Aplicaciones emergentes de sensores inteligentes en IoT industrial

La adopción de tecnología en las industrias de minería, fabricación y logística, impulsada por la necesidad de maximizar la productividad y minimizar los costos operativos, hace que los sensores de IoT desempeñen un papel fundamental en la recopilación de datos y conocimientos para optimizar las operaciones industriales. Así lo destaca Jack Howley, analista de tecnología en IDTechEx. 

La tecnología de sensores de IoT industrial (IIoT) busca permitir una mayor automatización industrial, una mejor seguridad de los trabajadores y una planificación de mantenimiento optimizada. Desde cámaras, LiDAR y radar para visión artificial en robótica, hasta parches cutáneos y sensores de gas miniaturizados en equipos de protección personal inteligentes, las aplicaciones emergentes de IIoT presentan oportunidades de crecimiento para una variedad de tecnologías de sensores. 

El informe de IDTechEx ‘Mercado de sensores 2025-2035: tecnologías, tendencias, actores, pronósticos’ predice que el mercado global de sensores superará los 250 mil millones de dólares para 2035, y que la tecnología de sensores industriales seguirá siendo fundamental para el crecimiento durante la próxima década.

Visión, tacto y sentidos clave para robots industriales

El aumento de los gastos laborales y la expansión del comercio electrónico están impulsando las tecnologías de robots móviles en almacenes, fábricas y centros logísticos, donde se utilizan para una amplia gama de tareas logísticas. La intralogística, la manipulación de materiales, la selección de cajas y la entrega de última milla son mercados de aplicación en crecimiento para la tecnología de sensores IIoT en robótica móvil.

Los sensores en robots se pueden utilizar para diversas tareas que van desde la medición de fuerza, la detección de objetos, la navegación y la localización, hasta la detección y el mapeo de colisiones. Los avances recientes en tecnologías de sensores y software de fusión de datos permiten que muchos sensores se utilicen para múltiples propósitos. Por ejemplo, las cámaras, junto con los sistemas de visión artificial, se pueden utilizar para la detección de colisiones, así como para la navegación y la localización.

Los sensores de detección de colisiones son esenciales para la seguridad y son necesarios para muchos tipos de robots industriales que funcionan alrededor de operadores humanos, como los robots móviles autónomos (AMR) y los robots colaborativos. La movilidad autónoma en la robótica industrial ha sido popular durante algunos años, con muchos AMR capaces de conducirse por sí mismos con riesgos mínimos. IDTechEx predice que la detección de colisiones y los sensores de conducción autónoma utilizados en aplicaciones de robótica industrial serán segmentos clave de crecimiento del mercado de sensores.

Aumento del equipo de protección personal para una mayor seguridad de los trabajadores

Se informa que los incidentes de seguridad en el lugar de trabajo cuestan alrededor de 167 mil millones de dólares cada año solo en los EEUU. Las industrias de fabricación, construcción, transporte y almacenamiento experimentan el nivel más alto de accidentes relacionados con el trabajo, lo que representa más del 20% de todos los incidentes. Una gran parte de este costo es pérdida de productividad, con 103 millones y 35 millones de días laborales perdidos cada año debido a lesiones en los EE. UU. y el Reino Unido, respectivamente.

La tecnología de sensores IIoT puede mitigar potencialmente estos costos a través de la medición y el monitoreo proactivo de indicadores clave relevantes para incidentes comunes en el lugar de trabajo industrial. El equipo de protección personal (EPP) inteligente, por ejemplo, cascos integrados con sensores portátiles de gas y movimiento detectan condiciones de trabajo peligrosas (índice de calidad del aire peligrosamente alto) y comportamiento de actividad anómalo (cambios en el movimiento indicativos de un accidente).

En las industrias mineras, petroleras y de gas están surgiendo parches cutáneos portátiles para la hidratación y el análisis del sudor. En estas industrias, los riesgos de no rehidratarse pueden incluir el deterioro cognitivo que conduce a lesiones, así como los efectos fisiológicos de la deshidratación en sí. Los sensores de hidratación portátiles proporcionan a los trabajadores alertas personalizadas para ayudarles a rehidratarse de manera más proactiva. Por ejemplo, Epicore Biosystems, una compañía emergente en el mercado de sensores portátiles industriales, proporciona soluciones microfluídicas portátiles similares a la piel para el análisis del sudor en aplicaciones de seguridad industrial.

La seguridad en el lugar de trabajo puede ser potencialmente un mercado de gran volumen para la tecnología emergente de sensores IIoT. La integración de sensores IIoT portátiles en EPI requerirá productos asequibles suministrados con una plataforma de monitoreo de datos que los acompañe y que demuestren una mitigación de riesgos tangible en casos de uso relacionados. Una ruta hacia el mercado de sensores en EPI inteligentes podría ser ofrecer monitoreo de trabajadores como un servicio en lugar de solo soluciones de hardware: ofrecer una solución de producto lista para usar con una plataforma de gestión de riesgos que la acompañe reduciría las barreras para la adopción por parte de los clientes industriales.
 

Mantenimiento predictivo

Las averías en los equipos suponen una importante pérdida de tiempo y dinero en la industria, y se informa que el impacto de las interrupciones en las operaciones representa hasta el 15 % de los costes totales de producción. El mayor impacto en los costes es la pérdida de ingresos debido al tiempo de inactividad de la producción y a las interrupciones logísticas. La mano de obra es otro factor importante, además del coste de sustitución de componentes o equipos averiados.

La tecnología de sensores IIoT promete reducir las fallas de los equipos y, por lo tanto, el tiempo de inactividad, a través de soluciones de monitoreo del estado de las máquinas. Los sensores giroscópicos conectados a las máquinas pueden medir frecuencias de vibración de hasta 2 kHz, características de problemas de desequilibrio, holgura o desalineación. Los acelerómetros MEMS son adecuados para mediciones de frecuencia más alta, identificando problemas con engranajes y lubricación (3-10 kHz), así como cojinetes de ventiladores y fallas de enfriamiento (10-100 kHz). El diagnóstico de problemas de salud de las máquinas a través de perfiles de vibración anómalos de los equipos puede identificar problemas de manera proactiva, lo que permite el mantenimiento programado de piezas viejas y defectuosas antes de que fallen.

El auge de la tecnología de computación de borde hace que los fabricantes de sensores integren cada vez más la IA de borde en los sensores de IoT industriales. Analog Devices, STMicroelectronics y TDK se encuentran entre varios OEM en el mercado de sensores que integran modelos de aprendizaje automático preentrenados en sensores para brindar una funcionalidad de mantenimiento predictivo. A medida que surjan estas tecnologías, reducir el costo total de propiedad será un desafío clave. Los costos de mantenimiento son bajos cuando el equipo está operando normalmente, por lo tanto, hay capital limitado disponible para inversión en soluciones de mantenimiento predictivo.
 

Conclusiones y perspectivas

Las futuras soluciones de IoT industrial se basarán en un ecosistema de inteligencia industrial para combinar los datos y la información de los sensores con la mejora y optimización de las operaciones. Los sensores en la robótica industrial están agilizando las industrias de fabricación y logística a través de una mayor automatización. La seguridad de los trabajadores industriales está surgiendo rápidamente como un mercado en crecimiento para los sensores portátiles, que ofrecen monitoreo de las condiciones ambientales y la actividad para gestionar el riesgo en entornos de trabajo peligrosos. Las tendencias globales en informática de borde e IA están renovando el interés en el monitoreo del estado de las máquinas, donde se están implementando sensores de vibración inteligentes para permitir el mantenimiento predictivo de los equipos.

El mercado de sensores de IoT industrial sigue siendo clave para los proveedores de tecnología establecidos y emergentes, aunque el crecimiento históricamente se materializa lentamente. La ausencia de soluciones únicas aplicables a una amplia gama de industrias alarga el tiempo de desarrollo e implementación del producto, lo que plantea una barrera persistente para demostrar valor a los clientes. Este desafío a menudo se ve agravado por las complejidades de integrar nueva tecnología de sensores en una infraestructura heredada envejecida. Frente a esto, el éxito de los sensores en la IoT industrial requerirá una reducción en el costo total de propiedad y largos períodos de retorno de la inversión de las soluciones de IoT.

El mencionado informe de IDTechEx evalúa las aplicaciones clave de sensores en los mercados de IoT industrial, IoT ambiental e IoT de consumo. El informe proporciona una descripción general completa del mercado global de sensores, con información y análisis crítico de los mercados emergentes de aplicaciones de sensores en movilidad futura, IoT, tecnología portátil, electrónica impresa y computación de borde. El informe contiene pronósticos del mercado global de sensores para diez años, hasta 2035, segmentados por tecnología de sensores, incluidos sensores semiconductores, sensores de gas, sensores automotrices y aeroespaciales, biosensores, sensores para movilidad futura, sensores cuánticos, sensores de imagen y sensores fotónicos de silicio.