Los sensores de vibración son el núcleo de cualquier sistema de medición o monitorización de vibraciones. Convierten las vibraciones mecánicas en señales medibles que pueden analizarse para evaluar la integridad estructural, el estado de la máquina o el impacto medioambiental. En Europa, la elección y el uso correctos de los sensores de vibraciones son esenciales para garantizar mediciones fiables, una interpretación creíble y el cumplimiento de las normas reconocidas.
Esta página ofrece una visión general estructurada y agnóstica desde el punto de vista tecnológico de los tipos de sensores de vibraciones, sus diferencias y los criterios clave para seleccionar el sensor adecuado para aplicaciones industriales y de construcción.
¿Qué es un sensor de vibraciones?
Un sensor de vibraciones es un dispositivo diseñado para detectar y medir las oscilaciones mecánicas de una estructura, una máquina o el suelo. Estas oscilaciones se convierten en señales eléctricas que representan la amplitud, frecuencia o aceleración de la vibración.
Los sensores de vibración se utilizan para:
- cuantificar los niveles de vibración,
- controlar los cambios a lo largo del tiempo,
- detectar comportamientos anómalos o potencialmente nocivos de las vibraciones.
El sensor es el primer eslabón de la cadena de medición, y sus características afectan directamente a la calidad y fiabilidad de los datos.
Por qué es importante la selección del sensor
Elegir un sensor de vibraciones inadecuado puede provocar:
- mediciones inexactas o incompletas,
- interpretación errónea de la gravedad de las vibraciones,
- incumplimiento de las normas aplicables,
- pasar por alto los primeros signos de alarma.
En el contexto europeo, donde las evaluaciones de las vibraciones se utilizan a menudo para el cumplimiento de la normativa, la validación contractual o la resolución de conflictos, la selección de los sensores es una decisión técnica crítica más que puramente práctica.
Principales tipos de sensores de vibración
En la medición y el control de las vibraciones se utilizan habitualmente varias tecnologías de sensores.
Acelerómetros
Los acelerómetros miden las vibraciones detectando los cambios de aceleración.
Se caracterizan por:
- medida de la aceleración (m/s² o g),
- amplia gama de frecuencias,
- gran sensibilidad a los impactos y golpes.
Los acelerómetros se utilizan mucho en aplicaciones industriales y para detectar fenómenos de vibración de alta frecuencia.
Geófonos
Los geófonos miden la velocidad de vibración y se utilizan mucho en ingeniería civil y construcción.
Se caracterizan por:
- Medición directa de la velocidad de vibración (mm/s),
- optimización para frecuencias bajas y medias,
- fuerte alineación con las normas de vibración de los edificios.
Los geófonos se utilizan habitualmente para evaluar las vibraciones del suelo y de los edificios en las obras de construcción.
Sensores de vibración MEMS
Los sensores MEMS (sistemas microelectromecánicos) integran la detección de vibraciones en componentes electrónicos compactos.
Se caracterizan por:
- pequeño tamaño y bajo consumo de energía,
- capacidades de medición multieje,
- idoneidad para el seguimiento a largo plazo o autónomo.
Los sensores MEMS se utilizan cada vez más en sistemas de monitorización continua desplegados en entornos difíciles o remotos.
Sensores Piezoeléctricos vs MEMS
Las distintas tecnologías ofrecen diferentes ventajas según la aplicación.
| Criterio | Sensores piezoeléctricos | Sensores MEMS |
| Gama de frecuencias | Muy amplio | Amplio / Muy bueno en baja frecuencia |
| Sensibilidad | Muy alta | Alta |
| Consumo de energía | Alimentación externa | Baja potencia |
| Uso típico | Diagnóstico de precisión | Control a largo plazo |
|
Talla
|
compacto
|
muy compacto
|
| Robustez en el campo | Buena | Muy buena |
Ninguna tecnología es universalmente superior. La idoneidad depende de los objetivos y las limitaciones de la medición.
¿Qué magnitudes de vibración pueden medir los sensores?
Según el tipo de sensor y la configuración, los sensores de vibración pueden medir:
- aceleración, útil para análisis de alta frecuencia e impacto,
- velocidad, utilizada habitualmente para los criterios de protección de los edificios,
- desplazamiento, relevante para los movimientos estructurales de baja frecuencia.
En muchos sistemas, los valores de velocidad o desplazamiento se derivan matemáticamente de las señales de aceleración.
Gama de frecuencias y ancho de banda
La gama de frecuencias de un sensor define qué fenómenos de vibración pueden detectarse.
Las frecuencias bajas se asocian a:
- movimiento del terreno,
- grandes respuestas estructurales.
Las frecuencias altas se asocian a:
- fallos mecánicos,
- impactos,
- efectos dinámicos localizados.
Seleccionar un sensor con una gama de frecuencias inadecuada puede dar lugar a mediciones incompletas o engañosas.
Sensibilidad, Densidad de ruido residual y Rango dinámico
Hay que considerar conjuntamente tres parámetros de rendimiento:
- Sensibilidad, que indica la intensidad con la que el sensor responde a las vibraciones,
- La densidad de ruido residual describe el nivel de ruido intrínseco del sensor, independiente de la señal medida.
Indica lo pequeña que debe ser una vibración para que pueda distinguirse del ruido. - Rango dinámico, que representa el intervalo entre los valores mínimos y máximos medibles.
No siempre es deseable una alta sensibilidad si se prevén niveles de vibración muy elevados.
Sensores monoaxiales vs triaxiales
Los sensores pueden medir las vibraciones a lo largo de uno o varios ejes.
- Los sensores de un solo eje miden las vibraciones en una sola dirección.
- Los sensores triaxiales miden las vibraciones a lo largo de tres ejes perpendiculares.
Los sensores triaxiales proporcionan una representación más completa del comportamiento vibratorio, sobre todo cuando la dirección de la vibración es desconocida o variable.
Sensores de vibración cableados vs autónomos
Los sensores de vibración pueden desplegarse como dispositivos cableados o autónomos.
Los sensores con cable suelen ofrecer:
- alimentación continua,
- gran ancho de banda de datos,
- funcionamiento estable a largo plazo.
Los sensores autónomos ofrecen:
- Instalación más rápida,
- limitaciones de cableado reducidas,
- mayor flexibilidad en las obras.
La elección depende de las condiciones de instalación, la duración del seguimiento y la accesibilidad del lugar.
Limitaciones medioambientales y de instalación
En los entornos industriales y de construcción europeos, los sensores deben resistir:
- el polvo y la humedad,
- variaciones de temperatura,
- choques mecánicos y manipulación.
Por tanto, la protección contra la penetración, el método de montaje y la robustez mecánica son criterios de selección esenciales.
Cómo elegir el sensor de vibraciones adecuado
Seleccionar un sensor de vibraciones requiere responder a una serie de preguntas técnicas:
- qué cantidad de vibración debe medirse,
- qué gama de frecuencias es relevante,
- qué precisión se requiere,
- si el seguimiento es a corto o a largo plazo,
- qué limitaciones medioambientales se aplican.
El sensor más adecuado es el que cumple los objetivos de medición de forma fiable y defendible.
Aplicaciones típicas de los sensores de vibración
Los sensores de vibración se utilizan en:
- evaluación de las vibraciones en obras de construcción,
- vigilancia de edificios y estructuras,
- diagnóstico de maquinaria industrial,
- programas de mantenimiento basados en la condición,
- estudios de vibraciones ambientales.
En cada caso, la selección del sensor debe ajustarse al contexto específico de la aplicación.
De los sensores a los sistemas de medición
Un sensor de vibraciones es sólo un componente de un sistema más amplio de medición o supervisión. La adquisición de datos, el procesamiento, la interpretación y la elaboración de informes son igualmente importantes para garantizar que los datos de vibraciones puedan respaldar decisiones fundamentadas.
