Interruptor de mercurio

Un interruptor de mercurio es un interruptor eléctrico que abre y cierra un circuito cuando una pequeña cantidad de mercurio líquido conecta electrodos metálicos para cerrar el circuito. Existen varios diseños básicos (de inclinación, de desplazamiento, radiales, etc.), pero todos comparten la característica común de tener contactos resistentes a la erosión.

El interruptor de inclinación de mercurio es el más común . Se encuentra en un estado (abierto o cerrado) cuando se inclina en una dirección con respecto a la horizontal, y en el otro estado cuando se inclina en la dirección opuesta. Este es el tipo de interruptor que usaban los termostatos antiguos para encender o apagar la calefacción o el aire acondicionado.

El interruptor de desplazamiento de mercurio utiliza un émbolo que se sumerge en un depósito de mercurio, elevando el nivel del líquido en el recipiente hasta que entra en contacto con al menos un electrodo. Este diseño se emplea en relés para aplicaciones industriales que requieren la conmutación frecuente de cargas de alta corriente. Estos relés utilizan bobinas electromagnéticas para accionar manguitos de acero dentro de recipientes herméticamente sellados .

Entre 1905 y 1910 se inventaron varios interruptores de mercurio, pero el interruptor de "mercurio en envoltura de vidrio" tuvo su origen en la patente 1598874 (presentada el 19 de enero de 1922 por Louis Phelan), ^{[ 1 ]} que evolucionó hacia un interruptor de mercurio más moderno con una envoltura de vidrio tubular recta mediante la patente 2232626 (presentada el 7 de octubre de 1937 por Harold Olson de Honeywell ). ^{[ 2 ]}

Los interruptores de mercurio tienen uno o más conjuntos de contactos eléctricos en una envoltura de vidrio sellada que contiene una pequeña cantidad de mercurio. La envoltura también puede contener hidrógeno a presión, un gas inerte o vacío. La gravedad atrae constantemente la gota de mercurio hacia el punto más bajo de la envoltura. Cuando el interruptor se inclina en la dirección adecuada, el mercurio toca un conjunto de contactos, completando así un circuito eléctrico. Al inclinar el interruptor en la dirección opuesta, el mercurio se aleja de ese conjunto de contactos, interrumpiendo el circuito. ^{[ 3 ]} El interruptor puede contener varios conjuntos de contactos, que se cierran en diferentes ángulos, lo que permite, por ejemplo, el funcionamiento de un solo polo y doble tiro ( SPDT ).

Los interruptores de mercurio ofrecen varias ventajas sobre otros tipos de interruptores:

• Los contactos están encapsulados, por lo que la oxidación de los puntos de contacto es imposible.
• En lugares peligrosos , la interrupción del circuito no emite una chispa que pueda encender gases inflamables.
• Los contactos se mantienen limpios, e incluso si se produce un arco interno, las superficies de contacto se renuevan en cada operación, por lo que no se desgastan.
• Incluso una pequeña gota de mercurio tiene baja resistencia, por lo que los interruptores pueden transportar cantidades útiles de corriente en un tamaño pequeño. ^{[ 4 ]}
• La sensibilidad de la caída a la gravedad proporciona una función de detección única y se presta a mecanismos sencillos de baja fuerza para su funcionamiento manual o automático.
• Los interruptores son silenciosos, ya que ningún contacto se cierra bruscamente.
• La masa de la gota de mercurio en movimiento proporciona un efecto de sobrecentro para evitar vibraciones cuando el interruptor se inclina.
• El sobre puede incluir contactos para dos o más circuitos.

Los interruptores de mercurio presentan varias desventajas:

• Existe una tendencia a que el electrodo expuesto intermitentemente se dañe debido al intenso calor y la fuerza destructiva del arco eléctrico que se forma cada vez que el circuito se abre o se cierra, especialmente si se abre bajo una gran carga inductiva. Se han utilizado ciertos materiales refractarios para recubrir este electrodo y mitigar este efecto.
• Su velocidad de funcionamiento relativamente lenta (debido a la inercia de la gota de mercurio) las hace inadecuadas para aplicaciones que requieren muchos ciclos de funcionamiento por segundo. ^{[ 5 ]}
• Las envolturas de vidrio y los electrodos de alambre pueden ser frágiles y requieren cables flexibles para evitar daños en la envoltura.
• La gota de mercurio forma un electrodo común, por lo que los circuitos no están aislados entre sí en un interruptor multipolar.
• Su sensibilidad a la gravedad puede hacer que no sean adecuados para dispositivos portátiles o móviles que puedan cambiar de orientación o vibrar.
• Los compuestos de mercurio son altamente tóxicos y se acumulan en cualquier cadena alimentaria , por lo que las normas de seguridad excluyen el mercurio en muchos diseños nuevos.

Dado que el mercurio es un metal pesado tóxico , los dispositivos que contienen interruptores de mercurio deben tratarse como residuos peligrosos para su eliminación. Debido a que ahora está restringido por la directiva RoHS , la mayoría de las aplicaciones modernas lo han eliminado. Una bola metálica y cables de contacto pueden reemplazarlo directamente, pero podrían requerir circuitos adicionales para eliminar el rebote del interruptor . Los termostatos de baja precisión utilizan una tira bimetálica y un contacto de interruptor. Los termostatos de precisión utilizan un termistor o un sensor de temperatura de silicio. Los acelerómetros de bajo costo reemplazan el interruptor de inclinación de mercurio en aplicaciones de precisión.

En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) regula la eliminación y liberación de mercurio. ^{[ 11 ]} Los estados y localidades pueden promulgar regulaciones adicionales sobre el uso o la eliminación de mercurio.

• Válvula de arco de mercurio , un dispositivo rectificador destinado a altos voltajes/corrientes eléctricas.
• Batería de mercurio , una batería electroquímica
• El culomómetro de mercurio es un dispositivo electroquímico analítico que determina la cantidad de materia transformada durante una reacción de mercurio.
• Sonda de mercurio , un dispositivo de sondeo eléctrico para tomar muestras para caracterización eléctrica.
• Conmutador giratorio de mercurio , un interruptor inversor de corriente para circuitos eléctricos que utiliza el elemento mercurio.
• Relé humedecido con mercurio
• relé de mercurio

• Cómo adaptar un interruptor de mercurio para el control de robots