MEDICIÓN DE VIBRACIONES
Los materiales piezoeléctricos y la temperatura
Todos los materiales piezoeléctricos exhiben una dependencia con la temperatura: cualquier cambio en la temperatura ambiente provoca un cambio en la sensibilidad del acelerómetro.
el elemento cerámico piezoeléctrico empieza a despolarizarse y su sensibilidad se altera de forma permanente. Si la despolarización no es excesiva, se puede recalibrar el acelerómetro y seguir utilizándolo. No obstante, existen acelerómetros con materiales piezoeléctricos especiales para temperaturas comprendidas entre -196 °C y 482 °C.
Debido a esta dependencia, todos los acelerómetros de B&K se acompañan de una curva típica de sensibilidad frente a temperatura. De este modo, es posible tener en cuenta la variación de la sensibilidad a temperaturas significativamente por encima o por debajo de 20 °C y corregir los valores medidos.
Los acelerómetros piezoeléctricos también presentan variaciones en la salida, si existen pequeñas fluctuaciones de temperatura en el entorno de medida (transitorios de temperatura). En general, estas variaciones solo constituyen un problema cuando se miden vibraciones de muy bajo nivel o de baja frecuencia. Los acelerómetros modernos de cizallamiento tienen una sensibilidad muy baja a los transitorios de temperatura. En cambio, los de compresión pueden dar salidas 100 veces más altas (o más incluso).
Cuando se fija un acelerómetro a una superficie que se encuentra a una temperatura por encima de 250 °C, se puede insertar un disipador de calor y una arandela de mica entre la base y la superficie de medida. Este método permite mantener la base del acelerómetro por debajo de 250 °C aunque la temperatura de la superficie sea de 350 o 400 °C. También se puede emplear una corriente de aire de refrigeración como ayuda adicional.
Ruido del cable del acelerómetro
Dado que los acelerómetros piezoeléctricos tienen una alta impedancia de salida, el ruido inducido en el cable de conexión puede ser un problema en algunas ocasiones. Estas perturbaciones pueden ser el resultado de bucles de masa, ruido triboeléctrico o ruido electromagnético.
MÁS INFORMACIÓNCABLES PARA ACELERÓMETROS
Bucles de masa
Si el acelerómetro y el equipo de medida tienen conexiones a masa separadas, es posible que se generen corrientes en el apantallamiento del cable del acelerómetro. Para romper este bucle de masa es preciso aislar eléctricamente la base del acelerómetro de la superficie de montaje mediante un perno aislado y una arandela de mica, o mediante adaptadores de aislamiento. En los instrumentos modernos se puede utilizar lo que se llaman "entradas flotantes", si los voltajes no son muy altos.
Ruido triboeléctrico
Con frecuencia, se induce ruido triboeléctrico en el cable del acelerómetro por el movimiento mecánico del propio cable. Se debe a los cambios locales en la capacidad y la carga que se producen como resultado de la flexión, la compresión y la tensión dinámicas de las distintas capas que forman el cable. Este problema se evita utilizando un cable para acelerómetro grafitado adecuado. También conviene evitar que se mueva, pegándolo con cinta adhesiva o con pegamento lo más cerca posible del acelerómetro. El ruido triboeléctrico no suele ser un problema importante en los acelerómetros CCLD.
Ruido electromagnético
Cuando el cable del acelerómetro está cerca de maquinaria en funcionamiento, puede recibir interferencias electromagnéticas que inducen ruido. Para reducirlo, se puede emplear un cable con doble apantallamiento. En casos graves, debe utilizarse un acelerómetro equilibrado y un preamplificador diferencial.
Factores ambientales que afectan a los acelerómetros
Deformación de la base
Cuando se monta un acelerómetro sobre una superficie sometida a una deformación variable, la deformación que se transmite al elemento sensor se refleja en la señal de salida. Para minimizar este efecto, existen acelerómetros con bases más gruesas y rígidas. En especial, los modelos DeltaShear® tienen una sensibilidad a la deformación de la base especialmente baja, porque no tienen el elemento sensor montado directamente en la base del acelerómetro, sino en una varilla central.
Radiación nuclear
La mayoría de los acelerómetros B&K (pero no los CCLD) soportan dosis de radiación gamma de 100 Gy/h (10 kRad/h) y dosis acumuladas de hasta 20 kGy (2 MRad) sin cambios significativos en sus características. Algunos acelerómetros pueden utilizarse en presencia de radiación intensa, con dosis acumuladas de más de 1 MGy (100 MRad).
Campos magnéticos
Los acelerómetros piezoeléctricos tienen una sensibilidad muy baja a los campos magnéticos, en general inferior a 0,1-2,5 m/s2 por T (0,01-0,25 m/s2 por kGauss) para la orientación menos favorable del acelerómetro en el seno de un campo magnético.
Humedad
Los acelerómetros de B&K están sellados herméticamente mediante un adhesivo epoxi o por soldadura, y funcionan de manera fiable en entornos húmedos. Si se van a utilizar dentro de un líquido durante un corto espacio de tiempo o en lugares con mucha condensación, es recomendable sellar con cinta de teflón los cables También debe sellarse el conector del acelerómetro con una masilla o un caucho de silicona que vulcanice a temperatura ambiente, sin ácido. En las instalaciones permanentes en zonas húmedas o en contacto con líquidos deben utilizarse acelerómetros industriales con el cable inyectado.
Sustancias corrosivas
Los materiales que Brüel & Kjaer utiliza en la construcción de todos sus acelerómetros tienen una alta resistencia a la mayoría de los agentes corrosivos típicos de la industria. Sus componentes principales son el titanio y el acero inoxidable.
Ruido acústico
En general, los niveles de ruido acústico de la maquinaria no son lo bastante intensos como para causar errores significativos en las medidas de vibraciones. Normalmente, la vibración que el ruido acústico induce en la estructura en la que está montado el acelerómetro es mucho mayor que la excitación aérea.
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BY BRÜEL & KJAER
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Vibraciones transversales
Los acelerómetros piezoeléctricos son sensibles a las vibraciones que actúan en direcciones distintas a las de su eje principal. En el plano transversal, perpendicular al eje principal, la sensibilidad es inferior al 3-5% de la sensibilidad en el eje principal (normalmente < 2%). Normalmente, la frecuencia de resonancia transversal viene a ser en torno a 1/3 de la frecuencia de resonancia en el eje principal. Si existen niveles elevados de vibración transversal, hay que tenerlos en cuenta.
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