Sensores y actuadores en automatización (inductivos, capacitivos, fotoeléctricos, láser, fibra óptica, transductores lineales: cuándo elegir y cómo probar)


1. Idea general: ¿para qué sirven todos estos sensores?

En automatización, los sensores responden básicamente a tres preguntas:

  1. ¿Hay algo presente? (detección de pieza / proximidad)

  2. ¿Dónde está? (posición, carrera, nivel, tope)

  3. ¿Cuánto es? (desplazamiento, nivel continuo, presión, etc.)

Los tipos que mencionas van sobre todo a:

  • Presencia / proximidad: inductivos, capacitivos, fotoeléctricos, láser, fibra óptica.

  • Posición / desplazamiento continuo: transductores lineales.

Los actuadores (cilindros, motores, válvulas) responden a las órdenes.
Los sensores dicen si la realidad coincide con lo que el control espera.

2. Sensores inductivos

2.1. Qué detectan

  • Detectan objetos metálicos (acero, hierro, algunos inox, aluminio según modelo).

  • No les importa el color, la forma ni si está sucio de polvo no metálico.

2.2. Cuándo elegir un inductivo

Úsalos cuando:

  • La pieza es metálica.

  • El ambiente es sucio, con polvo, grasa, viruta metálica (bien diseñada la instalación).

  • Distancias de detección pequeñas (típicamente 2–20 mm, según tamaño y modelo).

  • Necesitas algo robusto y barato.

Típicos en:

  • Detectar posición de piezas metálicas en transportadores.

  • Confirmación de posición de cilindros con pernos metálicos.

  • Detección de dientes de rueda dentada (contaje de velocidad).

2.3. Cómo probar un inductivo

  1. Verificar alimentación:

    • 10–30 Vcc (lo más común) entre marrón (+) y azul (–).

  2. Acercar una pieza metálica frente a la cara activa:

    • Ver el LED integrado (si tiene): debe encender/apagar.

  3. Medir salida con multímetro:

    • PNP: la salida entrega +24 V al activarse.

    • NPN: la salida se va a 0 V al activarse.

  4. Verificar distancia:

    • Probar acercando la pieza desde lejos hasta que dispare.

    • Si tienes que pegar el metal para que active, quizá está mal ajustado o dañado.

3. Sensores capacitivos

3.1. Qué detectan

  • Detectan casi cualquier material: metal, plástico, vidrio, líquidos, granos.

  • Funcionan midiendo cambios en la “capacitancia” frente a su cara.

3.2. Cuándo elegir un capacitivo

Úsalos cuando:

  • Quieres detectar nivel de sólidos o líquidos sin contacto directo (a través de pared del tanque si es plástico).

  • La pieza no es metálica (botellas de plástico, vidrio, cartón).

  • Necesitas ver “presencia” de material en tolvas, tuberías o chutes.

Ojo:

  • Son más sensibles a suciedad, humedad y polvo pegado en la cara activa.

  • Necesitan ajuste de sensibilidad (potenciómetro).

3.3. Cómo probar un capacitivo

  1. Verificar alimentación (igual que un inductivo).

  2. Ajustar el potenciómetro de sensibilidad hacia un punto medio.

  3. Presentar el material que quieres detectar a la distancia de trabajo:

    • Observar LED de conmutación.

  4. Probar con y sin material, ajustar sensibilidad para que:

    • No dispare vacío.

    • Dispare con la presencia que realmente te interesa.

  5. Verificar que la suciedad acumulada en la cara no haga falsos disparos.

4. Sensores fotoeléctricos

4.1. Tipos básicos

  1. Barreras (emisor–receptor)

    • Emisor envía un haz de luz (infrarroja o visible).

    • Receptor está enfrente.

    • Si algo interrumpe el haz → detección.

  2. Reflectivos con reflector

    • Emisor y receptor en el mismo cuerpo.

    • La luz rebota en un espejo/reflector.

    • Si algo interrumpe el haz → detección.

  3. Reflectivos difusos (sin reflector)

    • Emisor y receptor en el mismo cuerpo.

    • El sensor “ve” la luz reflejada por el propio objeto.

4.2. Cuándo elegir fotoeléctrico

  • Para distancias mayores que un inductivo/capacitivo (decenas de centímetros a varios metros).

  • Para piezas no metálicas, frágiles, transparentes (botellas, empaques).

  • Cuando necesitas detectar objetos que pasan rápidamente en una banda.

Elección de tipo:

  • Barrera: máxima fiabilidad, larga distancia, menos sensible a color.

  • Reflector: buena solución intermedia.

  • Difuso: instalación sencilla, pero más sensible a color, brillo y fondo.

4.3. Cómo probar un fotoeléctrico

  1. Verificar alimentación.

  2. Revisar que el emisor esté alineado con el receptor o reflector.

  3. Usar el ajuste de sensibilidad:

    • Que detecte la pieza, pero no el fondo o reflejos.

  4. Observar LED de estado:

    • Con objeto presente / sin objeto.

  5. Medir salida con multímetro o ver el estado en el PLC.

Problemas típicos:

  • Desalineación mecánica.

  • Reflector sucio.

  • Luz ambiente muy fuerte en sensores sin filtro adecuado.

5. Sensores láser

Son básicamente fotoeléctricos, pero usando haz láser:

  • Punto muy pequeño.

  • Mucha precisión en distancia o posición.

  • Algunos miden distancia en milímetros con alta resolución.

Cuándo elegir láser

  • Cuando necesitas detección muy precisa de borde, altura o posición.

  • Piezas muy pequeñas (electrónica, empaques finos).

  • Control de alineación, medición de espesor, ver si una pieza está “más alta o más baja”.

Cómo probar:

  • Igual que un fotoeléctrico, pero cuidando más la alineación.

  • Nunca mirar directamente el haz de cerca (seguridad ocular).

6. Sensores de fibra óptica

No confundir con fibra de comunicaciones de red.
Aquí la fibra óptica lleva la luz desde una cabeza lectora hasta el punto de detección.

Cuándo elegir fibra óptica

  • Espacios muy reducidos donde un sensor normal no cabe.

  • Alta temperatura, vibración, zonas agresivas:

    • El “amplificador” (parte electrónica) se queda lejos en lugar protegido.

    • Solo la fibra llega a la zona difícil.

  • Piezas muy pequeñas, alta precisión, detección de presencia en huecos mínimos.

Cómo probar:

  • Igual que fotoeléctrico:

    • Ver LED de salida en el amplificador.

    • Ajustar sensibilidad.

  • Verificar que la punta de la fibra no esté quebrada ni sucia.

7. Transductores lineales de posición

Aquí ya no quieres solo “sí/no”, sino una posición continua en mm o porcentaje de carrera.

Tipos más comunes:

7.1. Potenciómetros lineales

  • Un potenciómetro que se desplaza con la máquina.

  • Entrega un voltaje proporcional a la posición.

Ventajas: simples, baratos.
Desventajas: desgaste mecánico, ruido con el tiempo.

7.2. LVDT (transformador diferencial)

  • Dispositivo inductivo que mide posición sin contacto mecánico directo.

  • Muy robusto y preciso en aplicaciones de control de posición.

7.3. Magnetoestrictivos / encoders lineales

  • Alta precisión, larga vida, muy usados en hidráulica, prensas, máquinas modernas.

  • Dan salida en 4–20 mA, 0–10 V o protocolos digitales.

Cuándo elegir transductor lineal

  • Si necesitas saber la posición exacta de un actuador o carro (no solo fin de carrera).

  • En prensas, cilindros hidráulicos, inyección, llenado volumétrico, posicionadores de ejes.

  • Para control PID de posición y no solo ON/OFF.

Cómo probar:

  • Verificar alimentación correcta.

  • Mover el vástago o carro a lo largo de toda la carrera.

  • Medir salida (mA o V):

    • Debe cambiar de forma suave y lineal.

  • Revisar que el valor mínimo corresponda al cero físico y el máximo al final de carrera (o calibrar).

8. Cómo elegir el sensor adecuado (visión práctica)

Piensa en estas preguntas:

  1. ¿Qué material voy a detectar?

    • Solo metal → inductivo.

    • Cualquier material → capacitivo o fotoeléctrico.

  2. ¿A qué distancia?

    • Menos de 2 cm → inductivo/capacitivo.

    • De 5 cm a varios metros → fotoeléctrico o láser.

  3. ¿Cómo es el ambiente?

    • Mucho polvo/grasa → inductivo robusto, o fotoeléctrico barrera bien protegido.

    • Alta temperatura o poco espacio → fibra óptica.

  4. ¿Necesito solo presencia o posición continua?

    • Presencia (sí/no) → inductivo, capacitivo, fotoeléctrico, láser, fibra.

    • Posición en mm → transductor lineal (potenciómetro, LVDT, magnetoestrictivo).

  5. ¿Qué tan crítica es la precisión?

    • Baja: basta con un sensor de proximidad.

    • Media: fotoeléctrico ajustado.

    • Alta: láser o transductor lineal con buena resolución.

9. Cómo probar sensores en mantenimiento (metodología rápida)

  1. Seguridad primero

    • Si vas a manipular físicamente sensores, detener la máquina y bloquear energías peligrosas.

  2. Verificar alimentación

    • Revisar con multímetro que lleguen los 24 Vcc o lo que indique la placa.

  3. Ver LED de estado en el sensor

    • Muchos problemas se identifican solo con eso:

      • LED nunca cambia → sensor sin alimentación, dañado o mal cableado.

      • LED cambia, pero el PLC no ve la señal → problema de cableado entre sensor y PLC.

  4. Medir la salida

    • En sensores PNP: buscar +24 V en presencia de objeto.

    • En NPN: ver que baje a 0 V en presencia de objeto.

    • En analógicos: ver variación de V o mA suave al mover el objeto.

  5. Probar en el PLC

    • Ver la entrada correspondiente en monitor de software.

    • Si el sensor enciende LED pero el PLC no cambia de estado, revisar borneras, conectores, roturas de cable.

  6. Revisar montaje mecánico

    • Distancia correcta.

    • Alineación en fotoeléctricos.

    • Sin juego mecánico excesivo en transductores lineales.

10. Relación sensor–actuador: la cadena completa

En cualquier sistema automatizado, lo ideal es pensar así:

  1. Sensor detecta realidad (pieza, posición, nivel, presión).

  2. PLC interpreta esa señal (digital o analógica).

  3. PLC decide qué hacer según la lógica.

  4. Salida del PLC acciona el actuador (válvula, cilindro, motor, servomotor).

  5. Otro sensor confirma que la acción realmente se realizó.

Esa “ida y vuelta” es lo que hace confiable a un sistema automatizado.

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