3.3.3. Símbolos sobre mecanismos diversos

Introducción a los mecanismos diversos de control y medida

La automatización y el control de procesos industriales en baja tensión dependen de la recopilación precisa de magnitudes eléctricas y físicas del entorno. Para lograr esto, los armarios eléctricos albergan una serie de componentes específicos clasificados como mecanismos diversos según los estándares internacionales de simbología. Entre estos mecanismos se encuentran los dispositivos de medida (como voltímetros y amperímetros) y los captadores de señal (como detectores ópticos, térmicos, mecánicos e inductivos).

El correcto diseño de planos eléctricos y el posterior mantenimiento en planta exigen una comprensión exhaustiva de la simbología normalizada (norma IEC 60617 y su transposición nacional UNE-EN 60617). Cada símbolo gráfico no solo representa la forma constructiva del dispositivo, sino también su comportamiento eléctrico interno, sus terminales de conexión, sus niveles de alimentación y su método de interacción con el controlador lógico o los relés auxiliares de maniobra.

Instrumentos de medida analógicos y digitales

Los instrumentos de medida se encargan de monitorizar en tiempo real el estado energético de la instalación. Su simbología general consiste en un círculo que encierra la letra representativa de la unidad de medida física que registran, a menudo acompañada de detalles sobre el circuito de entrada.

Instrumentos Amperimétricos

El amperímetro mide la intensidad de la corriente eléctrica. Su símbolo base consiste en un círculo con la letra A. Debido a que la corriente debe atravesar el instrumento, su bobina de medida se conecta en serie con el circuito bajo prueba. En armarios eléctricos industriales de baja tensión, donde las corrientes superan frecuentemente los 50 A, no se conecta el amperímetro de forma directa. En su lugar, se emplean **transformadores de intensidad (TI)** con una relación secundaria estándar de $X/5\text{ A}$ o $X/1\text{ A}$. El primario del TI es la propia barra de cobre o el conductor del circuito de potencia, y el secundario se conecta directamente a los bornes del amperímetro.

Es una regla de seguridad crítica en el taller de montajes y mantenimiento que **el secundario de un transformador de intensidad nunca debe dejarse en circuito abierto** mientras circule corriente por el primario. Sin carga en el secundario, la corriente primaria magnetiza el núcleo hasta la saturación absoluta, lo que induce tensiones de varios kilovoltios en los bornes del secundario. Esto representa un peligro inminente de arco eléctrico, destrucción de los aislamientos y muerte por electrocución para el operario.

Instrumentos Voltimétricos

El voltímetro mide la diferencia de potencial o tensión eléctrica y se representa con un círculo que encierra la letra V. Al contrario que el amperímetro, el voltímetro posee una impedancia interna extremadamente alta y se conecta siempre en paralelo con el circuito que se desea analizar. Para optimizar el espacio en el frontal del armario y reducir costes, las tensiones trifásicas se controlan usando un único voltímetro asociado a un **conmutador de voltímetro**. Este mecanismo rotativo conmuta internamente las conexiones físicas del instrumento para medir sucesivamente las tensiones de línea ($V_{L1-L2}$, $V_{L2-L3}$, $V_{L3-L1}$) y las de fase ($V_{L1-N}$, $V_{L2-N}$, $V_{L3-N}$).

Vatímetros y Analizadores de Red

El vatímetro mide la potencia activa consumida por una carga y se simboliza con un círculo y la letra W. Constructivamente, requiere un circuito voltimétrico en paralelo y un circuito amperimétrico en serie (o a través de un TI), de modo que calcula el producto de la tensión por la corriente y por el factor de potencia ($\cos\varphi$). En los esquemas unifilares y multifilares contemporáneos, los vatímetros individuales han sido sustituidos en gran medida por **analizadores de redes multifunción**, representados como un bloque rectangular con conexiones de alimentación auxiliar, bornes para medida de tensiones trifásicas y entradas de corriente para los transformadores de intensidad de cada fase.

Captadores e interruptores por variables físicas

Los captadores son dispositivos mecánicos o electromecánicos que reaccionan ante cambios en variables físicas del entorno, abriendo o cerrando contactos de control para integrarse en la lógica cableada o enviar señales a un PLC.

Presostatos

Un presostato es un interruptor de presión. Su mecanismo interno (generalmente un fuelle metálico, un tubo de Bourdon o una membrana elástica) se deforma bajo la acción de un fluido a presión. Esta deformación vence la fuerza de un muelle de calibración ajustable, accionando un juego de contactos conmutados. Su símbolo normalizado de contacto (abierto o cerrado) añade un elemento identificador geométrico que simula un pequeño depósito o fuelle acoplado a la línea de mando mecánico. Los presostatos se utilizan en sistemas de aire comprimido (para activar o desactivar el motor del compresor a límites fijos de presión) y en grupos hidráulicos de extinción o distribución de agua.

Termostatos

El termostato reacciona ante variaciones de temperatura. El elemento sensor suele estar constituido por una lámina bimetálica (formada por dos metales con diferente coeficiente de dilatación térmica que se curva con la temperatura) o por un bulbo sensor de expansión líquida. El símbolo del termostato incorpora el carácter de la variable de temperatura ($\theta$). Su función principal es actuar como protector térmico en motores eléctricos, calentadores de agua industriales y en la climatización interna de los propios armarios eléctricos, activando los ventiladores del chasis si la temperatura interior supera, por ejemplo, los 40 °C.

Finales de Carrera Mecánicos

Los finales de carrera (o interruptores de posición mecánicos) son captadores de contacto directo. Constan de un cabezal de accionamiento mecánico (émbolo, rodillo, palanca oscilante o varilla) que es empujado por una parte móvil de la máquina. El movimiento mecánico abre físicamente un contacto normalmente cerrado (NC) y cierra uno normalmente abierto (NA). Su símbolo en los esquemas de automatismos es idéntico al de un pulsador pero sustituyendo el actuador manual por una marca geométrica en forma de rodillo u obstáculo. En sistemas de seguridad, los finales de carrera deben ser de **apertura positiva**, asegurando mecánicamente que el contacto NC se rompa aun en caso de soldadura ligera de las pastillas de contacto.

Detectores de proximidad estáticos (Electrónicos)

A diferencia de los finales de carrera mecánicos, los detectores de proximidad estáticos no tienen piezas móviles ni requieren contacto físico con el objeto a detectar, lo que reduce el desgaste a cero y permite frecuencias de conmutación muy elevadas. Su alimentación suele ser de corriente continua (24 V CC) y se representan con un cuadrado en cuyo interior se coloca el símbolo del detector y su contacto electrónico.

Detectores Inductivos

Los **detectores inductivos** constan de una bobina y un circuito oscilador que genera un campo magnético de alta frecuencia en la cara activa del sensor. Cuando un material conductor de corriente eléctrica (metálico) entra en este campo magnético, se inducen en él corrientes parásitas o de Foucault. Esto consume energía del circuito oscilador, amortiguando la oscilación, cambio que es registrado por el circuito detector para conmutar la salida. El símbolo normalizado incluye la representación de un núcleo magnético (líneas paralelas con bobinado) dentro del rombo o cuadrado característico. Se utilizan exclusivamente para detectar metales ferrosos y no ferrosos.

Detectores Capacitivos

El principio de funcionamiento del **detector capacitivo** se basa en la variación del campo electrostático creado en la cara sensible del sensor, la cual actúa como una de las armaduras de un condensador. Al aproximarse cualquier material (plástico, vidrio, líquidos, metales o sólidos orgánicos), actúa como dieléctrico modificando la capacidad total del sistema y provocando que el circuito interno empiece a oscilar. Su símbolo representa la cara del detector como dos líneas paralelas que simulan un condensador eléctrico. Cuentan con un potenciómetro de ajuste de sensibilidad posterior para evitar falsas detecciones a través de paredes de vidrio o plástico (por ejemplo, detectar el nivel de líquido de una botella sin tocarla).

Detectores Fotoeléctricos

Los **detectores fotoeléctricos** emplean la emisión y recepción de luz (infrarroja, visible o láser) para detectar objetos a largas distancias. Dependiendo de la disposición del emisor y receptor se clasifican en:

• Sistema de Barrera (Thru-beam): El emisor y el receptor están separados físicamente enfrentados. La detección ocurre al interrumpirse el haz de luz directo. Tienen el mayor alcance (hasta decenas de metros).
• Sistema Réflex: Emisor y receptor se encuentran integrados en el mismo cuerpo. La luz emitida debe rebotar en un espejo catadióptrico especial para volver al receptor. Si el objeto interrumpe el haz reflejado, se conmutan los contactos.
• Sistema Difuso (Proximidad directa): Emisor y receptor integrados. El haz rebota directamente en la superficie del objeto a detectar. El alcance es sensible al color, reflectividad y rugosidad de la pieza.

Su símbolo normalizado muestra flechas convergentes o divergentes de haz luminoso que inciden en una célula fotosensible conectada a la salida estática del circuito electrónico PNP o NPN.