Mida las condiciones de la fábrica con sensores inalámbricos ambientales llave en mano.

Toda instalación industrial, ya sea una fábrica o un edificio de oficinas, necesita sensores conectados en red para supervisar los procesos industriales, así como las condiciones ambientales actuales. Las condiciones atmosféricas que deben controlarse pueden variar y pueden incluir mediciones sencillas, como la temperatura ambiente, o condiciones más complejas, como el control de gases o partículas contaminantes.

Normalmente, los sensores atmosféricos forman parte del equipo que se controla, pero a menudo los sensores deben ser dispositivos independientes que controlan un parámetro específico. Las soluciones habituales implican la construcción de un nodo del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) que detecte específicamente el parámetro deseado; sin embargo, esta puede ser una solución demasiado complicada. Lo que se necesita es una solución de detección sencilla y llave en mano que pueda configurarse e instalarse rápidamente.

Este artículo analiza las condiciones y los requisitos de detección de la IIoT y, a continuación, presenta y muestra a los desarrolladores cómo utilizar uno de estos sistemas de supervisión de sensores llave en mano de RLE Technologies. El sistema requiere una configuración mínima y transmite los datos básicos de los sensores mediante un protocolo inalámbrico propio y seguro que no interfiere con la red Wi-Fi de las instalaciones. El artículo muestra cómo estos sensores remotos pueden conectarse fácilmente a través de esta red inalámbrica segura a un gestor de sensores central que recoge los datos de los sensores.

Detección de las condiciones ambientales en las instalaciones industriales

Con el fin de optimizar y reducir los costos de funcionamiento, las instalaciones industriales están presionando para aumentar la eficiencia energética en todas las operaciones. Esto incluye no solo la eficiencia de las máquinas y equipos utilizados en la instalación, sino también para el aumento de la eficiencia del entorno de trabajo, incluyendo la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado (HVAC), así como el flujo de aire para el entorno de trabajo del operador y el flujo de aire alrededor de algunos equipos. Esto requiere el uso de sensores para medir estas condiciones e informar a una computadora central.

Los responsables de las instalaciones también quieren reducir el tiempo de inactividad de los equipos y garantizar la seguridad de los operarios. Esto puede requerir la detección de algunas áreas para las condiciones que pueden conducir a un peligro potencial de incendio. Por ejemplo, en las zonas no plenum de una fábrica o un edificio de oficinas que no deben permitir la circulación del aire se pueden instalar sensores de flujo de aire. En caso de incendio, se puede diseñar una zona sin plénum para no permitir intencionadamente la circulación de oxígeno. El flujo de aire no deseado puede hacer que un incendio se extienda por una zona mayor, dificultando que los equipos de extinción automática de incendios extingan las llamas o impidiendo que el fuego se extinga por falta de oxígeno. En estos casos, el suministro de energía externa a los sensores de flujo de aire o de temperatura puede ser poco práctico o estar prohibido, lo que obliga a instalar sensores alimentados por baterías.

Además, a veces es necesario colocar un sensor en un lugar remoto o de difícil acceso, lo que también requiere el uso de baterías para el sensor. Un ejemplo es un sensor de presión diferencial para un filtro que necesita eliminar los contaminantes de una operación; o más común es la detección de la presión en ambos lados de un filtro de HVAC remoto.

En todos estos casos, los objetivos de los diseñadores son una mayor duración de la batería de los nodos de detección, así como un despliegue sencillo y de bajo costo.

Red de sensores ambientales inalámbricos

Una de las soluciones es la red de sensores ambientales inalámbricos WiNG, basada en una tecnología de interfaz inalámbrica propia de RLE Technologies que opera en las bandas de 900 megahercios (MHz) y 868 MHz. Los dispositivos WiNG tienen un alcance de hasta 30 metros (100 pies) a través de varias paredes o 600 pies de línea de visión.

Cada nodo de detección puede configurarse fácilmente para proporcionar datos de temperatura, presión y flujo de aire. El gestor de red inalámbrica WiNG WiNG-MGR puede supervisar y controlar hasta 250 sensores WiNG (Figura 1). Esto simplifica la configuración de la red de sensores al no depender ni interferir con la red Wi-Fi existente en la instalación industrial. Para las instalaciones más grandes, un extensor de alcance amplía el rango a 1,000 pies y permite que hasta 400 sensores se conecten al WiNG-MGR.

Figura 1: El administrador de redes inalámbricas WiNG de RLE Technologies puede conectar fácilmente hasta 250 sensores inalámbricos WiNG con un alcance de 100 a 600 pies, dependiendo de los obstáculos. Los extensores de alcance pueden ampliarlo hasta 400 sensores a una distancia de hasta 1000 pies. (Fuente de la imagen: RLE Technologies)

Los técnicos deben probar el alcance del sensor con todo el personal y el equipo antes de comprometerse con la disposición del sensor para garantizar una transmisión inalámbrica fiable.

El administrador de redes WiNG sondea regularmente los sensores para recopilar datos y asegurarse de que los sensores funcionan y pueden comunicarse correctamente con el gestor de la red. Está diseñado para funcionar en entornos industriales hostiles, operando en temperaturas extremas de 0 °C a +60 °C y con una humedad de hasta el 95% (sin condensación).

Detección inalámbrica de la temperatura

Para las lecturas de temperatura inalámbricas, RLE Technologies ofrece el sensor de temperatura inalámbrico WiNG-T (Figura 2). El sensor de temperatura y el transmisor están alojados en una sola unidad para facilitar la instalación. Mide 7.1 centímetros (cm) x 2.8 cm x 2.8 cm y puede funcionar en un amplio rango de temperaturas de detección de -25 °C a +85 °C y hasta un 90% de humedad ambiental (sin condensación). Está especificado para funcionar hasta cinco años utilizando una batería de litio de 3.6 voltios, lo que lo hace adecuado para entornos industriales difíciles, como cerca de hornos y motores, con una alta fiabilidad.

Figura 2: El sensor de temperatura WiNG-T solo mide 7.1 cm x 2.8 cm x 2.8 cm y tiene un rango de temperatura de detección de -25 °C a +85 °C. Admite el montaje mediante imanes, tornillos o bridas, y también puede montarse en un carril mini-DIN. (Fuente de la imagen: RLE Technologies)

Si solo se detecta a temperatura ambiente, la vida de la batería puede llegar a los 12 años, pero puede estar limitada por la vida útil real de la batería. El sensor puede caber en la mayoría de los espacios de arrastre, incluidos los difíciles confines de los espacios con y sin plénum. También puede montarse cómodamente en zonas cercanas a hornos, conductos de aire y en el interior de los equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado mediante imanes colocados en la parte posterior. También admite el montaje en tornillo y en carril mini-DIN, así como el montaje con cremallera utilizando las ranuras de su carcasa.

El sensor de temperatura WiNG-T se sondea a intervalos aleatorios de entre 10 y 20 segundos. El sondeo aleatorio reduce la posibilidad de colisiones en la red con otros sensores WiNG, aumentando la fiabilidad de la red de sensores.

Detección inalámbrica del flujo de aire

Para detectar el flujo de aire en lugares de difícil acceso, RLE Technologies ofrece el sensor de velocidad de aire inalámbrico de alta precisión WiNG-AIR4 (Figura 3). Puede detectar la velocidad del aire de 0 a 4 metros por segundo (m/s) con una precisión de ±5%.

Figura 3: El WiNG-AIR4 de RLE Technologies es un sensor de velocidad del aire de alta precisión que puede detectar la velocidad del flujo de aire de 0 a 4 m/s con una precisión de ±5%. El sensor de velocidad del aire se coloca a distancia del transmisor mediante un cable de dos metros. (Fuente de la imagen: RLE Technologies)

El sensor de velocidad del aire WiNG-AIR4 se diferencia del sensor de temperatura en que el sensor de velocidad del aire se coloca de forma remota desde el transmisor utilizando un cable de sensor de 1.8 metros. Esto permite que el pequeño sensor de velocidad del aire se monte discretamente en la zona objetivo, mientras que el transmisor se monta en un lugar donde no impide el flujo de aire.

Con un rango de temperatura de funcionamiento de -25 °C a +85 °C, es adecuado para la mayoría de los equipos de calefacción y aire acondicionado, no sólo en los conductos sino también en el interior del equipo.

Al igual que el sensor de temperatura, transmite sus datos al gestor de la red WiNG con una frecuencia de sondeo aleatoria de entre 10 y 20 segundos para evitar colisiones de datos. Con una batería de litio de 3.6 voltios, la duración de la batería es de entre cuatro y siete años, dependiendo del uso y las condiciones. Puede atornillarse fácilmente o fijarse con bridas.

Detección inalámbrica de la presión diferencial

Para la detección de la presión diferencial, RLE Technologies ofrece el sensor de presión diferencial WiNG-DAP (Figura 4). Puede detectar diferencias de presión de -500 a +500 pascales (Pa).

Figura 4: El sensor de presión diferencial WiNG-DAP de RLE Technologies puede detectar diferenciales de presión de -500 a +500 Pa e incluye un metro de tubo flexible de poliuretano que se extiende desde el transmisor hasta la zona a detectar. (Fuente de la imagen: RLE Technologies)

Al igual que los sensores anteriores, transmite sus datos al gestor de la red WiNG a intervalos aleatorios de entre 10 y 20 segundos. El rango de temperatura de funcionamiento es de -25 °C a +85 °C, con una duración de la batería de cinco a 12 años utilizando una batería de litio de 3.6 voltios, dependiendo de las condiciones de uso y de las especificaciones de la batería.

El sensor de presión diferencial WiNG-DAP puede utilizarse para medir la presión en ambos lados de un filtro de aire, donde una diferencia de presión demasiado grande podría indicar un filtro sucio o bloqueado, reduciendo la eficiencia del sistema. El sensor también es apropiado para medir los diferenciales de presión en las vías respiratorias pequeñas para controlar y validar el intercambio de flujo de aire.

Conclusión:

La detección de las condiciones ambientales en las instalaciones industriales puede ser fundamental para garantizar el buen funcionamiento de los equipos y un entorno de trabajo seguro. Como se ha demostrado, los sistemas de monitorización de sensores llave en mano de RLE Technologies permiten una cómoda monitorización de las condiciones ambientales con un mantenimiento mínimo, al tiempo que aumentan la eficiencia y mejoran la seguridad.