Comprensión de la telemetría en la medición de vibraciones
Definición: ¿Qué es la telemetría?
Telemetría La telemetría es la tecnología que permite transmitir datos de medición desde ubicaciones remotas o inaccesibles —en particular, desde componentes rotativos— a equipos estacionarios de registro y análisis. En el contexto de la maquinaria rotativa, la telemetría posibilita realizar mediciones en ejes, rotores y álabes donde las conexiones cableadas directas son imposibles debido a la rotación. Los sistemas incluyen sensores en las piezas rotativas, electrónica rotativa para el acondicionamiento y la transmisión de la señal, fuentes de alimentación rotativas y receptores estacionarios que capturan los datos transmitidos.
La telemetría es esencial para mediciones especializadas como la deformación del eje (tensión torsional), la vibración de las palas con galgas extensométricas, la temperatura del rotor y cualquier parámetro que requiera un sensor montado en un componente giratorio. Si bien es compleja y costosa, la telemetría ofrece capacidades de medición únicas que no están disponibles con sensores estacionarios.
Tipos de sistemas de telemetría
1. Telemetría de anillos colectores
El más antiguo y fiable:
- Principio: Anillos giratorios conectados a sensores y cepillos fijos captan señales
- Canales: Posibilidad de múltiples canales (normalmente de 4 a 64).
- Ancho de banda: Conversión de CC a MHz (excelente)
- Fiabilidad: Tecnología probada
- Limitaciones: Desgaste de las escobillas, ruido por contacto, limitaciones de velocidad
- Aplicaciones: Investigación, desarrollo, pruebas, cierto control de la producción
2. Telemetría de radio FM/AM
- Principio: El transmisor giratorio emite señales moduladas en FM o AM.
- Canales: Típico de 1 a 16 canales
- Ancho de banda: CC a 100 kHz por canal
- Ventajas: Sin contacto, sin desgaste
- Limitaciones: Gran consumo de energía, canales limitados, posible interferencia
3. Telemetría inalámbrica digital (moderna)
- Principio: Codificación digital, WiFi, Bluetooth o protocolos propietarios
- Canales: Muchos canales multiplexados
- Ancho de banda: Depende de la velocidad de datos.
- Ventajas: Flexible, robusto, corrección de errores
- Fuerza: Menor que la FM analógica para un rendimiento equivalente
- Tendencias: Se está convirtiendo en estándar para los nuevos sistemas.
4. Telemetría óptica
- Datos transmitidos mediante luz modulada (infrarroja o visible)
- Alto potencial de ancho de banda
- Inmune a la interferencia de radiofrecuencia
- Requisito de línea de visión
- Aplicaciones especializadas
Aplicaciones
Medición de vibración torsional
- Galgas extensométricas en el eje para medir la tensión cortante
- Medición directa imposible sin telemetría
- Fundamental para equipos accionados por motor
- Valida los modelos de análisis torsional
Medición de la tensión de la hoja
- Galgas extensométricas en las palas de la turbina o del compresor
- Mide la tensión operativa real
- Pruebas de desarrollo y resolución de problemas
- Valida Sincronización de la punta de la cuchilla mediciones
Temperatura del rotor
- Termopares en los devanados o componentes del rotor
- Monitorea las condiciones térmicas
- Detección de sobrecalentamiento
- Eficacia del sistema de refrigeración
Vibración del eje
- Acelerómetros montados directamente en el eje
- Vibración real del rotor frente a la carcasa del rodamiento
- Investigación y solución de problemas especiales
Métodos de suministro de energía
Baterías
- Pilas primarias (normalmente de 1 a 5 años)
- Baterías recargables
- La vida más sencilla pero limitada
- Reemplazo durante las paradas de mantenimiento
Potencia del anillo deslizante
- Potencia transmitida a través de anillos colectores
- Tiempo de funcionamiento ilimitado
- Requiere ensamblaje de anillo deslizante
- Común con la telemetría de datos de anillos colectores
Acoplamiento inductivo
- Transferencia inalámbrica de energía a través de un espacio de aire
- La bobina giratoria capta energía de la bobina estacionaria.
- Sin contacto, sin desgaste
- Potencia limitada (normalmente < 10W)
Recolección de energía
- Aprovechamiento de la energía vibracional (piezoeléctrica)
- gradientes térmicos (termoeléctricos)
- Complementa o reemplaza las baterías
- Permite el funcionamiento autónomo
Desafíos
Entorno rotatorio
- Fuerzas centrífugas en la electrónica
- Ciclos de temperatura
- Vibración de los propios componentes
- Niebla de aceite, contaminación
Complejidad del sistema
- Componentes rotatorios y estacionarios
- Sincronización y sincronización
- Desafíos de calibración
- Coste más elevado que la detección estacionaria
Mantenimiento
- Reemplazo de batería
- Fallos de sensores/electrónica
- Requiere apagar la máquina para acceder
- Se necesitan módulos de repuesto
Desarrollos modernos
MEMS y miniaturización
- Dispositivos electrónicos más pequeños y ligeros
- Menor consumo de energía
- Más resistente a golpes y vibraciones
- Habilita nuevas aplicaciones
Procesamiento de señales digitales
- Procesamiento en plataforma giratoria
- Transmitir resultados (FFT), no datos sin procesar
- Reduce las necesidades de ancho de banda y energía
Normalización
- Estándares inalámbricos industriales (WirelessHART, ISA100)
- Mejora de la interoperabilidad
- Reducción de costes gracias a la escala
La telemetría permite medir vibraciones y el estado de componentes rotativos donde los sensores estacionarios no llegan, proporcionando acceso a parámetros críticos como la tensión torsional del eje, la deformación de las palas y las temperaturas del rotor. Si bien son sistemas complejos y costosos, los sistemas de telemetría ofrecen capacidades de medición únicas, esenciales para aplicaciones especializadas en el desarrollo de turbomáquinas, el análisis torsional y la caracterización avanzada de la dinámica de rotores.
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