Guía para seleccionar el sensor de proximidad adecuado para la automatización industrial

Automatizacion

En la actualidad, las industrias buscan cada vez más automatizar sus procesos de producción, con el objetivo de ser más eficientes, reducir errores humanos y ahorrar en costos sin dejar de lado la calidad de los productos. Las industrias que requieren de una gran precisión en los procesos automatizados y manuales, como la automotriz, metalúrgica, manufacturera, entre otras, dependen de los sensores de proximidad para garantizar la eficiencia y calidad de la producción.

¿Qué es un sensor de proximidad?

Un sensor de proximidad en un dispositivo que detecta la proximidad de algún objeto. Está disponible en una gran variedad de modelos y generalmente utilizan oscilación de alta frecuencia para detectar objetos metálicos ferrosos y no ferrosos; para detectar objetos no metálicos se optan por los modelos capacitivos.

Según el modelo pueden resistir diferentes condiciones industriales y su resistencia es mayor o mejor a distintos factores, como:

  • Condiciones ambientales interiores y exteriores.
  • Calor extremo.
  • Presencia de productos químicos.
  • Humedad relativa y presencia de agua y/u otros líquidos.
  • Vibraciones
  • Impactos
  • Corrientes eléctricas.

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Funcionamiento general de un sensor de proximidad

El funcionamiento de estos dispositivos varía según su modelo. De manera general, se dividen en dos grupos: detección sin contacto (utilizan radiofrecuencia, luz infrarroja o inducción electromagnética) e interruptores de límite (detectan objetos al contactarlos físicamente.

El sensor de proximidad convierte la información sobre el movimiento o presencia de un objeto en señales eléctricas que pueden activar una acción: apagar/encender un sistema, activar/desactivar una alarma sonora, visual o audiovisual, entre otros. Hay tres tipos de sistemas de detección que realizan esta conversión: sistemas que usan las corrientes parásitas que se generan en los objetos sensores metálicos por inducción electromagnética, sistemas que detectan cambios en la capacidad eléctrica al acercarse al objeto sensor y sistemas que usan imanes e interruptores de láminas.

guia-para-seleccionar-el-sensor-de-proximidad-adecuado-para-la-automatizacion-industrial-1Principales tipos de sensores de proximidad

Estos dispositivos se dividen de acuerdo con su funcionamiento y pueden aplicarse en industrias específicas según sus características. A continuación, comentaremos las principales características de los sensores más comunes.

Sensores inductivos

Este tipo de sensor de proximidad es uno de los más utilizados en las industrias. Cuentan con in circuito oscilante encargado de generar un campo electromagnético. Cualquier tipo de metal que se acerque a este campo es detectado, ya que se convierte en el asiento de las corrientes inducidas y luego reduce las oscilaciones, que el detector nota.

Sus principales características son:

  • Solo se puede usar para piezas metálicas ferrosas y no ferrosas, no funciona con polímeros u otros materiales no metálicos.
  • Rango relativamente limitado. Su alcance es de hasta 80 mm, pero puede. Variar según la aleación metálica que debe detectar.
  • Bajo costo. En comparación con otros tipos de sensores, como el fotoeléctrico, su costo es hasta 50% menor
  • Robusto y resistente a ambientes hostiles. No se ve afectado por los impactos, vibraciones de las maquinarias, polvo, humedad, entre otros factores comunes en las industrias.
  • Frecuencia de conmutación alta. Está disponible en varias frecuencias de kHz para verificar partes metálicas que pasan a alta velocidad con gran precisión.
  • No contiene partes móviles. Las partes móviles generan desgaste y reducen la vida útil de cualquier dispositivo. Los sensores inductivos no cuentan con partes móviles, lo que permite una larga vida útil.

Los sensores inductivos son utilizados principalmente en herramientas, maquinarias para la industria textil, la industria automotriz, líneas de ensamblaje, entre otras. Su principal función es detectar piezas metálicas ferrosas o no ferrosas cuando es necesario verificar que los elementos no se muevan o en entornos hostiles donde pueden afectar la calidad de los productos finales.

Sensores capacitivos

El sensor capacitivo es similar a los inductivos. Cuentan con un condensador que se ubica en el lado principal del sensor y que genera un campo electromagnético. Las dos principales ventajas son que se puede cambiar la intensidad y frecuencia de las oscilaciones del campo electromagnético con facilidad y no sólo detectan partes metálicas, también sirve para todas las formas y materiales sólidos, líquidos, viscosos, en polvo, entre otros.

Sus principales características son:

  • Bajo rango de detección. Suele ser menor a 60 mm, pero puede variar según el material que se detecta.
  • Mayor costo. A diferencia de los inductivos tienen un alto costo.
  • Pueden utilizarse en prácticamente cualquier tipo de material.
  • Sensible a algunos ambientes. Suele ser afectado por la humedad y vapores densos.
  • Ideal para detección de nivel. Se usa ampliamente en la detección de nivel y de materiales transparentes dentro de un rango corto.
  • Sin desgaste mecánico, larga vida útil independiente del uso.
  • Ideal para industrias. Se puede adaptar a ambientes industriales con atmósferas contaminantes.
  • Alto rendimiento para industrias exigentes.

Por lo general, los sensores capacitivos son utilizados en industrias alimenticias y de bebidas en líneas de envasados o para medir niveles llenado en envases o contenedores de plástico o vidrio transparente.

Sensores magnéticos de proximidad

Funciona según un principio similar a los sensores inductivos. Cuentan con una cuchilla de vidrio y metal que se magnetiza rápidamente cuando está en presencia de un imán y de desmagnetiza cuando no está el imán. Por esta razón, cuentan con un amplio rango de detección, a pesar de ser uno de los modelos más pequeños. Las piezas que se van a detectar deben contar con un imán o estar magnetizadas, lo que crea el mismo efecto.

Entre las principales características de los sensores magnéticos destacan:

  • Utilizado para piezas magnetizadas o que contienen un imán en la zona a la que se dirige el detector.
  • Económico. En comparación con otros sensores, tiene un bajo costo.
  • Puede detectar imanes o piezas magnetizadas a través de paredes no ferromagnéticas, como el aluminio, polímeros o de otros materiales.
  • Soporta las vibraciones y la suciedad sin reducir su rango de detección.
  • No tiene partes móviles, por lo que no sufre desgaste.

Son sensores magnéticos muy versátiles, se utilizan en el sector industrial para conteo de elementos, identificar la posición de pistones, seguridad en maquinarias, medir nivel de líquidos y contador de velocidad; para la domótica en alarmas, detección de intrusos, posición de ventanas y puertas, ascensores y algunos electrodomésticos; en la aeronáutica para el control de obturadores de cámara y actuadores; entre otras aplicaciones.

Sensores ultrasónicos

Los sensores ultrasónicos se basan en la emisión y recepción de ondas sonoras de alta frecuencia, alrededor de 200 kHz, por lo que son imperceptibles para el oído humano. Las ondas ultrasónicas chocan con los objetos y rebotan, este retorno de onda permite al sensor detectar la presencia de una pieza y medir la distancia que hay entre el sensor y el elemento al medir el tiempo que tarda la onda volver. De acuerdo con el modelo de los sensores ultrasónicos, pueden utilizar ondas transmitidas o reflejadas.

Sus principales características son:

  • Versátiles. Pueden detectar todo tipo de piezas, como polvo, metal, sólido, líquido, vidrio translúcido, plástico, cartón, madera, entre otros.
  • Gran alcance. Es el tipo de sensor con mayor alcance, puede detectar objetos hasta a 15 m.
  • Poca interferencia ambiental. A diferencia de otros sensores, los ultrasonidos no se ven afectados por las condiciones ambientales, con excepción de las ráfagas de viento muy fuertes.
  • Tiempo de respuesta limitado. Debido a que las ondas ultrasónicas se propagan por el aire, el tiempo de respuesta es limitas, a diferencia de los que utilizan campos electromagnéticos.
  • Altos costos. Es uno de los modelos más costosos, algunos pueden llegar a superar los $1,000 USD.
  • Temperatura de operación limitada. No se recomienda su uso a temperaturas menores a -10 °C y mayores a 50 °C.
  • No se puede utilizar en materiales que absorben el sonido, como telas, espumas poliméricas, entre otros.

Los sensores ultrasónicos están diseñados para aplicaciones muy específicas donde otros sensores no son eficientes; por ejemplo, detección de larga distancia en entornos hostiles, detección de objetos transparentes o altamente reflectantes, detección de niveles de líquidos o gránulos en grandes contenedores, entre otras.

Sensores fotoeléctricos

Se basa en un principio óptico. Detectas los objetos cuando un haz de luz es reducido o interrumpido. De acuerdo con el objeto, material y distancia de detección, se puede configurar de las tres maneras:

  • Haz directo. El emisor y el receptor están separados y el objeto pasa ente los dos.
  • La luz emitida es reflejada por un reflector.
  • Reflexión directa. La luz simplemente se refleja directamente del objeto.

A pesar de que son sensibles a la contaminación ambiental, tiene muchas ventajas en distintas aplicaciones, como detectar todo tipo de piezas, incluidas las transparentes, y, en condiciones óptimas, los sensores fotoeléctricos puede detectar los objetos a distancias de hasta 200 m. Se utilizan para detectar piezas en sectores textiles, robótica, elevadores y construcción en general.

¿Cómo seleccionar un sensor de proximidad?

Ahora que ya conocen los diferentes tipos de sensores de proximidad para las Industrias, es importante seleccionar el adecuado. Se deben tener en cuenta varios factores comunes en todas las industrias y, en algunas ocasiones, factores específicos para cada aplicación. Los principales son:

Objeto que detectar

El material juega un papel muy importante al seleccionar el tipo de sensor. Si bien algunos sensores se pueden usar en los mismos materiales, se debe dar prioridad a determinas modelo según la clasificación del objeto:

  • Se debe dar prioridad al sensor inductivo.
  • No metálicos. Se debe dar prioridad al sensor capacitivo.
  • Señales magnéticas, materiales magnetizados e imanes. Se recomiendan los sensores magnéticos.
  • Detección de larga distancia. Con base en otros factores, se puede seleccionar el sensor ultrasónico o fotoeléctrico.

guia-para-seleccionar-el-sensor-de-proximidad-adecuado-para-la-automatizacion-industrial-1Rango de detección

Como mencionamos, cada sensor tiene diferentes rangos de detección (cada uno se ajusta a diferentes necesidades), aunque no es una constante, se relaciona directamente con el material, tamaño y dirección movimiento del objeto. Es importante tener en cuenta la distancia mínima y máxima de detección con base en las diferentes variables para elegir el sensor adecuado.

Sensor blindado o sin blindaje

Los sensores sin blindaje tienen la ventaja de alcanzar una mayor distancia de acción, pero puede verse afectado por ciertos elementos. Para evitar las influencias de diferentes elementos, el metal que rodea al sensor debe mantener un espacio de separación con el metal circundante (el principal elemento que interfiere con el sensor).

Por su parte, el sensor blindado se puede montar al ras de las maquinarias o estructuras, debido a que cuenta con un blindaje especial interno; aunque el campo magnético generado puede disminuir y la distancia de detección es de hasta 40% menor que los sensores sin blindaje.

Frecuencia de conmutación

La frecuencia de conmutación determina la velocidad de respuesta de los interruptores colocados en el sensor, ya sea para encender o apagar un equipo, alarma o acción. La frecuencia de conmutación del sensor de proximidad de CC puede ser de 200 kHz, mientras que la frecuencia de conmutación del sensor de proximidad de CA es mucho menor, que es de 25 Hz.

Voltaje de alimentación del sensor de proximidad

Esto depende totalmente de la industria. El sensor de proximidad de corriente alterna se encuentran principalmente en 36, 110 y 220 VCA y los de corriente continua se encuentran en 12 y 24 VCC.

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¿Cómo el sensor de proximidad ayuda en la automatización industrial?

La automatización en los procesos industriales utiliza sistemas de control computarizados, monitoreadas y controlados con un mínimo de intervención. La automatización en el lugar de trabajo industrial ofrece las ventajas de mejorar la productividad y la calidad al tiempo que reduce los errores y el desperdicio, aumenta la seguridad y agrega flexibilidad al proceso de fabricación.

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Las principales razones para invertir en automatización industrial, como un sensor de proximidad, son:

Reduce la fatiga y el esfuerzo de los trabajadores

Las tareas repetitivas pueden parecer las más sencillas, no obstante, suelen ser en donde se cometen más errores. Mediante los sistemas automatizados se pueden reducir los errores en este tipo de tareas. Los sistemas que utilizan sensores e integración avanzados que permiten hacer las tareas con una gran precisión.

Evitar que los productos o materiales se dañen

Cuando una persona realiza tareas repetitivas durante muchas semanas o meses pueden cometer errores por la fatiga, lo que se traduce en productos o materiales dañados. Los errores al usar herramientas significan dañar las materias primas, los componentes, los ensamblajes y los productos finales. La automatización elimina el error humano y puede aumentar la productividad del negocio.

Evitar el envío de productos no conformes

Descuidar poner un tornillo, un mal etiquetado, menor producto en el envase, entre otros problemas puede ser un error un común. Los sistemas automatizados se encargan de que todos los productos que salgan de la línea de producción tengan las mismas características y permita que los datos lleguen sin preferencias ni sesgos.

Aumentar la eficiencia

La variación humana existe. Los sistemas automatizados permiten mejoras que se benefician de una ejecución consistente. La planificación y el entrenamiento perfectos no defienden contra el toque humano.

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Ahorren dinero

La automatización industrial genera ahorros en los costos al hacer que los procesos sean más regulares y recopilar datos para tomar decisiones confiables. Además, puede acelerar muchas tareas, aumentar la producción y aumentar la calidad de los productos, lo que puede reflejarse en superar a la competencia.

Ahora que ya conocen los diferentes tipos de sensores de proximidad y como pueden ayudar a la automatización de sus industrias, en SEPIA Seguridad Privada Industrial Aplicada S. A. de C. V. somos una empresa mexicana que tiene más de 20 años de experiencia, nos hemos especializado en la importación y distribución de equipos para la automatización y seguridad industrial y el control de producción; tenemos experiencia en trabajar con una gran variedad de industrias, como la automotriz, del estampado, farmacéutica, del hule y plástico, embotelladora, alimenticia, cosmética y de automatización.

Somos distribuidores de las principales marcas a nivel internacional; en caso de nuestra línea de relay modulares, disponemos de modelos de la marca alemana EUCHNER, que se especializa en ingeniería de seguridad industrial, desarrolla y fabrica productos y soluciones adaptadas a los requisitos de los diversos sectores, como en interruptores de seguridad y de límite, encoders, sistemas de identificación de partes, chapas de seguridad, estaciones pendientes, entre muchos otros.

Para conocer más sobre los relevadores de seguridad que distribuimos en SEPIA y brindarle una solución que su industria necesita, lo invitamos a comunicarse con nuestros asesores vía telefónica al (55) 5536 7787 y (55) 5681 2347 o visítenos en C. Maricopa #10-302, Col. Nápoles, CDMX.

En SEPIA brindamos soluciones en toda la República Mexicana con oficinas en Monterrey, Puebla, Toluca y próximamente en Querétaro para ofrecerles a nuestros clientes asesoría y atención inmediata donde se encuentren. Sígannos en nuestras redes sociales para conocer las novedades en productos y de las marcas que distribuimos.

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