Guía para la correcta selección de electroimanes en control de acceso

En esta guía  revisamos  los tipos o clases de electroimanes más comúnmente utilizados en los sistemas de control de acceso así como sus características y aspectos a tener en cuenta para su especificación en proyectos, analizaremos esta temática tenido en cuenta: 

• ¿Qué son los electroimanes?
• Ventajas del uso de electroimanes 
• Consideraciones de energía
• Componentes de los electroimanes 
• Tipos de electroimanes 
• Accesorios de montaje 
• Fuerza de retención 
• El antirremanente 
• El diodo FLYBACK
• ¿Qué electroimán elegir? 
  
  

¿Qué son los electroimanes?

Fuente: jrelectronica.com.mx

Las cerraduras magnéticas, comúnmente llamadas electroimanes, en el contexto de control de acceso es un elemento de bloqueo que permite el cierre y/o apertura de una puerta de forma controlada. 

Estos equipos usan electromagnetismo como principio de funcionamiento, internamente incorporan un bobina especificada para una corriente determinada, elementos ferromagnéticos, material aislante, y el cuerpo metálico. 

Ventajas del uso de electroimanes 

Dentro de las ventajas del uso de los electroimanes es que son elementos de relativo bajo costo, en comparación con otros sistemas de control de acceso. Tienen pocas partes operativas o piezas móviles, pueden tener una vida útil muy larga, lo que los hace ideales para puertas con mucho tránsito. 

En cuanto al consumo de energía son elementos que consumen poca corriente es decir son de baja potencia, la potencia de los electroimanes varía de 5 a 6 vatios y funcionan generalmente a 12 VDC. Con salidas de contacto seco ya sea normalmente cerrada (NC) o normalmente abierta (NO).  O ambas. 

A diferencia de los cilindros electrónicos o cantoneras eléctricas que tienen componentes mecánicos móviles y que pueden romperse o atascarse, una cerradura magnética no tiene piezas móviles y no se desgasta con el tiempo. La construcción sólida y hermética significa que una cerradura magnética funciona según el diseño o no funciona en absoluto, es decir son equipos que cuando se dañan no se reparan.

Muchos modelos incorporan accesorios como la señal de contacto de apertura de puerta que puede estar embebido dentro del cuerpo del electroimán y en la parte de conexiones se dispone de la conexión de contacto seco para esta señal. Cuando la señal de contacto no se incorpora dentro del equipo, será necesario la instalación del contacto de apertura de forma independiente. También, existen muchos modelos que incluyen un buzer o sirena para identificar cuando el aparato está en modo abierto, al igual que un indicador de estado tipo led, que puede encender de color verde en estado normal y cambiar a rojo cuando este está en modo abierto. 

También hay modelos de electroimanes que incluyen el RTE PIR o REX integrado (Solicitud de salida con sensor de movimiento) algunas cerraduras magnéticas incluyen un sensor de movimiento o un interruptor que interrumpe el paso de energía a la cerradura. Esta característica en determinadas regiones o instalaciones especiales es un requisito según los códigos de vida/seguridad para que, en una situación de salida de emergencia, la cerradura tenga un corte de energía y permita la salida. 

Consideraciones de energía

La mayoría de las cerraduras magnéticas se pueden seleccionar en campo para voltaje de alimentación de 12 o 24 VCC, pero hay disponibles otros voltajes y versiones rectificadas para uso con corriente alterna AC. A menudo se recomienda que la energía para estas cerraduras sea suministrada por una fuente de alimentación independiente con fusibles o protecciones individuales.

Debido a que la efectividad de estas cerraduras depende completamente de la resistencia y confiabilidad de la fuente de energía, las cerraduras magnéticas generalmente no deben compartir fuentes de energía con otros equipos así sean del mismo sistema de seguridad.

A diferencia de las cerraduras que consumen energía de forma intermitente cuando se activan como las cantoneras, una cerradura magnética consume energía continuamente durante el funcionamiento. De este modo el ciclo de trabajo de los electroimanes es más pesado por lo que requieren de una fuente de suministro que tenga una construcción más robusta y sea capaz de manejar el suministro constante de corriente a la cerradura 24/7 y que pueda tener respaldo de baterías en caso de ausencia de fluido eléctrico principal.

Componentes de los electroimanes 

Están conformados por una parte activa (imán) y una parte pasiva (armadura), la parte activa se instala en el marco de la puerta, es el mayor de los dos componentes, contiene un núcleo de electroimán. A diferencia de la armadura, esta pieza nunca se mueve físicamente en relación con el giro de la puerta y es el único componente que recibe energía durante el funcionamiento. 

La parte pasiva o armadura, va montada en la hoja de la puerta, se trata de una sección plana de acero que debe coincidir con la parte activa magnética instalada en el marco. La armadura debe estar firmemente sujeta a la puerta para lograr una unión fuerte y mantener la puerta cerrada. Cuando la parte activa del dispositivo se encuentra energizada, la fuerza magnética del electroimán asegura la puerta.

Tipos de electroimanes 

Los electroimanes pueden estar disponibles en dos tipos según la forma en cómo se da la sujeción magnética, están los de estilo convencional y los de tracción o de estilo corte. El tipo de acción de retención determina la ubicación de montaje para el electroimán, de hecho un electroimán de estilo tracción o de corte no es compatible con una de tipo convencional.

Si bien el principio de funcionamiento es el mismo, las ubicaciones de instalación y la preparación de la puerta son diferentes según los tipos de cerraduras magnéticas. 

Electroimanes  convencionales

Son el  tipo más común de cerradura magnética que se instalada actualmente a diferencia de la acción de corte, este tipo de cerradura magnética se instala con el cuerpo del imán expuesto, lo que significa que este elemento debe instalarse en el lado "seguro" (o no expuesto) de la puerta .

La dirección de giro de la puerta complica la posición de montaje, ya que algunas puertas se abren hacia adentro, lo que resulta en una modificación de la posición de instalación y del soporte de la armadura, porque el giro de la puerta interferiría con la cerradura si se instalara en la posición de giro hacia afuera.

Para puertas batientes, una vez se instala el electroimán la puerta no seguirá teniendo la posibilidad de pivotar los 180º, es decir qué solo tendrá un sentido de apertura. Usualmente en estos el componente del imán se instala a ras del costado superior del marco. Además, y el componente de la armadura se instala sobresaliendo de la puerta  y hacia arriba con un soporte o accesorio de montaje. De este modo se debe tener en cuenta el movimiento de la puerta ya que este afecta la ubicación de instalación.

En la mayoría de los casos de  cerraduras magnéticas de estilo convencional, la placa de armadura se instala a ras de la puerta y generalmente se fija con pernos pasantes a la puerta, claro está dependiendo del tipo de material de la puerta ya sea de madera o metálica. Para las puertas de vidrio se deben utilizar otros elementos que veremos más adelante.

Los electroimanes de tipo convencional pueden variar según su factor de forma, hay de varios tamaños, usos y aplicaciones. Los electroimanes convencionales más comunes son los rectangulares por ser los más fáciles de instalar, aunque también existen electroimanes redondos, de sección doble, incluso cuadrados.

Electroimanes de corte o tracción 

Este estilo de cerraduras magnéticas se utiliza principalmente cuando las cerraduras magnéticas deben ser de perfil bajo, ya que pueden empotrarse (ocultarse) completamente en los marcos.

Debido a que estas unidades se instalan a ras de las superficies expuestas, son resistentes a la manipulación. Sin embargo, las cerraduras de corte son menos comunes que las de tipo convencional, porque tanto los marcos como las puertas deben fabricarse previamente teniendo en cuenta los espacios libres para las cerraduras.

Dado lo anterior y teniendo en cuenta que la mayoría de los sistemas electrónicos de control de acceso se adaptan a puertas y marcos existentes,  con los accesorios adecuados, las cerraduras de corte no se utilizan con frecuencia. Además, la posición del marco de la puerta también debe estar alineada debajo de la cerradura, lo que requiere un ajuste regular de la puerta o mantenimiento constante.

Sin embargo, debido a su bajo perfil y su fuerte unión en la dirección de desplazamiento prevista, las aplicaciones especiales como puertas de seguridad o rejas enrollables pueden emplear electroimanes de este tipo.

El costo de las cerraduras de corte es aproximadamente igual en comparación con otros tipos de cerraduras magnéticas; sin embargo, debido a la fabricación adicional que se requiere para las puertas y los marcos para ajustarlas, el costo de implementación puede ser mayor.

Electroimanes de doble sección 

Fuente: nova-argentina.com

Los electroimanes se pueden instalar en puertas de doble ala o de doble hoja, normalmente los códigos normativos o de construcción exigen que las hojas de las puertas adyacentes se liberen simultáneamente. Si bien esto a veces se puede lograr con dos cerraduras magnéticas de una sola sección, muchos controladores de acceso electrónico diseñados para una o dos puertas solo pueden conectar un único dispositivo de bloqueo; es decir un contacto de relevo para cada electroimán 

En estos casos, lo más práctico es utilizar una unidad de puerta doble o de doble sección para que un solo comando de liberación permite que ambas puertas adyacentes se abran al mismo tiempo.

Accesorios de montaje 

Como lo mencionamos, una limitación práctica de los electroimanes (de tipo convencional) es que deben montarse en el lado seguro de la puerta para evitar la manipulación y el corte del cable de alimentación lo que los deja inoperables. El elemento activo debe quedar del lado seguro del sitio, Con puertas que se abren hacia afuera, esto puede presentar un obstáculo. 

Para evitar los inconvenientes del punto anterior, se deben incluir soportes adicionales, llamados soportes en "L" o "Z”, y en “U”, este último especial para aplicaciones sobre puertas de vidrio. 

Una de las recomendaciones para determinar cuál o cuáles accesorios se deben usar es poner especial atención en la dirección de giro de la puerta. Omitir estos elementos puede conllevar a sobrecostos o simplemente no se podrá instalar el electroimán de la forma correcta. 

Fuente: calytel.com

En esta imagen se muestra la forma de usar los soportes típicos, una observación importante es tener en cuenta que el elemento activo tiene un peso considerable recordemos que este elemento es el que hace la fuerza de retención por lo que su fijación debe ser firme y duradera para evitar situaciones inseguras o incluso una accidente, este se puede desprender y ocasionar un accidente a una persona. 

Puertas de vidrio y cerraduras magnéticas

Uno de los lugares más difíciles para instalar cerraduras magnéticas son las puertas de vidrio con marcos delgados o sin marco.

Debido a que el vidrio templado no se puede perforar por el alto riesgo de romperse, muchos fabricantes de electroimanes ofrecen kits de instalación sobre vidrio que incluyen soportes en “U” que deben pegarse o sujetarse en su lugar.

Las puertas de vidrio son muy comunes en aplicaciones donde el diseño, la estética o las condiciones arquitectónicas son relevantes, como entradas principales a estructuras de gran altura en ambientes corporativos. Estos tipos de puertas suelen presentar limitaciones técnicas que, por razones estéticas, requieren de este hardware especial debido al marco delgado o incluso la ausencia de marco. En la instalación de los equipos de retención, se debe prestar mucha atención para garantizar que la puerta funcione correctamente.

Fuerza de retención 

Fuente: yale.com

La fuerza de retención se especifica en libras (Lbs) fuerza y significa la presión que se ejerce entre el elemento activo y pasivo cuando están bien alineados. Ahora bien, cuanto más pesada o grande es la puerta, más fuerza debe ejercer el electroimán para mantener la puerta cerrada. Así los los tamaños más comunes de electroimanes en el mercado son de 300, 600, 1200, 1500 lbs. 

Adherencia mínima necesaria para puertas exteriores

En general, las puertas exteriores no deben asegurarse con cerraduras magnéticas de al menos 1,200 lbs.

Las cerraduras de menos fuerza como 300 lbs, 600 lbs  tienen una variedad de usos por ejemplo, asegurar puertas de gabinetes, puertas corredizas o armarios o puertas en interiores, pero no deben usarse donde sea posible un ataque de alto impacto , así como tampoco tendrá sentido usar un electroimán de mucha fuerza de retención con un conjunto marco-puerta endeble o débil.

El antirremanente 

A pesar de las ideas erróneas sobre su seguridad, todas las cerraduras magnéticas son "a prueba de fallos", estas se desbloquean cuando falla o cuando no hay suministro eléctrico, si no hay energía presente, simplemente no funciona. Por diseño, los electroimanes pierden toda la fuerza de sujeción cuando no están energizados.

Al incorporar bobinas en estos equipos cuando se presenta ausencia de energía de alimentación queda una corriente remanente por disiparse, recordemos que en electricidad básica las bobinas son elementos que tiene la capacidad de retener la corriente eléctrica, así como los condensadores tienen la capacidad de retener voltaje. 

Circuito Antirremanente genérico. Fuente: bioentrada.com

De este modo el circuito antirremanente se usa para consumir esta corriente de manera rápida. En muchos casos el circuito antirremanente está contenido en el electroimán y en otros caso es un módulo externo que se debe instalar. Un síntoma que advierte sobre la ausencia del antirremanente o el fallo del mismo es cuando al desenergizar el electroimán este se queda “pegado” es decir no se libera de forma inmediata y puede tardar varios segundos en hacerlo, como la mayoría de las personas no lo saben fuerzan la puerta para que esta se abra, ocasionando a la larga una falla o un desprendimiento de partes, inclusive el mismo daño o desajuste de la puerta. 

El diodo FLYBACK

En la imagen, cuando el electroimán está activo, por la bobina de este pasa a una corriente, en este punto por el diodo no circula corriente porque está polarizado inversamente, pero cuando se desactiva, es decir; cuando no hay energía alimentado el electroimán la bobina intenta mantener la circulación de la corriente.  Como no hay un camino para que la corriente circule, se coloca un diodo en paralelo y opuesto a la bobina, con esto se evitan picos de voltaje qué pueden dañar otros componentes del circuito del controlador de control de acceso.

Muchos electroimanes también incluyen este diodo protector pero en otros casos no, o también son suministrados como accesorios de los controladores del sistemas de control de acceso, en cualquier caso es importante que estén, en especial en electroimanes de alta potencia que pueden manejar corrientes altas como para ocasionar daños en los controladores. 

¿Qué electroimán elegir?

La elección del tipo de electroimán adecuado depende de factores como el tamaño de la puerta, el nivel de seguridad requerido y las características específicas de la aplicación. Al comprender las opciones disponibles, los diseñadores y profesionales de seguridad pueden seleccionar el electroimán más apropiado para satisfacer las necesidades de los proyectos de sistemas de control de acceso.

Seleccionar el tipo adecuado de cerradura magnética para una aplicación no es difícil si se abordan algunos parámetros básicos durante la especificación.

Las preguntas básicas que deben responderse y el orden en que deben formularse para la correcta especificación de estos elementos son:

• ¿Cuáles son los aspectos de normatividad o códigos de construcción que aplican en el proyecto?
• ¿Cuál es el tipo de tipo de acción (convencional/tracción) que más se ajusta según el criterio de seguridad, apertura de puerta y la relación costo beneficio?
• ¿Cuáles son las especificaciones de fuerza según el tipo de puerta y función?
• ¿Cuál es la capacidad de la fuente de energía y tipo de voltaje requerido?
• ¿Cuál es el hardware adicional para la correcta instalación? 
• ¿Cuántos cables se deben instalar para las señales que requiere la operación del equipo (fuente, contacto de apertura, RTE)?
• ¿Se debe realizar una conexión para integrar a una alarma contra incendios?