El uso de sensores en la automatización de procesos es uno de los requerimientos básicos para saber cómo están las cosas y los sensores capacitivos son de los más utilizados para esto.
Los Sensores Capacitivos tienen una gran aplicación, puesto que pueden ser fabricados tan pequeños como para usarlos en una pantalla táctil como ser elaborados grandes para un proceso industrial complejo. Entonces, conozcamos algo más de ellos.
Funcionamiento de los Sensores Capacitivos
Para entender el funcionamiento de los Sensores Capacitivos vamos a recordar el principio de funcionamiento de los condensadores. Tendremos dos placas metálicas con un material dieléctrico en el centro con la capacidad de crear y almacenar un campo electrostático, esto es su capacidad.
La capacidad C (µf) de los Sensores se podrá cambiar al variar la distancia entre las placas o las características del material dieléctrico. Esta variación de capacidad es aprovechada en la conexión RC (Resistencia/Condensador) para cambiar las condiciones eléctricas de un circuito.
Las variaciones que aporta el Sensor capacitivovan a depender del voltaje, la relación q (carga eléctrica) entre C (capacidad eléctrica) hacen que el voltaje cambie significativamente, esta variación es apreciada en los controles digitales. Estos cambios eléctricos sirven para solo medir o ser transmitidos para un control automatizado. Veamos en la imagen de un sensor capacitivo ejemplos de cómo funciona, acá las propiedades dieléctricas del material hacen que la capacidad varíe.
Importante acotar que un sensor capacitivo no se debe confundir con un Transductor capacitivo, este último convierte un tipo de señal detectada en otra utilizando un sensor tipo condensador, mientras que los sensores eléctricos capacitivos son el elemento para detectar. No siempre los sensores capacitivos requieren conectarse a un transductor, pero este siempre requiere de un elemento sensor. Para identificarlo en el plano de diseño, conoceremos del sensor capacitivo el símbolo, presentado en la siguiente imagen:
Tipos de Sensores Capacitivos
Los tipos de Sensores Capacitivos le podemos clasificar por dos grandes grupos, según su uso o aplicación y según su forma de funcionamiento.
Por su forma de funcionar:
Si funcionan con AC (Corriente alterna), son de 2 hilos. Pudiendo trabajar de forma resonante u oscilando, o cual interruptor NO – NC (normalmente abierto – normalmente cerrado).
Si funcionan con DC (Corriente directa), pueden ser de 2 hasta 3 hilos. Actúan cual interruptor, pudiendo estar en NPN o PNP en la salida. Estos suelen sensar a distancias entre 5 mm hasta 20 mm. Hay fabricantes que le dan características especiales de distancia dependiendo del uso que se le dará al Sensor Capacitivo.
Por la utilidad de los Sensores Capacitivos, les podemos clasificar:
Para la medición de nivel de líquidos, sólidos granulados o materiales a granel. El sensor capacitivo de nivel es uno de los más utilizados en la industria para controlar la etapa de llenado de los envases en el proceso de producción. Con las sondas capacitivas se puede determinar el nivel en tanques cerrados o abiertos.
Para sensar la calidad de algunos fluidos o la presencia de los mismos en contenedores.
Para detectar a distancia, sin contacto; divisando la presencia o no de un objeto, esta característica también es utilizada para contar los objetos de interés de control.
Para la medición de la humedad en las proximidades del sensor capacitivo, pudiendo así determinar la calidad del medio ambiente y los cambios que pueda estar sufriendo. Esto es aplicado para ambientes controlados tanto industriales como hospitalarios.
Ventajas y desventajas de los Sensores Capacitivos
Los Sensores Capacitivos ventajas tienen varias, la más importante es que son capaces de reaccionar ante la presencia de cualquier tipo metales y no metales a una distancia media que facilita el control de los procesos. Por su sensibilidad ante los cambios dieléctricos, son capaces de detectar cambios tales que son capaces de observar a través de los materiales pudiendo determinar si un contenedor está lleno o vacío.
Son de fácil instalación y mantenimiento. Existiendo una gran gama de fabricantes y modelos que son capaces de responder a las necesidades de diseño del proceso a controlar, todos respondiendo a una sencilla instalación y algunos con capacidad de cambiar la sensibilidad y precisión. Pero en los sensores capacitivos hay desventajas, una de ellas y quizás la más importante, son muy sensibles a los cambios ambientales como la temperatura, presencia de corpúsculos en el aire y a la humedad. Tanto para reducir esta desventaja como para el mantenimiento e instalación de sensores capacitivos, es importante estar atentos al IP del dispositivo cuando se adquiera el requerido.
Quizás otra desventaja es que a medio metro de distancia, la mayoría de los sensores capacitivos ya no son tan útiles. Una peculiaridad que tienen los sensores capacitivos es el precio, ya que hay tantos modelos y fabricantes que los costos son también variados, pero cuidados, no dejes por fuera la calidad por el precio. La calidad de tus productos vale una buena inversión.
Elegir el Sensor Capacitivo
En la elección del Sensor Capacitivo ideal se deben considerar algunos factores importantes, algunos de estos factores son:
Características del material de objetivo a detectar
Índice de Protección o IP
Tamaño del Objetivo a detectar
Distancia desde el sensor capacitivo al Objetivo
La precisión y la sensibilidad.
La facilidad de calibración
Rango de medición
La detección por multicanales
Sensor Capacitivo versus Sensor Inductivo
Los sensores inductivos y capacitivos son ideales para la medición de presencia y proximidad en los procesos a controlar donde los sensores de luz fallan o no son muy precisos. Ambos se usan para la detección a distancia sin contacto, por tal motivo los fabricante les han delineado muy parecido, de forma cilíndrica, para ser colocados es estructuras de control pre diseñadas medianamente parecidas.
La mayor diferencia entre ambos es la forma de trabajo, en el sensor capacitivo se modifica el campo electrostático mientras que en el otro se modifica el campo electromagnético, también hay una ligera diferencia en el alcance y los materiales mínimos y máximos a testeas. Para ampliar más la información te invitamos a visitar nuestro artículo de los sensores inductivos.
