Distancia, posición y desplazamiento (sin contacto)

La medición sin contacto de distancia, posición y desplazamiento es una tecnología clave para aplicaciones industriales en las que la velocidad del proceso, la fragilidad del material o la inaccesibilidad del punto de medición hacen inadecuados los métodos tradicionales. Los sensores láser, capacitivos, inductivos y ópticos permiten adquirir miles de mediciones por segundo sobre superficies en movimiento, materiales calientes, productos en elaboración u objetos delicados, eliminando el desgaste mecánico y los errores de contacto.

Principios de medición sin contacto

Las técnicas más difundidas son: la triangulación láser, en la que un haz colimado se proyecta sobre el objetivo y la imagen reflejada es captada por un sensor CMOS/CCD situado con un cierto ángulo, obteniéndose la distancia a partir de la posición del punto sobre la matriz; el tiempo de vuelo (ToF), que mide el tiempo de vuelo de un impulso luminoso modulado en fase o en amplitud; la interferometría láser para mediciones de altísima resolución; los sensores confocales cromáticos, que utilizan la dispersión cromática para medir la distancia y el espesor de materiales transparentes; y los sensores capacitivos e inductivos para aplicaciones de corto alcance en entorno industrial.

Tipos de instrumentos

La sección comprende telémetros láser portátiles para mediciones rápidas en obra y en la industria, sensores láser de distancia industriales (triangulación y ToF) para su integración en máquinas e instalaciones, sensores de posición y desplazamiento de alta resolución (capacitivos, inductivos, de corrientes de Foucault) para aplicaciones de precisión, detectores especializados de agujeros y discontinuidades en bandas en movimiento (punch hole detection), y líneas láser y niveles para alineación y trazado. Cada familia cubre campos de medida, resoluciones y clases de exactitud distintos, en función del sector de empleo.

Aplicaciones industriales

Los sensores sin contacto se emplean en la medición continua de productos en extrusión, laminación, trefilado y calandrado, en el control de posición de robots y actuadores en robótica industrial, en la verificación de nivel en depósitos y tolvas, en el posicionamiento de grúas y carretillas industriales, en el mantenimiento predictivo de máquinas rotativas para la medición de excentricidad, y en la detección de defectos puntuales en bandas continuas (laminados, películas plásticas, no tejidos). La integración de varios sensores permite la reconstrucción tridimensional de perfiles complejos.

Seguridad láser y normativa

El empleo de fuentes láser está regulado por la norma IEC 60825-1, que define las clases de seguridad (1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B, 4) y las medidas de protección exigidas. Los sensores industriales pertenecen mayoritariamente a las clases 1 y 2, intrínsecamente seguras. Para el marcado CE y el uso en entornos clasificados se aplican la norma EN 60204-1 (seguridad eléctrica de las máquinas) y, para atmósferas explosivas, la directiva ATEX 2014/34/UE. Las especificaciones de los sensores siguen además la norma VDI/VDE 2634 para la medición óptica de forma y dimensión.

Criterios de selección

La elección del sensor adecuado depende del campo de medida, la resolución requerida, el ancho de banda de adquisición (Hz/kHz), las características de la superficie que se va a medir (reflectividad, rugosidad, color, geometría), el entorno de trabajo (temperatura, polvo, vibraciones), la interfaz de salida (analógica, digital, bus de campo) y los requisitos de seguridad. En las páginas hijas se desarrolla cada tecnología con sus parámetros típicos e indicaciones de aplicación.

La selección de un sistema de medición debe tener en cuenta el compromiso entre precisión, velocidad, complejidad de integración y coste del ciclo de vida. Un sistema correctamente dimensionado no solo reduce los rechazos y aumenta la productividad, sino que además genera datos de proceso que alimentan los sistemas de analítica de la empresa y habilitan lógicas de mantenimiento predictivo. La elección tecnológica debe validarse siempre con un estudio de viabilidad sobre la muestra real, que incluya un análisis MSA (Measurement System Analysis), un Gage R&R y el cálculo de la incertidumbre expandida según la GUM.