Caso práctico: Automatizar un ventilador con relé y termostato

Materiales

• 1 × Fuente de 12 V DC (adaptador o fuente de laboratorio, mínimo 1 A).
• 1 × Ventilador de 12 V DC (tipo PC, 80 mm o 120 mm, 2 hilos).
• 1 × Relé de 12 V DC con contactos SPDT (1 cambio) y corriente de contacto ≥ 2 A.
• 1 × Termostato mecánico bimetálico con contacto normalmente abierto (NO), 12 V / 1 A mínimo (tipo KSD o similar).
• 1 × Diodo de rueda libre 1N4007 (o equivalente 1N400x).
• 1 × LED indicador rojo o verde (2 V aprox.).
• 1 × Resistencia 1 kΩ 1/4 W (para limitar corriente del LED).
• 1 × Interruptor general (opcional) de 12 V / 2 A mínimo.
• 1 × Protoboard o regleta de conexiones.
• Cables para protoboard o cable flexible para conexiones.
• 1 × Multímetro digital.

Guía de conexionado

Consideraremos una única fuente de 12 V que alimenta tanto la bobina del relé como el ventilador y el LED.

• Alimentación principal:

  • Conecta el terminal positivo de la fuente de 12 V al nodo etiquetado como “+12V”.
  • Conecta el terminal negativo de la fuente de 12 V al nodo etiquetado como “GND”.

• Interruptor general (opcional pero recomendado):

  • Conecta un terminal del interruptor al +12V de la fuente.
  • Conecta el otro terminal del interruptor al nodo “+12V_SW” (salida de 12 V conmutada).
  • El nodo +12V_SW será el positivo alimentado que usaremos para el resto del circuito.

• Bobina del relé:

  • Conecta un extremo de la bobina del relé (pin de bobina 1) al nodo +12V_SW.
  • Conecta el otro extremo de la bobina del relé (pin de bobina 2) al contacto común del termostato (terminal “COM_T”).
  • Conecta el contacto normalmente abierto (NO) del termostato al nodo GND.
  • De esta forma, cuando el termostato detecta alta temperatura, cierra el contacto y conecta la bobina del relé a GND.

• Diodo de protección (rueda libre) en la bobina:

  • Conecta el cátodo del diodo 1N4007 (marcado con la banda) al nodo +12V_SW (lado positivo de la bobina).
  • Conecta el ánodo del diodo 1N4007 al pin de bobina 2 (nodo entre bobina y termostato, etiquetado “N_BOBINA”).
  • El diodo quedará en paralelo con la bobina, pero polarizado en inversa (no conduce en funcionamiento normal).

• Contactos de potencia del relé (para el ventilador):

  • Conecta el terminal común (COM) de los contactos del relé al +12V_SW.
  • Conecta el terminal normalmente abierto (NO) del relé al cable positivo del ventilador (rojo).
  • Conecta el cable negativo del ventilador (negro) directamente a GND.
  • Así, cuando el relé se activa, el contacto COM–NO cierra y alimenta al ventilador.

• LED indicador de activación de bobina:

  • Conecta un extremo de la resistencia de 1 kΩ al nodo +12V_SW.
  • Conecta el otro extremo de la resistencia de 1 kΩ al ánodo del LED.
  • Conecta el cátodo del LED al nodo N_BOBINA (pin de bobina 2, lado termostato).
  • El LED se encenderá cuando a través de la bobina circule corriente (cuando el termostato esté cerrado y el relé activado).

Esquemático

                                      +12V (fuente)
             |
          [SW1] Interruptor
             |
             +12V_SW node
             |
             +------------------------+
             |                        |
          [R1] 1kΩ                    |
             |                        |
             o N_LED                  |
             |                        |
          [LED1] LED                  |
             |                        |
             o N_BOBINA               |
             |                        |
          [K1] Bobina relé            |
             |                        |
             o COM_T (termostato)     |
             |                        |
       [TERM1] Termostato NO          |
             |                        |
            GND                       |
                                      |
          +---------------------------+
          |
        [D1] 1N4007
          |
          +---------------------+
          |                     |
             +12V_SW node          o N_BOBINA

Contactos de potencia del relé y ventilador:

             +12V_SW node
             |
          [K1] COM contacto
             |
             o N_COM_RELE
             |
          [K1] NO contacto
             |
             o N_FAN+
             |
        Ventilador +
             |
        Ventilador -
             |
            GND

Mediciones y pruebas

• Verificación de alimentación:

  • Mide la tensión entre +12V y GND con el multímetro en modo voltímetro DC; deberías leer entre 11,5 V y 12,5 V.
  • Con el interruptor SW1 cerrado, mide la tensión entre +12V_SW y GND; debe ser aproximadamente la misma que en la fuente.
  • Con SW1 abierto, la tensión entre +12V_SW y GND debe ser 0 V.

• Comprobación de la bobina del relé:

  • Con el sistema frío (termostato abierto), mide la tensión entre N_BOBINA y GND: debe ser ~0 V (no activado).
  • Calienta el termostato (por ejemplo, con un secador de pelo a distancia segura) hasta que se active:
    • Debes escuchar un “clic” en el relé.
    • Mide la tensión entre N_BOBINA y GND: debe estar cercana a 0 V (porque el lado de la bobina está conectado a GND a través del termostato).
    • Mide la tensión entre +12V_SW y N_BOBINA: deberías ver ~12 V (caída sobre la bobina y el LED).

• Comprobación del LED indicador:

  • Con el termostato abierto (frío), verifica que el LED está apagado; mide la tensión entre N_LED y N_BOBINA:
    • Debe haber ~0 V porque no circula corriente.
  • Con el termostato caliente (contacto cerrado) y el relé activado:
    • El LED debe encenderse.
    • Mide la tensión entre N_LED (lado resistencia) y N_BOBINA (lado cátodo del LED): debería haber alrededor de 2 V en el LED y el resto (~10 V) en la resistencia R1.
    • Esto indica que la corriente por el LED es I_LED ≈ (12 V − 2 V) / 1 kΩ ≈ 10 mA, valor seguro.

• Comprobación del ventilador:

  • Mide la tensión entre N_FAN+ (cable positivo del ventilador) y GND:
    • Termostato frío (relé desactivado): ~0 V, ventilador parado.
    • Termostato caliente (relé activado): ~12 V, ventilador girando a velocidad nominal.
  • Si tu multímetro tiene función de corriente:
    • Coloca el multímetro en serie con el cable positivo del ventilador (entre N_FAN+ y el ventilador) y mide la corriente I_FAN:
      • Valores típicos entre 0,1 A y 0,3 A para ventiladores pequeños de PC.
      • Asegúrate de no superar la corriente máxima de los contactos del relé.

Errores comunes y cómo evitarlos

• Invertir el diodo 1N4007:

  • Si conectas el diodo al revés (ánodo a +12V_SW y cátodo a N_BOBINA), se producirá un cortocircuito directo al alimentar el sistema.
  • Recuerda: la banda del diodo (cátodo) va al +12V_SW, el ánodo a N_BOBINA.

• Confundir contactos de la bobina con los de potencia del relé:

  • Verifica en la hoja de datos o en el dibujo del encapsulado qué pines son de bobina y cuáles son COM, NO y NC.
  • Un error típico es conectar el ventilador a los pines de la bobina, lo que no funcionará y puede dañar la bobina o el ventilador.

• Olvidar el diodo de rueda libre:

  • Sin el diodo, al abrir el termostato se genera un alto pico de tensión por la bobina que puede dañar el termostato, el interruptor o la fuente.
  • Siempre coloca el diodo en paralelo con la bobina del relé.

• Subestimar la corriente del ventilador:

  • Asegúrate de que el relé soporta al menos 2–3 veces la corriente nominal del ventilador como margen de seguridad, especialmente si el ventilador arranca duro.
  • Comprueba las especificaciones en la carcasa del ventilador (por ejemplo, “12 V 0,18 A”).

Seguridad

• Trabaja siempre con baja tensión (12 V DC en este caso); no conectes nada directamente a la red de 230 V/120 V.
• Antes de modificar cables o cambiar conexiones, desconecta la fuente de alimentación.
• Comprueba polaridad (+ y GND) dos veces antes de alimentar:
  • Una inversión accidental de polaridad puede dañar el ventilador, el relé y el LED.
• No tapes completamente el ventilador durante las pruebas; deja que el aire pueda circular libremente para no forzar el motor.

Posibles mejoras

• Sustituir el termostato mecánico por un sensor de temperatura (por ejemplo, NTC o sensor digital) y un microcontrolador (Arduino) para ajustar la temperatura de disparo por software.
• Añadir un segundo relé o un zumbador que indique temperatura excesiva cuando el ventilador no arranca (fallo).
• Usar un MOSFET y un relé de estado sólido si más adelante quieres conmutar cargas de mayor potencia o con más frecuencia.
• Integrar un fusible en serie con el ventilador para protección ante cortocircuitos.

Con este caso práctico habrás aprendido a usar un relé para conmutar una carga de potencia moderada (el ventilador) a partir de una simple señal de control de baja potencia (el termostato), además de aplicar buenas prácticas como el diodo de rueda libre y el uso de indicadores LED.

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Carlos Núñez Zorrilla

Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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