Sensores industriales
Sensor inductivo, capacitivo o fotoeléctrico: cuál elegir
Los tres permiten detectar sin contacto, pero no observan el proceso de la misma manera. El material del objeto, la distancia, el ambiente, la velocidad y el montaje determinan qué tecnología ofrece una detección fiable.
Respuesta técnica
El sensor inductivo es la primera opción para detectar metal a corta distancia. El capacitivo puede detectar materiales metálicos y no metálicos, incluidos líquidos, granulados o plásticos, pero exige más atención al ajuste y al entorno. El fotoeléctrico utiliza luz y ofrece mayor alcance y variedad de configuraciones, aunque el color, el brillo, la suciedad, la alineación y el fondo pueden afectar al resultado. La selección debe hacerse con el objeto real, a la velocidad real y en las condiciones reales de la máquina.
Comparación general
Los alcances no deben compararse solo por una cifra de catálogo. El tamaño, la forma, el material, la instalación y las tolerancias cambian la distancia útil.
| Criterio | Inductivo | Capacitivo | Fotoeléctrico |
|---|---|---|---|
| Objetos habituales | Metales | Metales y no metales | Muchos objetos opacos o transparentes según el sistema |
| Principio | Campo electromagnético | Cambio de capacitancia | Emisión y recepción de luz |
| Distancia típica | Corta | Corta | De corta a larga |
| Contacto | No | No | No |
| Ajuste | Generalmente sencillo | Sensible al material y al entorno | Depende de óptica, fondo y alineación |
| Aplicaciones frecuentes | Posición metálica, dientes, piezas | Nivel de líquidos o sólidos, plástico, vidrio | Conteo, presencia, borde, paso en cinta |
Cómo funciona un sensor inductivo
Un sensor inductivo genera un campo electromagnético en su cara activa. Cuando un objeto conductor entra en ese campo, aparecen corrientes inducidas que modifican la oscilación interna y provocan la conmutación.
Su principal ventaja es la detección robusta de objetos metálicos sin contacto. Se utiliza para confirmar la posición de cilindros, detectar piezas, contar dientes, vigilar mecanismos y sustituir finales de carrera mecánicos.
Aspectos que deben comprobarse:
La distancia nominal no garantiza la detección en todas las condiciones. Para diseñar con margen debe utilizarse la distancia asegurada indicada por el fabricante.
- Distancia nominal, efectiva y asegurada de operación.
- Material del objeto y factor de reducción respecto al acero de referencia.
- Montaje enrasado o no enrasado.
- Diámetro y forma de la cara activa.
- Frecuencia de conmutación.
- Histéresis y repetibilidad.
- Temperatura, grado IP, vibración y resistencia química.
- Interferencia entre sensores instalados muy próximos.
Cómo funciona un sensor capacitivo
El sensor capacitivo detecta cambios en el campo eléctrico de su cara activa. El acercamiento de un material modifica la capacitancia del sistema. La respuesta depende de la constante dieléctrica, el tamaño, la distancia y la geometría del objeto.
Puede detectar metal, plástico, vidrio, madera, papel, polvo, granulado o líquido. Esto permite, por ejemplo, controlar nivel a través de la pared no metálica de un recipiente. Sin embargo, la humedad, las adherencias, la acumulación de producto o los cambios de formulación pueden alterar la detección.
Antes de elegirlo conviene evaluar:
Una prueba con el producto real es especialmente importante en aplicaciones capacitivas.
- Constante dieléctrica y variación del producto.
- Grosor y material de la pared del depósito.
- Presencia de espuma, condensación o adherencias.
- Ajuste de sensibilidad y riesgo de falsas detecciones.
- Montaje enrasado o no enrasado.
- Necesidad de enseñar el punto de conmutación o comunicar por IO-Link.
Cómo funciona un sensor fotoeléctrico
Un sensor fotoeléctrico emite luz y evalúa la luz recibida. Según el sistema, el emisor y el receptor pueden estar separados, puede utilizarse un reflector o puede analizarse la luz devuelta por el propio objeto.
Configuraciones habituales:
Hay que comprobar alcance, tamaño mínimo de objeto, diámetro del haz, color, transparencia, fondo, luz ambiente, polvo, condensación y vibración del soporte.
- Barrera: emisor y receptor separados. Ofrece un alcance elevado y una detección robusta, pero requiere cableado y alineación en ambos lados.
- Retroreflectivo: emisor y receptor están en el mismo cuerpo y utilizan un reflector. Simplifica el cableado, aunque el objeto debe interrumpir el retorno de luz.
- Reflexión directa: el objeto devuelve luz al sensor. Es fácil de instalar, pero el color, el brillo y la geometría influyen.
- Supresión de fondo: busca diferenciar el objeto del fondo mediante triangulación u otra técnica de medida.
- Detección de transparentes: emplea óptica y algoritmos específicos para vidrio, film o botellas.
Árbol práctico de decisión
- Si el objeto es metálico y está próximo, evaluar primero un inductivo.
- Si debe detectarse material no metálico a través de una pared o por su presencia, evaluar un capacitivo.
- Si se necesita mayor alcance, conteo en cinta o detección sin depender del metal, evaluar un fotoeléctrico.
- Si existen polvo, vapor, superficies transparentes o fondos variables, realizar ensayos y estudiar tecnologías específicas.
- Si ninguna opción es robusta, considerar ultrasonidos, radar, visión o un sistema mecánico apropiado.
Salida eléctrica y conexión al PLC
La tecnología de detección no determina por sí sola la salida. Los sensores pueden ofrecer PNP, NPN, dos hilos, NAMUR, contacto, salida analógica o IO-Link.
En un sensor PNP, la salida conmuta hacia el potencial positivo; en uno NPN, hacia el potencial negativo. El módulo de entrada y el común deben ser compatibles. También hay que revisar la tensión, la corriente residual, la caída de tensión, la carga máxima y la función normalmente abierta o cerrada.
Los sensores de dos hilos necesitan energía incluso en reposo. Por ello pueden presentar corriente residual cuando están abiertos y caída de tensión cuando están activos. Estos valores deben ser compatibles con la entrada del PLC.
Montaje y puesta en marcha
- Utilizar el par de apriete y los soportes indicados.
- Respetar las zonas libres alrededor de la cara activa.
- Evitar que el cable soporte esfuerzos mecánicos.
- Separar señal y potencia cuando sea necesario.
- Proteger la óptica frente a golpes y facilitar su limpieza.
- Ajustar con el objeto y el fondo reales.
- Probar velocidades mínima y máxima.
- Simular suciedad, desalineación y tolerancias previsibles.
- Registrar posición, ajuste y referencia final.
Ejemplos de selección
Detección de un engranaje metálico.
Un inductivo suele ser adecuado por su insensibilidad al color y por trabajar sin contacto. La frecuencia de conmutación debe superar con margen la frecuencia de paso de los dientes.
Nivel de granulado en una tolva plástica.
Un capacitivo puede detectar el producto desde el exterior. Debe probarse con los distintos grados de humedad, densidad y adherencia que puedan aparecer.
Conteo de cajas en una cinta.
Una barrera fotoeléctrica o un sistema retroreflectivo puede ofrecer alcance y respuesta suficientes. La ubicación debe evitar huecos, vibraciones y detecciones múltiples por geometría irregular.
Errores frecuentes
- Elegir únicamente por el alcance nominal.
- No considerar el material real del objeto.
- Instalar un inductivo no enrasable dentro de metal.
- Ajustar un capacitivo con el depósito vacío y no probar el producto real.
- Usar reflexión directa sin estudiar color, brillo y fondo.
- Ignorar frecuencia de conmutación y tiempo de respuesta.
- Mezclar PNP y NPN sin revisar el esquema.
- Usar un sensor convencional como dispositivo de seguridad.
Preguntas frecuentes
¿Un inductivo detecta aluminio?
Sí, muchos sensores inductivos detectan aluminio, pero el alcance puede diferir del especificado para acero. Comprueba el factor de corrección y la distancia de trabajo del modelo concreto; no extrapoles el alcance nominal sin probar la pieza real.
¿Un capacitivo puede detectar líquido a través de plástico?
Puede ser posible si la pared no es demasiado gruesa y el contraste dieléctrico del líquido permite una detección estable. La forma y el material del recipiente, la humedad y los depósitos afectan al ajuste. Valídalo con el recipiente y el producto reales.
¿Un fotoeléctrico detecta objetos transparentes?
Sí, existen modelos y modos ópticos diseñados para objetos transparentes, pero una barrera o un sensor difuso convencional pueden fallar según la transmisión y reflexión del material. Revisa el tipo de sensor, el fondo y el margen de detección con muestras reales.
¿Qué significa montaje enrasado?
Significa que la cara sensible del sensor puede quedar al ras de una superficie de montaje permitida por su diseño. Un modelo no enrasable suele necesitar espacio libre alrededor de la zona activa. Respeta siempre las distancias de montaje indicadas por el fabricante.
¿Puedo usar un sensor normal para proteger a una persona?
No debes asumirlo. La protección de personas requiere dispositivos de seguridad adecuados y un diseño validado según la evaluación de riesgos de la máquina. Un sensor estándar de detección de producto no sustituye por sí solo una barrera, escáner o enclavamiento de seguridad.
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Referencias técnicas
- OMRON: Overview of Proximity Sensorsprincipios de detección inductiva y capacitiva.
- Pepperl+Fuchs: datos técnicos de sensores inductivosdistancias, histéresis, frecuencia, protección y condiciones ambientales.
- Pepperl+Fuchs: sensores fotoeléctricosfamilias de barrera, réflex, difusos y sensores de distancia.