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Cinco tecnologías de sensores que mantienen la maquinaria funcionando sin problemas
Devin Brock, gerente de Conocimientos y capacitación sobre productos, Sensores de TE, TE Connectivity
Autor
Contenido publicado originalmente en el libro electrónico 2021 High-Reliability and Harsh-Environment Connectivity (Conectividad altamente confiable en entornos difíciles de 2021)
Los sensores han desempeñado un papel fundamental dentro de las aplicaciones de la planta de producción industrial durante años. Sin embargo, a medida que las fábricas se vuelven más autónomas y están listas para la Internet de las cosas, los requisitos para los sensores son cada vez más exigentes. Los últimos desarrollos de sensores están siendo influenciados por las tendencias de la Internet de las cosas, incluida la miniaturización, la digitalización, la fusión de sensores, la menor potencia y la integración de tecnologías de comunicación inalámbrica. La implementación de estas tendencias de sensores y al mismo tiempo permitir que los sensores soporten los entornos hostiles que a menudo se encuentran en las fábricas ha demostrado ser un desafío, pero se puede lograr con los materiales y diseños adecuados. Los datos precisos y confiables de los sensores son importantes, ya que reducir el tiempo de inactividad de la máquina en aplicaciones industriales es una consideración crítica en términos de experiencia del cliente y rentabilidad en aplicaciones de IIoT.
Los sistemas de monitoreo de las condiciones están diseñados para determinar si el equipo está funcionando correctamente e identificar cuándo está comenzando a desgastarse. Por lo general, se realiza una evaluación para identificar equipos importantes, así como modos de falla comunes. Esa información se puede utilizar para seleccionar sensores para monitorear componentes específicos del equipo y proporcionar los datos necesarios para determinar el posible desgaste de la máquina y los modos de falla. Ya sea que se trate de un acelerómetro que monitorea vibraciones de alta frecuencia en una pieza de maquinaria rotativa o un sensor de temperatura que detecta una condición de sobrecalentamiento en un rodamiento del motor, es fundamental seleccionar la tecnología de sensor adecuada para monitorear y detectar posibles modos de falla para garantizar un mayor tiempo de actividad de los equipos fundamentales de la fábrica. Los sensores de vibración, propiedad del fluido, presión, temperatura, humedad, velocidad y posición pueden desempeñar un papel fundamental en aplicaciones industriales. Estos sensores industriales, junto con los análisis adecuados, pueden ayudar a reducir el tiempo de inactividad al predecir fallas de la máquina, aumentar la productividad, reducir los costos de mantenimiento y mejorar la seguridad de los trabajadores.
Las siguientes cinco tecnologías de sensores son clave para lograr un menor tiempo de inactividad de la maquinaria esencial en entornos operativos industriales hostiles.
Sensores de vibración
Para maquinarias industriales, una vibración anormal es un indicador importante de que se necesita mantenimiento. Cada pieza del equipo tiene su propia señal de vibración única en su funcionamiento normal. Los acelerómetros pueden monitorear tanto la magnitud como la frecuencia de la vibración del equipo. Los aumentos en la magnitud de la vibración o las vibraciones que ocurren a frecuencias más altas o diferentes indicarán un cambio en la señal de vibración del equipo. La información de vibración se puede utilizar para determinar la necesidad de dar servicio al equipo e incluso se puede usar para identificar los componentes específicos que se deben reparar o reemplazar. Los sensores de vibración se pueden usar para medir ligeros cambios en la vibración en aplicaciones de mantenimiento predictivo y preventivo, lo que garantiza la continuidad de las operaciones de la fábrica de manera eficiente. Los sensores pueden integrarse dentro de los controles y equipos utilizando acelerómetros montables a placa o bien instalarse en el exterior utilizando acelerómetros listos para usarse o inalámbricos resistentes y sellados. Los acelerómetros industriales deben diseñarse y fabricarse para soportar los rigores de las aplicaciones industriales generales con alta sensibilidad, resolución y ancho de banda para monitorear con precisión los diferentes niveles de vibración en aplicaciones esenciales de las máquinas.
Acelerómetro triaxial integrado 830m1
A medida que las fábricas se automatizan, se utilizan sensores para capturar datos críticos de rendimiento para mejorar la eficiencia de su maquinaria . El acelerómetro triaxial integrado 830M1 de TE Connectivity ofrece una detección avanzada de la aceleración para el monitoreo del estado de la máquina en aplicaciones donde el ancho de banda amplio, el tamaño pequeño, la baja potencia y el rendimiento sólido son esenciales.
Sensores de presión
Los sensores de presión se utilizan para medir la presión de líquidos o gases en aplicaciones que van desde el control de procesos industriales y sistemas de HVACR hasta bombas y compresores industriales y, como tales, a menudo deben fabricarse para soportar de manera confiable la exposición a medios hostiles como agua contaminada y fluidos ligeramente corrosivos. Los sensores de presión también desempeñan un papel fundamental en aplicaciones industriales como el control y la supervisión de procesos, bombas y compresores, y una amplia gama de sistemas neumáticos e hidráulicos. Los sensores de baja presión se pueden utilizar para monitorear el flujo de aire en los sistemas de HVACR, así como para determinar cuándo es necesario reemplazar los filtros. A medida que las fábricas se vuelven más inteligentes y están más conectadas, las empresas están implementando soluciones más inteligentes y sofisticadas. Algunos sensores de presión ahora tienen conectividad Bluetooth incorporada, que permite el monitoreo inalámbrico mientras mantiene un alto rendimiento en entornos industriales difíciles.
Ideal para su uso en fábricas inteligentes, de la línea Microfused de TE Connectivity se encuentra en una carcasa de acero inoxidable y policarbonato y está diseñado para soportar entornos industriales hostiles.
Sensores de temperatura y humedad
La temperatura es el parámetro ambiental más ampliamente detectado, y juega un papel clave en el monitoreo de las condiciones y otras aplicaciones industriales. Se implementan una variedad de tecnologías para monitorear la temperatura de todo, desde los devanados del estator hasta los rodamientos y mucho más. La temperatura puede ser clave para detectar el desgaste, la sobrecarga y otras condiciones que pueden provocar fallas prematuras en el equipo y el correspondiente tiempo de inactividad. La detección de humedad, junto con la detección de la temperatura, puede ser fundamental para el control y la eficiencia de una variedad de procesos industriales, incluidos los que involucran pinturas, solventes y tintas utilizadas para imprimir. La comodidad y la productividad de los empleados también son consideraciones importantes en la mayoría de las instalaciones industriales, y se ha demostrado que el monitoreo y control de la humedad y la temperatura dentro de un rango específico maximizan la productividad y ayudan a mantener a los empleados saludables. Los sensores de temperatura sin contacto, como las termopilas infrarrojas, también se utilizan en sistemas de escaneo de temperatura corporal para monitorear el bienestar de los empleados y conocer el estado de los equipos rotativos y otras aplicaciones donde no es posible el contacto físico con la maquinaria.
Sensores digitales de temperatura TSYS03
Sensor de humedad y temperatura HTU31D
Diseñado para proporcionar rápidamente mediciones precisas de humedad, de TE Connectivity ofrece un rendimiento sostenido incluso cuando se expone a temperaturas y humedad extremas.
Sensores de posición
Los sensores de posición se utilizan para proporcionar la retroalimentación precisa necesaria para monitorear y controlar de manera eficiente numerosas maquinarias industriales, incluidos equipos de perforación, máquinas de CNC, robótica industrial y equipos de automatización. Sin embargo, los peligros comunes de los entornos industriales, incluidas las temperaturas extremas, la humedad, la suciedad, los escombros y los golpes y vibraciones constantes, plantean serios desafíos para muchos sensores. Los sensores de posición magnetostrictivos anisótropicos (AMR) son una tecnología comprobada que proporciona detección de posición precisa y confiable en entornos industriales hostiles. Los sensores AMR también son relativamente insensibles a los cambios en las temperaturas y la intensidad del campo magnético. Otras tecnologías, como los transformadores diferenciales variables lineales (LVDT), los potenciómetros de precisión y los sensores de extensión de cable (por ejemplo, los potenciómetros de cable) se utilizan en varias aplicaciones industriales de detección de posición.
Sensores de propiedad de fluidos
Los entornos industriales requieren soluciones eficaces y multiparamétricas para la supervisión de lubricantes y aceites utilizados en equipos y sistemas. Los sensores de propiedades de fluidos están diseñados para monitorear continuamente las propiedades del aceite y el lubricante, garantizar que funcionen de manera efectiva e indicar cuándo deben reemplazarse, ya que la lubricación es esencial tanto para el funcionamiento eficiente de la máquina como para maximizar la duración del equipo. Los entornos industriales en los que se utilizan estos sensores son a menudo bastante desafiantes, ya que poseen altos niveles de suciedad y vibración y cambios de temperatura significativos. Por lo tanto, para proporcionar datos precisos y confiables, estos sensores deben estar colocados en paquetes resistentes y optimizados para soportar años de exposición a condiciones adversas y, al mismo tiempo, proporcionar un rendimiento duradero a largo plazo.
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