Aplicación de relés en sistemas de señalización

¿Qué es un Relé?

Un relé es un interruptor eléctrico que utiliza la fuerza electromagnética para controlar la apertura y cierre de uno o más circuitos eléctricos. Generalmente consta de componentes principales como un electroimán, contactos y resortes. Cuando se energiza la bobina del electroimán, genera un campo magnético que atrae o libera un armazón, lo que impulsa los contactos a actuar y lograr la conexión o desconexión del circuito.

Clasificación de los Relés

Los relés se dividen principalmente en dos categorías principales: Relés DC y Relés AC.

• Relés DC:

  • Alimentación: Alimentados por una fuente DC.
  • Clasificación: Según la polaridad de la corriente, se pueden clasificar como Relés No Polarizados, Relés Polarizados y Relés Sesgados.
  • Principio: Todos son relés electromagnéticos que funcionan utilizando el campo magnético generado por la bobina energizada para atraer un armazón, que a su vez impulsa el sistema de contactos a actuar.

• Relés AC:

  • Alimentación: Alimentados por una fuente AC.
  • Clasificación: Según el principio de funcionamiento, incluyen tanto Relés Electromagnéticos como Relés de Inducción.
    • Relé Electromagnético: Funciona de manera similar a un relé electromagnético DC, pero su núcleo generalmente incorpora una bobina de sombreado o anillo de sombreado para evitar la vibración del armazón causada por el cruce por cero de la corriente AC.
    • Relé de Inducción: Utiliza la interacción entre un campo magnético alterno generado por la bobina y las corrientes inducidas en una parte móvil (como una paleta) por otro campo magnético alterno para producir una fuerza electromagnética que impulsa la paleta a rotar y actuar el relé.

Aplicación de los Relés en Sistemas de Señalización Ferroviaria

Los relés se utilizan ampliamente en sistemas de señalización ferroviaria. Los tipos principales incluyen: relés DC no polarizados, relés polarizados, relés polarizados de retención, relés AC, etc.

• Relé DC No Polarizado:

  • Un relé electromagnético DC cuya bobina no tiene distinción de polaridad y puede conectarse a una fuente de alimentación DC de cualquier polaridad, actuando de manera confiable al energizarse.

• Relé Polarizado:

  • Un relé DC polarizado con una polaridad positiva y negativa fija para su bobina, requiriendo conexión a una fuente de alimentación DC de polaridad especificada.
  • Cuando fluye corriente directa a través de la bobina, el contacto frontal se cierra con el contacto común; cuando fluye corriente inversa, el contacto posterior se cierra con el contacto común; cuando la bobina está desenergizada, el relé no actúa.

• Relé Polarizado de Retención:

  • Un tipo especial de relé polarizado que posee funciones tanto de polaridad como de retención.
  • Al energizarse, cierra los contactos correspondientes según la polaridad de la corriente de la bobina; después de desenergizarse, los contactos permanecen en su estado anterior hasta que se aplique corriente de polaridad opuesta. Esta característica de "memoria" lo hace ampliamente utilizado en circuitos lógicos.

• Relés AC:

  • Alimentados por AC, incluyendo diversos tipos como relés de transferencia de filamento de lámpara de señal, codificadores eléctricos tipo FD, relés de dos elementos y dos posiciones tipo JRJC, y relés rectificadores.

• Relé Rectificador:

  • Una versión mejorada basada en un relé DC no polarizado. Incorpora un rectificador y estabilizador de voltaje en su entrada, convirtiendo AC a DC antes de suministrarlo a la bobina del relé.
  • El relé DJ (Relé de Filamento) utilizado en lámparas de señal típicamente emplea este tipo de relé.

• Relé de Dos Elementos y Dos Posiciones:

  • Un relé de inducción típico. Utiliza la interacción de las corrientes inducidas en una paleta por dos campos magnéticos alternos (generalmente de la alimentación de la vía y la alimentación local) para generar una fuerza electromagnética que impulsa la paleta a rotar, actuando así el relé.
  • El relé GJ (Relé de Vía) en un circuito de vía sensible a fase de 25Hz es este tipo de relé.

• Relé de Tiempo:

  • Un relé con función de retardo. Cuando se aplica o se retira una señal de entrada, sus contactos de salida se cierran o abren solo después de un tiempo de retardo preestablecido.
  • Los relés de tiempo se utilizan comúnmente en circuitos de arranque de agujas para lograr el control de tiempo durante la conversión de agujas.

Razones para el Uso de Relés en Sistemas de Señalización Ferroviaria

• Alta Fiabilidad:Como componente de conmutación maduro, los relés tienen una estructura simple, un rendimiento estable y pueden operar de manera confiable durante largos períodos bajo entornos ferroviarios adversos (como variaciones de temperatura, vibración, humedad y polvo). Esto es crucial para garantizar la operación segura de equipos clave como señales, agujas y circuitos de vía.
• Alta Seguridad:El principio de diseño "Fail-Safe" de los relés es fundamental para su aplicación en la señalización ferroviaria. Cuando un relé falla (por ejemplo, ruptura de la bobina, pérdida de energía), sus contactos se abrirán automáticamente debido a la gravedad o la fuerza del resorte, haciendo que el sistema de señalización entre en el estado más seguro (por ejemplo, una señal mostrando rojo), minimizando así el riesgo de accidentes.
• Alta Precisión y Determinismo:Los relés tienen tiempos de respuesta cortos y predecibles, permitiendo un control de conmutación preciso. En lógica de interbloqueo compleja, las operaciones de los relés son altamente deterministas, asegurando la precisión del control de señales.
• Flexibilidad y Escalabilidad:Los circuitos de lógica de relés (interbloqueo de relés) pueden implementar lógica de control compleja a través de diferentes métodos de cableado. El sistema es fácil de diseñar, modificar y expandir según la disposición de la estación y los requisitos operativos.
• Buena Aislación Eléctrica:El circuito de control (lado de la bobina) y el circuito controlado (lado de los contactos) de un relé están completamente aislados eléctricamente, mejorando la inmunidad del sistema a interferencias y su seguridad.