¿Relé, transistor o triac? Entender los tipos de salida de un PLC con esquemas de circuito interactivos

Al elegir una unidad de salida para un PLC, el catálogo presenta siempre las mismas tres palabras: salida de relé, salida de transistor y salida de triac. Las tres hacen el mismo trabajo ── convertir el ON/OFF del programa en una señal para los equipos externos ── y, sin embargo, elegir mal produce comportamientos extraños en planta. Una lámpara sigue brillando débilmente después de apagarla. Una salida deja de funcionar a los pocos años mientras sus vecinas siguen bien. Una salida de transistor muere en el instante en que se desconecta una electroválvula. Nada de esto es un defecto ni mala suerte: todo se deriva directamente de qué tipo de interruptor lleva dentro cada tipo de salida.

Este artículo ordena los tres tipos de salida desde ese único punto de vista: qué es realmente el interruptor interno. La respuesta en una línea, por adelantado: la salida de relé es un contacto mecánico, la salida de transistor es un semiconductor solo para CC con un sentido fijo, y la salida de triac es un semiconductor bidireccional solo para CA. Cuando esa frase encaja, las diferencias del catálogo ── tiempo de respuesta, vida útil, tipo de alimentación admitida ── y todos los problemas anteriores se entienden desde la misma raíz. Y, como es tradición en este sitio, todos los esquemas del artículo son interactivos: al pulsar los botones, la corriente del circuito arranca y se detiene de verdad, de modo que puede comprobar cada afirmación con sus propios ojos mientras lee.

Qué cubre este artículo

Así se corresponden las preguntas habituales con las secciones que las responden.

Pregunta	Sección
¿Qué diferencia realmente a los tres tipos de salida?	§1
¿Cómo funciona una salida de relé y en qué es buena o mala?	§2 (figura interactiva)
¿Por qué la salida de transistor es solo para CC?	§3 (figura interactiva)
¿Para qué sirve la salida de triac?	§4 (figura interactiva)
¿Cómo elegir en la práctica?	§5 (tabla comparativa)
¿Qué ocurre al desconectar una electroválvula o la bobina de un relé?	§6 (figura interactiva)
¿Qué es un relé de interposición y por qué se usa tanto?	§7 (figura interactiva)
¿Por qué la lámpara no se apaga aunque la salida esté en OFF?	§8 (figura interactiva)
¿Cómo comprobar y aislar problemas en planta?	§9 / FAQ

1. Los tres tipos de salida se diferencian en «qué es realmente el interruptor interno» ── primero la visión general

Si se reduce un circuito de salida de PLC a su esencia, es «un interruptor manejado por el programa». Cuando un bit de salida (Y0, etc.) pasa a ON, un interruptor dentro de la unidad de salida se cierra y la corriente circula por la carga externa: una lámpara, un relé, una electroválvula. Hasta ahí, todo es común a los tres tipos. Lo único que cambia es qué se usa como ese interruptor.

Tipo	El interruptor interno	En una frase
Salida de relé	Contacto mecánico movido por un electroimán	Contactos metálicos que se tocan y se separan físicamente
Salida de transistor	Semiconductor (transistor)	Interruptor electrónico solo para CC con sentido fijo
Salida de triac	Semiconductor (triac ── un tiristor bidireccional)	Interruptor electrónico que deja pasar el vaivén de la CA

Fijado el interruptor, las propiedades se deducen casi solas. A un contacto mecánico no le importa en qué sentido circula la corriente, pero es una pieza móvil: lenta, y se desgasta. Un transistor es rápido y no se desgasta, pero su sentido de corriente es fijo, así que es solo para CC. Un triac deja pasar la CA en ambos sentidos, pero, como veremos más adelante, tiene una peculiaridad: nunca se apaga del todo. Las tres secciones siguientes examinan cada tipo con una figura interactiva.

Una regla común para leer las figuras: todo lo que queda a la izquierda de la línea vertical es externo (alimentación y carga); todo lo que queda a la derecha es el lado del PLC. Las etiquetas de bornes 24V / AC / Y00 / COM / 0V marcan las posiciones que corresponden a una bornera real. Los cables verdosos llevan tensión positiva, los grises están cerca de 0 V, y los puntos en movimiento muestran el sentido y la velocidad de la corriente.

2. Salida de relé ── un contacto mecánico conmuta CA y CC por igual (figura 1)

Una salida de relé energiza un pequeño electroimán (bobina) dentro del PLC, que cierra físicamente un contacto mecánico. El programa pone Y0 en ON → circula corriente por la bobina interna → el contacto se cierra de golpe → el circuito externo queda completado. En la figura siguiente, el botón «Lógica Y0» hace el papel de la orden de salida del programa. Póngalo en ON y el contacto se cierra, dejando circular la corriente por +24V → carga externa → borne Y00 → contacto → COM (0V), y la lámpara de carga se enciende.

Un contacto no es más que dos piezas de metal que se tocan, así que no le importan ni el sentido ni el tipo de corriente. La figura conmuta 24 V CC como ejemplo representativo, pero el mismo contacto puede conmutar una lámpara de CA de 100–240 V (en hardware real, dentro de los valores nominales de tensión y corriente del contacto). Esa flexibilidad de «CA o CC, y además distintas clases de tensión» es la razón de que la salida de relé siga siendo la elección por defecto en las unidades de propósito general. El lado de la bobina (interior del PLC) y el lado del contacto (circuito externo) están además aislados eléctricamente entre sí, lo que ayuda a proteger el equipo.

Las debilidades nacen precisamente de que algo mecánico se mueve. Como el contacto recorre físicamente una distancia, la respuesta tarda del orden de 5–15 ms ── nada que ver con la velocidad de un semiconductor. Y cada maniobra desgasta o deteriora las superficies de contacto, de modo que la vida útil es finita: como regla general, de cientos de miles a unos pocos millones de maniobras con carga resistiva, y órdenes de magnitud menos si se conmutan cargas inductivas sin protección (véase la §6). A 100 maniobras al día eso dura muchos años; a varias maniobras por segundo puede agotarse en meses.

3. Salida de transistor ── un interruptor solo para CC con sentido fijo (figura 2)

La salida de transistor sustituye el contacto mecánico por un interruptor semiconductor. La figura siguiente muestra el tipo NPN (sink). Ponga Lógica Y0 en ON y el transistor del interior del PLC conduce, tirando del borne de salida Y00 hacia 0 V. La corriente entra por +24V → carga externa → borne Y00 → interior del PLC → 0V, y la lámpara indicadora se enciende. Fíjese también en lo que ocurre en OFF: la tensión del borne flota hasta cerca de la tensión de alimentación (C1 ≈ 24 V en la figura).

Un transistor conduce en un solo sentido, así que este tipo es estrictamente de CC. No puede manejar CA, cuya corriente invierte el sentido constantemente. A cambio, sin piezas móviles, la respuesta ronda los 0,1 ms ── órdenes de magnitud más rápida ── y sin contactos que desgastar, la vida útil es en la práctica ilimitada en número de maniobras, siempre que el estrés eléctrico (sobrecorriente, sobretensión, calor) se mantenga bajo control. Los trenes de pulsos para variadores paso a paso y servos, y todo lo que conmuta decenas de veces por segundo, son territorio donde la salida de transistor no tiene rival.

Las salidas de transistor vienen en dos variantes, NPN (sink) y PNP (source), con sentidos de corriente opuestos. Todas las figuras de este artículo usan NPN. La distinción sink/source y cómo casar polaridades con el equipo receptor se tratan, con el mismo estilo de figuras interactivas, en el artículo complementario «Entender PNP y NPN en diseño eléctrico con esquemas de circuito interactivos». Si su duda es el casado de polaridades, empiece por ahí.

4. Salida de triac ── un interruptor semiconductor que maneja la CA sin ruido (figura 3)

«Necesito conmutar CA ── y con frecuencia.» Para ese requisito, al relé se le acaba la vida útil y el transistor apunta en el sentido equivocado. Aquí entra la salida de triac. Un triac es un interruptor semiconductor que conduce en ambos sentidos, de modo que maneja tal cual la corriente alterna de la CA. En la figura siguiente, la fuente de CA está arriba a la izquierda y el retorno (COM) abajo a la izquierda. Ponga Lógica Y0 en ON y el camino conduce ── observe la corriente yendo y viniendo por la carga.

La figura simplifica el interior del triac ── disparo de puerta, corriente de mantenimiento ── y lo presenta como «un interruptor que abre y cierra la CA a la orden de la lógica». La lámpara indicadora se modela con una resistencia en lugar de un LED: un LED deja pasar la corriente en un solo sentido y ocultaría el vaivén de la CA. La nota «ida y vuelta» de la línea de estado está leyendo la magnitud de esa corriente alterna.

Una forma útil de situar la salida de triac es «la contraparte de CA de la salida de transistor». Sin contacto mecánico no hay vida útil por número de maniobras, y responde más rápido que un relé. A cambio es solo para CA ── no puede conmutar CC ── y arrastra una peculiaridad propia de los semiconductores: una pequeña corriente sigue circulando incluso en OFF, la llamada corriente de fuga. Esa peculiaridad es un clásico de las averías en planta, así que tiene su propia sección con figura interactiva en la §8.

5. Cómo elegir ── el tipo de alimentación de la carga y la frecuencia de conmutación deciden casi todo

Presentados los tres personajes, aquí está la tabla comparativa.

	Salida de relé	Salida de transistor	Salida de triac
El interruptor interno	Contacto mecánico	Semiconductor (para CC)	Semiconductor (para CA)
Alimentación admitida	CA y CC	Solo CC	Solo CA
Velocidad de respuesta	Lenta (unos 5–15 ms)	Rápida (en torno a 0,1 ms)	Intermedia (ligada al semiciclo de la CA)
Vida útil en conmutación	Finita (de cientos de miles a millones de maniobras)	Prácticamente ilimitada	Prácticamente ilimitada
Corriente por punto	Mayor (unos 2 A)	Menor (unos 0,1–0,5 A)	Intermedia (unos 0,6 A)
Salida de pulsos de alta velocidad	✗	✓	✗
Corriente de fuga en OFF	Ninguna (circuito realmente abierto)	Casi ninguna	Presente (unos mA ── atención)
Precaución principal	Desgaste de contactos con cargas inductivas (§6)	Destrucción por sobretensión (§6), polaridad (§3)	Corriente de fuga (§8), calor

La selección se reduce a dos preguntas: «¿La carga es de CA o de CC?» y «¿Con qué frecuencia conmuta?»

1. Carga de CC con pulsos rápidos o conmutación frecuente → salida de transistor
2. Carga de CA con conmutación frecuente → salida de triac (para cargas pequeñas, revise las medidas contra fugas de la §8)
3. Conmutación poco frecuente, mezcla de CA y CC, o cargas futuras sin decidir → salida de relé
4. Cargas de alta corriente, o cargas a otra tensión → intercale un relé de interposición (§7), sea cual sea el tipo de salida

Una política que encontrará a menudo en la práctica: estandarizar en salidas de transistor y recibir las cargas de CA o de alta corriente mediante relés de interposición. La unidad de salida se mantiene rápida y longeva, mientras los relés de interposición absorben la variedad del lado de la carga. Adopte la política que adopte, la justificación siempre vuelve a las mismas dos preguntas.

6. ¿Qué ocurre en el instante de desconectar una carga inductiva? ── la sobretensión y el diodo de rueda libre (figura 4)

Las cargas que contienen una bobina ── bobinas de relé, electroválvulas, solenoides ── comparten una propiedad: su corriente se niega a detenerse al instante. En el momento en que la salida pasa a OFF, la corriente que se queda sin camino reaparece como un pico de alta tensión en el borne de salida: la sobretensión (fuerza contraelectromotriz). Los transistores son frágiles frente a esa sobretensión. Conecte una carga inductiva sin protección y, un día, ese punto de salida muere sin previo aviso ── una avería de manual.

La medida estándar es un diodo de rueda libre (diodo volante) en paralelo con la carga. En el instante del OFF, la corriente restante de la bobina circula por el diodo y se disipa como calor, suprimiendo la sobretensión en su origen. En la figura, Lógica Y0 conmuta la salida y el segundo botón inserta o retira el diodo de rueda libre. Pruebe esta secuencia:

1. Deje el diodo en «no», ponga Lógica Y0 en ON → OFF, y observe el pico de tensión de C1 en el instante del OFF (aparece un aviso de sobretensión)
2. Ponga el diodo en «sí» y repita ── el pico del instante del OFF queda ahora suprimido

Esta sobretensión tampoco es ajena a las salidas de relé. Corte una carga inductiva con un contacto y la sobretensión se convierte en una chispa (arco) a través del hueco, acelerando el desgaste del contacto en órdenes de magnitud ── por eso la §2 decía que las cargas inductivas sin protección acortan la vida del relé «en órdenes de magnitud». La regla básica: a las cargas inductivas de CC, un diodo de rueda libre; a las de CA, un snubber RC (supresor) o un varistor, montados junto a la carga.

7. El relé de interposición ── un transistor maneja la bobina, el contacto conmuta la CA (figura 5)

Combine todo lo anterior y un patrón clásico de planta cae por su propio peso. «La salida de transistor es rápida y longeva, pero solo de CC y de baja corriente.» «El contacto de relé conmuta CA y corrientes mayores.» Entonces: que la salida de transistor del PLC maneje la pequeña bobina de CC de un relé, y que el contacto de ese relé conmute la carga de CA. El relé que hace ese papel de puente se llama relé de interposición.

En la figura siguiente, la fila superior es CC (lado bobina) y la inferior es CA (lado contacto). Ponga Lógica Y0 en ON: el transistor energiza la bobina, el contacto de abajo se cierra a la par y la corriente circula por la lámpara indicadora de CA. Observe cómo una sola orden hace moverse juntos el pequeño circuito de CC y el circuito de carga de CA. Siguiendo la lección de la §6, la bobina lleva su diodo de rueda libre.

El relé de interposición le da más que «ahora puede conmutar CA». Los contactos son consumibles que acaban desgastándose ── pero con un relé de interposición, el mantenimiento consiste en sacar del zócalo un relé de unos pocos euros y enchufar uno nuevo, lo que salva la propia unidad de salida del PLC. También actúa como seguro: si el lado de la carga sufre un cortocircuito, el daño tiende a detenerse en el relé de interposición. El precio es el tiempo de respuesta ── una etapa de relé añade en torno a 10 ms ── más piezas y cableado adicionales en el armario. Para cargas de CA o de alta corriente que no necesitan velocidad, las ventajas ganan casi siempre.

8. La lámpara brilla débilmente incluso en OFF ── la corriente de fuga del triac (figura 6)

La salida de triac se diferencia del contacto mecánico en un punto decisivo. El OFF de un contacto es una ruptura física: la corriente pasa a ser exactamente cero. El OFF de un semiconductor es solo «conducir muy poco»: una pequeña corriente de fuga sigue circulando. Son unos pocos miliamperios. Un error de redondeo para una carga grande ── pero no para una pequeña.

La figura lo reproduce con dos caminos: el camino de conducción principal conmutado por Lógica Y0, y a su lado un camino de fuga delgado, conectado permanentemente. Deje Lógica Y0 en OFF y observe la corriente de la carga: se niega a bajar de aproximadamente 1 mA, y el estado indica «fuga (persiste en OFF)». Póngalo en ON y el camino principal toma el mando, con una corriente órdenes de magnitud mayor.

En los equipos reales, esos pocos miliamperios son conocidos por dos síntomas. Primero, pilotos que brillan como fantasmas: los indicadores LED empiezan a lucir con entre unos pocos mA y 20 mA, de modo que la fuga por sí sola puede mantener una lámpara débilmente encendida estando «en OFF». Segundo, relés pequeños y electroválvulas que no sueltan: si la fuga supera la corriente de desenganche de la carga, la carga no puede volver del todo a OFF después de retirar la orden.

La solución estándar es una resistencia de drenaje (resistencia bleeder) en paralelo con la carga, que da a la fuga un camino inofensivo. Los valores típicos van de unos pocos kΩ a unas pocas decenas de kΩ, con potencias desde 1/2 W hasta unos pocos vatios en circuitos de 100–120 V CA, elegidos para que la mayor parte de la fuga circule por la resistencia. Para cargas pequeñas que aun así se comportan mal ── o circuitos que exigen de verdad un circuito abierto en OFF ── derive esa carga a una salida de relé (o a un relé de interposición). Asunto resuelto.

9. Comprobación en planta ── traducir las figuras a movimientos de multímetro

Para terminar, todo lo anterior traducido a un procedimiento de aislamiento para «la salida no funciona / no se apaga». Trabajar de arriba abajo es lo más rápido.

1. Compruebe el indicador de salida del programa ── ¿el bit de salida realmente pasa a ON/OFF? Si no, el problema está en el programa y en los enclavamientos, no en el cableado
2. Compruebe el LED de estado de la unidad de salida ── ¿sigue a la orden? Si el LED responde pero la carga no, el problema está aguas abajo: cableado, carga o un tipo equivocado
3. Contraste el tipo de salida con la alimentación de la carga ── ¿CA sobre una salida de transistor, o CC sobre una de triac? Verifíquelo con la referencia física de la unidad, no con el plano
4. Mida la tensión del borne ── ¿se mueve con la orden? Una salida de transistor NPN cae cerca de 0 V en ON (guía de lectura sink/source en el artículo complementario)
5. Si el síntoma es «no se apaga», sospeche de la fuga ── un triac/SSR con carga pequeña apunta a la §8: añada una resistencia de drenaje o pase la carga a una salida de relé
6. Si el síntoma es «ese punto muere una y otra vez», sospeche de la sobretensión ── ¿esa carga es inductiva? Revise las piezas de protección de la §6, y su polaridad
7. En salidas de relé, cuente las maniobras ── un armario viejo con una salida caprichosa sugiere desgaste de contactos: sustituya la unidad o convierta el punto a relé de interposición

Resumen ── conozca el interruptor interno y tanto la selección como las averías se vuelven legibles

• Los tres tipos se diferencian en qué es realmente el interruptor interno: relé = contacto mecánico, transistor = semiconductor de CC, triac = semiconductor de CA.
• La salida de relé acepta CA y CC por igual con corrientes generosas, pero es lenta y su vida se agota en maniobras.
• La salida de transistor es rápida y longeva pero solo de CC y de baja corriente ── y recuerde la polaridad sink/source.
• La salida de triac sobresale en la conmutación frecuente de CA ── pero la corriente de fuga permanece en OFF.
• La selección se reduce a dos preguntas: ¿la carga es de CA o de CC, y con qué frecuencia conmuta?
• Las cargas inductivas llevan piezas de protección: diodo de rueda libre para CC, snubber para CA. Eso salva por igual a los transistores de la destrucción y a los contactos del relé de la erosión.
• Para alta corriente, CA o sustitución fácil, reciba la carga a través de un relé de interposición ── el estándar de planta.
• Los síntomas se remontan a las peculiaridades: «no se apaga» → fuga, «ese punto muere una y otra vez» → sobretensión, «caprichoso tras años de servicio» → desgaste de contactos.

Si las palabras del catálogo «relé / transistor / triac» se leen ahora como tres clases de interruptor ── contacto mecánico / semiconductor de CC / semiconductor de CA ──, este artículo ha cumplido su cometido. Cuando surja una decisión de selección o un síntoma extraño en planta, las figuras interactivas de aquí estarán esperando.

FAQ

Q1. ¿La diferencia entre salidas de relé, transistor y triac en una frase?

A. El interruptor interno es un contacto mecánico (relé), un semiconductor solo para CC (transistor) o un semiconductor solo para CA (triac). Todas las diferencias de velocidad, vida útil y alimentación admitida derivan de eso.

Q2. ¿Cuál elijo si tengo dudas?

A. Acótelo por el tipo de alimentación de la carga (CA o CC) y la frecuencia de conmutación. CC con conmutación rápida o frecuente → transistor; CA con conmutación frecuente → triac; conmutación poco frecuente con cargas mezcladas o sin decidir → relé. Al ampliar un armario existente, casar el tipo existente y el cableado de común tiene prioridad.

Q3. ¿Cuánto dura realmente una salida de relé?

A. Como regla general, de cientos de miles a unos pocos millones de maniobras con cargas resistivas ── y órdenes de magnitud menos con cargas inductivas sin protección. La vida se cuenta en maniobras, no en tiempo, así que estímela como maniobras por día × días de trabajo.

Q4. ¿Puede una salida de transistor conmutar una carga de CA?

A. No. Un transistor es un interruptor solo para CC con sentido de corriente fijo. Para cargas de CA, use una salida de triac o de relé, o el montaje transistor + relé de interposición de la §7.

Q5. ¿Puede una salida de triac conmutar una carga de CC?

A. No. El triac se apaga aprovechando el instante en que la corriente cruza por cero (el paso por cero de la CA). En CC la corriente nunca llega a cero, así que una vez disparado a ON no puede apagarse. Maneje la CC con una salida de transistor o de relé.

Q6. ¿También necesito un diodo de rueda libre con una salida de relé?

A. No es estrictamente necesario para proteger el dispositivo de salida, pero alarga mucho la vida del contacto. La regla básica: diodo de rueda libre para cargas inductivas de CC, snubber RC o varistor para cargas inductivas de CA, montados junto a la carga. La erosión por arco de los contactos cae en órdenes de magnitud.

Q7. La lámpara queda débilmente encendida tras pasar a OFF. ¿Está averiada la unidad?

A. Si una lámpara pequeña cuelga de una salida de triac o de un relé de estado sólido de CA, es casi seguro corriente de fuga (§8) ── una especificación, no una avería. Añada una resistencia de drenaje de unos pocos kΩ a unas decenas de kΩ en paralelo con la carga, o pase esa carga a una salida de relé.

Q8. ¿Tiene inconvenientes el relé de interposición?

A. La respuesta se ralentiza una etapa de relé (unos 10 ms) y el armario gana piezas, cableado y ocupación de espacio. A cambio, para cargas de CA o de alta corriente que no necesitan velocidad, la sustitución fácil del contacto y la protección del propio PLC pesan más que los costes en la mayoría de los casos.

Q9. ¿Qué relación tienen NPN y PNP con las salidas de transistor?

A. NPN (sink) y PNP (source) son los dos sentidos de corriente disponibles dentro del tipo de salida de transistor. Si la polaridad no casa con el común del equipo receptor, dos dispositivos perfectamente sanos no funcionarán juntos. El artículo complementario «Entender PNP y NPN en diseño eléctrico con esquemas de circuito interactivos» lo trata con el mismo estilo de figuras interactivas.

Q10. ¿En qué se diferencian estas figuras interactivas del hardware real?

A. El hardware real añade resistencia del cableado, rebote de contactos, el disparo de puerta y la corriente de mantenimiento del triac, circuitos de protección y efectos de temperatura; las figuras los eliminan para mostrar el esqueleto del principio. Use las figuras para entender el principio ── y las hojas de datos de los fabricantes y las normas para los números del diseño real.