¿Qué sensores permiten la automatización industrial?

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La automatización industrial es cada vez más adoptada por la mayoría de los sectores industriales por los beneficios que proporciona. Consiste en uno de los proyectos estelares que empresas de cualquier tamaño se plantean. Para implementarla son necesarios diversos dispositivos entre los que destacan los sensores, que muchos consideran como los ojos de los sistemas automatizados. Conocer los tipos de sensores que pueden integrarse es crucial para incrementar sus producciones, competitividad y seguridad.

Ventajas de la automatización industrial

Muchas empresas mexicanas producen actualmente en lotes pequeños, además, la alta competitividad industrial reclama productos con precios competitivos, mayor consistencia y calidad, lo que puede ser complicado, especialmente para las pyme. La automatización de los procesos industriales es un método para abordar estos desafíos que permite realizar operaciones imposibles de controlar manualmente, optimizar la disponibilidad de productos para proveer y las cantidades requeridas en momentos precisos y simplificar el mantenimiento sin necesidad de que los operadores cuenten con amplios conocimientos para manipular los procesos productivos.

Implica el uso de tecnologías sofisticadas para gestionar los diversos procesos y consiste en transferir actividades de producción realizadas anteriormente por personas a dispositivos de control. Hay diversas razones por las que la automatización industrial es importante hoy en día y por la que deben implementarla en sus instalaciones:

  • Optimizar costos de operación. Los dispositivos automatizados reducen los tiempos de ciclos y esfuerzos para realizar diversos procesos y permiten operar sin requerir demasiado personal, lo que deriva en considerables ahorros mensuales.
  • Mejorar la calidad de los productos. La posibilidad de errores se elimina ya que disminuye la intervención humana. La automatización permite mantener la calidad y uniformidad de los productos con una conformidad superior, ya que controla y monitoriza las diversas etapas de los procesos productivos de manera adaptativa.
  • Incrementar las producciones. Las tasas de producción aumentan con la automatización y permite a los talleres medianos operar en masa, ya que disminuyen considerablemente los tiempos de montaje por productos sin comprometer la calidad. Permite incrementar la competitividad y posicionar a las empresas en un mercado más amplio.
  • Disminuir los trabajos y controles de rutina. Reduce las verificaciones manuales de diversos parámetros del proceso. Las tecnologías de automatización industrial son importantes y ajustan sin intervención las variables al proceso para obtener valores deseados mediante técnicas de control de bucle cerrado.
  • Aumentar la seguridad. La sustitución del personal por máquinas incrementa la seguridad y permite cumplir con las normativas locales e internacionales y la obtención de certificaciones. En el pasado era necesaria la constante intervención del personal en máquinas peligrosas, por lo que los accidentes eran comunes. La prevención permite ahorros y evita pérdidas de tiempo y dinero relacionadas con la sustitución o reparación de equipos o compensación económica de empleados lesionados.

Instalen sensores y automaticen sus operaciones

La automatización industrial implica operaciones controladas de manera autónoma que se constituye por cuatro acciones concretas que pueden realizar los sensores y ordenadores: observar, analizar, tomar decisiones y ejecutarlas. Los sensores son los equivalentes de los sentidos humanos, que se encargan de recibir e identificar los estímulos externos y transmitirlos a un centro: el cerebro. Las computadoras son el equivalente del cerebro ya que controla los procesos en los entornos industriales donde se producen los estímulos.

Los sensores se diseñan para analizar datos masivos como los producidos por el Big data. Existen dos tipos que se utilizan actualmente: convencionales e inteligentes. El análisis de datos difiere según esta clasificación. Los ejemplares convencionales arrojan información global sobre algunos procesos, mientras que los modelos inteligentes proporcionan detalles adicionales. Hay diversos tipos que hacen posible monitorear en tiempo real las máquinas y robots y que permiten detectar fallas y solucionar problemas para evitar disminuciones de tiempo y dinero. Los sensores son cruciales para la industria 4.0 ya que mantiene la funcionalidad, continuidad y seguridad de las líneas de producción. Otras categorías de sensores son las siguientes:

  • Se clasifican en activos o pasivos según su aporte de energía.
  • Son digitales o analógicos según el tipo de señal recibida.
  • Se dividen en sensores de comparación o deflexión según su modo de operar.
  • Pueden ser de primer, segundo u orden superior según la cantidad de elementos almacenadores de energía.

Las clasificaciones enlistadas abarcan diversos tipos de sensores para sistemas automatizados, entre los que destacan los siguientes:

Sensores de proximidad

Se utilizan para detectar la presencia de objetos cercanos sin tener contacto físico y son útiles en muchas aplicaciones como pantallas táctiles, dispositivos móviles, sistemas de transporte y advertencia. Recurren a diversos métodos de detección físicos, a partir de los cuales se diseñan subtipos como sensores inductivos, capacitivos, infrarrojos, ultrasonido, efecto Hall y fotodetección.

El funcionamiento de los sensores capacitivos detecta la presencia de una zona conductiva que altera un campo eléctrico presente. El cambio en el dieléctrico o adición de acoplamiento de carga de la capacitancia genera un cambio que puede detectarse. Los sensores inductivos perciben alteraciones en la resistencia magnética mediante un bucle de inducción. Se utilizan para aplicaciones industriales, control de semáforos y detección de metales.

El funcionamiento de los sensores de efecto Hall es similar al funcionamiento de los ejemplares inductivos, sin embargo, usan desviaciones de electrones causadas por las fuerzas de Lorentz generadas por un campo magnético. Los modelos infrarrojos integran lente direccional y receptor, LED emisor y matriz fotodetectora y su rango de detección se relaciona con el ángulo del haz que incide sin considerar la intensidad de la luz reflejada. Se usan en líneas de montaje y puede configurarse su rango. Los fotodetectores son similares, pero no cuentan con la capacidad de hallazgo del rango.

Los modelos ultrasónicos se usan en aplicaciones industriales y médicas, donde es crucial alta precisión. Transmiten y captan ondas acústicas mediante transductores con un mecanismo parecido al usado en radares y sonares. La energía de onda que se refleja desde las cosas es detectada y analizada para una óptima determinación de la distancia. Pueden usarse en aplicaciones donde es imposible el uso de la fotodetección, por ejemplo, para detectar objetos y en escáneres de ultrasonido para mujeres embarazadas.

Sensores de presión

Son utilizados en entornos donde el agua es un proceso crucial y aseguran el óptimo funcionamiento de recurso y previenen disminuciones.

Sensores de temperatura

Permiten detectar y regular la temperatura para asegurar el funcionamiento de las máquinas industriales y evitar accidentes.

Sensores de nivel

Asegura, al igual que los sensores de presión, la medición correcta de líquidos y similares.

Sensores de velocidad

Dispositivos como acelerómetros y giroscopios permiten asegurar y medir vibraciones y la velocidad de los procesos.

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