Hesse Sensores en la técnica de fabricación

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1 Handling Manufacturing Assembly Organisation Pneumatics Electronics Mechanics Sensorics Software Hesse Sensores en la técnica de fabricación Chinese English French German Russian Spanish Blue Digest on Automation 05 79

2 Hesse Sensores en la técnica de fabricación

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4 Manufacturing Sensorics Stefan Hesse Sensores en la técnica de fabricación Blue Digest on Automation

5 Blue Digest on Automation 00 by Festo AG & Co. Ruiter Straße 8 D-77 Esslingen Tel. (07) 7-0 Fax (07) 7- Todos los textos, gráficos, imágenes y dibujos contenidos en este publicación son propiedad de Festo AG & Co. y, en consecuencia, están sujetos a derechos de autor. Queda prohibida su reproducción, tratamiento, traducción, microfilmación, memorización y procesamiento mediante sistemas electrónicos sin previa autorización explícita de Festo AG & Co.

6 Prólogo La técnica de los sensores se ha convertido en una tecnología clave, primero en la microelectrónica y la genética y, posteriormente, también en muchos otros sectores industriales. Las innovaciones tecnológicas están relacionadas cada vez más con la utilización de sensores. En la actualidad, los sensores se utilizan para obtener casi cualquier tipo de datos, por lo que tienen una importancia especial en numerosas aplicaciones de automatización industrial. Los sensores permiten que los sistemas de control sean capaces de sentir, informando sobre estados y posiciones de componentes de máquinas para que puedan reaccionar, en cierto sentido, de modo inteligente. En ese sentido, toman decisiones y se ocupan de funciones de vigilancia en sustitución del ser humano. Incluso se puede constatar que hay procesos que hoy en día no podrían ejecutarse sin la ayuda de los sensores. Cabe suponer que su presencia seguirá aumentando en el futuro y que habrá una mayor cantidad de componentes que los lleven integrados. Esta aseveración también se aplica a la neumática. Ante esta perspectiva, es recomendable que los usuarios estén debidamente preparados. Este manual pretende contribuir a ese fin. Este manual ha sido concebido para quienes trabajan en la práctica y, por lo tanto, se trata de una guía concisa e ilustrada que aborda los temas más importantes relacionados con la captación de datos mediante sistemas con y sin contacto. El contenido está distribuido según campos de aplicación típicos, mostrando muchos ejemplos que se comentan de modo resumido, incluyendo breves explicaciones teóricas sobre los contextos físicos. Agradezco a la señora Ute Forstmann y al ingeniero Armin Seitz (FESTO) su ayuda en la elaboración y corrección del manuscrito. Stefan Hesse

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8 Índice Prólogo Sensores, los órganos sensoriales técnicos Por qué utilizar sensores? Clasificación y definición de conceptos Los sensores en la producción industrial Funciones y efectos aprovechables Análisis de aplicaciones y criterios de selección Detección de posiciones Detección electromecánica de posiciones Detección neumática de posiciones Detección inductiva de posiciones Detección capacitiva de posiciones Detección magnetoinductiva de posiciones Sensores Hall Detectores magnéticos Resistencias regulables magnéticamente Detectores de célula fotorresistiva controlada por campo magnético Sensores magnetorresistentes de placas metálicas finas Detección acústica de posiciones Detección optoelectrónica de posiciones Utilización de detectores ópticos Utilización de detectores de fibra óptica Detección de posiciones mediante elementos fotosensibles Barreras de luz de compensación Diferenciación cromática Utilización de cortinas fotoeléctricas Utilización de sensores de rayos láser Detección de posiciones con microondas Detección de posiciones con radiación nuclear Detección de magnitudes mecánicas Medición de fuerzas Medición de momentos Medición de aceleración Determinación de masas Detección de magnitudes de fluidos Medición de la presión Medición del caudal Medición volumétrica Método de presión diferencial Medición inductiva del caudal

9 5.. Medición del caudal según el principio de Coriolis Medición del caudal con ultrasonidos Medición calorimétrica del caudal Medición de caudales con remolinos Detección de magnitudes térmicas Termometría Pirometría Captación de posiciones, recorridos y ángulos Sistemas de medición de distancias absolutas Sistemas de medición de distancias incrementales Sistemas de medición de distancias cíclicas-absolutas Representación de escenas Captación de imágenes mediante sistemas ópticos Captación de imágenes mediante sistemas no ópticos Redes de sensores Técnica de conexiones de sensores Sistemas de bus Glosario Datos bibliográficos Índice de conceptos

10 Sensores, los órganos sensoriales técnicos Un ser viviente sólo puede subsistir si es capaz de reaccionar a lo que sucede en su entorno. Incluso los seres unicelulares disponen de esta facultad. Para percibir determinadas excitaciones desde dentro o fuera del cuerpo a través del sistema nervioso central, existen estructuras biológicas que se denominan receptores. Mediante la utilización de las modernas tecnologías es posible obtener receptores artificiales que se denominan sensores o detectores y que, montados en vehículos, aparatos electrodomésticos y en otros equipos técnicos, permiten que estas máquinas reaccionen de modo controlado y por sí mismas a determinados estados. Los sensores imitan la capacidad de percepción de los seres humanos. Por ello, pueden clasificarse de acuerdo con los correspondientes sentidos del hombre: Sentido de la vista Sensores ópticos Sentido del oído Sensores acústicos Sentidos del gusto y del olfato Sensores químicos Sentido del tacto Sensores táctiles Además existen numerosas magnitudes químicas, físicas e, incluso, biológicas, que el ser humano no es capaz de percibir. Sin embargo, los sensores sí son capaces de ello. La técnica de los sensores ha experimentado una evolución vertiginosa en los últimos tiempos. Aunque en muchos casos no se aprecian a simple vista, especialmente si se trata de chips, están presentes por doquier. Hace tan sólo algunos años, R. Malone, presidente del patronato encargado de una exposición de robots, se expresó al respecto en los siguientes términos:... hoy todo resulta que es inteligente. Algún día no muy lejano tendrán una seria discusión con sus muebles de jardín. Ustedes les dirán: Por qué estáis fuera si está lloviendo? Por qué no habéis entrado en casa, tal como os ordené? Esta escena futurista indica que muy posiblemente todas las máquinas y los objetos de uso diario dispondrán de sensores, que los convertirán en algo cotidiano. Esta es una evolución inevitable en la que los microsistemas adquirirán una importancia cada vez mayor. Muchas funciones que hasta hace poco parecían utópicas, son ya una realidad gracias al uso de sensores de ínfimo tamaño. Máquinas que ejecutan movimientos y que antes podían equiparse, en el mejor de los casos, con detectores para cilindros, dispondrán de muchas otras funciones sensoriales. El sensor y la operación de procesamiento de las señales estarán unidos en un sólo bloque. Pensándolo bien, a los especialistas en automatización industrial les espera un futuro fascinante. Ello significa que los usuarios deberán dedicarse intensamente al estudio de esta materia. El presente manual pretende contribuir a ese estudio. Sensores, los órganos sensoriales técnicos 9

11 . Por qué utilizar sensores? La subsistencia de las sociedades industriales modernas depende de la automatización. El ser humano primero se libró del esfuerzo físico en las fábricas utilizando máquinas y actuadores de diversa índole. Este proceso duró varios siglos y puede calificarse como la era de la mecanización. A esta era le siguió la era de la paulatina automatización que, a su vez, supone la existencia de técnicas de control de alto nivel. Ya en el año 9, por ejemplo, la empresa inglesa Morris Motors instaló en su planta una línea de fabricación paso a paso para la producción de bloques de cilindros, consiguiendo fabricar 5 unidades por hora. Sin embargo, el método no se impuso porque el sistema de control mecánico disponible en la época no cumplía los requisitos necesarios. La ingente cantidad de componentes utilizados actualmente con ese fin ha creado una situación casi paradisíaca en ese sentido. Los sistemas de procesamiento de señales han experimentado una evolución aún más rápida, gracias a los microprocesadores, la lógica difusa (fuzzy-logic), los algoritmos genéticos y a los primeros intentos de crear una forma de inteligencia artificial. Sin embargo, todas las informaciones, los datos y valores de medición que se procesan, tienen que captarse primero. Esta operación puede asumirla el ser humano utilizando aparatos de medición, o bien puede realizarse mediante sensores sin que intervenga el hombre. Sin sensores, los sistemas automáticos no pueden reaccionar. Las máquinas sin sensores son ciegas, sordas y carecen de relación con su entorno. Si un motor eléctrico no dispone de un circuito de protección para evitar su calentamiento, una persona tendría que estar observando constantemente el instrumento de indicación de la temperatura para poder desconectar la máquina en caso de emergencia. La automatización moderna permite la fabricación de series cada vez más pequeñas, con lo que las máquinas tienen que ser suficientemente versátiles para adaptarse a las condiciones que cambian con frecuencia. Esta necesidad explica el auge que la técnica de los sensores experimentó en el transcurso de los últimos 0 años y el éxito que seguirá teniendo en el futuro. Pronosticando la evolución futura, es posible que las próximas generaciones de sensores se rijan por las siguientes tendencias: Mayor integración; es decir, mayor grado de inteligencia del sensor y menor consumo de energía Miniaturización mediante microelectrónica y microsistemas (microestructuras) Disminución de los costos gracias a la fabricación en grandes series (capas delgadas y gruesas, ASIC) Desarrollo de estándares de transmisión de datos para sistemas de sensores (sistemas de bus, comunicación entre el nivel de campo y de control, diagnóstico, localización de fallos) Reducción considerable del trabajo de instalación y cableado; inclusión sencilla de sensores y actuadores en la red de bus Combinación más sencilla de aparatos de diversas marcas Sistemas de medición más fiables, para instalarlos y olvidarse de ellos. 0 Sensores, los órganos sensoriales técnicos

12 . Clasificación y definición de conceptos Los sensores se utilizan para medir magnitudes físicas o electroquímicas y transformarlas en señales eléctricas inconfundibles. El concepto sensor proviene del latín sensus que significa sentir o percibir. Este concepto empezó a utilizarse en las publicaciones especializadas en el transcurso de la década de los años setenta. Antes se utilizaban conceptos como receptor, emisor, impulsor, medidor, transductor o transmisor. En la fig. - se muestra un esquema que explica el funcionamiento general de un sensor. Se puede apreciar que, por regla general, es necesario procesar de alguna manera las señales (procesamiento previo) antes de que la información llegue a un sistema ejecutor constituido por actuadores. La función del sensor se aprovecha para la primera conversión de señales recurriendo a diversos principios físicos. Fig. - Principio de funcionamiento de un sensor x e Magnitud medida x a Señal de salida x e Transformación (mecánica) Sensor elemental Elemento de detección x a Adaptador Convertidor Procesamiento de las señales Si el procesamiento de las señales es más complejo, el sensor se conecta a un microprocesador. En ese caso (y más bien por razones de marketing) se utiliza el término de sensor inteligente (del término en inglés smart sensor ). Además de los conceptos sensor y detector también se utilizan los siguientes: Elemento de detección o sensor elemental Esta es la denominación del elemento de conversión propiamente dicho, que se encarga de convertir la magnitud no eléctrica, obtenida por un efecto físico, en una magnitud eléctrica. En determinados casos es necesario interponer una magnitud adicional para realizar la conversión. Sistema de sensores Denominación aplicada a un sistema que consta de varios componentes de medición y evaluación y en el que la medición se lleva a cabo en el mismo momento de producirse la transmisión que causa un efecto. En los sistemas de sensores están incluidos el objeto que se mide, el sensor como tal y el entorno. Estos sistemas incluyen las funciones esenciales de la transmisión de los datos. Sensores, los órganos sensoriales técnicos

13 Sistemas de sensores múltiples Denominación aplicada a un sistema compuesto por varios sensores individuales que se encargan de medir simultáneamente varias magnitudes. Suelen ser sensores con semiconductores, por lo que sus dimensiones son muy pequeñas. Los sistemas de sensores múltiples pueden ser de tres tipos: Combinación de sensores con diversos principios de medición (por ejemplo, medición táctil, óptica, acústica). En este caso se trata de una combinación heterogénea Combinación de sensores con el mismo principio de medición, montados en diversos lugares del sistema. En este caso se trata de una combinación homogénea Sensor individual para la detección de diversas operaciones relacionadas entre sí (por ejemplo, objetos en movimiento) Los sensores también pueden clasificarse en binarios, digitales y analógicos. Los sensores binarios (denominados comúnmente detectores) son conmutadores bivalentes que sólo funcionan con las señales eléctricas ON y OFF, tal como sucede, por ejemplo, en el caso de detectores de proximidad, presostatos o termostatos. Los sensores analógicos, por lo contrario, emiten constantemente un valor de medición físico, por lo general en forma de tensión o corriente eléctrica. Este tipo de sensores incluye aquellos utilizados para medir distancias, ángulos, fuerzas o caudales. Calibrándolos, es posible utilizarlos como comparadores de valores medidos. Por calibración se entiende la definición entre la magnitud medida (valor real) y el valor indicado (valor de medición) según la norma DIN 9. Ejemplo: Valor medido = 0,00; valor indicado = 0,86; Calibración: corregir la indicación a 0,00 Cualquier detección de las propiedades de un objeto mediante sensores se rige por el principio siguiente: el objeto modifica o modula de alguna manera la energía y el sensor analiza la información correspondiente. En ese sentido puede diferenciarse entre sensores activos (que incluyen la energía para el emisor y el receptor) y sensores pasivos (que utilizan una fuente energética externa). Ello significa que los tipos de sensores pueden clasificarse en función de la forma de energía, tal como se muestra en la fig. -. Las características esenciales y las posibles aplicaciones de los sensores dependen de las leyes físicas válidas en cada caso. Sensores, los órganos sensoriales técnicos

14 Fig. - Clasificación de los sensores en función de la energía Energía mecánica electromagnética térmica óptica radiactiva Tipo de sensor táctil, acústico, fluídico eléctrico, magnético, inductivo, capacitivo, dieléctrico, de arco voltaico térmico, de imagen de radiación térmica geométrico-óptico, de generación de imágenes de absorción de radiación, de difusión de radiación Los sensores tienen que entenderse y configurarse como partes que se integran en un conjunto compuesto por otros componentes y grupos de componentes. Por ello es necesario que sean lo más fiables posible. Además, tienen que ser insensibles a posibles interferencias (sensibilidades colaterales) y tienen que ser capaces de regularse a sí mismos. Sensores, los órganos sensoriales técnicos

15 Los sensores en la producción industrial En el transcurso de la industrialización, los procesos de fabricación fueron racionalizándose paulatinamente. De esta manera también surgió la necesidad de dotar a las máquinas de las facultades sensoriales del ser humano. Por ejemplo, durante la década de los años treinta se utilizaron por primera vez células fotoeléctricas para clasificar granos de arroz o cigarros según su color. Posteriormente, dichas células se utilizaron para etiquetar latas de conservas; en una sección de control de árboles de levas de una fábrica estadounidense incluso fue posible sustituir operarios utilizando células fotoeléctricas. En la actualidad existe una ingente variedad de sensores y las posibles aplicaciones aumentan constantemente. Casi no hay máquina moderna que no funcione con la ayuda de sensores. Lo que fue cierto en la época de James Watt, sigue siendo válido en la actualidad: es imposible controlar o regular algo si no se ha medido antes. James Watt sólo disponía de medios mecánicos para hacerlo. Hoy en día, la microelectrónica moderna y otras avanzadas tecnologías permiten utilizar soluciones mucho más sofisticadas. En la actualidad se aprovechan unos 50 fenómenos físicos y químicos para obtener las informaciones que necesitan los sistemas automáticos para sustituir y proteger al ser humano, para aprovechar las máquinas de modo óptimo y para fabricar productos de alta calidad.. Funciones y efectos aprovechables Existen aproximadamente 5000 fenómenos físicos que puede aprovecharse para el funcionamiento de sensores. Los efectos más usuales se explican en este manual, aunque también se incluyen explicaciones de sensores que funcionan de acuerdo con principios no aprovechados hasta la actualidad. Cómo detectar la magnitud que se medirá? Mediante un contacto mecánico directo o utilizando un sistema mecánico acoplado (sensor táctil) Mediante un sensor que reacciona sin establecer contacto (sensor de aproximación) Mediante un sistema que genera imágenes, en el que la evaluación de la magnitud no depende directamente de la distancia del objeto medido (cámara con sistema de procesamiento de imágenes) Qué magnitudes hay que detectar en la práctica de la fabricación industrial y qué efectos pueden aprovecharse? Detección de magnitudes mecánicas Inducción Efecto piezoeléctrico y efecto piezoeléctrico recíproco Resistencia eléctrica y su dependencia de las dimensiones geométricas Modificación de la resistencia específica aplicando tensión mecánica Acoplamiento de dos bobinas a un núcleo ferromagnético Dependencia de la inductancia de una bobina de la resistencia magnética Dependencia de la capacidad de un condensador de las dimensione geométricas Los sensores en la producción industrial

16 Modificación del coeficiente de permeabilidad relativa aplicando tensión mecánica Dependencia de la frecuencia propia de una cuerda o una vara de tensiones mecánicas Método de medición de la presión efectiva Obtención de un impulso (medidor de caudal según Coriolis) Turbulencias obtenidas detrás de un cuerpo interpuesto Medición del caudal mediante la transmisión de temperatura Dependencia de la velocidad del sonido de la velocidad del medio Detección de magnitudes térmicas Efecto termoeléctrico Efecto piroeléctrico Dependencia de la resistencia eléctrica de la temperatura Dependencia de la conductividad de la temperatura Ferroelectricidad Dependencia de la frecuencia de resonancia del cuarzo de la temperatura Detección de radiaciones Efecto fotoeléctrico exterior Efecto fotoeléctrico interior, efecto de barrera fotoeléctrica Efecto fotoeléctrico, efecto de Compton y generación de cargas eléctricas mediante fotones Excitación luminiscente, radiación radiactiva Detección de magnitudes químicas Formación de potenciales electroquímicos en capas delimitantes Modificación de la intercambiabilidad en límites de fases Dependencia del paramagnetismo del oxígeno de la temperatura Análisis de gases mediante determinación de la conductividad o coloración por calor Conducción de iones de hidrógeno en electrolitos de cuerpos sólidos Principio del sensor de iones por combustión Propiedades higroscópicas de LiCl Dependencia de la capacidad del dieléctrico Los sensores se utilizan en las más diversas ramas industriales. Ello significa que los sensores utilizados, por ejemplo, en la técnica médica tienen que cumplir otros requisitos que los que se emplean en las máquinas de las fábricas. Qué funciones tienen que cumplir los sensores utilizados en las plantas industriales? Comprobación de la presencia de objetos Presencia de objetos individuales, por ejemplo arandelas Control de la cantidad completa de piezas, por ejemplo en una sección de montaje Detección de líquidos u cantidades que fluyen Recuento de piezas Los sensores en la producción industrial 5

17 Captación de la identidad de los objetos Detección de piezas no admitidas (falsas, defectuosas, inservibles) en un proceso Clasificación de objetos admitidos, por ejemplo según tolerancias o tipos Control y detección de signos ópticos (por ejemplo, escritura corriente, código de barras, códigos matriciales) Detección de la posición y/o orientación de objetos Detección de objetos individuales en función de su entorno (por ejemplo, piezas que se recogerán de una cinta transportadora) Detección de objetos en función de la utilización de herramientas (por ejemplo, punto de unión en relación con el soplete) Detección de la orientación de objetos en relación con la superficie limitada sobre la que se encuentran (por ejemplo, en operaciones de optimización de cortes ( nesting ) Medición de la longitud y de los ángulos de objetos (por ejemplo, para controlar tolerancias, desviaciones, deformaciones, holguras, inclinaciones, saltos, excentricidades, grosores) Detección de las formas de objetos Control de perfiles (por ejemplo, para comprobar la calidad de las roscas) Control de zonas de objetos (por ejemplo, para comprobar la presencia de cantos) Control de la cantidad completa de determinadas formas (por ejemplo, para comprobar la forma completa de una pieza de plástico inyectado) Medición de deformaciones (para determinar fuerzas y momentos) Detección de características de la superficie de objetos Control de la microgeometría de objetos (por ejemplo, grado de rugosidad) Control de tonalidades (por ejemplo, para clasificar astillas de vidrios) Control de la homogeneidad de objetos (por ejemplo, textura, daños o tonalidades indebidas) Comprobación de las cualidades del material de objetos Medición de la transparencia o del brillo de objetos Diferenciación entre diversos materiales (por ejemplo, al clasificar objetos de plástico reciclado para controlar la homogeneidad del material). Análisis de aplicaciones y criterios de selección Si para automatizar un proceso se necesitan sensores, primero deberá saberse qué funciones deberán ejecutar los sensores y elaborarse un pliego de condiciones para cada sensor. Al analizar la situación, deberá responderse a las siguientes preguntas: Qué irregularidades pueden surgir en el proceso? Qué irregularidades son inaceptables, por lo cual será necesario utilizar un sensor capaz de ejecutar la función en cuestión de modo fiable? Qué condiciones generales (polvo, humedad, temperatura, etc.) deberán tenerse en cuenta? 6 Los sensores en la producción industrial

18 Qué magnitudes son importantes y cuáles son los valores conocidos? De qué modo deberán transmitirse las informaciones? Qué principio físico promete conseguir el mejor resultado? De qué energía auxiliar deberá disponerse? Antes de decidir, es necesario tener en cuenta numerosos aspectos; algunos de ellos se mencionan a continuación. Aspectos a tener en cuenta al decidir si los sensores son apropiados para una aplicación determinada: Tiempos de respuesta, tiempos Distancia de detección de reacción, velocidad de conmutación Variación del punto de detección, Sistema de conexiones (sistema de histéresis del punto de detección, ó hilos, conexión serie o paralela, etc.) Clase de protección Seguridad del funcionamiento, Alimentación de tensión (tensión de funciofrecuencia de fallos, fiabilidad namiento, fluctuación de la tensión, Posibilidad de control automático) picos de tensión, Margen de la temperatura de funcionamiento Supresión de interferencias (insensibilidad Posibilidad de ajustar los puntos de detección, frente a interferencias externas, tales como la sensibilidad y el umbral de respuesta vibraciones, golpes, luz externa, etc.) Resolución, precisión de la medición Disponibilidad Resistencia a la corrosión Resistencia a temperaturas Duración, vida útil Protección ante sobrecargas Límites del rendimiento, (anticortocircuitaje, polos inconfundibles, margen de rendimiento resistencia a sobrecargas) Propiedades del objeto (material, grado Economía (relación entre costo y de remisión, estructura de la superficie, etc.) rendimiento, incluyendo los costos Montaje (dimensiones, masa, condiciones de montaje y puesta en funcionamiento) para el montaje, adaptación al lugar Homologación para aplicaciones especiales de la detección) (sala limpia, resistencia a explosiones, Redundancia de la unidad de evaluación protección de operarios, etc.) de datos Precisión de repetición del punto Ausencia de reacciones secundarias de detección Para saber si un sensor es apropiado, estos criterios tienen que ponderarse según prioridades, ya que no existe un sensor capaz ofrecer de modo completo todas las cualidades exigidas. Cómo proceder al seleccionar los sensores más apropiados? Elegir el principio físico más apropiado Determinar el margen de medición necesario Comprobar el posible cambio de las magnitudes medidas Definir el grado de resolución de la señal medida 5 Determinar el valor mínimo que deberá medirse 6 Definir el margen de error admisible, causado por el comportamiento estático y dinámico 7 Determinar las medidas de apantallamiento (compatibilidad electromagnética) 8 Determinar los medios necesarios para la amplificación y evaluación de la señal de medición 9 Evaluar la seguridad del funcionamiento, la fiabilidad, la duración y el costo de mantenimiento 0 Considerar el coste del sensor Los sensores en la producción industrial 7

19 Existen numerosas recomendaciones específicas que deberían tenerse en cuenta al seleccionar los sensores que se utilizarán en una aplicación determinada. Por ejemplo, si puede elegirse, es recomendable utilizar barreras de luz sin reflexión en caso de ser necesario utilizar un sistema de detección óptica. La siguiente alternativa es una barrera de luz de reflexión. Ésta tiene un alcance de aproximadamente la mitad de una barrera sin reflexión, y es capaz de detectar de modo fiable la mayoría de los materiales. Sin embargo, si las piezas tienen superficies brillantes, es posible que las barreras de luz no funcionen correctamente. En ese caso deberá optarse por aparatos capaces de polarizar la luz. Considerando que en el caso de las barreras de luz el receptor recibe luz en ausencia de piezas y, en su presencia, se interrumpe la señal, puede afirmarse que se trata de un sistema de detección que se controla a sí mismo, ya que la señal desaparece también si el emisor ya no envía el haz de luz. Las barreras de luz de reflexión se utilizan si los objetos únicamente pueden detectarse desde un lado. Estos sensores también son capaces de comprobar la presencia de objetos transparentes, mientras que no son apropiados si las piezas tienen superficies de color negro mate. Si los objetos son muy pequeños, pueden utilizarse sistemas optoelectrónicos con fibra óptica. Si es necesario detectar los cantos de una pieza y si las distancias son mayores, es preferible utilizar barreras de reflexión de rayos láser. En el caso de sensores o detectores capacitivos no es necesario que la zona activa contenga metales y materiales que tengan una constante dieléctrica relativamente alta. Al utilizar varios sensores que puedan influirse recíprocamente, deberán respetarse unas distancias mínimas determinadas. Los depósitos de polvo pueden provocar fallos. En esos casos es preferible utilizar sensores capacitivos con electrodo de compensación adicional. Los rayos X intensos y los campos magnéticos fuertes pueden afectar el funcionamiento de sensores o detectores inductivos y capacitivos. En zonas de soldadura por resistencia, por ejemplo, existen tales campos magnéticos. En consecuencia, deberán elegirse detectores insensibles a las elevadas intensidades de la soldadura. Al montar detectores inductivos es recomendable tener en cuenta las condiciones imperantes en cada caso. Si el detector tiene que montarse a ras con una superficie de la máquina, es posible que sea necesario prever un entallamiento de los cantos de la máquina. Dicho sea de paso, siempre es aconsejable utilizar detectores con indicación mediante LED con el fin de poder controlar su estado de funcionamiento. Aunque los contactos Reed utilizados como emisores de señales en cilindros neumáticos resisten golpes equivalentes a varias veces la aceleración terrestre, aún así es recomendable protegerlos contra golpes. Además, también estos detectores pueden fallar si están expuestos a un campo magnético intenso. Asimismo, es necesario respetar una distancia mínima con relación al siguiente cilindro neumático. En vez de contactos Reed también pueden utilizarse detectores de proximidad magnético-inductivos sin contacto. Si bien es cierto que estos detectores tienen un costo de adquisición algo más elevado, son más insensibles a las interferencias y funcionan de modo más preciso. 8 Los sensores en la producción industrial

20 Cabe también destacar que muchos detectores no son apropiados para el control directo de las bobinas de electroválvulas. Tratándose de un control no electrónico, debería recurrirse a relés auxiliares o preverse un circuito de protección adecuado. Los detectores de presión binarios (todo-nada) están provistos de un muelle (que ocasiona una resistencia de rozamiento), por lo que tienen una histéresis en el punto de detección. Al aumentar la presión y alcanzarse el punto ajustado previamente, emiten una señal eléctrica. Al descender la presión, el interruptor no conmuta exactamente en el mismo punto. Ello significa que el punto de conexión no es igual al punto de desconexión. Esta característica (histéresis) deberá tenerse en cuenta al efectuar el ajuste del presostato si éste ha de conmutar al aumentar la presión. Si dos detectores de ultrasonidos están montados cerca uno del otro, el detector B puede detectar un eco ocasionado por el detector A. En ese caso se produciría un error de medición. Sincronizando todos los detectores es posible excluir esa interferencia recíproca, ya que todos emiten la señal a la vez. En esas circunstancias no surgen problemas si la distancia que tiene que recorrer el sonido del detector A hacia el detector B es mayor que la distancia de detección. La transmisión multiplex sería una alternativa viable. En ese caso, los detectores se activan consecutivamente, con lo que tampoco se producen interferencias entre ellos. Qué sensores se utilizan con mayor frecuencia? Analizando el mercado mundial, el ranking de los tipos de sensores es el siguiente (datos de Intechno Consulting, actualizados en el año 998): Sensores termosensibles Sensores de presión Sensores de caudal Sensores binarios de posición (o detectores) Sensores de posición Sensores de magnitudes químicas en líquidos Sensores de nivel Sensores de velocidad Sensores de magnitudes químicas en gases Se estima que en el año 000, el mercado mundial de sensores para fines civiles ascendió a más de 0 mil millones euros. Cabe suponer que esta cantidad se duplicará en el plazo de los próximos diez años. Los sensores en la producción industrial 9