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Sensores IoT: tipos y aplicaciones

By Nespra
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La sensorización y captura de datos es un mundo extremadamente amplio y complejo debido a la multitud de aplicaciones, sectores y ámbitos donde requerimos extraer información. Capturar datos y métricas siempre ha sido una necesidad en el mundo de los procesos y operaciones industriales, y desde hace unos años, con los nuevos avances tecnológicos y con la transformación digital encima de la mesa, la extracción de datos se ha convertido en unos de los ejes principales de actuación de los directores de operaciones y responsables de producción, para conseguir tener todo su proceso bajo control, en tiempo real y con la capacidad de tomar decisiones de forma rápida y flexible.

Los sensores son los dispositivos capaces de convertir el mundo real (físico/químico) en el mundo digital (electrónico), nos permiten llevar la realidad a una dimensión que podemos gestionar para finalmente tomar decisiones e, incluso, actuar sobre el propio entorno. Son equipos que convierten la magnitud de entrada (temperatura, humedad, nivel, presión, etc.) en una señal eléctrica medible e interpretable por los dispositivos electrónicos, y capaz de ser almacenada en una base de datos para su posterior uso y proceso.

Aunque existen diversidad de sensores en el mercado en función de las variables o métricas que se pretenden medir, el objetivo final de cualquier sistema es:

  • Capturar la información de forma sencilla.
  • Ser fiable y seguro.
  • Automatización.
  • Mínima interacción por parte de personal técnico.
  • Disponibilidad de la información para los usuarios en cualquier momento y lugar.
  • Cumplimiento de los requisitos de seguridad del departamento de IT y con la GDPR.
  • Costes en tiempo y dinero para la adquisición y mantenimiento del sistema adecuados al valor que aportan.

Tipos de sensores IoT y funcionalidades

Los sensores se pueden clasificar en función varias características, pero el criterio de selección más importante es la magnitud o métrica que leen. Por aportar algunas ideas generales, estas son las métricas más comunes :

Métricas de propósito general (comunes en cualquier industria):

  • Temperatura
  • Humedad
  • Presión
  • Niveles de depósitos/acumuladores
  • Caudales de línea o servicios
  • Presencia/contaje de piezas/paquetes/bolsas
  • Tensión, consumo y potencia eléctrica
  • Proximidad
  • Luminosidad
  • Ruido

Otras más específicas son:

  • Acelerómetro
  • Giroscopio
  • Distancia entre elementos de una máquina/proceso (GAP)

Gestión y tratamiento de aguas:

  • pH
  • Redox
  • Conductividad
  • Turbidez
  • Oxígeno disuelto
  • ORP ( Potencial Oxidación-Radiación )
  • Caudales de línea / servicio
  • Niveles de depósitos / estanques / manantiales / depuradoras

Otra cuestión importante a tener en cuenta es el tipo de señal que se trata, pues existen señales analógicas y señales digitales. Las analógicas son señales que pueden tomar cualquier valor dentro de un rango establecido entre un mínimo y un máximo (ej. Temperatura min. -20ºC y max. 100ªC). Es decir, el sensor que compremos será capaz de leer valores que se encuentren en ese rango, en caso contrario deberemos escoger un sensor con el rango adecuado que pueda cubrir nuestras mediciones.

Las señales digitales en cambio, solamente pueden tomar dos valores (presencia/no presencia). Un caso de aplicación muy habitual es una línea de producción donde al final hay un sensor de presencia que detecta cuando hay piezas en la línea y cuando no hay.

En los procesos industriales y comerciales existen sensores de ambos tipos (digitales y analógicos), la proporción de cada uno de ellos estará en función del proceso y de las métricas que el director de operaciones necesite monitorizar para tener su proceso bajo control.

Las características más esenciales a tener en cuenta para la selección del sensor deben ser:

  • Condiciones de trabajo (Ambientales, temperatura  ,grado de estanqueidad, etc.).
  • Precisión de la medición.
  • Calibración del dispositivo (muy importante para garantizar la fiabilidad del dato).
  • Rango de medición (0 – 10 bar, 0-100ºC, 0-10 m, etc.).
  • Ciclo de vida: cantidad de lecturas que puede realizar de forma fiable.
  • Coste económico.
  • Facilidad de instalación y mantenimiento.

Otra característica importante a tener en cuenta en la elección del sensor es la interfaz de conexión/comunicación. La mayor parte de los sensores que existentes en el mercado son sensores convencionales (analógicos o digitales) que mediante la conexión de cables con los dispositivos electrónicos se convierten en digitales.

Gracias a la revolución de la industria conectada (Industria 4.0) cada vez existe una mayor oferta de sensores inteligentes (“Smart Sensors”) que, además de medir la magnitud en cuestión, llevan integrado un circuito electrónico compatible con los estándares de comunicaciones más habituales en el mundo de IoT.

Actualmente el estándar más extendido en el mercado es LoRa que permite un radio de alcance superior a los 20 km en campo abierto y que ofrece multitud de posibilidades a nivel de cobertura para dar alcance a parques de dispositivos con extensiones por encima de plantas productivas, campus o ciudades.

tipos de sensores iot


Aplicaciones de los sensores IoT

Una cuestión importante para la captura de los datos de forma correcta es la instalación y conexión de los sensores a nivel de campo y como se hace para evitar inversiones innecesarias en sensores replicados. En todas la fábricas existen sensores conectados a sistemas SCADA/PLC que hacen uso de la información para sus operaciones rutinarias. Estos sistemas se comportan como “silos de información” debido a que los datos recogidos están disponibles para la toma de decisiones por parte de la máquina o para monitorizar de forma local en monitores o salas de control y supervisión (a nivel de campo).

Compartir esta información y hacerla disponible al resto de usuarios de la compañía requiere de inversiones millonarias para finalmente tener un sistema cerrado y con limitaciones. Mediante la incorporación de dispositivos IoT de última generación conseguimos replicar dichas señales sin necesidad de invertir en nuevos sensores, consiguiendo tener la información disponible tanto para el proceso como para la monitorización.

Dispositivos IoT para conectar sensores inteligentes

Disponer de una red de sensores confiable y adecuada a nuestras necesidades es importante para garantizar la continuidad de nuestro negocio, pero todo ello no sería posible sin las plataformas de gestión de redes de sensores en tiempo real. Estos paneles de control web permiten configurar y administrar en la nube de forma fácil y sencilla toda la red de sensores sin necesidad de desplazamientos, técnicos de campo especializados ni infraestructura IT.

Existen soluciones completas “end to end” como Nesmote que facilitan el despliegue de la red de sensores de forma fácil y desatendida. El dispositivo Nesmote de Nespra no requiere de más equipamiento que los dispositivos y un terminal con acceso a internet. Este tipo de servicios nos abren un mundo de posibilidades para compartir la información con los propios usuarios de la compañía o con plataformas de “Business Intelligence” propias o de terceros. Esto es posibles gracias a la utilización de API’s (Interfaz de programación de Aplicaciones) que facilitan la comunicación entre plataformas de diferentes fabricantes.A partir de este momento hemos construido los cimientos para abrirnos al mundo de la inteligencia corporativa, machine learning, blockchain y demás herramientas de análisis basadas en big data. Un mundo donde los limites los ponemos las personas.

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