¿Qué es un transductor?
Un transductor define como un dispositivo fundamental en el sistema de control de
medidores eléctricos. Actualmente, son muy utilizados en los sistemas de
automatización y control para registrar grandes magnitudes. Y no sólo nos estamos
refiriendo a las magnitudes más conocidas como son: temperatura y presión;
también sirven para registrar caudales o concentración de gases.
¿Para qué sirve?
Este dispositivo transforma una magnitud física en una señal eléctrica. Así los
medidores pueden detectar magnitudes físicas como: presión, temperatura,
humedad, entre otras. Y convertirlas en señales eléctricas cuya interpretación es
importante para servicios como pruebas no destructivas.
¿Cómo funciona?
El funcionamiento se basa en energías de entrada y de salida. Las energías de
entrada más comunes que recibe son: calor, sonido, y luz. Éstas son transformadas
en señales de salida captadas por los medidores. Es así como se puede tener
registro de grandes magnitudes físicas en un proceso controlado.
Además de esto, existen parámetros del funcionamiento del transductor que a
continuación definiremos:
Exactitud.- Se refiere al verdadero valor de la variable a detectar sin errores
sistemáticos en la medición. Debe ser lo más alta posible.
Precisión.- Al igual que la exactitud, la precisión debe ser lo más alta posible. Este
parámetro se define como la existencia o no existencia de una pequeña variación
aleatoria en la medición de una variable.
Rango de funcionamiento.- Las características fundamentales con las que debe de
cumplir este parámetro son: exactitud, precisión y amplitud.
Velocidad de respuesta.- Es la capacidad que tiene de responder a los cambios en
la variable detectada por un tiempo corto, preferentemente instantáneo.
Calibración.- Debe ser aplicada pocas veces o casi nunca. Y cuando se requiera
debe ser fácil de calibrar.
Fiabilidad.- Este parámetro se mide por las pocas ocasiones en las que el dispositivo
de medición falla.
Tipos de transductores
Los transductores se dividen en dos clases principales: sensores y actuadores. A
partir de estas clases tenemos distintos tipos de transductores:
Electromagnéticos: transforman energía eléctrica en magnética.
Capacitivos: utilizados en los medidores industriales, miden la presión con alta
precisión.
De temperatura: convierten la medición de temperatura en corriente eléctrica.
Magnéticos: se definen como dispositivos electromecánicos compuestos por una
parte mecánica elástica y un transductor eléctrico que genera una señal.
Fotoeléctricos: transforman luz en electricidad.
De presión o resistivos: transmiten mediante corrientes con voltaje fijo, un valor de
presión medido por un sensor elástico.
De fuerza: son capaces de percibir deformaciones provocadas por fuerzas, y
convertir estos datos en señales eléctricas.
Transductor de ultrasonido
El ultrasonido es una de las aplicaciones en las que más comúnmente podemos ver
en acción un transductor. Se trata de una prueba no destructiva que nos brinda
datos sumamente útiles para la gestión de materiales.
El ultrasonido se define como una vibración mecánica que tiene un rango mayor al
que puede ser percibido por el oído humano. En este caso, la magnitud detectada
es el sonido, que viaja a través del dispositivo y se convierte en una señal eléctrica.
Esta señal es interpretada para determinar medidas a seguir en pruebas no
destructivas, como por ejemplo:
Determinar el grado de deterioro en materiales metálicos.
Los daños sufridos en una inmueble tras un sismo o desastre natural.
Las fallas técnicas en la estructura de un edificio.
El estado de los materiales de una construcción.
El internet industrial de las cosas (IIoT)
Los transductores están ayudando a la industria a aplicar a distintos procesos las
tecnologías de big data, analítica y aprendizaje automático. Más concretamente, los
transductores pueden detectar signos de pérdida de rendimiento y degradación de
máquinas. Por ello, se pueden emplear para incrementar la eficiencia y evitar fallos.
La combinación de técnicas de big data y tecnología de transductores proporciona
a las empresas acceso a factores hasta ahora ocultos, a lo largo de todo su ciclo de
producción. Como resultado, se difuminan las barreras entre los departamentos de
ingeniería, producción y soporte técnico.
El internet industrial de las cosas todavía está en su infancia y ofrece muchas
oportunidades de beneficio a las empresas pioneras en su desarrollo. Esta ola de
disrupción creará, con toda probabilidad, una nueva división entre líderes y
rezagados.
El papel de los transductores en el IIoT
Si la analítica y las demás tecnologías del Big Data se pueden considerar el
“cerebro” del IIoT, los transductores son algo así como el sistema nervioso,
encargado de captar información continuamente y de transmitir datos a los centros
de proceso. Los sistemas del internet industrial dependen de los sensores para
obtener lecturas continuas y precisas de presión, temperatura, volumen, orientación
y otros parámetros.
Se está prestando mucha atención a las aplicaciones de la automatización y el
aprendizaje automático en la tecnología industrial del futuro. Sin embargo, sin una
tecnología de sensores de vanguardia, las posibilidades de los avances en el
software son limitadas.
Repasemos algunos ejemplos de tecnologías de transductores industriales:
Temperatura: Existen varios tipos de sensores de medida de temperatura. Las dos
clases principales son los sensores de contacto y los sensores sin contacto. A su
vez, estas categorías se subdividen en sensores de temperatura mecánicos,
eléctricos, termopares, termómetros de resistencia y sensores de banda prohibida
de silicio. Todos estos sensores se utilizan para mantener en condiciones ideales
sistemas sensibles a la temperatura.
Fuerza: La tecnología de galgas extensométricas permite medir fuerza con precisión
y rapidez. Las galgas extensométricas miden la deformación de un objeto y
transforman esta variación mecánica en un cambio en la resistencia eléctrica.
Par: Permiten medir par, de manera similar a las galgas extensométricas de fuerza.
Muchos transductores de par miden simultáneamente la velocidad de rotación, con
el fin de calcular la potencia mecánica.