Maestros de Ciencias]), y si corresponde, con las normas de la International Technology Education Association (Asociación Internacional de Educación Tecnológica) para documentación tecnológica y los Principles and Standards for School Mathematics (Principios y Normas de las Matemáticas Escolares) elaborados por el National Council of Teachers of Mathematics (Consejo Nacional de Maestros de Matemáticas). Normas Nacionales de Educación Científica de K a 4º grado (edades de 4 a 9 años) NORMA A SOBRE CONTENIDOS: La ciencia como método de indagación Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar: Habilidades necesarias para realizar indagaciones científicas Comprensión de la indagación científica NORMA B SOBRE CONTENIDOS: Ciencias físicas Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr una comprensión de: luz, calor, electricidad y magnetismo NORMA E SOBRE CONTENIDOS: Ciencia y tecnología Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar: Comprensión de la ciencia y la tecnología Normas Nacionales de Educación Científica de 5º a 8º grado (edades de 10 a 14 años) NORMA A SOBRE CONTENIDOS: La ciencia como método de indagación Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar: Habilidades necesarias para realizar indagaciones científicas Comprensión de la indagación científica NORMA B SOBRE CONTENIDOS: Ciencias físicas Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben lograr una comprensión de: Transferencia de energía NORMA E SOBRE CONTENIDOS: Ciencia y tecnología Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar: Comprensión de la ciencia y la tecnología Normas para la Documentación Tecnológica - Todas las edades Diseño Norma 8: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de los atributos del diseño. Norma 9: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del diseño de ingeniería. Norma 10: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del papel del diagnóstico de problemas, búsqueda y desarrollo, invención, innovación y experimentación en la solución de problemas