Papel de los sensores en el mantenimiento industrial

Los sensores industriales representan una de las soluciones más simples y poderosas para la aplicación de automatización en procesos y el mantenimiento industrial predictivo en casi cualquier entorno imaginable.

Son capaces de prolongar la vida útil de los equipos, detectar fallos antes de que sucedan y dotar a las plantas productivas de una capacidad comunicativa sin igual.

Utilizando redes industriales e inteligencia artificial orientadas al Big Data, los sensores forman la base de sistemas de detección, predicción y control que permiten garantizar la seguridad e integridad de toda una industria.

Familiarizarse con los sensores es clave para entender cómo es que logran mejorar la productividad y la rentabilidad de las industrias en el modelo 4.0.

¿Qué es un sensor industrial?

Dicho de una manera simple, un sensor industrial es un dispositivo capaz de medir o monitorizar ciertas variables en los equipos industriales y el área de trabajo, convirtiendo los datos recolectados en información que puede ser interpretada con facilidad por un software.

Esta funcionalidad es indispensable para la automatización y el mantenimiento industrial ya que permite a los operadores de planta detectar cualquier cambio en los equipos o en el proceso en general antes de que sea un problema.

¿Cómo funcionan los sensores automatizados?

La mayoría de sensores industriales basan su funcionamiento en un factor clave: El IIoT.

El internet industrial de las cosas (IIoT) permite que los distintos sensores se comuniquen entre sí y que todos los datos que recolectan se puedan transferir a un procesador central que se encarga de convertirlos en información útil.

Usualmente, los sensores industriales requieren de una alimentación superior a la de otros equipos de detección. Este consumo extra de energía compensa la altísima capacidad de detección de eventos, control de accionadores y comunicación de datos.

Los sensores son las células más sensibles de todo el sistema de detección de eventos. Son como la piel del sistema, por decirlo de alguna manera. Los estímulos que reciben estos sensores van conectados a un órgano central que hace ajustes o dispara respuestas en los equipos según los datos que recibe del sensor. Conocidos también como accionadores.

Todo el entramado del sistema de mantenimiento industrial funciona como un sistema nervioso, dándoles a las áreas de producción la apariencia de ser un ecosistema vivo.

Estímulos y eventos que pueden ser medidos a través de los sensores de cara al mantenimiento en la industria

Los sensores están diseñados para medir ciertas variables y responder a ciertos estímulos específicos que ocurren tanto dentro como fuera de los equipos. Las variables que pueden ser medidas a través de los sensores industriales suelen clasificarse de la siguiente manera:

Estímulos ambientales

Las variables ambientales engloban a todos aquellos eventos de índole natural que tienen lugar usualmente fuera de los equipos. En esta categoría entra la temperatura, la velocidad (del viento, de objetos…), intensidad de la luz, vibración, perturbación por un objeto externo, sonido y humedad.

Estímulos mecánicos

Las variables mecánicas son todas aquellas que refieren al estado físico de un aparato o que se generan a partir de la interacción de las maquinarias con el ambiente. En esta categoría entran la presión, la distancia, dirección, sentido del movimiento, proximidad de un cuerpo y la posición del equipo.

Estímulos eléctricos

Las variables eléctricas son todos aquellos estímulos de índole energético que pueden ser medidos a través de la interacción de las cargas que llegan a los equipos. En esta categoría entran el voltaje, la resistencia, intensidad de la corriente, frecuencia, impedancia o campo magnético.

Estímulos de condiciones físicas y químicas

Las variables de condición física y reacción química también son conocidas como variables de proceso. En este grupo entran todas las variables que se pueden medir durante la fabricación de los productos o simplemente mientas las maquinas trabajan. Esto quiere decir: los aumentos de temperatura de los equipos, presión, flujo, cadencia de trabajo o turbieza de los líquidos.

Centralización de estímulos

Una vez que todo el entramado de sensores va recolectando datos valiosos o útiles, estos pasan a un módulo de control que suele incorporar inteligencia artificial orientada a los procesos de Big Data. De esta manera, los sistemas de mantenimiento automatizado estudian los patrones de conducta de la planta para detectar cualquier anomalía y accionar entonces los mecanismos ideales para solucionar la eventualidad.

Tipos de sensores industriales

Así como existen diferentes estímulos o tipos de variables a medir, lo más razonable es que el mercado ofrezca diferentes tipos de sensores, cada uno diseñado en función de la variable en especifico que se quiera controlar. Los sensores más comunes son estos seis tipos:

Sensores de temperatura

Como es de esperarse, estos sensores miden la temperatura en algún punto en concreto, sea dentro o fuera de los equipos, transformando estos datos en información relevante para el sistema de control. Los sensores digitales e infrarrojos son los más comunes.

Sensores de presión

Miden la presión aplicada en un punto y la desglosan en una magnitud que puede ser interpretada, medida y controlada como un impulso eléctrico o una intensidad de señal. Aquí también aplican los sensores de sujeción por medio de bombas de vacío.

Sensores microelectromecánicos

Los sensores microelectromecánicos o MEMS por sus siglas, son especiales para transformar estímulos físicos en señales eléctricas. Son ideales para la medición de variables como la posición, el movimiento, la vibración, grados de inclinación y aceleración.

Sensores de medición

Estos son los sensores más comunes del mercado y se encargan de medir la distancia entre dos puntos o entre el equipo con respecto a un objeto.

Sensor de proximidad

En este grupo de sensores se encuentran los detectores ópticos, capacitivos, inductivos, magnéticos, infrarrojos y supersónicos. Su función es básicamente reconocer cualquier objeto que se aproxime al sensor, ya sea una persona, un objeto o una señal en particular. Funcionan como un detector de proximidad, pero de cuerpos ajenos al equipo.

Sensores punto a apunto (sensores de par)

Este tipo de sensores en pares son extremadamente útiles dentro de la rama de automatización de procesos industriales y son capaces de medir velocidad de rotación, masa, puntos de inercia, necesidades de mantenimiento en ejes rotativos, cantidad de torción, velocidad máxima de rotación y más. Suelen estar ligados directamente con mecanismos de parada de emergencia y aceleradores.

Características de los sensores industriales

Cada uno de los sensores son claves para el mantenimiento predictivo y basan sus operaciones en un grupo de características técnicas con las cuales pueden adecuarse al sector en específico al que serán designados.

• Rango: El rango de un sensor esta conformado por el valor máximo y mínimo que puede medir de una determinada variable.
• Amplitud: La amplitud del sensor se sitúa en la diferencia que hay entre su valor mínimo y máximo que puede medir.
• Exactitud: La exactitud de un sensor indica que tan fiel a la realidad son sus mediciones.
• Precisión: La precisión de un sensor es la relación, cercanía o similitud que hay entre varias tomas de medición. Es similar a la fiabilidad y distinto a la exactitud.
• Sensibilidad: Es la diferencia que existe entre el valor de salida ante un determinado estimulo de entrada.
• Alimentación o consumo: La cantidad de energía que se requiere para poner en marcha al sensor.
• Histéresis: Mide la respuesta del sensor o la salida, a medida que los estímulos que recibe varían (aumentan o disminuye).
• Tiempo de respuesta: Es la cantidad de tiempo que necesita un sensor para mostrar un valor definitivo de salida.

Beneficios del mantenimiento preventivo por sensores

La capacidad que tienen los sensores para proveer de información precisa, combinado con los sistemas de control de accionadores, los módulos de inteligencias artificial con Big data y la aplicación del IIoT trae consigo una gran cantidad de beneficios a nivel industrial, que ha marcado un antes y un después entre los modelos de mantenimiento convencionales y los modelos predictivos de alta fiabilidad.

Exploremos algunas de estas ventajas:

Monitorización automatizada

Una de las más grandes ventajas de los sensores con respecto al mantenimiento convencional es su capacidad para operar las 24 horas al día sin descanso. De esta manera no importa cuando surjan las anomalías, los sistemas siempre estarán a punto para desplegar las correcciones necesarias.

Reducción de costes

Corregir los fallos antes de que estas ocurran es sinónimo de menos tiempos muertos, menor inversión en reparaciones sobre la marcha y una extensión de la vida útil de los equipos. Todos estos factores afectan directamente en la reducción de costes operativos.

Altos niveles de seguridad

Muchos sensores industriales, como los detectores de proximidad permiten garantizar la integridad del personal dentro de la planta y ha hecho posible la incorporación de equipos de gran eficiencia, sumamente seguros como los cobots. Los sensores son tan fiables que es posible ubicar las maquinarias de manera tal que puedan compartir espacios con las personas ya que cualquier colisión accidental es detectada y los trabajos detenidos de inmediato.

Factibilidad en procesos de mejora continua

La aplicación de un mantenimiento predictivo de gran eficiencia permite aplicar modelos de operación de mejora continua ya que el Big Data puede predecir las necesidades de los equipos a través del tiempo.

Mínima disrupción

Los sensores de alta precisión industrial permiten aplicar mantenimientos constantes en los puntos ideales sin que esto represente un gran golpe en el presupuesto. De esta manera hay menos paradas abruptas, mayor tiempo de producción y un mejor funcionamiento en general de los equipos.

Adquiere tus sensores personalizados y detecta fallos antes de que ocurran

Predecir los fallos y corregir las desviaciones antes de que ocurra es uno de los secretos de las industrias altamente operativas, sin mencionar que la adaptación de una red con IIoT fertiliza el terreno para la incorporación de más y mejores equipos tecnológicos de cara a los modelos productivos 4.0.

Si ya posees equipos industriales, el siguiente paso que necesitas dar es extender tu tiempo de vida y adelantarte a los sucesos desplegando sensores para el mantenimiento industrial. Cuenta con nosotros para dar ese paso.