Los tipos de sensores más usados: Características y funciones importantes

Introducción

Emplear diferentes tipos de sensores en áreas industriales comprende un aspecto significativo en el control eficiente de los procesos. Estos dispositivos son una parte fundamental de la automatización y digitalización de las industrias, operan detectando variables físicas y convirtiéndolas en señales digitales, que son transmitidas a un sistema de control para la supervisión, regulación de procesos y la identificación temprana de fallas operativas, reduciendo tiempos de inactividad.

En este contexto, comprender los tipos de sensores y sus características es un aspecto clave para garantizar un funcionamiento adecuado y seguro de los sistemas automatizados en diversos sectores industriales.

¿Qué son los sensores y para qué sirven?

Un sensor es un dispositivo tecnológico diseñado para captar variables físicas provenientes del entorno, tales como cambios físicos, químicos, sonoros o lumínicos, y transformarlos en impulsos eléctricos. Dichos impulsos, generalmente en formato digital, son interpretados por sistemas electrónicos como computadoras o máquinas, lo que permite la automatización y el control de procesos industriales.

En los sistemas de automatización industrial, se encargan de detectar variables de proceso como temperatura, presión, nivel, flujo, pH y turbidez; variables eléctricas que incluyen voltaje, corriente y frecuencia; variables mecánicas como rotación, conteo de ciclos, posición, dirección de movimiento, presiones estáticas y dinámicas, y proximidad; además de variables ambientales: humedad, vibración, velocidad y dirección del viento.

Los sensores funcionan como traductores de información, permitiendo que las máquinas “entiendan” propiedades del ambiente y reaccionen a ellas. Esta información es utilizada para monitorear variaciones en las condiciones de un área específica, desencadenando respuestas automáticas, como el encendido de alarmas o la activación de sistemas de producción.

En la automatización industrial, estos instrumentos y son fundamentales en diferentes aplicaciones, se utilizan para recopilar datos y proporcionar un soporte de datos básico en tiempo real, mejorando la eficiencia y seguridad de los procesos productivos, para el desarrollo de la Industria 4.0.

Principales tipos de sensores utilizados en la tecnología actual

Sensores de velocidad

Los sensores de velocidad, también conocidos como velocímetros, son dispositivos diseñados para medir la velocidad de un objeto en movimiento con respecto a un punto de referencia específico. Funcionan detectando el tiempo transcurrido entre los cambios de posición del objeto y transformando esta información en señales eléctricas. Estos sensores se aplican en diversos campos, como en los radares de tráfico, que monitorizan la velocidad de los vehículos para detectar infracciones.

Además, se emplean en sistemas industriales para medir la velocidad de componentes en movimiento, como bandas de caucho o equipos de producción. En términos generales, los sensores de velocidad pueden medir tanto la velocidad lineal como la angular, dependiendo del tipo de dispositivo y su aplicación. La principal función de estos sensores es proporcionar datos precisos sobre el desplazamiento de un objeto, lo que permite una correcta gestión y control en una variedad de procesos industriales, de transporte y seguridad.

Sensores ópticos

Detectan la presencia de objetos o personas mediante la interrupción de un haz de luz dirigido hacia el sensor. Utilizan principios fotoeléctricos o fotorresistivos, como las fotorresistencias (LDR), que son comunes en aplicaciones como la robótica. Transforman cambios en la intensidad o interrupción de la luz en señales eléctricas, lo que permite determinar la ubicación o presencia de un objeto en su campo de detección.

Un uso habitual de los sensores ópticos en robótica es regular el movimiento de los robots, deteniéndolos antes de que entren en contacto con obstáculos. Su aplicación también es esencial en la industria para la seguridad de maquinaria, mediante la detección de intrusos o cualquier objeto o persona en su rango de acción, y deteniendo el sistema para prevenir accidentes. Al no depender de visión convencional, proporcionan datos precisos sobre el entorno a través de variaciones en el flujo luminoso.

Sensores de temperatura

Se usan para medir la variación de temperatura en un entorno y convierten esta información en señales eléctricas. Generalmente, operan mediante principios de una resistencia, utilizando materiales cuyo valor cambia en función de la temperatura. Dependiendo de la dirección del cambio, se pueden clasificar en termistores PTC (Positive Temperature Coefficient), que aumentan su resistencia con la temperatura, y termistores NTC (Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye con el incremento térmico.

Existen diferentes tipos de sensores de temperatura; pueden ser de contacto, cuando entran en contacto directo con el objeto a medir, o de no-contacto, que detectan la radiación térmica emitida por el objeto. Son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales para controlar la temperatura de maquinaria, equipos y procesos, así como para captar anomalías en sistemas eléctricos o en ciclos de enfriamiento.

En general, estos sensores son fundamentales para el monitoreo térmico en sistemas automatizados y de control, proporcionando datos precisos para la gestión eficiente de la temperatura en diversas aplicaciones.

Sensores de proximidad

Son dispositivos utilizados para detectar la presencia y la cercanía de un objeto en relación con el sensor, sin la necesidad de contacto físico. Funcionan mediante un sistema compuesto por un emisor y un receptor. El emisor emite señales periódicas, que pueden ser de tipo ultrasonido, electromagnéticas, capacitivas o inductivas, y el receptor mide el rebote de estas señales al encontrar un objeto, lo que indica su proximidad.

Suministran información sobre la presencia de obstáculos, personas u otros objetos dentro de su campo de operación, y algunos modelos también permiten medir la distancia exacta entre el sensor y el objeto.

Son ampliamente utilizados en aplicaciones como robots colaborativos (cobots), vehículos no tripulados y sistemas de seguridad autónomos, pueden detectar objetos sin contacto físico lo cual los hace ideales para entornos donde se requiere precisión y seguridad, como en la automatización industrial y en tecnologías de vigilancia.

Sensores de presión

Este tipo de sensor mide la presión ejercida por un fluido en un espacio específico. Su implementación es necesaria en diversos sectores industriales, ya que permiten controlar procesos clave, garantizar el funcionamiento seguro de maquinaria y prevenir incidentes catastróficos. Regularmente, se instalan en lugares donde los fluidos circulan a través de compartimientos cerrados, como en calderas de evaporación o en sistemas hidráulicos, para medir la fuerza ejercida por el fluido sobre las paredes del recipiente.

Además de la medición de presión, pueden proporcionar información adicional sobre variables relacionadas, como el flujo de líquidos, la velocidad de circulación o el contenido de ciertos envases, si se cuenta con datos adicionales sobre las características del producto. Sus mediciones precisas y en tiempo real los convierte en componentes críticos para mantener la seguridad y eficiencia operativa en la industria.

Sensores de humedad

Son empleados para medir la humedad relativa y la temperatura, así como para traducir estos datos a señales eléctricas a través de circuitos integrados. La medición de la humedad y la temperatura en tiempo real se logra controlar una variedad de procesos industriales y sistemas automatizados. Estos sensores son significativos en entornos donde el control de la humedad es requerida , como por ejemplo en la maquinaria industrial, donde se manejan componentes químicos, depósitos de líquidos, calderas y sistemas de almacenamiento.

Adicionalmente, son utilizados en la agricultura para monitorear el nivel de humedad en suelos y activar sistemas de riego, o en invernaderos para mantener condiciones óptimas. Los sensores de humedad avanzados también pueden medir la humedad en superficies específicas o en materiales como fibras sintéticas. La alta precisión y bajo margen de error, permiten una gestión eficiente y segura de los procesos donde la humedad y la temperatura son factores críticos.

Sensores de distancia

Determinan la separación lineal entre dos puntos, señalando cuánta distancia existe entre ellos. Estos dispositivos son importantes en sistemas de medición de espacios y detección de objetos, llegando a utilizarse en aplicaciones de seguridad, como la vigilancia perimetral y el monitoreo de movimiento. Dependiendo de la tecnología empleada, los sensores de distancia pueden operar a través de infrarrojos, ultrasonidos o receptores de ondas de alta frecuencia.

Entre los tipos de sensores de distancia están los sensores infrarrojos, que miden la distancia mediante la emisión y recepción de radiación, y los sensores ultrasónicos, que envían pulsos sonoros que rebotan en las superficies, calculando la distancia en función del tiempo de retorno de la señal. Además de medir distancias, también pueden detectar la presencia o movimiento de objetos dentro de su campo de acción, lo que los convierte en herramientas versátiles para diversos sistemas automatizados y de control.

Conclusiones

La correcta selección e integración de sensores, basada en sus características y funciones, es fundamental para optimizar la eficiencia, seguridad y control de los procesos industriales. Por medio de estos instrumentos, es posible realizar una supervisión precisa en tiempo real mediante los datos que permiten la toma de decisiones estratégicas. Esta información facilita la detección temprana de fallos, la implementación de mantenimientos predictivos y la adaptación de los procesos a condiciones cambiantes, reduciendo costos operativos y mejorando la productividad.

La inversión en tecnologías de sensores avanzados impulsa la innovación y la competitividad en entornos industriales cada vez más exigentes. La correcta aplicación de estas soluciones tecnológicas es importante para garantizar procesos más seguros, eficientes y sostenibles.

Referencias

Fuente propia