Cómo elegir un relé de estado sólido: guía práctica para el control de cargas industriales

El relé de estado sólido (SSR, del inglés solid state relay) es el sustituto natural del relé electromecánico y del contactor cuando hay que conmutar una carga muchas veces, sin ruido y sin desgaste. No tiene contactos móviles: la conmutación la hacen semiconductores (tiristores, triacs o MOSFET) controlados por una señal de baja tensión que llega desde un PLC, un regulador de temperatura o un temporizador. Es habitual en resistencias de calefacción, hornos, extrusoras, máquinas de envasado e iluminación. Pero un SSR mal elegido se calienta, falla en cortocircuito o deja pasar corriente cuando debería estar apagado. En esta guía repasamos los criterios clave para acertar.

Qué es un relé de estado sólido y cómo funciona

Un SSR tiene dos partes aisladas entre sí. La entrada, o lado de control, recibe una señal de mando (por ejemplo 3-32 V DC) que enciende un LED interno. Ese LED activa, a través de un optoacoplador, la etapa de salida, que es la que conmuta la carga. Al no haber contactos que se abran y se cierren, no hay chispas, ni rebotes, ni desgaste mecánico, y la vida útil se mide en cientos de millones de maniobras.

A cambio, el semiconductor tiene una pequeña caída de tensión en conducción (en torno a 1-1,6 V) que se convierte en calor, y una pequeña corriente de fuga en reposo. Estas dos características condicionan casi todas las decisiones de selección.

1. Identifica el tipo de carga y la tensión de salida

Lo primero es saber qué vas a conmutar:

• Salida AC (tiristores o triac): para cargas alimentadas en corriente alterna a 230 o 400 V. Es el caso más habitual en calefacción y motores pequeños.
• Salida DC (MOSFET o transistor): para cargas en corriente continua, como electroválvulas de 24 V DC, ventiladores o tiras LED. Un SSR de salida AC no sirve para continua, porque el tiristor no se apagaría nunca.
• Salida AC/DC (MOSFET bidireccional): menos habitual, útil para cargas pequeñas en cualquiera de los dos tipos de tensión.

Elige una tensión nominal de salida con margen: para redes de 400 V es recomendable un SSR de 480 o 600 V AC, y una tensión de pico repetitiva (VDRM) de 1.200 V o más si hay cargas inductivas o red con perturbaciones.

2. Elige el modo de conmutación: paso por cero o instantáneo

• Paso por cero (zero cross): el SSR espera a que la tensión de red pase por cero para conectar. Reduce las interferencias electromagnéticas y los picos de corriente. Es la opción ideal para cargas resistivas como resistencias calefactoras.
• Conmutación instantánea (random turn-on): conecta en cuanto recibe la señal. Es la adecuada para cargas inductivas (transformadores, bobinas, motores) y para regulación por ángulo de fase.
• Control analógico o proporcional: algunos modelos aceptan una señal de 0-10 V o 4-20 mA y regulan la potencia de forma continua, por ciclos o por ángulo de fase. Muy útiles para control fino de temperatura.

3. Dimensiona la corriente con margen y considera la disipación

La corriente nominal que indica el fabricante (25, 40, 50, 75 o 90 A, por ejemplo) se refiere casi siempre a un SSR montado sobre un disipador adecuado y a una temperatura ambiente de referencia. En la práctica:

• Elige un SSR con una corriente nominal de al menos 1,5 a 2 veces la corriente de la carga en cargas resistivas, y más margen aún en cargas con fuerte pico de arranque, como lámparas incandescentes o motores.
• Calcula la potencia que hay que disipar: aproximadamente la caída de tensión por la corriente. Un SSR que conduce 25 A con 1,4 V de caída genera unos 35 W de calor, que hay que evacuar.
• Usa siempre un disipador dimensionado según la curva de reducción (derating) del fabricante y pasta o lámina térmica entre el SSR y el disipador. Otra opción son los SSR para carril DIN con disipador integrado, más sencillos de montar.
• Recuerda que dentro de un armario la temperatura puede superar los 40 °C. Si hay varios SSR, deja espacio entre ellos y valora la ventilación forzada.

4. Comprueba la señal de control

El rango de entrada debe coincidir con la salida del equipo que lo gobierna. Los rangos más comunes son 3-32 V DC, compatible con la mayoría de PLC y reguladores de temperatura, y 90-280 V AC para mando directo desde la red. Revisa la corriente de entrada que necesita el SSR y que la salida del PLC o del regulador pueda suministrarla, sobre todo si una misma salida activa varios relés. Las salidas de tipo pulso de tensión (SSR drive) de los reguladores de temperatura están pensadas justamente para esto.

5. Decide el número de fases

• Monofásico: un solo polo, para cargas de 230 V o para conmutar una fase.
• Bifásico: conmuta dos fases de una carga trifásica. Es una solución económica en resistencias conectadas en triángulo o en estrella sin neutro, ya que cortar dos fases basta para dejar la carga sin corriente.
• Trifásico: tres polos en un único cuerpo, para cargas trifásicas y para la inversión de giro de motores pequeños cuando se combinan dos unidades con enclavamiento.

6. Protege el SSR frente a cortocircuitos y sobretensiones

El semiconductor de un SSR soporta muy poco tiempo una sobrecorriente. Un interruptor magnetotérmico convencional no es lo bastante rápido para salvarlo en un cortocircuito. Por eso conviene:

• Instalar fusibles ultrarrápidos (clase aR o gR) con un valor I²t inferior al que soporta el SSR, dato que figura en su hoja técnica.
• Usar un varistor (MOV) o un circuito RC en paralelo con la salida si la carga es inductiva o la red tiene transitorios. Muchos SSR ya lo integran.
• Tener en cuenta que el modo de fallo típico de un SSR es quedarse en conducción. Si su fallo puede provocar una situación peligrosa, añade un contactor de seguridad aguas arriba, gobernado por un relé de seguridad o por un termostato de máxima independiente.

7. No olvides la corriente de fuga

Aunque esté apagado, un SSR de salida AC deja pasar unos pocos miliamperios a través de su red de protección. Con resistencias de potencia no tiene importancia, pero puede mantener encendidas cargas muy pequeñas, como bobinas de relés auxiliares, pilotos LED o entradas de PLC. En esos casos, coloca una resistencia de carga en paralelo o elige un modelo de baja fuga. Por la misma razón, un SSR no sustituye a un seccionador: antes de trabajar en la carga hay que cortar la alimentación con un elemento de corte visible.

SSR frente a relé electromecánico y contactor

El SSR es la mejor opción cuando la carga se conmuta con mucha frecuencia (por ejemplo, control de temperatura por ciclos de pocos segundos), cuando se necesita un funcionamiento silencioso o cuando el entorno tiene polvo, vibraciones o atmósferas en las que una chispa es un problema. El contactor sigue siendo preferible para maniobras poco frecuentes de motores grandes, cuando se necesita una separación galvánica real de los contactos o cuando el calor disipado en el armario es crítico.

Resumen: lista de comprobación rápida

1. Define si la carga es AC o DC y elige una tensión de salida con margen.
2. Usa paso por cero para cargas resistivas y conmutación instantánea para inductivas.
3. Dimensiona la corriente con un margen de 1,5 a 2 veces y calcula la disipación.
4. Monta el SSR sobre un disipador adecuado y vigila la temperatura del armario.
5. Comprueba que la señal de control del PLC o regulador sea compatible.
6. Elige entre monofásico, bifásico o trifásico según la carga.
7. Protege con fusibles ultrarrápidos y varistor, y prevé el fallo en conducción.
8. Ten en cuenta la corriente de fuga con cargas pequeñas.

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