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Los sensores de desplazamiento son dispositivos que detectan con precisión movimientos lineales o de rotación y los convierten en una señal eléctrica evaluable.

Desempeñan un papel fundamental en muchos sistemas técnicos y se utilizan ampliamente en máquinas, vehículos, plantas industriales y sistemas de medición.

A continuación se ofrece una visión general del principio básico, las tecnologías de sensores y las funcionalidades de los sensores de desplazamiento, sus ámbitos de aplicación, ventajas y retos y limitaciones en su uso:

Principio básico de los sensores de desplazamiento:

Los sensores de desplazamiento miden el desplazamiento lineal de un objeto a lo largo de un eje o, en ocasiones, un movimiento giratorio (en cuyo caso suelen denominarse sensores angulares).
El sensor convierte este movimiento en una señal eléctrica proporcional al movimiento.
La medición puede ser por contacto, por ejemplo con rascadores, cables y sondas, o sin contacto, por ejemplo inductiva u óptica.

Tecnologías y funciones de los sensores de desplazamiento

Los sensores de desplazamiento utilizan diferentes principios físicos. He aquí los tipos más importantes según su modo de funcionamiento:

1. Sensores de desplazamiento potenciométricos:
   Estos sensores funcionan con un elemento de resistencia (potenciómetro). Un rascador móvil modifica la resistencia en función de la posición.
   La variación de tensión en la salida es proporcional al desplazamiento.
   Son sencillos, baratos y proporcionan señales analógicas, pero están sujetos a desgaste debido al contacto mecánico.
2. Sensores de desplazamiento por tracción de cable:
   Un cable permanentemente tensado por un mecanismo de resorte hace girar un tambor tirando de él hacia fuera del sensor.
   La rotación del tambor es detectada por un sensor interno. El resultado es una determinación precisa de la posición lineal.
   Se utilizan siempre que es necesario medir movimientos lineales de forma fiable y robusta, especialmente en largas distancias.
3. Sensores de desplazamiento inductivos:
   Miden los cambios en el campo magnético, por ejemplo, debido al desplazamiento de un núcleo metálico en una bobina.
   Estos sensores son robustos, duraderos e insensibles a la suciedad o la humedad.
   Suelen utilizarse en entornos industriales difíciles.
4. Sensores de desplazamiento magnetostrictivos:
   Se basan en la propagación de impulsos sonoros a lo largo de un hilo magnetostrictivo.
   Un imán de posición genera una interacción cuyo tiempo de tránsito se correlaciona con la posición.
   Estos sensores son muy precisos y no sufren desgaste.
5. Sensores ópticos de desplazamiento:
   Utilizan haces de luz o láser que se reflejan o interrumpen.
   El cambio de la señal luminosa, por ejemplo mediante medición del tiempo o triangulación, permite determinar la posición.
   Los sensores ópticos ofrecen la mayor resolución, pero son sensibles a la contaminación.
6. Sensores de desplazamiento capacitivos:
   Miden el cambio de capacitancia entre dos electrodos a medida que se acercan el uno al otro.
   Esta tecnología permite mediciones muy precisas y de alta resolución, pero se utiliza principalmente para distancias de desplazamiento pequeñas y en entornos limpios.
7. Sensores ultrasónicos y radar:
   Determinan la distancia mediante la medición del tiempo de tránsito de ondas sonoras o electromagnéticas.
   Estos sistemas sin contacto son muy adecuados para distancias largas o entornos difíciles, por ejemplo, con polvo o líquidos.

Campos de aplicación de los sensores de desplazamiento:

Los sensores de desplazamiento se pueden encontrar en numerosas industrias y aplicaciones. Dependiendo de la tecnología y la precisión, cubren un amplio espectro:

1. Construcción de máquinas e instalaciones
Detección de la posición de herramientas, pinzas o sistemas transportadores.
control de movimientos en máquinas CNC, robots y prensas.

2. Ingeniería del automóvil:
Detección de la posición del pedal o del asiento.
Medición de la posición en componentes de chasis o accionamientos eléctricos.

3. Aeroespacial:
Control de flaps, timones o trenes de aterrizaje.
Control preciso de la posición de mecanismos de extensión.

4. Tecnología médica:
Medición de la posición de instrumentos quirúrgicos.
Guías lineales en dispositivos médicos como la resonancia magnética o la tomografía computarizada.

5. Metrología e investigación:
Medición precisa de la posición en experimentos o laboratorios de calibración.
Detección sensorial de movimientos en estudios científicos.

6. Ingeniería civil y geotecnia:
seguimiento de asentamientos, flexiones o deformaciones en estructuras portantes.
Sistemas de medición lineal para bancos de pruebas o sistemas de medición de deformación.

Ventajas de los sensores de desplazamiento modernos

• Alta precisión: dependiendo del tipo, se puede alcanzar una resolución en el rango micrométrico.
• Bajo mantenimiento: Muchos sensores sin contacto funcionan sin desgaste.
• Robustez: Los sensores inductivos y magnetostrictivos en particular son resistentes a las influencias externas.
• Variedad: Sensores para todas las aplicaciones: desde la tecnología de microscopios hasta las extensiones telescópicas en equipos de minería.

Retos y límites de los sensores de desplazamiento:

• Influencias ambientales: El polvo, el aceite, las vibraciones o las temperaturas extremas pueden afectar a algunos tipos de sensores.
• Precisión de montaje: Muchos sensores requieren un ajuste preciso durante la instalación.
• Costes con alta precisión: Los sensores de alta resolución o las soluciones especiales pueden resultar caros.
• Sensibilidad a las interferencias electromagnéticas: Especialmente con salidas analógicas y cables largos.

Los sensores de desplazamiento son componentes indispensables de la tecnología moderna de automatización, medición y control. La elección de la tecnología de sensores adecuada depende fundamentalmente de la aplicación, el entorno y los parámetros de medición deseados. Ya sea con o sin contacto, con precisión micrométrica o a grandes distancias, existen soluciones de sensores de desplazamiento adecuadas para casi todos los retos técnicos.

A continuación le ofrecemos un resumen de los puntos más importantes que debe tener en cuenta a la hora de adquirir sensores de desplazamiento.

A la hora de adquirir sensores de desplazamiento, es fundamental conocer los requisitos exactos de la aplicación específica y compararlos con las posibilidades técnicas y económicas de las soluciones de sensores disponibles. Dado que los sensores de desplazamiento se utilizan en muchos sectores con condiciones diferentes, una selección estructurada es especialmente importante para garantizar la fiabilidad, la precisión, la estabilidad a largo plazo y la rentabilidad.

• Diferentes tipos de sensores son adecuados para diferentes aplicaciones. Las tecnologías más comunes son:
• Potenciométricos. Económicos, pero susceptibles al desgaste mecánico.
• Inductivos: Robusto y sin desgaste para entornos industriales difíciles.
• Magnetostrictiva: muy precisa y duradera, pero más cara.
• Ópticos (láser, triangulación): Muy alta resolución, sensible a la contaminación.
• Capacitivos: Para movimientos muy finos en distancias cortas.
• De tracción por cable: Ideal para distancias de desplazamiento largas e instalación sencilla.
• La selección debe basarse en la ubicación, la precisión requerida y las condiciones ambientales.
• Un punto clave es el recorrido de medición real necesario. Si es demasiado corto, el sensor puede sufrir daños mecánicos o no evaluar correctamente el alcance final. Si es demasiado grande, la resolución y la dinámica suelen verse afectadas.
• La situación de montaje es igualmente importante: ¿hay espacio suficiente? ¿Se va a mover el sensor o el objeto a medir? ¿Hay movimientos giratorios o curvos? El diseño y la mecánica deben estar bien planificados, sobre todo en lugares de instalación estrechos o de difícil acceso.
• En función de la aplicación, se requiere cierta precisión de medición. Esto incluye
• La resolución: Cómo se detectan los cambios más pequeños.
• Precisión de repetición: Si un punto se detecta siempre de la misma forma con múltiples movimientos.
• Error de linealidad: Desviación de la línea ideal entre la posición y la señal de salida.
• En mediciones de precisión, por ejemplo en bancos de pruebas o robótica, estos valores son muy exigentes. En otros casos, por ejemplo, en la supervisión de posiciones aproximadas, basta con sensores más sencillos.
• El tipo de señal de salida debe coincidir con la unidad de control o evaluación utilizada:
• Señales analógicas, p. ej. 0-10 V, 4-20 mA: fáciles de integrar, pero susceptibles a interferencias con cables largos.
• Señales digitales, p. ej. SSI, CANopen, IO-Link, RS485: Mayor inmunidad a las interferencias, a menudo también más funciones, p. ej. diagnóstico, parametrización.
• Encoders incrementales o absolutos: Relevantes para movimientos giratorios o sistemas de posición con realimentación.
• La selección depende en gran medida de la tecnología de control existente.
• El sensor debe adaptarse a las condiciones físicas del lugar:
• Rango de temperatura: Relevante en zonas exteriores o en aplicaciones cercanas a motores o elementos calefactores.
• Humedad, polvo, aceite, productos químicos: Tener en cuenta la clase de protección IP de la carcasa y la resistencia de los materiales.
• Vibraciones y choques: Seleccione sensores mecánicamente estables con comportamiento de amortiguación interno.
• Resistencia CEM: Especialmente con sensores analógicos o en entornos con fuertes interferencias electromagnéticas, por ejemplo, sistemas de soldadura, se requiere protección contra influencias electromagnéticas.
• Un sensor técnicamente adecuado pero difícil de instalar puede convertirse en una fuente de errores en el día a día. Por lo tanto:
• Facilidad de montaje: son ventajosos los orificios estándar, las ayudas de montaje y los soportes flexibles.
• Tolerancias de montaje: Algunos sensores deben alinearse con precisión, otros son insensibles a pequeños desajustes.
• Calibración: Compruebe si es necesario ajustar inicialmente el sensor y cómo, especialmente en el caso de las salidas analógicas.
• La vida útil de un sensor depende en gran medida del tipo de aplicación. Las preguntas importantes son:
• ¿Cuántos ciclos de movimiento puede soportar mecánicamente el sensor?
• ¿Hay piezas de desgaste, por ejemplo en el caso de sensores potenciométricos o basados en cables?
• ¿Es necesario recalibrar el sensor con regularidad?
• ¿Existen experiencias o informes de campo sobre la estabilidad a largo plazo?
• En sistemas en serie o de difícil acceso, deben utilizarse soluciones duraderas y sin mantenimiento siempre que sea posible.
• Un sensor es tan bueno como su fabricante y su garantía de calidad. Tenga en cuenta:
• Fabricantes probados con referencias en sectores similares.
• Disponibilidad a largo plazo - especialmente importante en las estrategias de producción en serie o de piezas de repuesto.
• Asistencia técnica y documentación: desde la instalación hasta el diagnóstico de averías.
• Certificaciones - como ISO 9001, CE, RoHS, REACH o normas específicas del sector, por ejemplo, tecnología ferroviaria, tecnología médica, industria del automóvil.
• Un sensor barato puede resultar más caro si falla con frecuencia o no encaja de forma óptima en la arquitectura del sistema.

La compra de sensores de desplazamiento requiere una buena combinación de análisis técnico, conocimiento de las condiciones ambientales y selección estratégica de componentes fiables. Además de datos técnicos clave como el rango de medición, la precisión o la interfaz, también son cruciales la facilidad de instalación, la disponibilidad a largo plazo, la robustez y la calidad del servicio. La mejor solución de sensor posible siempre se deriva del contexto de la aplicación: las decisiones generales sin referencia a la aplicación suelen provocar problemas durante el funcionamiento.

Los sensores de desplazamiento pueden obtenerse de diversos proveedores. En exportpages encontrará información completa sobre fabricantes y proveedores de Sensores de desplazamiento de todo el mundo.