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INDUSTRIA 4.0 E INTERNET DE LAS COSAS AMPLÍAN EL ÁMBITO DE APLICACIÓN DE LOS SENSORES INTELIGENTES
Si bien los sensores han sido dispositivos importantes en las plantas de fabricación y procesos durante muchos años, actualmente desempeñan una función vital. La potenciación de sus funciones, junto con los altos niveles de flexibilidad y unas dimensiones cada vez más reducidas, han convertido a los sensores inteligentes en los protagonistas de Industria 4.0 e Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT). Para los usuarios, la evolución del sensor inteligente implica una mayor rentabilidad proporcionada por activos más productivos.
Este punto de vista es confirmado por Bruno Kim, Director de Marketing de KEYENCE. “Una solución inteligente puede aportar varias ventajas; por ejemplo, la fiabilidad de la inspección de un sistema se ve aumentada sin duda respecto a la que ofrece una persona”, señala. “Después de todo, la inspección automática no está sujeta a errores humanos y ello garantiza una mayor repetibilidad y velocidad del proceso. El menor tiempo de inactividad también es destacable, sobre todo gracias a una evolución tecnológica que ha incrementado la robustez de los instrumentos de inspección para adaptarlos a los entornos adversos de la industria. Como resultado de ello se consigue aumentar la productividad. La disminución del tiempo y del coste también se encuentran entre las ventajas ya que una productividad mucho mayor significa reducir los costes laborales”.
KEYENCE tiene mucha confianza en su sistema de visión para inspección de superficies. La compañía acaba de presentar su tecnología multiespectral, que ofrece iluminación en varios espectros con el fin de obtener la mejor estabilidad y el mejor contraste en la aplicación. Con este método de captura, único en el mercado, los clientes aprovechan un diseño robusto que proporciona unos resultados de la inspección exentos de errores provocados por interpretaciones subjetivas.
La fiabilidad de medida, la reducción del tiempo de inactividad y la calibración más rápida, junto con el ahorro de costes y tiempo, se cuentan entre las ventajas de los sensores inteligentes en opinión de Gustavo Takizawa, Ingeniero de Aplicaciones de la División de Detección e IoT de HONEYWELL. “No obstante, yo diría que la fiabilidad de medida es fundamental para el éxito del sensor inteligente”, afirma. “La fiabilidad de medida del sensor implica una menor necesidad de mantenimiento debido a que es posible prever las anomalías del sistema y, por tanto, incrementar la eficiencia de los activos (es decir, de los empleados), y al mismo tiempo reducir costes”.
HONEYWELL utiliza varias tecnologías en sus sensores especiales para medida de presión, humedad, temperatura y posición, entre ellas MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) y ASIC (Application Specific Integrated Circuits), con el objetivo de recoger datos de forma precisa y fiable. Por ejemplo, el sensor de posición SMART (Superior Measurement. Accurate. Reliable. Thinking.) de la compañía es un ASIC muy fiable que emplea una matriz de circuitos integrados para detectar campos magnéticos (sensores de efecto Hall) con el fin de mejorar la detección de la posición de objetos.
Según Maurício César Brichesi Filho, Product Manager de ROCKWELL AUTOMATION, el cálculo del rendimiento de la inversión en aplicaciones de sensores inteligentes debe tomar como referencia el estado previo del equipo o la línea donde se hayan instalado. Por ejemplo, la ecuación debe incluir factores como el tiempo de inactividad provocado por un fallo del equipo, una menor calidad del producto y una menor eficiencia general del equipo (Overall Equipment Effectiveness, OEE). “Los sensores inteligentes son capaces de reducir los costes de mantenimiento ya que disminuyen el tiempo medio entre reparaciones (Mean Time To Repair, MTTR) del equipo o la línea”, señala. “Son capaces de suministrar información contextualizada de del estado real en campo y en tiempo real, por lo que el usuario final está en condiciones de tomar decisiones de forma rápida y eficiente”.
La tecnología de sensores inteligentes de ROCKWELL AUTOMATION se implementa por medio de tres componentes: sensores de diagnóstico avanzado (IODD Advanced); tecnología IO-Link para proporcionar más datos al sistema de control, y la integración avanzada de sensores y controladores, una característica única en el mercado.
Industria 4.0 E IoT
“Con Industria 4.0, lo más destacable es el potencial para establecer comunicaciones entre el sensor y la red de información, así como la automatización del proceso”, afirma Kim. “Como aspecto especialmente destacable, hemos detectado un gran interés en el mercado por las soluciones de inspección automática”. Kim cree que resulta difícil prever el tipo de sensor que logre una mayor cuota de mercado pues ello depende de cada aplicación. “Teniendo en cuenta que el mercado ha estado buscando diferentes alternativas para automatizar la inspección, es posible que los sensores relacionados con este tipo de aplicación desempeñen un importante papel a partir de ahora”, señala.
“Industria 4.0, junto con la influencia y la demanda de IoT, determinan de forma decisiva el crecimiento del mercado de sensores inteligentes porque el mundo necesita optimizar los procesos y los activos, así como una mayor rentabilidad”, señala Takizawa. “Los sensores inteligentes constituyen el núcleo de la Industria 4.0 y de IoT, además de desempeñar un papel crucial para que la adquisición de datos sea rápida, eficiente y fiable”.
Ciertamente, la creciente competencia en el mercado mundial exige modernizar la tecnología cada año. “El sensor combinado está llamado a ganar protagonismo en los próximos años”, prevé Takizawa. “Este tipo de sensor es capaz de recoger varios tipos de datos. Un ejemplo es nuestro sensor HumidIcon, que combina temperatura y humedad en un solo sensor que dispone de una salida digital para comunicación. Si un sensor es capaz de combinar información (presión, humedad, temperatura, posición, etc.), el espacio del equipo se verá optimizado, facilitando así el paso del concepto de diseño a la realidad”.
De forma parecida, Brichesi reitera que el crecimiento de la Industria 4.0 y de IoT se basa en la modernización de sensores y actuadores. “De acuerdo con el estándar ISA-95, sensores y actuadores se encuentran en el nivel 0 y son los responsables de suministrar información fiable a los sistemas de análisis y gestión”, señala. “Si la información proporcionada es incorrecta, el rendimiento de las tecnologías de análisis y de aprendizaje automático se verá afectado”. Brichesi añade que las principales aplicaciones se centran en la tecnología analógica (presión, temperatura, distancia) que además de aumentar la productividad reducen los costes de cableado de los dispositivos de campo. Por esta razón, Brichesi está convencido de que los sensores analógicos jugarán un papel clave ya que es más sencillo implementar este tipo de sensores que sus homólogos digitales, por ejemplo en el caso de los sensores de distancia, color y estado.
Futuro
Qué segmento industrial experimentará una mayor demanda de sensores inteligentes en un futuro próximo es una incógnita para Kim por el momento. “Aunque haya varias compañías que hayan presentado productos parecidos, su forma de fabricarlos será, en la mayoría de los casos, bastante distinto”, afirma. “Creo que todos los fabricantes de productos en activo están llamados a impulsar la demanda. El principio a tener en cuenta es que todo producto procesado se somete a inspección para asegurar que cumpla los parámetros de calidad”, explica Kim.
Según Takizawa, agricultura, energía y medicina aumentarán cada vez más su demanda de sensores inteligentes a medida que evolucione la tecnología. “Una cosechadora puede utilizar, por ejemplo sensores de posición, dispositivos de medida inercial (Inertial Measurement Units, IMU), sensores de presión, temperatura, velocidad y corriente, GPS y de otro tipo”, señala. “Además, estos mercados exigen supervisión en tiempo real de los datos suministrados por dichos sensores, por lo que los operarios del equipo pueden tomar decisiones con rapidez. Los mercados de medicina y energía son los que exigen las tecnologías más modernas y capaces de recoger datos con una alta precisión, principalmente en el ámbito de la atención sanitaria para que un médico pueda analizar los datos de varios pacientes en tiempo real. Además, las tendencias de estos datos permiten aumentar la fiabilidad del sistema y reducir el número de fallos”.
Brichesi prevé que los segmentos industriales que están llamados a aprovechar al máximo esta tecnología serán alimentos y bebidas, fabricación de automóviles y de neumáticos, así como fabricación en general. “Estos segmentos ya utilizan en sus plantas industriales varios tipos de sensores conectados a tarjetas de E/S convencionales”, explica. “La falta de información al usuario que caracteriza a este tipo de configuración tiene graves consecuencias, como paradas de la planta y una menor fiabilidad operativa. En cambio, al aplicar la tecnología de sensores más avanzada lograrán incrementar de forma clara la producción y la fiabilidad”.
Según un estudio realizado por Markets and Markets, una empresa india especializada en investigación de mercados, el mercado de sensores industriales estaba valorado en 14.240 millones de euros en 2018 y se estima que alcanzará los 19.230 millones de euros en 2023, lo cual representa un crecimiento medio anual del 6,16%. El estudio destaca que este incremento se ve fomentado por una creciente demanda de estrategias Industria 4.0 e IoT, por al auge del mercado de sensores inalámbricos y la pujante demanda de robots industriales.
Se espera que los sensores inteligentes evolucionen con rapidez, especialmente su tamaño, prestaciones y coste. Como resultado de ello, el uso de sensores inteligentes se generalizará a medida que IoT mejore y ofrezca una transmisión más segura de los datos importantes. Estos avances harán que otros sensores industriales adopten la tecnología de los sensores inteligentes.
Autor: Sergio LORENZI
SERIE CV-X MULTISPECTRUM: FLEXIBILIDAD Y ROBUSTEZ PARA LA INSPECCIÓN VISUAL.
Esta serie utiliza la tecnología Lumitrax™, con la cual la imagen final se obtiene superponiendo varias imágenes capturadas con varios ángulos de la luz.
La serie CV-X Multispectrum utiliza un innovador algoritmo de inspección. Se utilizan cámaras monocromas de alta velocidad y luz de ocho colores, una configuración que permite añadir precisión a las aplicaciones, incluso con pequeñas variaciones de la tonalidad.
Esta serie también emplea la tecnología Lumitrax™, en la que la imagen final se obtiene superponiendo varias imágenes capturadas a partir de varios ángulos de la luz con el fin de minimizar el reflejo y maximizar el contraste. De esta forma los usuarios pueden generar fácilmente imágenes que de lo contrario exigen mucha experiencia y tiempo de edición.
En resumen, este sistema de visión ofrece el hardware y el software más avanzados, además de proporcionar más flexibilidad y robustez en aplicaciones de inspección visual, así como un manejo intuitivo y sencillo.
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SENSOR DE POSICIÓN SMART
Se trata de una combinación de ASIC (Application Specific Integrated Circuit) y una matriz de sensores MR (magnetorresistivos).
El sensor de posición Smart, uno de los sensores más adaptables y ligeros del mercado, permite un control muy preciso del movimiento, así como mejorar le eficiencia y la seguridad de las operaciones.
Su sencillo diseño sin contacto elimina los mecanismos de fallo mecánico, reduce el desgaste, mejora la fiabilidad y la durabilidad, y minimiza el tiempo de inactividad.
Este sensor consiste en una solución sin contacto para detección de posición absoluta con una precisión mejorada.
Estos sensores combinan un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) y una matriz de sensores MR (magnetorresistivos) para determinar con precisión y fiabilidad la posición de un imán unido a un objeto en movimiento, de manera que se pueda determinar o controlar su posición.
www.honeywell.com
NUEVO SENSOR FOTOELÉCTRICO PARA APLICACIONES EXIGENTES
Este sensor de altas prestaciones ofrece detección a larga distancia y una mayor tolerancia frente al entorno en sectores como alimentos y bebidas, manipulación de materiales y embalaje.
El sensor fotoeléctrico Allen-Bradley 42AF RightSight M30 de Rockwell Automation, un verdadero pilar de la Industria 4.0, sobresale por su resistencia mejorada frente al entorno y detección a larga distancia en una carcasa de tamaño medio y ángulo recto, y ofrece la flexibilidad y las prestaciones requeridas en una amplia variedad de aplicaciones exigentes.
Estos sensores, desarrollados con capacidad IO-Link, se integran fácilmente en arquitecturas de automatización y suministran datos y diagnóstico directamente desde/hacia un sistema de control para ayudar a minimizar el tiempo de inactividad e incrementar la productividad. Gracias a esta capacidad, el sensor puede proporcionar información como intensidad de señal, ubicación, alarmas de proximidad y funciones de sincronización que aumentan la eficiencia de las operaciones y disminuyen el tiempo de inactividad de la planta. Los indicadores de funcionamiento y estado del LED de alta visibilidad en 360 grados son de ayuda para la configuración, supervisión y resolución de problemas.
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