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Los sensores definirán el futuro de la producción y la tecnología

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Este último año ha sido difícil abrir una revista de ingeniería y no leer sobre el Internet de las Cosas (IoT), la Industria 4.0 o las Comunicaciones Máquina a Máquina (M2MC)

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Pero todo el bombo y las predicciones se quedarán en nada si los fabricantes de sensores no están a la altura de los retos que se les plantean, afirma Tony Ingham, de Sensor Technology Ltd, en Oxfordshire.

La idea de la Industria 4.0 se dio a conocer por primera vez hace un par de años, cuando fue uno de los temas de la gran Feria de Hannover en Alemania. Los expertos y los "futurólogos" dirán que la Industria 4.0 es diferente del IoT y del M2MC, pero para los que tenemos un conocimiento más realista, todo es lo mismo: formas de aumentar significativamente la cantidad de datos recogidos de la maquinaria de producción y de procesarlos en tiempo real para producir mejor información, lo que a su vez conduce a una mayor productividad.

De hecho, es bastante obvio que la cantidad de datos producidos ha ido creciendo durante muchos años y que esto generalmente conduce a una mejor toma de decisiones. Sin embargo, existe la sobrecarga de información, cuando las personas no pueden seleccionar la información importante de un mar de datos, por lo que son incapaces de tomar las decisiones adecuadas. Pero esto es una condición humana y puede tratarse utilizando un ordenador que clasifique automáticamente todos los datos por su importancia y los muestre adecuadamente (incluyendo alarmas de emergencia si es necesario).

Esta gestión en tiempo real de grandes cantidades de datos es una disciplina muy desarrollada y se ha dado en llamar "big data". Probablemente comenzó en los sistemas de control que ayudan a gestionar las refinerías petroquímicas, se extendió a otras aplicaciones con gran cantidad de datos y ha evolucionado a partir de ahí. Ahora se utiliza ampliamente en muchos sectores diversos, desde la recuperación de petróleo y gas hasta la gestión de comercios, desde la previsión meteorológica hasta los estudios geológicos, desde la agricultura hasta el control de infecciones, desde la gestión del campo de batalla hasta las operaciones de la red de telecomunicaciones.

La creación de datos

Hasta ahora hemos hablado del uso de los datos, pero en la práctica, antes de poder hacerlo tenemos que producirlos. Aquí es donde entran en juego los sensores y podemos darnos cuenta rápidamente de que son, en esencia, los bloques de construcción de la Industria 4.0, etc. Ya existen muchos tipos de sensores, desde simples interruptores y contadores de encendido y apagado hasta sofisticados sensores como el TorqSense de mi empresa, que mide continuamente el par generado por un eje giratorio.

Por tanto, parece inevitable que la tecnología de los sensores vaya a desarrollarse rápidamente en los próximos años. Ya disponemos de sensores para medir casi todos los parámetros útiles, como la temperatura, la velocidad, la tasa de producción, el color, la viscosidad, el peso, la presión y el par, por lo que no se necesitan nuevos tipos de sensores. Los próximos desarrollos nos llevarán en nuevas direcciones.

Un requisito obvio es el de los "sensores inteligentes", sensores con capacidad de procesamiento de datos a bordo (o al menos local). En lugar de enviar los datos brutos al sistema de control central para su procesamiento, estos sensores realizan una parte o la totalidad del procesamiento sobre el terreno. De este modo, producen información refinada, que puede estar en varios formatos diferentes, cada uno de ellos adecuado para un tipo de usuario diferente.

Sensor Technology fue pionera en este tipo de inteligencia distribuida hace algunos años y tiene un largo historial de suministro de sensores inteligentes para muchas aplicaciones diversas. En la actualidad, no todos los usuarios quieren esta capacidad, pero los que sí la quieren obtienen considerables beneficios prácticos y están creando esencialmente su propia Intranet de las Cosas a medida

Es probable que la demanda de sensores inteligentes crezca exponencialmente con la adopción del IoT y conceptos similares. Con el trabajo de base y los desarrollos fundamentales ya puestos en marcha por las empresas tecnológicas, la tendencia es libre de desarrollarse sin obstáculos.

Islas de control

Una evolución lógica del sensor inteligente es la LAN (red de área local) de sensores o el clúster de sensores. En este caso, varios sensores transmiten datos brutos o información procesada a un controlador cercano para su posterior procesamiento. Esto da lugar a una arquitectura de sistemas de control altamente distribuida con atributos como la robustez, la velocidad, la agilidad y la flexibilidad para el cambio y el desarrollo

Cabe destacar que una LAN de sensores tendrá libertad para incluir diferentes tipos de sensores, por lo que podría medir muchas variables diversas. También podría controlar, por ejemplo, la temperatura en varios lugares distintos y/o el par motor en varios ejes de transmisión diferentes. Por lo tanto, el nivel de información que podría producir y transmitir a diferentes usuarios podría estar muy desarrollado.

Otras tendencias que podemos esperar en el desarrollo de sensores son la reducción de costes, la miniaturización y la estandarización de los protocolos de comunicación, el plug-and-play, las capacidades de incrustación y las mejoras en la calidad de la señal. También es posible que los sensores tengan que desarrollar la capacidad de eludir el sistema de control central y suministrar información directamente a la nube o a un archivo de datos remoto. Quizás, sobre todo, los sensores tendrán que ser enormemente flexibles, fáciles de instalar y retirar, fáciles de conectar a una red de control y fáciles de reconfigurar para nuevas tareas.

Los sensores solían ser una especie de cenicienta para los ingenieros de sistemas de control, algo secundario y ciertamente poco interesante. Sin embargo, ahora están adquiriendo tal importancia que podrían cambiar todo el concepto de la ingeniería de control.