Comprensión del Velómetro (Sensor de Velocidad)
A velocímetro, más formalmente un transductor de velocidad o sensor de velocidad, es un tipo de transductor utilizado para medir vibración. Su característica definitoria es que produce una salida eléctrica directamente proporcional a la velocidad de la superficie vibrante a la que está conectado. Esto lo distingue de un acelerómetro, cuya salida es proporcional a aceleración, y de un sonda de proximidad, cuya salida es proporcional a desplazamiento.
1. Definición: ¿Qué es un velocímetro?
Dado que la velocidad es el parámetro que la mayoría de las normas internacionales utilizan para evaluar qué tan áspero funciona un equipo, un sensor que informe la velocidad directamente resulta conceptualmente atractivo. El velocímetro clásico es un dispositivo autónomo y autogenerado: no necesita fuente de alimentación ni acondicionamiento de señal para producir una salida utilizable. Aunque hoy es menos común que el acelerómetro en la adquisición portátil de datos moderna, el velocímetro conserva aplicaciones genuinas, particularmente en el monitoreo permanente de maquinaria de velocidad media y como miembro de la familia más amplia de transductores sísmicos que miden el movimiento relativo al espacio libre en lugar de a una estructura fija.
2. Cómo Funciona un Velómetro
Los velocímetros tradicionales son sensores electrodinámicos. Funcionan bajo el mismo principio que un micrófono dinámico o un captador de guitarra, regido por la ley de inducción de Faraday:
- Dentro del soporte hay una bobina de alambre suspendida en resortes blandos.
- Un imán permanente está fijado rígidamente al soporte.
- Cuando el sensor se monta en un equipo vibrante, el soporte y el imán se mueven con la superficie del equipo.
- Debido a su inercia, la bobina suspendida por resortes tiende a permanecer quieta en el espacio (este es el principio sísmico).
- El movimiento relativo entre el imán en movimiento y la bobina casi estacionaria induce un voltaje en la bobina.
- Según la ley de Faraday, ese voltaje inducido es directamente proporcional a la velocidad del movimiento relativo: exactamente la magnitud que buscamos.
El sistema masa-resorte solo se comporta así por encima de su propia frecuencia natural (generalmente alrededor de 8–10 Hz), lo cual establece el límite de baja frecuencia del sensor. También existen los modernos «velocímetros piezoeléctricos»: estos son esencialmente acelerómetros con un circuito electrónico integrado integración que convierte la aceleración en una señal de velocidad dentro del propio sensor, evitando las partes móviles frágiles del diseño electrodinámico.
3. Ventajas y Desventajas de los Velómetros
Ventajas
- Salida directa de velocidad: miden la velocidad directamente: el parámetro más utilizado para evaluar la severidad de vibración en maquinaria de propósito general en la banda aproximada de 10 Hz a 1 000 Hz (según ISO 20816, la sucesora moderna de la ISO 10816). No se requiere integración en el analizador, lo que mantiene la cadena de señal simple.
- Autonomía energética (pasivo): los velocímetros electrodinámicos tradicionales generan su propia señal y no necesitan alimentación externa, lo cual es útil en algunas instalaciones industriales y en áreas peligrosas.
- Buena respuesta en bajas frecuencias: por encima de su frecuencia natural, generalmente son más sensibles en frecuencias bajas que muchos acelerómetros de propósito general, proporcionando una señal fuerte y limpia donde se manifiestan el desbalance y la desalineación.
Desventajas
- Rango de frecuencias limitado: su banda utilizable es más estrecha que la de un acelerómetro. No son adecuados para los impactos de alta frecuencia de defectos de rodamiento o defectos en engranajes, que caen muy por encima de su atenuación.
- Partes móviles: el conjunto interno de resorte y bobina puede fatigarse, desviarse o fallar por completo, especialmente en servicio de alta vibración.
- Sensibilidad a la orientación: deben instalarse en la orientación para la que fueron diseñados (vertical u horizontal), porque la gravedad precarga la suspensión de resortes.
- Mayores y más pesados: generalmente son mucho más grandes y pesados que un acelerómetro moderno, lo que puede sobrecargar por masa a estructuras ligeras.
- Sensibilidad a campos magnéticos: los campos externos fuertes, como los cercanos a motores grandes, pueden acoplarse a la bobina y corromper la lectura.
4. Velómetro vs. Acelerómetro
Para la recopilación portátil de datos moderna y diagnóstico de vibraciones, la acelerómetro es el sensor de elección. Su respuesta en frecuencia es mucho más amplia y plana, por lo que un solo acelerómetro capta tanto la vibración de baja frecuencia del desbalance como la vibración de muy alta frecuencia de fallas en rodamientos y engranajes. El analizador de vibraciones luego integra electrónicamente la señal de aceleración para mostrar velocidad o desplazamiento bajo demanda: un solo sensor robusto que cubre todo lo que hacía el velocímetro y mucho más. Así es exactamente como funciona en campo el Balanset-1A portátil de dos canales: toma la aceleración de sus acelerómetros, integra a velocidad para evaluar la severidad contra los grados ISO y utiliza la misma señal para medir la amplitud y fase de 1× necesarias para el balanceo en un plano y en dos planos. Si necesitan traducir lecturas entre tipos de sensores, nuestra Conversor de unidades de vibración cambia limpiamente entre mm/s, µm y g.
Los velocímetros, entonces, hoy se encuentran principalmente como sensores instalados permanentemente en equipos de velocidad media: ventiladores, bombas y motores, y especialmente en plantas antiguas donde fueron el transductor de monitoreo especificado originalmente y continúan realizando un trabajo honesto década tras década.
