Sensores tipos y usos

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Instituto Tecnológico Nacional Mexicano 
Campus La Laguna. 
 
Controladores Lógicos Programables. 
 
 
Unidad 1 
 
 
Investigación 1. 
 
Sensores. 
 
 
Alumno: Moreno Holguin David Jared. 
 
 
#19131231 
 
 
 
 
La “sensorización” de un área industrial es fundamental para que pueda existir el 
control y este, a su vez, representa la piedra angular de cualquier línea productiva 
automatizada. Por ello, conocer los tipos de sensores es crucial. De ellos viene la 
posibilidad de reaccionar ante cualquier evento o imprevisto, incluso detectarlo antes 
de que ocurra. 
 
¿Qué es un sensor? 
Un sensor es un dispositivo tecnológico que tiene la capacidad de percibir ciertos 
estímulos del exterior y transformarlos en impulsos eléctricos, que pueden ser 
interpretados por ordenadores u otras máquinas. 
En palabras simples, un sensor es un traductor que puede explicar en un lenguaje 
común para las máquinas cualquier propiedad del ambiente (física, química, sonora, 
lumínica…). 
Las lecturas de un sensor se pueden usar para medir variaciones en las condiciones de 
una determinada área, accionando respuestas automáticas de otros dispositivos como 
consecuencia: encender alarmas, apagar ciertas características, encender las naves 
de montaje y más. 
 
Tipos de sensores y sus características: 
Según el tipo de variable que pueda percibir e interpretar un sensor, se pueden definir 
varios tipos. Cada uno de ellos tiene propiedades únicas que los hacen útiles en 
escenarios muy específicos. A continuación, explicaremos los más importantes en el 
sector industrial: 
 
Sensores de distancia 
Los sensores de distancia permiten medir cuánto espacio separa un punto de otro. Es 
decir, miden la distancia lineal entre dos elementos de interés. Una de sus mayores 
 
 
utilidades se encuentra en los equipos para la detección de movimiento y vigilancia 
perimetral. 
Este tipo de detectores se puede apoyar en un gran número de tecnologías, 
normalmente, a través de infrarrojos, medidores ultrasónicos y receptores de ondas 
de alta frecuencia. 
Estos sensores tienen principios de funcionamiento distintos a los acelerómetros, que 
son los más difundidos en cuanto a medición de vibraciones se refiere. Los sensores de 
proximidad más usados son los de tipo inductivo. Estos elementos están conformados 
internamente por una zona de detección, una bobina, un oscilador, un circuito 
disparador y un circuito de salida. 
 
Principio de funcionamiento. 
Funcionan por medio del principio de inducción electromagnética. Cuando una corriente 
eléctrica pasa a través del oscilador y de la bobina de hilos de cobre muy finos, esta 
produce un campo magnético. Cuando un elemento metálico se aproxima a la zona de 
detección del sensor, la bobina INDUCE un campo magnético en el objeto a través de 
corrientes de Foucault. Este campo que se forma en el elemento metálico se opone al 
campo magnético originario, lo cual hace que este disminuya su inductancia y, a su vez, 
la impedancia. Cuando el material se aleja del sensor, el oscilador produce nuevamente 
el campo magnético originario. Al acercarse el elemento metálico de nuevo se repite el 
fenómeno. Esto se repetirá una y otra vez mientras el material se acerque y se aleje 
del sensor. Estos cambios de distancia son monitoreados por unidades externas que 
nos la entregan en valores que pueden ser utilizados en el posicionamiento, detección 
de metales y otras aplicaciones. 
 
 
 
Aplicación. 
La medición de nivel es una técnica empleada en una gran variedad de aplicaciones. 
Con independencia de la sustancia, los sensores ultrasónicos detectan prácticamente 
todos los materiales, ya sean líquidos, como leche, productos químicos o laca, lodo 
o productos voluminosos. Es decir, podrá controlar el nivel de llenado de los silos o 
depósitos usados por las empresas lácteas, químicas, mineras y muchas otras. 
 
La presencia de luz solar intensa, reflejos o fuertes variaciones luminosas, así como el 
uso de gafas de sol pueden hacer que no se vea la luz de advertencia del parabrisas. 
El mal tiempo o las carreteras con curvas afectan a las posibilidades del sensor de 
radar para detectar el vehículo situado delante. 
 
 
 
 
 
 
Sensores de frecuencia de luz 
Los sensores de frecuencia de luz pueden percibir impulsos lumínicos y decodificar la 
intensidad de frecuencia de estos, dando como resultado un parámetro que puede 
contrastarse en una escala ayudando a detectar color. 
Aunque suelen ser denominados sensores de color porque usan como referencia el 
rojo, el azul y el verde, su verdadera utilidad es mucho más profunda que eso. Son 
capaces de detectar minúsculas variaciones en la luz devuelta por una superficie, 
incluso cuando estas son invisibles al ojo humano. 
Son ideales para analizar superficies como etiquetas y paquetes para determinar si 
existe algún error en la imprenta; establecer posibles intrusos y clasificar objetos que 
comparten transporte en una misma línea de producción. 
Principio de operación. 
Su principio de funcionamiento consiste en una derivación de emisión de electrones, 
conocido en física como método fotoeléctrico, el cual contempla que, cuando la energía 
choca con metales, estos saltan generando la corriente eléctrica. 
Aplicación de los sensores de luz en las industrias 
La utilidad de estos equipos se puede observar en múltiples procesos industriales, 
tales como: 
• Empresas de fabricación de alimentos 
• Industrias dedicadas a la electrónica 
• Fabricación de automóviles 
• Fabricación de equipos médicos 
• En empresas de seguridad, entre otras. 
 
Otros sensores de luz disponible en el mercado 
• Sensor Detector de Movimiento 180° 12 m Blanco Luz de Seguridad SMARTWARES 
ES34 
 
 
• Wonderlamp Aplique Solar Con Sensor De Movimiento Integrado, 2 W, BW 
• by Amazon - Luz con sensor de movimiento, 900 lm, múltiples usos, montaje en 
techo o pared, 
• Auto Sensor Night Light Motion Gabinete Lámpara LED USB Lámpara de escalera 
recargable 
Consideraciones antes de adquirir un sensor de luz 
A continuación mencionamos algunas consideraciones importantes que debemos tomar 
en cuanta al momento de comprar un sensor de luz. 
• Establecer el ambiente donde lo vamos a colocar 
• La función para lo cual lo estamos adquiriendo 
• Si su uso es para efectos industriales o para uso residencial 
• La marca del fabricante y el nivel de calidad de sus productos 
• El costo 
 
Como conclusión, podemos afirmar que un sensor de luz arroja diversos beneficios 
para el área industrial. Empresas dedicadas a la elaboración de relojes, celulares, 
cámaras y lectores de barra lo hacen parte de su inventario y en el hogar su uso 
también ofrece comodidad, confort y seguridad. 
 
 
 
 
 
 
Sensores de humedad 
Los sensores de humedad permiten medir la temperatura y la cantidad de humedad 
relativa en el aire dentro de un espacio específico. Los resultados de estas medidas 
son transmitidos a impulsos eléctricos, usualmente para disparar un mecanismo 
mayor. 
Son esenciales dentro de maquinarias industriales que operan con componentes 
químicos, almacenaje de productos secos, medir riesgos en el depósito, detectar fuga 
en calderas cerradas y, sobre todo, dentro de la industria agroalimentaria para 
controlar los espacios de invernadero o la necesidad de riego en las plantas. 
Los sensores más avanzados pueden medir los niveles de humedad incluso en 
superficies o dentro de determinadas fibras sintéticas. 
Cómo funciona un sensor de humedad 
El sensor de humedad cuenta con dos microsensores calibrados en función de la 
humedad relativa del área o la zona. Al entrar en contacto con el aire, el sensor emite 
una señal a los sistemas de extracción higorregulables situados en la cocina o el baño. 
Estos emiten el aire viciado necesario para regular el aire, en caso de que sus valores 
no sean los adecuados o no coincidan conlos predeterminados. 
Cómo funciona un sensor de humedad 
El sensor de humedad cuenta con dos microsensores calibrados en función de la 
humedad relativa del área o la zona. Al entrar en contacto con el aire, el sensor emite 
una señal a los sistemas de extracción higorregulables situados en la cocina o el baño. 
Estos emiten el aire viciado necesario para regular el aire, en caso de que sus valores 
no sean los adecuados o no coincidan con los predeterminados. 
 
 
 
Sensores de presión 
Los sensores de presión permiten determinar el nivel de presión que ejerce un 
fluido dentro de un espacio definido. A través de esta medición se pueden controlar un 
sinfín de acciones dentro de una industria. Son especialmente demandados en 
seguridad industrial para la prevención de eventos catastróficos. 
Una gran cantidad de espacios son susceptibles a la medición de presión, usualmente 
los compartimientos internos de las maquinarias o las calderas de evaporación. 
Los sensores de presión pueden usarse para obtener otras variables como la cantidad 
de flujo que circula por un espacio cerrado, la velocidad e incluso el contenido de 
ciertos envases, si es que se conocen algunos datos básicos del producto. 
Sensores de película delgada están basados en el mismo principio que las galgas 
extensiométricas, que son estructuras de rejillas conductoras que cambian su 
resistencia en función de las variaciones de expansión o grosor inducidos por el 
cambio de presión. Para un sensor de película delgada se colocan cuatro resistencias 
en una membrana que forman en su conjunto el puente de Wheatstone para detectar el 
grado de deformación en la membrana bajo presión. Las galgas extensiométricas están 
colocadas y estructuradas sobre un elemento metálico 
 
Sensores de película gruesa Estos sensores utilizan también cuatro resistores 
formando en su conjunto un Puente de Wheatstone. La estructura se “imprime” sobre 
un elemento base (p.e. cerámica) y luego incrustado con alta temperatura. El rango de 
la variación de la resistencia depende también al grado de la deformación de la 
membrana inducida por la presión. 
 
Sensores piezoresistivos En este caso se aplica una membrana de un material 
semiconductor (silicio) con estructuras selectivamente distribuidas. El funcionamiento 
de los sensores está basado en el efecto piezoresisitivo que consiste en una variación 
de la resistencia en el semiconductor, causado por su expansión y compresión que 
influye en la movilidad de los electrodos bajo carga mecánica. 
 
 
 
 
 
Se usa para medir la presión por debajo de la presión atmosférica en un lugar 
determinado 
Se utiliza en instrumentación meteorológica, aeronaves, vehículos y cualquier otra 
maquinaria que tenga implementada la funcionalidad de presión. 
Los sensores de presión se pueden usar en sistemas para medir otras variables, como 
el flujo de fluido / gas, la velocidad, el nivel del agua y la altitud. 
 
Sensores magnéticos 
Los sensores magnéticos son dispositivos medianamente sofisticados que, gracias a 
placas imantadas o conducción eléctrica, pueden detectar campos magnéticos (y su 
intensidad) dentro de un área sensible, convirtiendo dichos datos en impulsos 
eléctricos. 
Este tipo de sensores tienen un gran número de aplicaciones tanto dentro como fuera 
de la industria. Fuera de ella, sirven para la detección de proximidad de un polo 
imantado, lo que ayuda a identificar fallos de seguridad o llevar controles abierto-
cerrado en ciertas áreas. 
Dentro de la industria pueden usarse para detección de proximidad o posición relativa 
de un objeto metálico, por ejemplo, los émbolos de cilindro neumático. 
 
 
Son sensores que efectúan una conmutación electrónica mediante la presencia de un 
campo magnético externo, próximo y dentro del área sensible. Estos sensores pueden 
ser sensibles a los polos del imán, o solamente a un polo. 
 
Estos sensores son utilizados para monitoreo de velocidad en ruedas dentadas 
(engranajes) y genera pulsos analógicos en su salida cuando un objeto ferroso se 
mueve en su cara sensible magnética. Utiliza el principio de la generación de energía 
eléctrica. 
 
Controladores de la industria. 
Un controlador industrial puede definirse como todo sistema o equipo tecnológico que 
facilita una automatización de los procesos productivos en muchas industrias y 
empresas. 
La finalidad de estos controladores es optimizar al máximo todas las tareas que 
realizan las máquinas y trabajadores de las empresas. 
 
 
Para ello recopila diferentes tipos de datos y estáticas, que después sirven 
para aplicar estrategias y soluciones que mejoran la productividad en general, 
disminuyendo por ejemplo las posibles averías y fallos de las máquinas, o los tiempos 
empleados en la ejecución en los diversos procesos, todo ello de manera automática. 
Al contrario de lo que ocurría hace unos años, donde era preciso un control constante 
por un operario, gracias a los controladores actuales, al funcionar de manera 
automática no requieren de la presencia humana, ya que ellos mismos desarrollan su 
trabajo de manera autónoma, recopilando datos y enviándoles posteriormente para 
su análisis y estudio. 
Un buen controlador industrial supone amplios beneficios y ventajas para muchos 
empresarios, ya que dentro de los procesos de automatización industrial son capaces 
de controlar y medir varios parámetros de manera automática, en todo tipo de 
entornos, incluso en los más peligrosos y menos accesibles, sin necesidad de la 
supervisión constante de un operario. 
Además, con estos controladores industriales muchas empresas pueden obtener 
información, estadísticas y datos esenciales para su actividad, como los tiempos de 
ejecución de diversas tareas y trabajos, los diferentes tipos de fallos y averías que se 
producen y otros muchos parámetros que ayudan a establecer la rentabilidad real y 
viabilidad de determinados trabajos. 
Tipos de controladores para la automatización 
Actualmente es posible encontrarse con hasta tres tipos de controladores 
automáticos diferentes. 
Por un lado están los controladores lógicos programables o PLC, los sistemas de 
control distribuido o DCSs, y los controladores programables de automatización o 
PACs. 
• PLC o controlador lógico programable: En un principio estos controladores 
industriales fueron ideados para ejecutar lógica binaria o de relés, a modo de 
reemplazo, siendo su uso principal en la industria automotriz. En la actualidad 
es factible programarlos en varios lenguajes y han evolucionado enormemente, 
 
 
ya que pueden controlar un gran número de procesos de diverso tamaño y 
tipología. 
Cabe aclarar que aunque se puede automatizar cualquier proceso con un PLC, 
no se debe de caer en la tentación de convertirlo en la panacea para solucionar 
todos los problemas que se nos puedan presentar. Por ejemplo, si queremos 
controlar el llenado un depósito de agua, el empleo de un PLC para realizar esta 
actividad seria un desperdicio tecnológico además de representar un costo muy 
alto para una tarea muy sencilla. 
 
La utilización de un PLC debe ser justificada, para efectos de optimizar sobre 
todo los recursos económicos, que en nuestros días son muy importantes y 
escasos. A continuación se muestran las ventajas y desventajas que trae 
consigo el empleo de un PLC: 
Ventajas: 
o Control más preciso. 
o Mayor rapidez de respuesta. 
o Flexibilidad Control de procesos complejos. 
o Facilidad de programación. 
o Seguridad en el proceso. 
o Empleo de poco espacio. 
o Fácil instalación. 
o Menos consumo de energía. 
o Mejor monitoreo del funcionamiento. 
o Menor mantenimiento. 
o Detección rápida de averías y tiempos muertos. 
o Menor tiempo en la elaboración de proyectos. 
 
 
o Posibilidad de añadir modificaciones sin elevar costos. 
o Menor costo de instalación, operación y mantenimiento. 
o Posibilidad de gobernarvarios actuadores con el mismo autómata. 
Veamos las desventajas que introduce un autómata programable: 
Desventajas: 
o Mano de obra especializada. 
o Centraliza el proceso. 
o Condiciones ambientales apropiadas. 
o Mayor costo para controlar tareas muy pequeñas o sencillas. 
 
 
• DCSs o sistemas de control distribuido: Ideados inicialmente para controlar 
procesos continuos y sistemas en las plantas industriales donde se tratan 
aguas y refinerías de petróleo, en la actualidad estos controladores industriales 
son más interesantes que los anteriores, ya que se integran mejor con las 
pantallas de interfaz del operario, y se pueden programar de manera más 
coordinada incluyendo funciones. 
Como funciona un Sistema de Control Distribuido 
 
 
Las aplicaciones de control se distribuyen a los controladores del sistema que 
se dedican a procesos específicos de la planta utilizando dispositivos de campo. 
 
La lógica de control puede ser creada y dispersada a través de los 
controladores del sistema. Esto permite que los cambios que deben realizarse 
para cumplir con nuevos requisitos y/o la adición de nuevos controladores o 
dispositivos de campo, se realicen de manera eficiente y precisa, facilitando y 
simplificando las actualizaciones y la integración de nuevos equipos. 
 
Este tipo de sistema de control industrial está conectado por una red de 
comunicación de alta velocidad. Mientras que cada controlador funciona de 
forma autónoma, existe un control de supervisión central a cargo de un 
operario. 
 
Un DCS lo constituyen tanto elementos de software como de hardware. Los 
costes de instalación se reducen al mínimo gracias a la simplicidad de la 
instalación local con la mayoría de los controladores. 
 
La fiabilidad se mejora mediante un control automatizado in situ de baja 
latencia. Por otro lado, la supervisión del personal está habilitada para las 
funciones de control central y las opciones de control remoto. 
 
Los procesos individuales tienen sus propios controladores con CPUs 
separadas, por lo que otros procesos pueden continuar en una situación de 
avería individual, a diferencia de un sistema de controlador central. 
 
 
 
• PACs o controladores programables de automatización: Estos 
controladores industriales son quizás los más versátiles, ya que al contrario de 
los anteriores que funcionan con programas patentados, los PACs solo precisan 
de una buena y potente computadora de escritorio para operar. Además de que 
destacan en cuanto a funcionalidad y resistencia, siendo más aptos para 
trabajar con ellos en cualquier tipo de sitio. 
 
 
 
 
 
Simbología ISA para instrumentación. 
NORMAS 
ISA (Instrument Society of America): 
–ANSI/ISA-S5.1 (Identificación y símbolos de instrumentación) 
–ANSI/ISA-S5.2 (Diagramas lógicos binarios para operaciones de procesos) 
–ISA-S5.3 (Símbolos gráficos para control distribuido, sistemas lógicos y 
computarizados) 
–ANSI/ISA-S5.4 (Diagramas de lazo de instrumentación) 
–ANSI/ISA-S5.5(Símbolos gráficos para visualización de procesos) 
DIN (alemana): 
–DIN 19227 Parte 1 (código de identificación de instrumentos y controles) 
–DIN 19227 Parte 2 (Símbolos y gráficos) 
¿EN QUE SE USA? 
• Bocetos del plan 
• Papeles técnicos, literatura y discusiones 
• Diagramas de sistemas de instrumentación, diagramas de vuelta, diagramas 
lógicos 
• Descripciones funcionales 
• Diagramas de flujo: Procesos, Mecánicos, Ingeniería, Sistemas, que Conduce por 
tuberías (el Proceso) e instrumentación 
• Dibujos de construcción 
• Especificaciones, órdenes de compra, manifiestos, y otras listas 
• Identificación (etiquetando) de instrumentos y funciones de control 
• Instalación, operación e instrucciones de mantenimiento, dibujos, y archivos 
 
 
ISA-S5.4 
La norma ISA-S5.4 establece la información mínima requerida y 
adicional para un lazo de instrumentación; donde este lazo forma parte 
de un proceso descrito sobre alguna clase de dibujo de ingeniería como 
por ejemplo P&ID (Piping and Instruments Drawings). 
Esta norma es flexible para ser usada en la industria química, petrolera, 
generación de energía, aire acondicionado, refinación de metales, y 
muchas otras industrias. 
 
Símbolos de instrumentos. 
 
 
 
 
Ubicación de los instrumentos. 
 
Posición de los instrumentos. 
 
 
 
 
 
 
 
Primera letra. Variable 
Segunda letra: función de lectura pasiva 
Tercera letra: función de salida 
Número: Lazo de control 
Número adicional (opcional). Número de panel 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Símbolos de líneas. 
 
 
 
 
Válvulas. 
 
Actuadores. 
 
 
 
 
Acción en caso de emergencia. 
 
 
 
 
 
Bibliografía. 
https://tableroalparque.weebly.com/uploads/5/1/6/9/51696511/2_diagramas_p_id.p
df 
https://sdindustrial.com.mx/blog/que-es-un-controlador-industrial/ 
https://www.edsrobotics.com/blog/tipos-sensores-mas-usados/ 
 
https://tableroalparque.weebly.com/uploads/5/1/6/9/51696511/2_diagramas_p_id.pdf
https://tableroalparque.weebly.com/uploads/5/1/6/9/51696511/2_diagramas_p_id.pdf
https://sdindustrial.com.mx/blog/que-es-un-controlador-industrial/
https://www.edsrobotics.com/blog/tipos-sensores-mas-usados/