Fundamentos de Sensores y Captadores en Sistemas de Automatización Industrial

Sensores: Elementos Clave en la Tecnología Industrial

Los sensores son dispositivos fundamentales encargados de recoger información y transmitirla a aquellos sistemas automáticos que dependen de ella para su funcionamiento.

Definición y Función del Sensor

Un sensor actúa como un convertidor de señales. Su capacidad reside en traducir una señal física (como temperatura, presión, tiempo, etc.) en otra señal diferente, más sencilla de evaluar, típicamente una señal eléctrica o neumática.

Clasificación de los Sensores y Captadores

Los sensores se clasifican según el modo en que interactúan o detectan el elemento a controlar:

• Captadores de información por contacto físico

  Detectan la posición de un elemento de un automatismo o pieza mediante contacto directo. Dentro de este grupo se encuentran las válvulas de accionamiento mecánico o los finales de carrera.

• Captadores de información por presencia física

  Captan la presencia de un elemento por proximidad, sin necesidad de contacto físico. Incluyen los detectores neumáticos de baja presión, detectores inductivos, fotocélulas, detectores capacitivos, etc.

• Captadores de información por suposición (o temporización/secuencia)

  Determinan que se ha realizado una operación basándose en una suposición, ya sea en función del tiempo transcurrido o por la presión alcanzada en un punto del sistema. Forman parte de este grupo los temporizadores y las válvulas de secuencia.

Temporizadores Neumáticos

El tiempo de respuesta de una válvula depende de la presión de pilotaje, de la sección del cabezal de pilotaje y del caudal de alimentación.

Si se actúa sobre el caudal de alimentación, por ejemplo, estrangulándolo, se consigue que la válvula tarde un tiempo determinado en actuar. Este tipo de temporizador permite tiempos muy cortos.

Un temporizador neumático está formado por:

• Una válvula estranguladora unidireccional.
• Un pequeño depósito neumático (acumulador neumático o capacidad).
• Una válvula 3/2 accionada neumáticamente.

La actuación de la válvula se retrasa durante el tiempo que el aire tarda en llenar la capacidad. En el caso de que la válvula sea una 3/2 NA (Normalmente Abierta), estamos ante un anulador de señal.

Válvulas de Secuencia

Este elemento está formado por una válvula pilotada neumáticamente y con retorno por muelle. La tensión del resorte se regula de forma que la válvula mantenga su posición hasta que la presión de pilotaje alcance un valor capaz de vencer al muelle.

Detalle de Tipos de Captadores

Captadores de Información por Contacto Físico

En este grupo se incluyen las válvulas de accionamiento mecánico y muscular, así como los elementos de accionamiento eléctrico que actúan por contacto físico.

Detección por Obturación de Fuga

Consisten en una pieza con un orificio de alimentación de presión (P), una salida a escape libre y una salida de señal de pilotaje (A). Si no se detecta ningún elemento, el aire circula de P hacia el escape libre. En caso contrario, el fluido retrocede hasta A y envía una señal de pilotaje.

Detectores por Presencia Física

No precisan contacto con la pieza, pero sí su presencia.

• Detectores por reflexión

  Constan de un elemento emisor (canal anular) y un elemento transmisor (tobera). Si ningún elemento impide el flujo de aire, este fluye a través del emisor. Cuando un objeto se aproxima al detector, el chorro de aire choca contra él y comienza a fluir hacia la tobera.

• Detectores de barrera

  Están formados por una boquilla anular emisora y otra receptora, montadas sobre distintos cuerpos. El aire sale por ambas boquillas y forma una barrera. Una salida (X) en el cuerpo del receptor envía una señal de ausencia de pieza. Cuando la barrera se interrumpe, deja de existir dicha señal.

• Detectores de horquilla

  Constan de un elemento receptor y otro emisor sobre el mismo cuerpo. Cuando el aire circula normalmente desde el emisor hasta el receptor, se emite una señal de ausencia de pieza. Cuando se interrumpe la barrera, desaparece esta señal.

• Interruptores neumáticos de proximidad

  Consisten en un detector de horquilla cuya señal se interrumpe por una lengüeta en L. Un anillo magnético del émbolo, solidario al émbolo, atrae la lengüeta cuando entra en su campo de detección y establece la señal de presencia. Si no está activada, el aire sale al exterior por un orificio del detector.

Amplificadores de Señal

La presión de la señal que envían los sensores es muy pequeña. Para amplificarla se recurre a aumentar la superficie del émbolo de accionamiento de la válvula. Un amplificador de presión es una válvula 3/2 que tiene una membrana de gran superficie en el émbolo de mando. En el caso de que el amplificador anterior sea insuficiente, se recurre a amplificadores de dos etapas.