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Cinco tecnologías de sensores industriales que mantienen las máquinas en funcionamiento
Devin Brock, Gerente de Conocimiento de productos y capacitación, Sensores, TE Connectivity
Autor
Contenido publicado originalmente en el libro digital Conectividad de alta confiabilidad para entornos exigentes, 2021
Los sensores industriales han desempeñado un papel fundamental en las aplicaciones en las plantas de producción durante años. Sin embargo, a medida que las fábricas adquieren mayor autonomía y se preparan para el Internet industrial de las cosas (IioT), los requisitos para los sensores industriales son cada vez más exigentes. Los últimos avances en sensores responden a tendencias de IoT como miniaturización, digitalización, fusión de sensores, menor consumo de energía e integración de tecnologías de comunicación inalámbrica. Incorporar estas tendencias y, al mismo tiempo, lograr que los sensores resistan los entornos exigentes habituales en las plantas de producción representa un reto que puede superarse con los materiales y diseños adecuados. Los datos precisos y confiables de los sensores industriales son importantes, ya que reducir el tiempo de inactividad de las máquinas en aplicaciones industriales es fundamental para la experiencia del cliente y la rentabilidad de las aplicaciones del IIoT.
Los sistemas de detección del estado de los equipos determinan si estos funcionan de forma correcta e identifican los primeros signos de deterioro. Por lo general, se realiza una evaluación para identificar los equipos críticos y los modos de falla más comunes. Esta información puede utilizarse para seleccionar sensores industriales que detecten el estado de componentes específicos del equipo y proporcionen los datos necesarios para identificar posibles signos de deterioro y modos de falla. Ya sea un acelerómetro que detecta vibraciones de alta frecuencia en maquinaria rotativa o un sensor de temperatura que detecta sobrecalentamiento en el rodamiento de un motor, es fundamental seleccionar la tecnología de sensores adecuada para identificar posibles modos de falla y aumentar la continuidad de servicio de los equipos críticos en las plantas de producción. Los sensores de vibración, propiedades de fluidos, presión, temperatura, humedad, velocidad y posición pueden desempeñar un papel fundamental en las aplicaciones industriales. Estos sensores industriales, junto con las herramientas de análisis adecuadas, ayudan a reducir el tiempo de inactividad al predecir fallas en las máquinas, aumentar la productividad, reducir los costos de mantenimiento y mejorar la seguridad de los trabajadores.
Las siguientes cinco tecnologías de sensores son fundamentales para reducir el tiempo de inactividad de maquinaria crítica en entornos industriales con condiciones de operación severas.
Sensores de vibración
En la maquinaria industrial, las vibraciones anormales son un indicador clave de que se requiere mantenimiento. Cada equipo tiene un patrón de vibración característico durante su funcionamiento normal. Los acelerómetros pueden monitorear tanto la magnitud como la frecuencia de la vibración de los equipos. Un aumento en la magnitud de las vibraciones o la presencia de vibraciones con frecuencias más altas o diferentes altera el patrón de vibración del equipo. La información sobre las vibraciones puede utilizarse para determinar cuándo un equipo requiere mantenimiento e incluso para identificar el componente o los componentes específicos que deben repararse o reemplazarse. Los sensores de vibración pueden medir pequeños cambios en las vibraciones para aplicaciones de mantenimiento predictivo y preventivo, lo que ayuda a mantener la continuidad y eficiencia de las operaciones de la fábrica. Los sensores pueden integrarse en los controles y equipos mediante acelerómetros para montaje en PCB o instalarse en el exterior mediante acelerómetros inalámbricos o plug-and-play, resistentes y sellados. Los acelerómetros industriales deben diseñarse y fabricarse para resistir las exigencias de las aplicaciones industriales generales con alta sensibilidad, resolución y ancho de banda para detectar con precisión los distintos niveles de vibración en aplicaciones de maquinaria crítica.
Acelerómetro triaxial integrado de 830M1
A medida que la automatización de las fábricas aumenta, los sensores se utilizan para recopilar datos críticos de rendimiento que ayudan a aumentar la eficiencia de la maquinaria. El acelerómetro triaxial integrado 830M1 de TE Connectivity ofrece detección avanzada de aceleración para evaluar el estado de la maquinaria en aplicaciones que requieren un amplio ancho de banda, tamaño compacto, bajo consumo de energía y rendimiento robusto.
Sensores de presión
Los sensores de presión miden la presión de líquidos o gases en aplicaciones que abarcan desde el control de procesos industriales y los sistemas HVAC hasta bombas y compresores industriales. Por ello, deben resistir de forma confiable la exposición a medios severos, como agua contaminada y fluidos ligeramente corrosivos. Los sensores de presión también desempeñan un papel fundamental en aplicaciones industriales como el control y seguimiento de procesos, bombas y compresores, y una amplia variedad de sistemas neumáticos e hidráulicos. Los sensores de baja presión pueden utilizarse para monitorear el flujo de aire en los sistemas HVACR, así como para determinar cuándo es necesario reemplazar los filtros. A medida que las fábricas incorporan tecnologías más inteligentes y conectadas, las empresas implementan soluciones más avanzadas. Algunos sensores de presión ahora cuentan con antenas integradas compatibles con tecnología Bluetooth, lo que facilita el monitoreo inalámbrico y mantiene un alto rendimiento en entornos industriales severos.
Ideal para fábricas inteligentes, el transductor de presión inalámbrico M5600 de la línea Microfused de TE Connectivity cuenta con una carcasa de acero inoxidable y policarbonato, que resiste entornos industriales severos.
Sensores de temperatura y de humedad
La temperatura es el parámetro ambiental que se detecta con mayor frecuencia y desempeña un papel fundamental en el seguimiento de condiciones y otras aplicaciones industriales. Se utilizan diversas tecnologías para detectar la temperatura de componentes como bobinados de estatores, rodamientos y muchos otros. La temperatura puede ser clave para detectar desgaste, sobrecargas y otras condiciones que pueden provocar fallas prematuras de los equipos y el tiempo de inactividad correspondiente. La detección de humedad, junto con la de temperatura, puede ser fundamental para el control y la eficiencia de diversos procesos industriales, como aquellos que utilizan pinturas, solventes y tintas de impresión. La comodidad y productividad de los empleados también son aspectos importantes en la mayoría de las instalaciones industriales. El monitoreo y control de la humedad y la temperatura dentro de rangos específicos ayudan a maximizar la productividad y preservar la salud de los empleados. Los sensores de temperatura sin contacto, como las termopilas infrarrojas, también se utilizan en sistemas de medición de temperatura corporal para ayudar a monitorear el bienestar de los empleados, así como en equipos rotativos y otras aplicaciones en las que no es posible el contacto físico con la maquinaria.
Sensores digitales de temperatura TSYS03
El sensor digital de temperatura TSYS03 de TE Connectivity ofrece una detección precisa de temperatura en aplicaciones con grandes limitaciones de espacio y cuenta con un encapsulado XDFN6 miniatura, líder en la industria, salida digital y direcciones I²C configurables.
Sensor de temperatura y humedad HTU31D
El sensor HTU31D de TE Connectivity proporciona mediciones rápidas y precisas de humedad, y mantiene un rendimiento constante incluso ante condiciones extremas de temperatura y humedad.
Sensores de posición
Los sensores de posición proporcionan la retroalimentación precisa necesaria para detectar y controlar de forma eficiente una amplia variedad de maquinaria industrial, como equipos de perforación, máquinas CNC, robots industriales y equipos de automatización. Sin embargo, las condiciones adversas comunes en entornos industriales, como temperaturas extremas, humedad, suciedad, residuos, vibraciones e impactos constantes, representan grandes desafíos para muchos sensores. Los sensores de posición magnetorresistivos anisotrópicos (AMR) son una tecnología comprobada para detectar la posición con precisión y confiabilidad en entornos industriales severos. Los sensores AMR también son relativamente insensibles a los cambios de temperatura y de intensidad del campo magnético. Otras tecnologías, como los transductores diferenciales lineales variables (LVDT), los potenciómetros de precisión y los sensores de extensión de cable (por ejemplo, potenciómetros lineales de cable), se utilizan en diversas aplicaciones industriales de detección de posición.
Sensores de propiedad de fluidos
Los entornos industriales requieren soluciones multiparamétricas eficaces para detectar las condiciones de los lubricantes y aceites utilizados en equipos y sistemas. Los sensores de propiedades de fluidos detectan de forma continua las propiedades de aceites y lubricantes para comprobar su eficacia e indicar cuándo deben reemplazarse, ya que una lubricación adecuada es esencial para el funcionamiento eficiente de la maquinaria y para prolongar la vida útil de los equipos. Estos sensores suelen utilizarse en entornos industriales exigentes, con altos niveles de suciedad y vibración, además de variaciones considerables de temperatura. Por lo tanto, para proporcionar datos precisos y confiables, estos sensores deben estar alojados en un empaque resistente y optimizados para soportar años de exposición a condiciones adversas y ofrecer rendimiento duradero a largo plazo.
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