Sensores Inductivos y de Proximidad, la Mejor Selección

Por José Salinas
InTech México Automatización,
Edición Octubre – Diciembre 2010

INTRODUCCIÓN

Existen diferentes criterios para la selección de un sensor, sin embargo se recomienda usar la descripción por su principio de detección; con un sensor óptico se puede percibir un objeto metálico, pero por definición de operación, los inductivos fueron desarrollados para alcanzar cuerpos metálicos, por lo que se recomienda el uso de ellos

Hoy en día no se concibe la automatización sin el uso de sensores, estos fueron desarrollados en la década de los 50 y hoy en día se pueden encontrar de diferentes funciones y tipos, todo en relación de la aplicación y principio físico de operación.

Sin embargo el inicio de las aplicaciones comienza con las definiciones, para lo cual podemos encontrar las siguientes:

  1. Sensor: Instrumento para detectar el estado del proceso/posición, el cual convierte una variable física en una señal eléctrica.
  2. Sensor de Proximidad: Instrumento para detectar objetos a distancia, sin contacto físico.

De estas dos definiciones partimos…el primero es un instrumento que está en contacto con el proceso, y como resultado entrega como función de salida una señal que indica si el proceso está dentro de los parámetros adecuados o no; como ejemplo de este tipo se encuentran los sensores de flujo y presión, que en aplicaciones para la industria de la manufactura son ampliamente usados tanto para el monitoreo como para el control del aire.

Sin embargo, no sólo el hecho de controlar el suministro de aire es importante, la aplicación real de estos dispositivos es el “ahorro de energía”, el cual se logra monitoreando estos dos parámetros.

Es así que el cuidar el consumo de aire en una máquina tanto en “gasto” como en presión, permite un uso eficiente de la energía y por tanto ahorro de la misma. Para el caso de los sensores de proximidad, estos se pueden encontrar, por su principio de operación, en los siguientes tipos:

  1. Inductivos, para detectar objetos metálicos;
  2. Magnéticos, para detectar imanes;
  3. Ópticos, para detectar cualquier objeto que pueda reflejar u obstruir el paso de un haz de luz;
  4. Ultrasónicos, para detectar cualquier objeto que sea capaz de reflejar el sonido y
  5. Capacitivos, los cuales detectan cualquier objeto, sea sólido o líquido.

Los cinco tipos de sensores tienen el mismo diagrama funcional a bloques:

Figura. Cinco tipos de sensores

UNA BUENA ELECCIÓN

Se debe considerar lo siguiente como características de operación/uso para la correcta selección del sensor de proximidad.

Los sensores ópticos son susceptibles a interferencias como:

  • Si el lente está sucio
  • Si el objeto a detectar es translúcido/trasparente
  • Si el objeto a detectar es claro u oscuro
  • Si el objeto a detectar es opaco o brillante
  • Si se generan nubes de polvo o vapor en el medio
  • Si existe alguna interferencia por otro generador de haces luminosos
  • Si el ángulo de reflexión de la luz es muy grande

Los sensores ultrasónicos son susceptibles a interferencias como:

  • Si la antena o receptor están sucios u obstruidos
  • Si el objeto a detectar absorbe el sonido (efecto esponja)
  • Si existe presión en el medio que evite generar el sonido
  • Si existen nubes de polvo o vapor
  • Si el ángulo de reflexión del sonido es muy grande
  • Si se genera espuma

Los sensores capacitivos son susceptibles a interferencias como:

  • Si existe humedad en el ambiente
  • Si el objeto a detectar tiene una constante dieléctrica muy alta
  • Si no se calibra bien el sensor
  • Si existen problemas de interferencia tierra física

En principio los sensores inductivos fueron creados para detectar objetos metálicos “ferrosos”, esta característica hace necesario la incorporación del concepto “factor de reducción”, que por definición indica la disminución del rango de sensado por efectos del tipo de metal a detectar, mientras menos ferroso sea el objeto, el factor de reducción será mayor, como podemos ver:

Sa = Sn x fr

Donde:

 Sa = rango de sensado final “actual”
 Sn = rango de sensado nominal
 fr = factor de reducción

Para el caso de los sensores inductivos; estos soportan las condiciones del proceso más agresivas y extremas, pueden estar cubiertos de cualquier material excepto metal y continúan su operación, esto es, el sensor puede estar cubierto de aceite, lodo, polvo, espuma, estar sujeto a presión u operar sumergido en agua; no depende su operación si el objeto es claro u oscuro, opaco o brillante y continua su operación, la única condición para que no se dispare es que no tenga en la cara sensora un objeto metálico adicional al que se pretende detectar.

Así, se dice que los sensores inductivos son los instrumentos con mejor inmunidad al medio ambiente; operan en las condiciones más adversas del medio, inclusive en algunos casos, con la debida protección mecánica, soportan ambientes corrosivos. Los sensores inductivos al igual que cualquier otro, cuentan con un rango de sensado (detección) definido, para ellos éste va en función directa a su tamaño, mientras mayor sea de la cara sensora (bobina interna) igual será su rango de detección.

Sin embargo, en el caso de los inductivos los rangos no son muy grandes comparados con los ultrasónicos u ópticos, donde se pueden alcanzar algunas decenas de metros como máximo rango. Para el caso de los inductivos, los rangos van desde 0.7 mm hasta 100 mm como máximo.

DESPUÉS DE LA APLICACIÓN

Una vez definida la aplicación, lo que continúa es determinar el tipo de señal de salida que se va a usar, lo cual depende de hacia dónde se va a llevar ésta, que por lo general se manda a los sistemas de control (tradicionalmente PLCs), aunque pueden enviarse directamente a relevadores o señales luminosas, de aquí la importancia de determinar la salida, -no es lo mismo enviar la salida a un PLC que consume su canal en promedio 7 mA que a un relevador que puede consumir su bobina 10 o 20 Watts-. No sólo es importante observar la energía de salida del sensor (voltaje y corriente) sino también el tipo de conexión, y esto va en función de la siguiente relación por tipo de señal:

  1. Señales de dos hilos de corriente alterna directa
  2. Señales de dos hilos de corriente universal (alterna y directa)
  3. Señales de tres hilos de salida a transistor tipo PNP o NPN
  4. Señales de cuatro hilos de salida a transitar tipo PNP o NPN

Finalmente se deben considerar algunos factores en cuanto a la parte eléctrica para concluir una buena aplicación, estos son:

  1. Voltaje de operación: Voltaje requerido para la operación del sensor.
  2. Corriente de operación: Corriente consumida por el sensor para su operación.
  3. Corriente en estado OFF: Corriente que fluye a través de la carga cuando el sensor de proximidad está en estado OFF.
  4. Corriente sin carga: Corriente consumida por el sensor.
  5. Corriente de corto tiempo: La corriente que puede fluir en un tiempo corto en estado ON, sin dañar al sensor (pico de corriente)
  6. Voltaje de Drop o caída de Voltaje: Caída de voltaje del sensor, en estado ON.
1+
Compartir:

Dejar un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.