Sensores Clasificación Tecnología Medición Señal

Tipos de sensores

Magnitud de medición, principio de funcion,tipo de señal, rango, tecnología

Los sensores se pueden clasificar de diversas maneras, según diferentes criterios. A continuación, te presento una clasificación completa para entender mejor la variedad de sensores existentes:

1. Según la magnitud física que miden:

Esta es la clasificación más común y se basa en el tipo de estímulo que el sensor está diseñado para detectar:

• Sensores de Temperatura: Miden el grado de calor o frío.
• Termopares: Generan un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura entre dos metales diferentes.
• RTD (Resistance Temperature Detector): Su resistencia eléctrica cambia con la temperatura. Los más comunes son los Pt100 (platino con 100 ohmios a 0°C).
• Termistores: Resistencias cuya variación depende en gran medida de la temperatura (NTC: resistencia disminuye al aumentar la temperatura; PTC: resistencia aumenta al aumentar la temperatura).
• Sensores infrarrojos: Miden la radiación infrarroja emitida por los objetos para determinar su temperatura sin contacto.
• Sensores de Presión: Miden la fuerza ejercida sobre una superficie.
• Manómetros: Instrumentos para medir la presión de líquidos o gases.
• Sensores de galgas extensiométricas: Miden la deformación de un material sensible a la presión, lo que cambia su resistencia eléctrica.
• Sensores piezoeléctricos: Generan un voltaje cuando se les aplica una presión.
• Sensores de Proximidad: Detectan la presencia o ausencia de un objeto sin contacto físico.
• Inductivos: Detectan objetos metálicos mediante la creación de un campo electromagnético.
• Capacitivos: Detectan cualquier tipo de material (metales, líquidos, plásticos) mediante el cambio de capacitancia.
• Fotoeléctricos: Utilizan luz (visible o infrarroja) para detectar objetos. Pueden ser de barrera, reflexión directa o reflexión difusa.
• Ultrasónicos: Emiten ondas de sonido de alta frecuencia y miden el tiempo que tarda el eco en regresar para determinar la distancia a un objeto.
• Sensores de Posición: Miden la ubicación o desplazamiento de un objeto.
• Potenciómetros: Resistencia variable que cambia con el movimiento lineal o angular.
• Encoders (codificadores): Convierten el movimiento angular o lineal en señales digitales (incrementales o absolutos).
• Sensores Hall: Detectan campos magnéticos y se utilizan para medir posición, velocidad o corriente.
• Sensores de Fuerza y Par: Miden la fuerza o el par (fuerza de torsión) aplicada.
• Celdas de carga: Utilizan galgas extensiométricas para medir peso o fuerza.
• Sensores de Nivel: Miden la altura de un líquido o sólido en un contenedor.
• Capacitivos, Ultrasónicos, de Presión, de flotador, ópticos.
• Sensores de Caudal: Miden la tasa de flujo de líquidos o gases.
• Turbina, electromagnéticos, de Coriolis.
• Sensores de Luz/Ópticos: Detectan la intensidad de la luz.
• Fotorresistencias (LDR): Su resistencia disminuye al aumentar la intensidad de la luz.
• Fotodiodos y fototransistores: Convierten la luz en corriente eléctrica.
• Sensores de color: Emiten luz (roja, verde, azul) y analizan la luz reflejada para determinar el color de un objeto.
• Sensores de Humedad: Miden la cantidad de vapor de agua en el aire o en un material.
• Capacitivos, resistivos.
• Sensores de Movimiento/Aceleración/Vibración:
• Acelerómetros: Miden la aceleración en una o varias direcciones.
• Giróscopos: Miden la velocidad angular (rotación).
• Sensores de vibración.
• Sensores de Sonido:
• Micrófonos: Convierten las ondas sonoras en señales eléctricas.
• Sensores de Gas/Químicos: Detectan la presencia y concentración de gases específicos.
• Sensores de CO2, metano, oxígeno, etc.
• Sensores Biométricos:
• Huella dactilar, reconocimiento facial, escáner de iris.

2. Según el principio de funcionamiento:

• Activos: Requieren una fuente de energía externa para funcionar y emiten su propia señal para interactuar con el entorno (ej. sensores ultrasónicos, radares, sensores fotoeléctricos con emisor).
• Pasivos: No requieren una fuente de energía externa. Miden la energía que proviene del entorno (ej. termopares, LDR, cámaras que captan luz ambiental).

3. Según el tipo de señal de salida:

• Analógicos: Producen una señal continua que varía de forma proporcional a la magnitud medida (ej. un termopar que genera un voltaje que cambia gradualmente con la temperatura). Requieren un convertidor analógico-digital (ADC) para ser procesados por sistemas digitales.
• Digitales: Producen una señal discreta, generalmente en forma de pulsos o códigos binarios (0 y 1), que representa un estado o un valor específico (ej. un sensor de proximidad que indica "presencia" o "ausencia", un encoder que envía pulsos por cada giro).

4. Según el rango de valores que proporcionan:

• Todo/Nada (On/Off o Discretos): Indican si una condición se cumple o no (ej. un sensor de proximidad que detecta si hay un objeto o no, un interruptor de fin de carrera). Su salida solo puede tomar dos valores (encendido/apagado, 0/1).
• De Medida (Continuos): Proporcionan una salida que varía de forma continua y proporcional a la magnitud medida (ej. un sensor de temperatura que da un valor de voltaje o resistencia que corresponde a una temperatura específica).

5. Según su tecnología o fenómeno físico utilizado:

• Resistivos: Basados en la variación de la resistencia eléctrica (galgas extensiométricas, termistores, LDR).
• Capacitivos: Basados en la variación de la capacitancia (sensores de nivel, de humedad, táctiles).
• Inductivos: Basados en la variación de la inductancia (sensores de proximidad de metales).
• Piezoeléctricos: Basados en la generación de voltaje por presión o deformación.
• Ópticos/Fotoeléctricos: Basados en la interacción con la luz.
• Térmicos: Basados en la variación de temperatura (termopares, RTD).
• Magnéticos: Basados en la detección de campos magnéticos (sensores Hall, Reed switch).

Esta diversidad permite que los sensores se integren en casi cualquier sistema, desde el hogar inteligente hasta las aplicaciones industriales más complejas, brindando la capacidad de "sentir" y reaccionar al mundo físico.

Desarrollo de un sensor inductivo standard

Instrumentación avanzada de procesos:

Análisis técnico de sistemas de medición de caudal y nivel en el ecosistema de la industria 4.0 y la inteligencia artificial.

La instrumentación industrial contemporánea ha trascendido su función primaria de cuantificación para convertirse en el pilar fundamental de la digitalización de procesos. En el horizonte de 2025, los sensores de caudal y nivel no se limitan a proporcionar lecturas aisladas, sino que actúan como nodos inteligentes capaces de realizar autodiagnósticos, comunicarse mediante protocolos de alta velocidad y alimentar algoritmos de aprendizaje profundo para optimizar la eficiencia operativa y la sostenibilidad ambiental. Esta evolución se sustenta en una sofisticación sin precedentes de las características técnicas y estructurales de los dispositivos, así como en una integración fluida con arquitecturas de Internet Industrial de las Cosas (IIoT) y servicios en la nube. 

Tecnologías y sistemas de medición de caudal:

La medición de caudal representa uno de los desafíos técnicos más complejos en la ingeniería de procesos debido a la variabilidad de las propiedades de los fluidos, como la viscosidad, la densidad y la conductividad. Los desarrollos actuales se centran en la precisión multivariable y en la eliminación de piezas móviles para reducir el mantenimiento y aumentar la fiabilidad.   

Caudalímetros másicos Coriolis: precisión y versatilidad multivariable

El caudalímetro de Coriolis se ha consolidado como la tecnología de referencia para aplicaciones críticas, especialmente en la transferencia de custodia y procesos químicos complejos. Su principio operativo se basa en el efecto Coriolis, que surge de la interacción entre el movimiento de un fluido y la vibración de un tubo conductor. Al fluir el fluido a través de tubos vibrantes, se produce un desfase y un cambio en la frecuencia de vibración que es detectado por sensores electromagnéticos. Dado que este desfase es directamente proporcional al caudal másico, el dispositivo proporciona una medición intrínsecamente precisa que no se ve afectada por cambios en la temperatura, la presión o la viscosidad del medio.   

Estructuralmente, los modelos avanzados como la serie Proline Promass de Endress+Hauser emplean materiales de alta resistencia como el acero inoxidable 904L, el 316L o aleaciones especiales como el Alloy C22, garantizando la compatibilidad química en entornos agresivos. Estos dispositivos no solo miden la masa, sino que calculan simultáneamente la densidad, la temperatura y el volumen corregido, eliminando la necesidad de múltiples puntos de medición en la tubería. En términos de precisión, los modelos de alta gama alcanzan errores máximos de ±0.05% en líquidos y ±0.25% en gases, operando en rangos de temperatura que oscilan entre −196∘C y +350∘C. 

Especificación Técnica	Coriolis (Promass 80F/Q)	Vortex (Rosemount 8800D)	Electromagnético (Promag W)
Principio de Medida	Fuerza de Coriolis	Desprendimiento de vórtices	Ley de Faraday
Variable Principal	Caudal másico	Caudal volumétrico	Caudal volumétrico
Precisión Líquidos	±0.05%a±0.10%	±0.65%a±1.0%	±0.2%a±0.5%
Materiales Húmedos	904L, 316L, Alloy C22	316L, Hastelloy C	Hard rubber, PTFE, PFA
Presión Máxima	Hasta 400 bar (modelo A)	Hasta 100 bar	PN 10 a PN 40
Mantenimiento	Casi nulo (sin partes móviles)	Bajo (diseño sin juntas)	Bajo (sin obstrucciones)

Caudalímetros electromagnéticos y su robustez industrial:

Para fluidos conductores, la tecnología electromagnética sigue siendo la solución más rentable y duradera. Basándose en la ley de inducción de Faraday, estos sensores generan un campo magnético perpendicular a la dirección del flujo; el paso de un líquido conductor induce un voltaje proporcional a la velocidad del fluido, que es captado por electrodos estratégicamente situados. Marcas líderes como Emerson (Rosemount), Siemens y ABB han perfeccionado estos sistemas con diagnósticos inteligentes que detectan la formación de depósitos o la presencia de tuberías vacías, mejorando la estabilidad a largo plazo.   

Una característica estructural clave de los medidores electromagnéticos modernos es la ausencia total de obstrucciones en el tubo de medición, lo que evita caídas de presión y los hace ideales para lodos, fluidos con sólidos en suspensión y químicos altamente corrosivos. Los recubrimientos internos (liners) de PFA o PTFE aseguran una larga vida útil en aplicaciones de alta temperatura o medios agresivos, mientras que las carcasas con protección IP68 permiten la inmersión continua en aplicaciones de agua y alcantarillado.

  Tecnologías ultrasónicas y de efecto Vortex:

Los medidores ultrasónicos de tiempo de tránsito han evolucionado hacia sistemas no invasivos de tipo "clamp-on", que permiten la instalación sin interrumpir el proceso ni perforar la tubería. Esta tecnología mide la diferencia de tiempo entre pulsos de sonido emitidos aguas arriba y aguas abajo. Son especialmente valorados en el tratamiento de aguas y en tuberías de gran diámetro donde el coste de un medidor en línea sería prohibitivo. Sin embargo, su precisión puede verse comprometida por la presencia de burbujas de gas o sólidos excesivos que dispersan la señal ultrasónica. 

Por su parte, los caudalímetros de efecto Vortex, como la serie Rosemount 8800D, se basan en la detección de los vórtices creados por un cuerpo perturbador (shredder bar) colocado en la corriente de fluido. El diseño avanzado de Emerson elimina las juntas y puertos internos que solían obstruirse en modelos tradicionales, permitiendo la medición fiable de vapor, gases y líquidos de baja viscosidad en condiciones de alta presión y vibración. La inmunidad a las vibraciones se logra mediante el procesamiento digital de señales adaptativo (ADSP), que filtra el ruido mecánico para centrarse en la frecuencia de desprendimiento de los vórtices.

Sistemas avanzados de medición de nivel:

La medición de nivel ha experimentado una revolución tecnológica impulsada por el desarrollo de la microelectrónica y la necesidad de una mayor resolución en entornos de proceso difíciles. Las tecnologías de radar de alta frecuencia y los sistemas capacitivos e hidrostáticos representan el estado del arte en la monitorización de inventarios y control de seguridad.   

El predominio del radar de 80 GHz y la tecnología FMCW:

La transición del radar de baja frecuencia (6-26 GHz) al radar de 80 GHz (banda W) ha redefinido la precisión en la medición de nivel sin contacto. Al operar en una frecuencia más alta, el haz de la señal es significativamente más estrecho (hasta 3∘), lo que permite evitar obstáculos internos como agitadores, serpentines de calefacción o refuerzos estructurales del tanque. Los modelos destacados como el Micropilot FMR60B de Endress+Hauser y el Rosemount 5408 emplean la tecnología de Onda Continua de Frecuencia Modulada (FMCW).   

A diferencia del radar de impulsos tradicional, el radar FMCW emite una señal continua con una frecuencia que varía linealmente. La distancia al producto se calcula mediante la diferencia de frecuencia entre la señal emitida y la reflejada, lo que permite una resolución milimétrica (±1mm) y una robustez superior ante la presencia de vapor, polvo o cambios bruscos en las propiedades del medio. Estructuralmente, estos radares se ofrecen con antenas cónicas de acero inoxidable o sellos de proceso de PTFE y PEEK para resistir temperaturas de hasta 250∘C y presiones de hasta 100 bar.  

Tecnología de Nivel	Rango Máximo	Precisión	Aplicación Crítica	Materiales de Antena
Radar 80 GHz	120 m	±1mm	Tanques con obstáculos	PTFE, PEEK, 316L
Radar Onda Guiada	45 m	±2mm	Espuma densa, turbulencia	316L, Alloy C276
Ultrasónico	20 m	±0.25%	Aguas residuales	PVDF, PP
Hidrostático	100 m H2​O	±0.1%	Tanques de almacenamiento	Cerámica, 316L, Alloy C
Capacitivo	20 m	±0.5%	Detección de interfaces	PTFE, PFA, Cerámica

Radar de onda guiada (GWR) y su resistencia a condiciones extremas:

En aplicaciones donde la superficie del líquido es extremadamente turbulenta o existe una capa densa de espuma, el radar de onda guiada (GWR) ofrece una fiabilidad superior. En este sistema, el pulso electromagnético se desplaza a lo largo de una sonda física (cable o varilla) sumergida en el fluido, lo que concentra la energía y minimiza las pérdidas de señal. Es ideal para la medición de interfaces (por ejemplo, agua y aceite) y para fluidos con constantes dieléctricas muy bajas. Los modelos como el Rosemount 5300 y el Levelflex FMP5x están diseñados para cumplir con certificaciones de seguridad SIL 2/3, fundamentales en la prevención de sobrellenados en la industria petrolera.

Medición hidrostática y sensores capacitivos:

La medición de nivel por presión hidrostática sigue siendo una técnica esencial por su simplicidad y precisión. Los sensores, como la serie Deltapilot FMB5x, utilizan células de medición capacitivas o piezorresistivas para determinar el nivel basándose en el peso de la columna de líquido. Una ventaja estructural crítica es el uso de membranas cerámicas de alta pureza (99.9%), que ofrecen una resistencia mecánica excepcional y son inmunes a la corrosión en aplicaciones de aguas residuales o químicas.

Por otro lado, los sensores capacitivos aprovechan el cambio en la capacitancia eléctrica que ocurre cuando el material de proceso rodea una sonda aislada. Son herramientas potentes para la detección de niveles límite en sólidos abrasivos o para la detección de espuma en líquidos conductivos. Los desarrollos recientes incluyen la compensación activa de adherencias, lo que permite que el sensor funcione correctamente incluso si se acumula material viscoso o pegajoso en la sonda. 

Protocolos de comunicación y digitalización del campo:

La capacidad de comunicación es lo que transforma un sensor en un componente de la Industria 4.0. La arquitectura tradicional de 4-20 mA está dando paso a redes totalmente digitales que permiten el acceso a diagnósticos detallados y parámetros de configuración de forma remota.   

Buses de campo y protocolos serie tradicionales:

Protocolos como Modbus (RTU y TCP/IP) mantienen su relevancia debido a su simplicidad y amplia base instalada. Modbus RTU, operando sobre RS-485, es eficiente para conectar múltiples dispositivos en una sola red serie. El protocolo HART sigue siendo el estándar de facto para la transición digital, permitiendo que la información digital viaje sobre el cableado analógico existente. Para aplicaciones que requieren control distribuido a gran escala, Foundation Fieldbus y PROFIBUS PA ofrecen comunicación digital pura y capacidad de diagnóstico de activos (Asset Management).   

Ethernet-APL: la nueva frontera del nivel de campo:

El desarrollo más significativo en las comunicaciones industriales actuales es Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL). Este estándar permite el uso de Ethernet de 10 Mbit/s en áreas peligrosas (Zonas 0, 1 y 2) utilizando un solo par de cables trenzados que transporta tanto datos como alimentación. Ethernet-APL elimina la necesidad de pasarelas complejas y permite que protocolos como PROFINET y EtherNet/IP lleguen directamente al instrumento de campo.   

La ventaja competitiva de Ethernet-APL radica en su velocidad —300 veces superior a HART— y en su capacidad para ofrecer un acceso transparente a los datos del sensor desde cualquier lugar de la planta a través de servidores web integrados. Esto facilita el mantenimiento predictivo y la carga de parámetros automática (plug-and-play), reduciendo drásticamente los tiempos de puesta en marcha y reparación.   

Protocolo	Capa Física	Velocidad	Distancia Máxima	Ventaja Principal
HART	4-20 mA	1.2 kbps	3,000 m	Compatibilidad analógica
Modbus RTU	RS-485	115.2 kbps	1,200 m	Simplicidad y bajo costo
PROFIBUS PA	MBP	31.25 kbps	1,900 m	Control distribuido robusto
PROFINET	Ethernet	100 Mbps	100 m	Alta velocidad (IT/OT)
Ethernet-APL	2-wire Ethernet	10 Mbps	1,000 m	Ethernet en áreas Ex

  Integración con IIoT, Cloud y tecnologías inalámbricas:

La conectividad inalámbrica y la integración con la nube representan la capa superior de la instrumentación moderna, permitiendo la monitorización remota de activos distribuidos y la gestión de grandes volúmenes de datos.   

Tecnologías inalámbricas LPWAN: LoRaWAN y NB-IoT:

Para aplicaciones donde el cableado es inviable, las redes LPWAN (Low Power Wide Area Network) ofrecen una solución de largo alcance y bajo consumo:

• LoRaWAN: Utiliza espectro ensanchado (CSS) en bandas no licenciadas (868/915 MHz). Es ideal para redes privadas en grandes instalaciones industriales o monitorización ambiental, con alcances de hasta 15 km. Su principal ventaja es que permite que los sensores funcionen con baterías durante más de 10 años.   
• NB-IoT (Narrowband IoT): Funciona sobre la infraestructura celular LTE/5G existente. Al operar en bandas licenciadas, ofrece una mayor seguridad y calidad de servicio (QoS), siendo preferido para aplicaciones urbanas densas o donde se requiere interoperabilidad con redes de telefonía pública.   

Gateways y arquitecturas de borde (Edge Computing):

La integración con la nube se realiza frecuentemente a través de gateways industriales que actúan como puentes de protocolo. Dispositivos como el BL101 convierten señales Modbus o HART a MQTT, un protocolo ligero diseñado para la nube. La computación de borde (Edge Computing) permite que el gateway procese datos localmente para reducir la latencia en bucles de control críticos antes de enviar la información agregada a plataformas como Microsoft Azure IoT Hub o AWS IoT SiteWise.

Inteligencia Artificial y mantenimiento predictivo:

La inteligencia artificial (IA) ha pasado de ser un concepto teórico a una herramienta práctica integrada en los sistemas de instrumentación para 2025. Su impacto se centra en la fiabilidad de los activos y la eficiencia de los recursos.   

Autoverificación y Heartbeat Technology:

La tecnología de autoverificación, como la Heartbeat Technology de Endress+Hauser, representa un cambio de paradigma en el mantenimiento. El sensor realiza comprobaciones internas continuas de sus componentes críticos, comparando el estado actual con los valores de referencia grabados en fábrica. Esto genera un informe de verificación certificado y trazable que permite extender los intervalos de calibración física en un factor de 5 o más, reduciendo los riesgos de fallos no detectados y aumentando la disponibilidad de la planta.

Algoritmos de IA para la detección de fugas y anomalías:

En la gestión de redes de agua, la IA analiza datos de sensores acústicos ( bugs ) para identificar la firma única de una fuga en medio del ruido ambiental de la ciudad. Estos sistemas, como FIDO Tech, pueden localizar fugas con precisión métrica y clasificar su tamaño, permitiendo priorizar las reparaciones y reducir las pérdidas de agua potable en más de un 50%. En procesos industriales complejos, las redes neuronales y el aprendizaje automático (machine learning) detectan patrones anómalos en los perfiles de caudal o nivel que preceden a un fallo mecánico, permitiendo intervenciones preventivas antes de que ocurra una parada catastrófica. 

 Aplicaciones industriales y casos de uso:

La versatilidad de los sensores modernos permite su aplicación en sectores con requisitos diametralmente opuestos, desde la pureza absoluta en farmacia hasta la robustez extrema en minería.

Industria Farmacéutica y de Ciencias de la Vida:

En este sector, el cumplimiento de las normas cGMP y la integridad de los datos son primordiales. Los sensores deben ser autolimpiables y permitir la esterilización in situ (SIP). La integración de tecnologías de autocalibración, como el iTHERM TrustSens, garantiza que el proceso cumpla siempre con las especificaciones de temperatura y caudal sin intervención humana constante. La digitalización mediante IIoT permite la trazabilidad completa del lote, desde la entrada de materias primas hasta el producto final.   

Petróleo, Gas y Química:

La seguridad funcional (SIL) y la resistencia a la corrosión son críticas. Los radares de 80 GHz y los caudalímetros Coriolis son esenciales para la transferencia de custodia, donde pequeñas desviaciones en la medición pueden suponer pérdidas de millones de dólares. El uso de diagnósticos avanzados permite monitorizar la salud de los instrumentos en plataformas marinas remotas, reduciendo la necesidad de inspecciones físicas costosas y peligrosas.   

Gestión de Aguas y Sostenibilidad:

La optimización de las redes de agua potable y el tratamiento de aguas residuales se beneficia de la inteligencia artificial para ajustar el bombeo según la demanda real y predecir el comportamiento de los acuíferos o depósitos. Los sensores de nivel ultrasónicos y de radar de bajo coste permiten una monitorización masiva de canales y alcantarillado, fundamental para la prevención de inundaciones y la gestión eficiente de recursos hídricos en el contexto del cambio climático.   

Visión estratégica hacia el futuro:

La instrumentación de caudal y nivel ha evolucionado de ser una medición estática a un ecosistema dinámico de datos. La convergencia de la tecnología de radar de 80 GHz, la conectividad Ethernet-APL y la analítica basada en inteligencia artificial ha creado una nueva generación de "sensores inteligentes" que son el motor de la eficiencia. 

Ethernet-APL:

Hasta hace poco, llevar Ethernet a un sensor de caudal en una refinería o planta química era casi imposible por las distancias y el riesgo de explosión.

Ethernet-APL soluciona esto:

• ¿Qué es?: Es una capa física de Ethernet de dos hilos (Single Pair Ethernet) diseñada específicamente para la automatización de procesos.
• Seguridad Intrínseca (Ex): Utiliza el estándar 2-WISE, lo que significa que puedes conectar y desconectar sensores en áreas con riesgo de explosión sin apagar el sistema (Hot-swap).
• Velocidad y Distancia: Ofrece 10 Mbit/s (full duplex) a distancias de hasta 1,000 metros, superando por mucho los 1,200 baudios de HART.
• Alimentación sobre la línea: El mismo cable que lleva los datos entrega la energía al sensor (similar a PoE, pero para industria).

Con APL, un sensor de nivel ya no solo envía una variable (ej. 15.5m), sino que puede transmitir simultáneamente diagnósticos de salud del equipo, temperatura del sensor y logs históricos directamente a un sistema en la nube o un ERP.

Comparativa: Líderes en Caudal y Nivel

Si tenemos una aplicación puntual (ej. Medición de un hidrocarburo viscoso en un tanque con agitación), así se posicionan las marcas:

Medición de Caudal (Coriolis):

Marca	Modelo Flagship	Fortaleza Técnica
Endress+Hauser	Promass Q	Máxima precisión en aplicaciones con gas atrapado (tecnología Multi-frequency Toolkit).
Emerson (Micro Motion)	Elite CMF	El estándar de oro en estabilidad de cero y robustez estructural. Muy usado en transferencia de custodia.
Siemens	SITRANS FC	Excelente integración nativa con sistemas TIA Portal y compactos para espacios reducidos.

Medición de Nivel (Radar 80 GHz):

Marca	Modelo Flagship	Características Estructurales
Endress+Hauser	Micropilot FMR6x	Algoritmos "Heartbeat" para autoverificación sin interrumpir el proceso.
Emerson (Rosemount)	Rosemount 5408	Lente de polímero resistente a la condensación y diseñado bajo estándares de seguridad funcional SIL 2/3.
Siemens	SITRANS LR100	Enfoque en conectividad Bluetooth para configuración rápida vía App y diseño extremadamente compacto.

Integración Avanzada: El rol de la IA

Las marcas mencionadas ya no venden "hierro", venden servicios de datos.

 

1. Verificación In-situ: Gracias a protocolos como Ethernet-APL, el software de IA del fabricante (como Netilion de E+H o Plantweb de Emerson) compara la firma electrónica actual del sensor con la de fábrica. Si hay una desviación, predice una falla por corrosión.
2. Análisis de Espectro: Los radares modernos usan IA para filtrar ecos falsos causados por agitadores o serpentines de calefacción dentro del tanque, "aprendiendo" qué es fluido y qué es estructura.

Aplicación en Silos de Cemento o Granos:

Para un entorno de silos de cemento o granos, el desafío no es solo la distancia, sino el polvo en suspensión, que puede generar atmósferas explosivas (Polvo combustible). Diseñar con Ethernet-APL es la solución ideal porque combina la robustez física con la seguridad intrínseca.

Arquitectura propuesta para un sistema de medición de nivel y flujo de sólidos:

Componentes de la Arquitectura

Para este diseño utilizaremos una topología de Troncal y Derivación (Trunk-and-Spur), que es el estándar de Ethernet-APL:

 Sensores (Instrumentos de Campo APL):

Nivel: Radar de 80 GHz (ej. Sitrans LR o Micropilot) con antena de lente de purga (para que el polvo no se pegue).

           Flujo: Sensores de flujo de sólidos por microondas en las canaletas de descarga.

APL Field Switch (El Corazón):

Actúa como una fuente de alimentación y concentrador de datos. Separa el área segura de la zona peligrosa.

Capa de Control:

Un PLC o DCS con puerto PROFINET estándar.

 

Capa de Gestión (IIoT):

Un Gateway que extraiga datos de diagnóstico vía OPC UA.

Diagrama de Conexión Lógica:

La estructura se divide físicamente para garantizar la seguridad y la velocidad de datos:

1. Zona Segura (Control Room):
• Un switch Ethernet industrial estándar conectado al PLC.
• Se conecta al APL Field Switch mediante un cable Ethernet convencional o Fibra Óptica (si la distancia es >100m).

2. Zona de Proceso (Silos):
• El APL Field Switch se instala cerca de los silos.
• Desde el switch, salen cables de par trenzado apantallado (hasta 200m cada uno) hacia cada sensor.
• Estos cables llevan tanto los 10 Mbps de datos como la energía para el sensor.

Configuración Técnica Específica para Sólidos:

Elemento	Especificación Técnica	Ventaja en Silos
Capa Física	10BASE-T1L (IEEE 802.3cg)	Permite cables largos en estructuras altas (silos de 30-50m).
Protocolo de Aplicación	PROFINET sobre APL	Integración instantánea; el PLC "ve" el sensor como un nodo de red más.
Protección Ex	2-WISE (Intrinsic Safety)	Seguridad total ante chispas en ambientes con polvo de grano o cemento.
Mantenimiento	Web Server Integrado	El técnico puede ver el perfil del eco del radar desde su laptop en la base del silo.

El Valor Agregado: IA y Diagnóstico de Polvo

En silos de cemento, el polvo puede acumularse en la cara de la antena del radar, causando una pérdida de señal (atenuación):

Con esta arquitectura APL, podemos implementar un sistema de mantenimiento predictivo:

 

1. El sensor envía el valor de "Signal Strength" (intensidad de señal) en tiempo real.
2. Un algoritmo de IA en el Edge detecta una degradación progresiva de la señal.
3. Acción Automática: El sistema activa una válvula de solenoide para realizar una "purga de aire" y limpiar la lente del radar antes de que el sensor deje de medir.

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