Preguntas frecuentes sobre el uso de sensores para la automatización industrial

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Los sensores son útiles para la automatización industrial, además, indispensables para la industria 4.0. Ofrecen muchas ventajas que atraen cada vez a más empresas automatizar sus procesos e incrementar su productividad, sin embargo, algunas tienen dudas o conocen poco sobre los sensores. A continuación, responderemos algunas preguntas frecuentes que esperamos les ofrezcan claridad.

¿En qué consisten los sensores de automatización industrial?

Consisten básicamente en dispositivos que brindan una señal o salida relacionada a una entrada o cantidad física específica. Miden y convierten una variable física en una señal que puede leerse por instrumentos u operadores. El término «dispositivo de entrada» se refiere a que el sensor es parte de un sistema mayor que brinda entrada a un sistema de control principal, por ejemplo, microcontrolador o procesador.

Los sistemas de sensores para automatización industrial son suministrados comúnmente con una fuente de 24 VCC, lo que es distinto de los sensores en sistemas de consumo que requieren una fuente de 3 a 5 VCC para alimentarse. Los primeros necesitan una gestión adicional de la energía para que los sensores se accionen eficazmente, por tal motivo usan salidas digitales como IO Link directo al receptor inalámbrico o un microcontrolador. Con respecto a la salida de datos analógica se conecta usualmente al convertidor analógico o digital ADC de un microcontrolador y se habilita mediante amplificador óptico.

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¿Cuál es la importancia de los sensores?

La ingeniería tras los sensores es crucial para cualquier ámbito de nuestra vida, por ejemplo, monitoreo, seguridad, vigilancia, obtención de información, entre otros datos. Los sensores, por ejemplo, son indispensables para los médicos, ya que se usan para diagnósticos, cuidados intensivos y tecnologías de salud. Son también indispensables para aplicación para empresas que desean disfrutar las ventajas de la automatización y control de procesos.

En los sistemas de automatización miden variables como:

  • Procesuales como temperatura, nivel, flujo, presión, pH y turbidez.
  • Eléctricas como voltaje, frecuencia y corriente.
  • Mecánicas, por ejemplo, número de ciclos, posición, rotación, dirección de desplazamiento, proximidad, presiones dinámicas y estáticas.
  • Ambientales como vibración, humedad, velocidad y dirección del viento.

Las aplicaciones de los sensores varían en función de la industria, por ejemplo, la industria de producción eléctrica los necesita para administrar sistemas de distribución y transmisión de electricidad en zonas geográficas amplias y la industria química y productora de gas, petróleo y energía nuclear los usa para gestionar procesos más complejos. Para ellas se han desarrollado estándares que abordan la fiabilidad, comunicación, interoperabilidad, seguridad, calibración y precisión de los sensores más modernos.

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¿Cuáles son los usos de los sensores en sistemas industriales y automatizados?

La automatización industrial es importante hoy en día y los sensores son cruciales en ella, ya que permiten producciones inteligibles y sin demasiada intervención humana. Los sensores detectan, miden, analizan y procesan muchas modificaciones como longitud, altura, alteración de posición y movimiento que se efectúan en las plantas de fabricación.

Los equipos terminales de datos, por ejemplo, actuadores y sensores, forman el nivel de campo en los sistemas de automatización. Los sensores de proximidad, ópticos, de temperatura, presión, entre otros y los actuadores como válvulas, motores e interruptores se conectan a un PLC mediante un bus de campo. La comunicación entre estos equipos y su respectivo PLC se basa comúnmente una conexión punto a punto.

Los sensores también tienen un papel importante en la prevención y predicción de muchos procedimientos, por tal motivo satisfacen las necesidades de muchas aplicaciones de detección. Operan de distintas formas en función de la aplicación e incluyen campos ópticos, electromagnéticos, entre otros. Actualmente son muchas las industrias que usan sensores para medir, probar y regular varios procesos y funciones de los equipos.

preguntas-frecuentes-sobre-el-uso-de-sensores-para-la-automatizacion-industrial¿Cuáles son las características generales de los sensores?

Se distinguen según del valor de ciertos parámetros. Los más importantes en la automatización industrial son los siguientes:

  • Se trata de la diferencia entre los valores de entrada, ya sea máximos o mínimos.
  • Precisión. Consiste en la cercanía entre diversos valores. Los errores en la medición se especifican en términos de precisión.
  • Es la diferencia entre el valor real y medido y se define en términos de porcentaje de la lectura o escala completa. No debe confundirse con la precisión.
  • Consiste en la relación entre valor de entrada y de salida.
  • Histéresis. Se refiere a la diferencia en la salida cuando varía la entrada, ya sea por aumento o disminución.
  • Resolución. Consiste en la modificación mínima en las entradas que puede detectar un sensor.
  • Alineación. Se trata de la máxima desviación entre los valores de la curva ideal y los valores medidos de los sensores.
  • Tiempo de respuesta. Es expresado comúnmente como el lapso en que la salida logra un porcentaje específico de su valor final, en respuesta a modificaciones de paso de la entrada.
  • Es la capacidad de los sensores de generar una salida similar cuando se aplica la misma entrada y las condiciones de medición y físicas se conservan iguales, incluso las del entorno, instrumento, operador, entre otros.
  • Es la capacidad del detector de generar la misma salida al aplicar la misma entrada.

¿Cómo funcionan los sensores?

Responden ante los cambios de las condiciones físicas y la alteración de sus propiedades eléctricas, por tal motivo la mayoría requiere sistemas electrónicos para detectar, analizar y transmitir datos sobre el entorno, cuyo funcionamiento se basa en los mismos principios que los circuitos eléctricos, ya que es crucial la capacidad de regular el flujo de la energía eléctrica. En otras palabras, transforman los estímulos externos como luz, sonido, calor y movimientos en señales eléctricas que son pasadas mediante una interfaz que las transforma a un código binario y las envía a un ordenador para su procesamiento.

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Muchos sensores funcionan como interruptores, ya que controlan el flujo de las cargas eléctricas por medio del circuito. Los interruptores son indispensables en la electrónica debido a que modifican el estado del circuito. Son fabricados con componentes como chips, diodos y transistores, que integran materiales semiconductores y se incluyen en sus circuitos para que funcionen como interruptores. Un transistor, por ejemplo, opera con el uso de una baja corriente eléctrica en un segmento del circuito para activar una alta corriente en otro segmento.

¿Qué sensores hay disponibles?

Hay muchos entre los que destacan:

  • Sensores de presión, que se usan en ambientes donde hay agua y aseguran un buen uso del recurso.
  • Sensores de temperatura. Detectan y controlan la temperatura para evitar accidentes y asegurar el funcionamiento de los equipos.
  • Sensores de nivel. Garantiza que los líquidos se midan correctamente.
  • Sensores de proximidad. Permiten la detección de objetos sin contacto físico y se usan en muchas aplicaciones como sistemas de seguridad, transporte y tecnologías de uso cotidiano. Hay diversos tipos como sensores capacitivos, inductivos, ultrasónicos, infrarrojos, magnéticos de efecto Hall.

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