En muchas aplicaciones industriales y científicas, es esencial medir con precisión las vibraciones y el movimiento. Ya sea para controlar la integridad estructural de un puente, los cimientos de un aerogenerador o una máquina herramienta de precisión, los ingenieros confían en los acelerómetros para medir la aceleración, los choques y las vibraciones. Entre las distintas tecnologías disponibles hoy en día acelerómetros MEMS se han convertido en una solución líder gracias a su precisión, robustez y versatilidad.
¿Qué es un acelerómetro MEMS?
MEMS son las siglas en inglés de Sistemas Microelectromecánicos: componentes mecánicos y eléctricos miniaturizados construidos sobre un sustrato de silicio.
Un acelerómetro MEMS es un sensor que mide la aceleración lineal, la gravedad y la vibración utilizando estructuras mecánicas micromecanizadas integradas con circuitos electrónicos.
En términos sencillos, combina:
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un elemento mecánico que se mueve en respuesta a una aceleración,
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y un circuito eléctrico que convierte este movimiento en una señal eléctrica.
Estos dispositivos compactos de estado sólido se encuentran en todo tipo de dispositivos, desde teléfonos inteligentes y drones hasta satélites y sistemas de control industrial.
¿Cómo funciona un acelerómetro MEMS?
El principio de funcionamiento de un acelerómetro MEMS se basa en el desplazamiento de la masa bajo aceleración. Cuando una fuerza actúa sobre el sensor, una diminuta masa de prueba (también llamada masa sísmica) se desplaza con respecto al armazón del sensor. Este movimiento modifica una magnitud física medible, normalmente la capacitancia o la resistencia, según el tipo de sensor.
Hay dos tipos principales de acelerómetros MEMS:
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Acelerómetros MEMS capacitivos
Utilizan una serie de placas micromecanizadas que forman condensadores. Cuando se produce una aceleración, la separación entre estas placas cambia, alterando el valor de la capacitancia. La electrónica del sensor mide este cambio y lo traduce en un valor de aceleración.
→ Esta tecnología proporciona un excelente rendimiento acústico a bajas frecuencias y es ideal para mediciones estáticas y cuasiestáticas.
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Acelerómetros MEMS piezoresistivos
Se basan en pequeñas resistencias incrustadas en una estructura deformable. A medida que la estructura se dobla bajo la aceleración, la resistencia cambia proporcionalmente a la fuerza aplicada.
→ Se suelen utilizar en aplicaciones que implican grandes sacudidas o movimientos dinámicos, ya que son menos sensibles a los cambios de CC.
Ambas tecnologías transforman el movimiento mecánico en una señal eléctrica, pero los acelerómetros MEMS capacitivos son especialmente adecuados para controlar las vibraciones de baja frecuencia, un requisito clave en ingeniería estructural y civil.
Por qué es importante la tecnología MEMS en la monitorización de las vibraciones industriales
En entornos industriales, la monitorización de las vibraciones suele implicar condiciones duras: humedad elevada, variaciones de temperatura, interferencias electromagnéticas y largas distancias entre cables. Los acelerómetros tradicionales de laboratorio, aunque precisos, suelen ser demasiado frágiles o caros para ese uso.
Aquí es donde los acelerómetros MEMS como los acelerómetros Recovib® de Micromega Dynamics marcan la diferencia.
Salvan la distancia entre la precisión de laboratorio y la robustez industrial.
Principales ventajas de los acelerómetros MEMS
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Amplia gama de frecuencias – Desde CC hasta altas frecuencias, lo que permite tanto la supervisión estructural como el control dinámico de la máquina.
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Bajo nivel de ruido – Garantiza lecturas estables y precisas incluso en fenómenos de baja frecuencia.
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Múltiples opciones de salida: tensión, tensión diferencial o bucle de corriente de 4-20 mA para la transmisión de señales a larga distancia.
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Aislamiento galvánico – Evita las interferencias y la degradación de la señal en grandes instalaciones.
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Alta protección (IP67 ) – Resistente al polvo, la humedad y las condiciones de campo más exigentes.
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Materiales robustos – Carcasas de acero inoxidable o aluminio para una fiabilidad a largo plazo.
Estas características hacen que los acelerómetros MEMS sean adecuados para una amplia variedad de industrias, desde el transporte y la energía hasta la ingeniería civil, la fabricación de semiconductores y la astronomía.
Acondicionamiento de la señal interna e integridad de los datos
A diferencia de los sensores simples que requieren un acondicionamiento externo de la señal, los acelerómetros Recovib® integran esta funcionalidad directamente en el sensor.
Este condicionamiento interno garantiza:
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amplificación y filtrado estables de las señales de vibración,
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interferencias externas mínimas,
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y una transmisión fiable incluso en longitudes de cable superiores a 150 m.
En entornos industriales eléctricamente ruidosos, esta integración garantiza la integridad de la señal y una precisión repetible, algo esencial para los ingenieros que dependen de la toma de decisiones basada en datos.
MEMS frente a otras tecnologías de acelerómetros
Comparados con los acelerómetros piezoeléctricos o capacitivos no MEMS, los diseños MEMS ofrecen varias ventajas estratégicas:
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Pueden medir aceleraciones estáticas o de muy baja frecuencia, incluso cercanas a 0 Hz (CC).
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Son rentables y mantienen una respuesta en frecuencia plana.
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Permiten la miniaturización y la fácil integración con sistemas electrónicos y plataformas de datos.
En resumen, los acelerómetros MEMS ofrecen un excelente compromiso entre rendimiento, durabilidad y asequibilidad, lo que explica su adopción generalizada en todas las industrias.
Más información sobre Acelerómetros MEMS vs Piezoeléctricos.
Aplicaciones prácticas
Los acelerómetros MEMS se utilizan siempre que haya que supervisar, controlar o analizar la vibración o el movimiento. Algunos ejemplos típicos son:
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Control de las vibraciones cerca de estructuras sensibles (hospitales, museos, monumentos históricos).
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Control de la salud estructural en puentes, túneles y edificios.
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Monitorización del estado de bombas, turbinas y maquinaria rotativa.
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Análisis de vibraciones en sistemas marinos, ferroviarios y aeroespaciales.
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Control de precisión en la fabricación de semiconductores o instrumentos astronómicos.
En estos contextos, dispositivos como los acelerómetros MEMS Recovib® permiten a los ingenieros medir e interpretar los datos de vibraciones con confianza, incluso en entornos difíciles.
En resumen, un acelerómetro MEMS es un sensor compacto, robusto y preciso, capaz de medir la aceleración en una amplia gama de frecuencias.
Para controlar las vibraciones industriales y las aplicaciones de baja frecuencia, la tecnología MEMS capacitiva destaca como la opción óptima, ya que combina precisión, fiabilidad y rentabilidad.
