Para la monitorización y supervisión de máquinas rotativas (bombas, motores, ventiladores, cajas de engranajes), es lógico que se desee utilizar sistemas de monitorización de vibraciones fiables y de alta calidad. En este artículo, analizamos 11 puntos clave a tener en cuenta a la hora de elegir el acelerómetro adecuado para aplicaciones industriales.
N.º 1: Rango de medición de la aceleración
La mayoría de las aplicaciones industriales utilizan un rango de medición de aceleración de 80 g o 50 g.
- Los sensores de 80 g ofrecen un rango de medición dinámico más amplio.
- Los sensores de 50 g pueden recortar la señal, lo que da lugar a una sobrecarga del sensor si la amplitud de la vibración supera el rango de medición. A este recorte se le denomina «clipping» en inglés.
N.º 2: Fiabilidad de la señal de medición a lo largo de la vida útil del sensor
- Un sensor puede verse afectado por numerosos factores externos que influyen en su precisión a largo plazo:
- La estabilización piezoeléctrica del cristal de PZT minimiza la deriva de la señal durante un largo período (varios años).
- El sellado hermético (preferiblemente verificado mediante pruebas de fugas de helio) protege los componentes internos de la contaminación externa y la oxidación.
- Compruebe si el fabricante proporciona datos de fiabilidad, como el tiempo medio entre fallos (MTBF), que indica el intervalo medio durante el cual el sensor funciona sin fallos.
N.º 3: Tolerancia a la sensibilidad
Los acelerómetros industriales suelen tener un rango de tolerancia de sensibilidad del 5 % al 20 %. Una banda de tolerancia del 5 % proporciona la máxima precisión y reproducibilidad, mientras que se puede utilizar una tolerancia más amplia, del 10 % al 20 %, cuando el valor exacto de sensibilidad se puede programar en el equipo de adquisición de datos.
Las tolerancias son fundamentales si su dispositivo de recogida de datos o su sistema en línea no pueden gestionar eficazmente las variaciones de sensibilidad de los acelerómetros individuales. Una tendencia de medición puede mostrar desviaciones significativas al intercambiar sensores con una tolerancia del 20 %.
N.º 4: Aceleración frente a velocidad
Los sensores de aceleración y velocidad detectan diferentes tipos de fallos en las máquinas:
- En la mayoría de las aplicaciones se utilizan sensores de velocidad, ya que una señal de velocidad suele ser el mejor indicador para supervisar el estado de la máquina, siendo adecuada tanto para máquinas y componentes que giran lentamente como para los que lo hacen rápidamente.
- La señal de los acelerómetros puede convertirse en velocidad mediante integración cuando se eligen la sensibilidad y la calidad adecuadas.
- La medición de la aceleración resulta más adecuada para supervisar las frecuencias de los engranajes y la detección precoz de problemas en los rodamientos.
- La señal de los acelerómetros puede convertirse en velocidad mediante integración, lo que permite registrar ambos tipos de medición con un solo sensor.
- Para ambas soluciones, existen diversas opciones para la señal de salida: salida superior o lateral, una gama de sensibilidades y tolerancias, cableado integrado y certificaciones para zonas peligrosas.
N.º 5: Certificaciones para zonas peligrosas
Los sensores de vibración están disponibles con certificaciones para casi cualquier tipo de zona peligrosa que se encuentre en entornos industriales (ATEX). Al elegir el acelerómetro, asegúrese de que sea adecuado para la zona correcta en la que se va a instalar.
N.º 6: Frecuencia de resonancia del sensor
Las frecuencias de medición cercanas a la frecuencia de resonancia del sensor pueden provocar lecturas erróneas. La señal puede saturarse, lo que da lugar a señales fantasma de baja frecuencia. Las frecuencias de resonancia del sensor deben ser aproximadamente el doble de la frecuencia de medición más alta prevista.
N.º 7: Rango de temperatura
Determine de antemano cuál será la temperatura en el lugar donde se instalará el acelerómetro. La temperatura ambiente influye en gran medida en el tipo de acelerómetro adecuado para la aplicación.
- Los acelerómetros industriales estándar con electrónica integrada tienen un límite de 120 °C.
- Los componentes de alta calidad permiten que algunos sensores funcionen a temperaturas de hasta 150 °C.
- Los acelerómetros piezoeléctricos, que no contienen circuitos electrónicos internos, suelen funcionar hasta 260 °C.
- Unos elementos sensores especiales para altas temperaturas permiten el funcionamiento a temperaturas de hasta 760 °C, pero estos sensores también requieren otras consideraciones, por lo que es importante equilibrar los requisitos de temperatura con factores como el coste y la robustez.
N.º 8: Cableado
Existen muchas opciones para el cableado de los acelerómetros, por lo que es importante tener en cuenta los siguientes puntos:
- Los pasamuros cerámicos/metálicos separan los componentes internos del sensor del cable para mantener la humedad y la contaminación alejadas del sensor.
- Probar los sensores únicamente al nivel de presión especificado en las especificaciones puede no detectar una fractura. Para aplicaciones subacuáticas, los sensores también deben someterse a pruebas a múltiples niveles de presión para detectar problemas.
- Para aplicaciones en aguas profundas, debe utilizarse un cable con aislamiento que evite daños en caso de entrada de agua.
N.º 9 – Aislamiento y vivienda
El diseño del sensor y de los cables debe proteger la señal de los factores ambientales que puedan afectar a los datos:
- Es necesario utilizar un cable apantallado en el que el apantallamiento se extienda hasta la caja de conexiones (y no solo hasta el sensor) para evitar bucles de tierra y cargas estáticas.
- Los sensores deben diseñarse para soportar descargas electrostáticas (ESD) de hasta 20 000 voltios, pero esta especificación no suele figurar en las fichas técnicas y debe solicitarse al fabricante.
- Las bases de montaje pueden proporcionar aislamiento (hasta 1.500 voltios) en entornos en los que existen grandes diferencias de potencial de alta tensión, una elevada acumulación de carga estática o condiciones de puesta a tierra inciertas.
N.º 10 – Rango de medición
Los sensores de 100 mV/g son los más utilizados para la monitorización de equipos rotativos industriales, pero hay excepciones:
- Sensores de 10 mV/g para aplicaciones con fuerzas g elevadas, como turbinas de alta velocidad o la monitorización de los armónicos segundo y tercero de las frecuencias de los engranajes.
- Sensores de 500 mV/g para aplicaciones de baja frecuencia, como la monitorización de las palas de aerogeneradores o de máquinas de rotación lenta en torres de refrigeración.
N.º 11 – Asistencia técnica
Dado el número de consideraciones importantes a la hora de elegir el acelerómetro, el soporte técnico del fabricante y un equipo de ventas competente son fundamentales para seleccionar el acelerómetro adecuado para su aplicación. Istec puede guiarle a través de la amplia gama de acelerómetros y ayudarle a elegir el sensor adecuado para diversas aplicaciones industriales. Nuestros especialistas, con años de experiencia en mediciones de vibraciones y sensores, también pueden realizar la instalación o prestarle apoyo en este proceso.
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