El velómetro (sensor de velocidad)
A velocímetro, más formalmente denominado transductor de velocidad o sensor de velocidad, es un tipo de transductor utilizado para medir vibración. Su característica principal es que genera una salida eléctrica directamente proporcional a la velocidad de la superficie vibrante a la que está fijado. 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 velómetro?
Dado que la velocidad es el parámetro que utilizan la mayoría de las normas internacionales para evaluar el nivel de vibración de una máquina, un sensor que mida directamente la velocidad resulta conceptualmente atractivo. El velómetro clásico es un dispositivo autónomo y autogenerador: no necesita fuente de alimentación ni acondicionamiento de señal para producir una salida útil. Aunque hoy en día es menos común que el acelerómetro en la recopilación de datos portátil moderna, el velómetro sigue teniendo aplicaciones reales, especialmente en la monitorización permanente de maquinaria de velocidad media y como miembro de la familia más amplia de transductores sísmicos que miden el movimiento con respecto al espacio libre, en lugar de con respecto a una estructura fija.
2. Cómo funciona un velómetro
Los velómetros tradicionales son sensores electrodinámicos. Funcionan según el mismo principio que un micrófono dinámico o una pastilla de guitarra, y se rigen por la ley de inducción de Faraday:
- En el interior de la carcasa hay una bobina de alambre suspendida de unos resortes flexibles.
- Un imán permanente está fijado de forma rígida a la carcasa.
- Cuando el sensor se monta en una máquina que vibra, la carcasa y el imán se mueven junto con la superficie de la máquina.
- Debido a su inercia, la bobina suspendida por un resorte tiende a permanecer inmóvil en el espacio (este es el principio sísmico).
- El movimiento relativo entre el imán móvil y la bobina casi fija induce una tensión en la bobina.
- Según la ley de Faraday, esa tensión inducida es directamente proporcional a la velocidad del movimiento relativo, que es precisamente la magnitud que buscamos.
El sistema muelle-masa solo se comporta así por encima de su propia frecuencia natural (a menudo entre 8 y 10 Hz), lo que determina el límite de baja frecuencia del sensor. También existen los modernos «velómetros piezoeléctricos»: se trata, en esencia, de acelerómetros con un circuito electrónico integrado integración circuito que convierte la aceleración en una señal de velocidad dentro del propio sensor, evitando así las frágiles piezas móviles del diseño electrodinámico.
3. Ventajas y desventajas de los velómetros
Ventajas
- Salida de velocidad directa: miden la velocidad de inmediato —el parámetro más utilizado para evaluar severidad de vibración en maquinaria de uso general en la banda de frecuencia comprendida aproximadamente entre 10 Hz y 1 000 Hz (según ISO 20816, la norma sucesora de la ISO 10816). No es necesaria ninguna integración en el analizador, lo que permite mantener la cadena de señal sencilla.
- Con alimentación propia (pasivo): Los velocímetros electrodinámicos tradicionales generan su propia señal y no necesitan alimentación externa, lo que resulta útil en algunas instalaciones industriales y en zonas peligrosas.
- Buena respuesta en las bajas frecuencias: Por encima de su frecuencia natural, suelen ser más sensibles a las frecuencias más bajas que muchos acelerómetros de uso general, lo que les permite emitir una señal clara y potente allí donde se producen desequilibrios y desalineaciones.
Desventajas
- Rango de frecuencias limitado: su rango de funcionamiento es más limitado que el de un acelerómetro. No son adecuados para los impactos de alta frecuencia de defectos de los cojinetes o defectos de engranajes, que se sitúan muy por encima de su curva de caída.
- Partes móviles: El conjunto interno de muelles y bobinas puede sufrir fatiga, desviarse o fallar por completo, especialmente en condiciones de funcionamiento con fuertes vibraciones.
- Sensibilidad a la orientación: Deben instalarse en la orientación para la que fueron diseñadas (vertical u horizontal), ya que la gravedad ejerce una carga previa sobre la suspensión de muelles.
- Más grande y más pesado: Por lo general, son mucho más grandes y pesados que un acelerómetro moderno, lo que puede suponer una carga excesiva para estructuras ligeras.
- Sensibilidad a los campos magnéticos: Los campos externos intensos, como los que se producen cerca de motores grandes, pueden interferir en la bobina y alterar la lectura.
4. Velómetro vs. Acelerómetro
Para la recopilación moderna de datos portátil y diagnóstico de vibraciones, el acelerómetro es el sensor más adecuado. Su respuesta en frecuencia es mucho más amplia y plana, por lo que un solo acelerómetro capta tanto las vibraciones de baja frecuencia debidas al desequilibrio como las de muy alta frecuencia provocadas por fallos en los cojinetes y los engranajes. El analizador de vibraciones A continuación, integra la señal de aceleración electrónicamente para mostrar la velocidad o el desplazamiento según se necesite: un sensor resistente que cubre todas las funciones del velocímetro y mucho más. Así es exactamente como funciona el dispositivo portátil de dos canales Balanset-1A funciona sobre el terreno: recoge los datos de aceleración de sus acelerómetros, los integra para calcular la velocidad y evaluar la severidad según los grados de la norma ISO, y utiliza la misma señal para medir la amplitud y la fase de 1× necesarias para el equilibrado en un plano y en dos planos. Si necesita convertir las lecturas entre distintos tipos de sensores, nuestro Convertidor de unidades de vibración pasa con facilidad de mm/s a µm y g.
Por lo tanto, los velómetros se encuentran hoy en día principalmente como sensores instalados de forma permanente en máquinas de velocidad media —ventiladores, bombas y motores— y, sobre todo, en plantas antiguas, donde fueron el transductor de monitorización especificado inicialmente y siguen funcionando a la perfección década tras década.
