Fundamentos de Sensores y Actuadores: Tipos, Funcionamiento y Aplicaciones en Automatización

Clasificación de Sensores: Activos, Pasivos y Tipos de Señal

Los sensores son dispositivos esenciales en la automatización y el control, clasificándose según su fuente de energía y el tipo de señal de salida que generan:

• Sensores Activos: Requieren una fuente de energía externa para funcionar.
• Sensores Pasivos: No necesitan una fuente de energía externa; generan su propia señal a partir de la magnitud medida.
• Sensores Digitales: Proporcionan un número finito de valores de salida, generalmente en formato binario (encendido/apagado, 0/1).
• Sensores Analógicos: Generan una señal de salida que varía de forma continua y es directamente proporcional al valor de la magnitud física que están midiendo.

Detectores de Gas: Seguridad y Mantenimiento

Los detectores de gas son cruciales para la seguridad, alertando sobre la presencia de gases peligrosos. A continuación, se detallan sus características principales:

Tipos de Gases Detectados

Estos dispositivos están diseñados para identificar una amplia gama de gases combustibles y tóxicos, incluyendo:

• Butano
• Propano
• Metano
• Gas ciudad
• Gas natural
• Otros gases potencialmente peligrosos

Indicadores Visuales

Generalmente, los detectores de gas incorporan dos pilotos luminosos para indicar su estado:

• Verde: Indica que el detector está en modo de vigilancia y funcionando correctamente.
• Rojo: Se activa cuando se detectan niveles de gas peligrosos, señalizando una alarma.

Instalación Adecuada

Para garantizar una lectura precisa y un funcionamiento óptimo, la instalación de un detector de gas debe cumplir con las siguientes condiciones:

• Debe estar despejado de muebles u otros objetos que puedan obstaculizar su lectura o la circulación del gas.
• Debe ubicarse alejado de corrientes de aire que puedan dispersar el gas y afectar la detección.

Mantenimiento Esencial

Un mantenimiento regular es vital para la fiabilidad del detector:

• Deben ser limpiados con frecuencia para evitar la acumulación de polvo o suciedad que pueda afectar su sensibilidad.
• No se deben usar aerosoles ni productos que contengan componentes alcohólicos en las cercanías del detector, ya que pueden dañarlo o provocar falsas alarmas.
• Es recomendable provocar periódicamente una alarma de gas (utilizando un gas de prueba seguro) para comprobar su correcto funcionamiento y la activación de la señal de alerta.

Detectores de Incendio: Tipos y Principios de Funcionamiento

Los detectores de incendio son componentes fundamentales en los sistemas de seguridad contra incendios, cada uno diseñado para responder a diferentes fenómenos asociados al fuego.

Detector Termovelocimétrico

Este tipo de detector se activa bajo condiciones específicas relacionadas con la temperatura:

• Activación: Se dispara ante una subida brusca de temperatura en un corto espacio de tiempo o cuando la temperatura ambiente alcanza un umbral predeterminado.
• Casos de Uso: Ideal en situaciones donde se espera una elevación rápida de la temperatura o en lugares donde elementos perturbadores impiden la colocación de otros tipos de detectores.
• Funcionamiento: Se basa en una membrana, una cámara de aire y una válvula de ventilación. Cuando la temperatura de un local sube debido a un incendio, el calor dilata el aire dentro de la cámara, oprimiendo la membrana. Esta acción conecta los contactos eléctricos y activa la señal de alarma.

Detector Térmico

A diferencia del termovelocimétrico, el detector térmico reacciona a una temperatura fija:

• Activación: Se activa cuando la temperatura ambiente supera un umbral establecido.
• Lugares de Uso: Son adecuados para entornos donde la presencia de humos es habitual, como cocinas, aparcamientos o talleres, y donde un detector de humos podría generar falsas alarmas.

Detector Óptico de Humos

Este detector se especializa en la detección de partículas de humo:

• Principio de Funcionamiento: Consiste en una cápsula que contiene un diodo semiconductor que emite luz y un fototransistor que la recibe constantemente. Cuando el humo se interpone entre ambos, interrumpe el haz de luz que llega al fototransistor, lo que activa el detector y la alarma.

Detector de Llamas

Diseñado para detectar la radiación emitida por las llamas:

• Lugares de Uso: Se emplea en zonas de alto riesgo donde la aparición de llamas es una preocupación principal, como gasolineras, almacenes de combustibles o procesos industriales.
• Funcionamiento: Utiliza una lámpara de descarga de gas que absorbe la débil luz ultravioleta presente en las llamas. Dispone de circuitos electrónicos avanzados para prevenir funcionamientos erróneos y falsas alarmas.

Otros Sensores de Seguridad y Detección

Además de los detectores de gas e incendio, existen otros tipos de sensores con aplicaciones específicas en seguridad y automatización.

Sensor Sísmico

• Funcionamiento: Cuando el sensor recibe un golpe o vibración, se produce la separación de dos masas internas, lo que origina la apertura de un contacto eléctrico y, por lo tanto, el envío de un aviso de intrusión.
• Consideraciones de Instalación: No deben colocarse en lugares que estén sujetos a vibraciones constantes.
• Ubicación Típica: Se suelen instalar en paredes y cristaleras para detectar intentos de rotura o impacto.

Sensor Microfónico y Sensor de Haz Infrarrojo Activo

El texto original parecía combinar dos tipos de sensores. Aclaramos ambos:

• Sensor Microfónico: Se activan por medio de sonidos agudos de determinadas frecuencias, siendo inalterables ante sonidos graves. Son útiles para detectar ruidos específicos de intrusión, como rotura de cristales.
• Sensor de Haz Infrarrojo Activo: Están formados por un equipo emisor que transmite rayos infrarrojos y un equipo receptor que recoge este haz de luz y verifica su existencia. En caso de que un obstáculo intercepte el rayo de luz, el sistema avisa de este hecho. Su alcance suele ser reducido y limitado, ideal para perímetros pequeños.

Sensor Volumétrico

Estos sensores detectan movimiento dentro de un volumen específico:

• Tecnologías Principales:
  • Detección de Infrarrojos (PIR): Detecta cambios en la radiación infrarroja (calor) emitida por cuerpos en movimiento.
  • Detección por Microondas: Emite ondas de microondas y detecta cambios en su patrón cuando un objeto se mueve dentro de su campo.
• Ambas tecnologías pueden usarse de forma individual o combinada (sensores duales) para reducir falsas alarmas.

Antienmascaramiento

Esta función es una medida de seguridad adicional en sistemas de videovigilancia o detección:

• Concepto: En caso de que se intente cegar las cámaras o sensores (por ejemplo, colocando objetos en su campo visual o rociándolas con pintura), el sistema transmitirá una alarma de enmascaramiento a la central, alertando sobre un posible sabotaje.

Ejemplos de Detectores de Intrusión

• Pasivo: Cinta magnética (detecta la apertura de puertas o ventanas).
• Activo: Barrera de infrarrojos (emite un haz que, al ser interrumpido, activa la alarma).

Actuadores: Transformando Señales en Acción

Un actuador es un dispositivo que transforma una señal de entrada (eléctrica, neumática, hidráulica) en un movimiento o acción física. A menudo, puede considerarse como un transductor, ya que se encarga de convertir la naturaleza de la señal de salida de un sistema de control en una acción mecánica.

Tipos Principales de Actuadores

• Eléctricos: Utilizan energía eléctrica para generar movimiento (motores, solenoides).
• Electromecánicos: Combinan principios eléctricos y mecánicos (relés, contactores).
• Electrohidráulicos: Convierten señales eléctricas en presión hidráulica para generar fuerza.
• Electroneumáticos: Convierten señales eléctricas en presión de aire para generar movimiento.

LOGO! Siemens: Módulo Lógico Programable

LOGO! es un módulo lógico programable compacto, creado por Siemens en 1996. Este equipo completo y de reducidas dimensiones está diseñado para sustituir a los automatismos cableados tradicionales, ofreciendo una solución de automatización programada eficiente y versátil.

Estructura del Módulo LOGO!

El módulo LOGO! está estructurado con los siguientes componentes clave:

• Bornes de alimentación
• Pantalla LCD (Liquid Crystal Display)
• Salidas digitales
• Entradas digitales/analógicas
• Conexión a PC/Cartucho de memoria
• Teclado para programación y operación local

Campos de Aplicación de LOGO!

La versatilidad de LOGO! lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores:

• Automatización de Edificios

  • Control de iluminación
  • Puestos de vigilancia
  • Control de puertas, persianas y toldos
  • Sistemas de calefacción, refrigeración y ventiladores
  • Sistemas de riego

• Automatización en la Industria

  • Control de cintas transportadoras
  • Sistemas de llenado
  • Control de bombas y compresores
  • Control de puertas industriales
  • Aplicaciones en ambientes especiales