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Sensores inalámbricos
en ambientes industriales

Impulsados por el rápido desarrollo de la tecnología, los dispositivos inalámbricos se están introduciendo gradualmente en el ambiente industrial. Su uso, como ocurre normalmente con las novedades tecnológicas, ha tendido a ser limitado. Hoy día, se puede utilizar un equipo inalámbrico para configurar un dispositivo de terreno o para comprobar las características de funcionamiento de un motor en condiciones reales de la aplicación. Pero nadie había podido, hasta ahora, solucionar la compleja tarea del control, a circuito (loop) cerrado, con sistema de sensores “sin hilos” y “baterías libres”. No obstante, ya existen elementos probados en el mercado, en diferentes aplicaciones, que nos demuestran que esto es posible.

Figura 1: Proceso con instalación convencional.
Figura 2: Proceso con tecnología wireless.

En los últimos años se ha producido un revolucionario desarrollo de sistemas de comunicación inalámbrica en los más diversos campos. Empresas analistas del mercado tecnológico indican que "la tecnología sin hilos tendrá un alto impacto en el mercado industrial en los próximos cinco años". Pero, ¿cuál es el especial atractivo de la tecnología inalámbrica para aplicaciones industriales y qué espera alcanzar la industria utilizando esta tecnología?

La respuesta es simple. La tecnología sin hilos tiene, principalmente, tres grandes ventajas respecto de las tecnologías tradicionales:

Reduce costos de implementación, gracias a la facilidad y sencillez con que se montan estos equipos. Además, su ingeniería es mucho más simple y se reduce notablemente el costo de los materiales.

Aumenta la productividad por la introducción del concepto de movilidad, flexibilidad y rápido acceso a las redes de comunicación.

Permite desarrollar nuevos servicios, de marcado valor agregado, como por ejemplo los interfaces hombre-máquina portátiles, que facilita diagnósticos, controles e intervenciones sobre el proceso al mismo tiempo que brindan la posibilidad de monitoreo y seguimiento por parte del cliente (ver figura 3).

Figura 3: Sensor inalámbrico cuya fuente de alimentación es un campo magnético que además, vía transductores, comunica los cambios de estado a la unidad de entrada.

Estas ventajas se explotan completamente en los nuevos equipos que están desarrollando los grandes proveedores tecnológicos. Hoy día, existe disponibilidad de todo tipo de sensores inalámbricos, tanto induc-tivos como capacitivos, que nos permiten realizar todos los tipos de aplicaciones tradicionales, con posibilidades de acceder a lugares y aplicaciones que hasta ahora eran muy difíciles o simplemente imposibles. Sin embargo, el elemento más revolucionario del desarrollo inalámbrico es el "wireless power supply".

En este ámbito, no se está pensando en las fuentes tradicionales como baterías reemplazables o cargadores de baterías, porque no es una opción práctica en una aplicación industrial en la que pueden existir cientos de sensores o de máquinas trabajando permanentemente día y noche. Tampoco son aplicables sistemas que se alimenten de energías naturales, como la eólica, térmica y solar, entre otras. Entonces, la solución aplicada está basada en la energía transmitida a través de campos magnéticos.


¿Cómo trabaja el sistema Wireless?

El esquema representa una típica celda de trabajo o una línea de montaje con sensores de proximidad inalámbricos colocados en los puntos de detección de señales (A) del robot. Los sensores están inmersos dentro de un campo magnético generado por un loop primario (E). Hay dos fuentes de poder (D), dos antenas (B) y una estación base de recepción (C). El sistema cuenta con 4 loops primarios (E) instalados alrededor de la celda de producción, el que está alimentado por dos fuentes de poder (D), que generan el campo magnético necesario para energizar los sensores. Los sensores ina-lámbricos (A) están a la espera de variaciones de campos que se generan por la proximidad o movimiento de los elementos que tienen que monitorear. Las variaciones de campo producen, a través de unos transductores electrónicos de muy baja potencia que manejan los links de comunicación, las señales necesarias para transmitir los cambios de estado a que están sometidos.

Los sensores se comunican con el módulo de entrada (C) vía las antenas (B) que están montadas en la celda. Estos módulos de entrada pueden manejar las señales de hasta 120 sensores inalámbricos simultáneamente y pueden ser conectados al sistema de control existente en la planta por cualquier tipo de protocolo (Profibus DP, Device NET, Mod-bus, AS-I, CANopen etc). Los módulos de entradas (C) pueden ser utilizados en la cantidad que sea necesaria. Si sacamos una cuenta rápida vemos que tan sólo con cinco módulos de entrada (C) podemos manejar hasta 600 sensores en un reducido tamaño (celda productiva).


Figura 4.

Como se aprecia en la figura 4, éste es un sistema de arquitectura reducida que además simplifica la instalación e implementación por el uso de la tecnología wireless. Por lo tanto esta es la tecnología que se verá, inicialmente en los países desarrollados, en todos los ámbitos de la industria productiva.

Por Eduardo Bozzo,
Gerente de Productos de Baja Tensión de ABB.
eduardo.bozzo@cl.abb.com

Agosto 2005
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Comentarios acerca de este artículo
martin fernandez BTU. (21/06/2017)
puedo sensar envases plasticos con sensores inalambricos?
Arturo Ortiz ITESA (15/12/2010)
soy estudianta y me interesaria saber mas sobre "wireless power supply". ya que estoy estudiando sobre tecnologias inalambricas para automatizar

Edward Gimenez estudiante de electronia (27/07/2010)
muy bueno el articulo me gustaria resivir informaion para el desarrollo de mi trabajo de grado ya q es mi ultimo año de estudio para graduarme muchas grasias si me ayudan a conseguir una buena informacion
Nelson Galdames universidad Federico Santa Maria (26/11/2008)
me parecio exelente la informacion .me gustari si podrian enviar informacion de las empresas que tienen estos tipos de sensores
Rodrigo Alvarado Estudiante (06/05/2008)
Me pareció muy interesante el artículo. En este momento me encuentro haciendo una investigación sobre la implementación de los sistemas inalámbricos en las diversas industrias en Chile, agradeceria cordialmente si pudiera recibir mas información al respecto.
guillermo donoso m.vidaurre s.a (25/03/2008)
me encuentro buscando una mejora en un sistema de produccion minera en codelco andina en reducir fallas por temas de sensores con cables ya que se dañan por el sistema de produccion ,me gustaria recivir mayor informacion de este sensor para estudiar la compativilidad con elsistema de produccion y poder aplicar este.
de antemano muchas gracias.
pedro bernardo rincon c ingenieria integrada summa s.a. (22/11/2007)
Excelente tema pero muy pobre el articulo, hojala lo amplien.
Cristian Damian Hernandez Hernandez Mahle Ramos Arispe (31/10/2007)
El articulo me parece muy intesante y me gustaria saber mas hacerca de los diferentas tamaños y tipos de censores que en la acutalidad desarrollan, y tipo de protocolo de comunicacion (Profibus DP, Device NET, Mod-bus, AS-I, CANopen) y para poder saber que tan factible es aplicarlo en un proyecto de automatizacion
Jose ospina SIP_COLOMBIA (12/09/2007)
El articulo me parece muy intesante y me gustaria saber mas porque estoy realizando un proyecto que tiene mucho que ver con intrumentacion inalambrica.
Victor Yael Aldeco Estudiante (25/10/2006)
Soy estudiante de la carrera Producción Industrial Automatizada, y quisiera informarme más sobre el tema, ya que deseo implementar esta tecnología en un proyecto.
Mabel Espin Universidad Espol (Ecuador) (06/05/2006)
Acabo de terminar mi tesis de grado sobre sistemas de pesaje dinámico para la industria minera, y considero que los sensores inalámbricos servirán de mucho a este mercado para monitorear y controlar de forma más económica y eficiente sus procesos.
Quisiera saber en qué países se usan estos sensores para la industria y cuáles son las fuentes de información sobre el tema que me recomiendan consultar.

Gracias,
Karen Natalia Gutierrez Ortiz Cerrejon (17/02/2006)
El articulo me parece muy intesante y me gustaria saber mas porque estoy realizando un proyecto que tiene mucho que ver con intrumentacion inalambrica.
Hugo Rios Valles Instituto Tecnologico de Durango (12/01/2006)
Actualmente estoy realizando una minografia acerca de sensores inalambricos, me gustaria tener mas informacion sobre estos, si me pueden mandar informacion se los agradecere.
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