El sensor de vibraciones es un componente de mucha importancia en un colector de vibraciones o en un sistema de monitoreo en línea. Es por ello que también es importante que un técnico predictivo conozca todo sobre un sensor de vibraciones. En este artículo, exploraremos las características técnicas de este sensor, alcance y aplicaciones.
Para esta explicación, te mostraremos como ejemplo los datos técnicos del sensor 787B de la marca Wilcoxon:
Aquí te explicaremos los detalles técnicos más importantes que debes conocer como técnico predictivo:
1. Sensibilidad, +/- 10%, 25°C = 100 mV/g
La sensibilidad de un sensor de vibraciones indica cuánta señal eléctrica genera el sensor en respuesta a una determinada aceleración. En este caso, el valor de 100 mV/g significa que por cada gravedad (g) de aceleración, el sensor generará una señal eléctrica de 100 milivoltios (mV).
El ±10% indica la tolerancia de la sensibilidad del sensor. Esto significa que la sensibilidad real del sensor puede variar dentro de un rango de ±10% del valor especificado (100 mV/g en este caso). Por ejemplo, si se aplica una aceleración de 1 g al sensor, la señal generada puede estar en el rango de 90 a 110 mV.
La temperatura de 25°C indica la condición a la cual se realizó la medición de sensibilidad. Es importante tener en cuenta que la sensibilidad del sensor puede verse afectada por cambios de temperatura. Por lo tanto, si se utiliza en un entorno con temperaturas diferentes, es posible que la sensibilidad varíe.
2. Rango de aceleración = 80 g peak
El rango de aceleración indica el rango máximo de aceleración que el sensor de vibraciones puede medir de manera precisa. En este caso, el valor de 80 g peak significa que el sensor es capaz de medir vibraciones que van desde una aceleración mínima hasta una aceleración máxima de 80 g (donde «g» se refiere a la aceleración de la gravedad).
Si durante el funcionamiento normal de la máquina, la aceleración medida por el sensor se encuentra dentro del rango de 0 a 80 g peak, entonces el sensor podrá registrar y proporcionar mediciones precisas.
Sin embargo, es importante destacar que si la aceleración de la máquina excede el límite máximo del rango (en este caso, 80 g peak), es posible que el sensor no proporcione mediciones precisas o incluso pueda dañarse.
3. No linealidad de la amplitud = 1%
La no linealidad de amplitud se refiere a la precisión con la que el sensor de vibraciones mide las amplitudes de las vibraciones a medida que aumentan o disminuyen. Una no linealidad del 1% indica que puede haber un error máximo del 1% en la medición de la amplitud de las vibraciones en comparación con una respuesta lineal ideal.
Para entenderlo mejor, considera un caso en el que el sensor de vibraciones mide una vibración con una amplitud de 10 mm. Si el sensor tiene una no linealidad de amplitud del 1%, esto significa que el valor medido puede tener un error de hasta el 1% de la amplitud real. En este caso, el error máximo podría ser de 0.1 mm, lo que significa que la medición podría mostrar un valor entre 9.9 mm y 10.1 mm.
4. Respuesta en frecuencia
La respuesta en frecuencia indica el rango de frecuencias en el cual el sensor puede medir las vibraciones de manera precisa y confiable. Veamos cada especificación por separado:
±10% = 1.0 – 5,000 Hz
Este dato técnico indica que el sensor de vibraciones tiene una respuesta en frecuencia de ±10% desde 1.0 Hz hasta 5,000 Hz. Esto significa que el sensor puede medir vibraciones con precisión dentro de este rango de frecuencia con una tolerancia del ±10%. Por ejemplo, si se aplica una vibración de 100 Hz al sensor, se espera que la medición sea precisa dentro de ±10% de ese valor, es decir, entre 90 Hz y 110 Hz.
±3 dB = 0.5 – 10,000 Hz
Esta especificación indica que el sensor de vibraciones tiene una respuesta en frecuencia de ±3 dB desde 0.5 Hz hasta 10,000 Hz. El decibelio (dB) es una medida de amplitud relativa en una escala logarítmica. En este caso, el ±3 dB se refiere a la precisión en la amplitud de las vibraciones medidas por el sensor. Para este rango de frecuencia, el sensor proporcionará mediciones precisas dentro de ±3 dB de la amplitud real. Por ejemplo, si la amplitud real de una vibración es de 10 mm, se espera que el sensor mida valores entre 9.7 mm y 10.3 mm con una precisión del ±3 dB.
5. Frecuencia de resonancia = 20 kHz
El dato técnico que mencionas se refiere a la frecuencia de resonancia del sensor de vibraciones y se especifica como 22 kHz.
En el caso del sensor de vibraciones, la frecuencia de resonancia de 22 kHz indica que el sensor tiene una mayor respuesta o amplitud de vibración cuando se le expone a vibraciones cercanas a esa frecuencia específica.
6. Sensibilidad transversal = 5% de la axial
La sensibilidad transversal se refiere a la capacidad del sensor para detectar vibraciones que ocurren en direcciones perpendiculares o transversales a su eje principal. Por lo general, los sensores de vibraciones están diseñados para ser más sensibles a las vibraciones en la dirección axial, que es la dirección a lo largo de su eje principal.
En este caso, el dato técnico establece que la sensibilidad transversal del sensor de vibraciones no debe superar el 5% de su sensibilidad axial. Esto significa que la respuesta del sensor a las vibraciones transversales será mucho más baja en comparación con las vibraciones axiales.
Para darte un ejemplo, considera un sensor de vibraciones instalado en una máquina que experimenta vibraciones en su dirección axial debido a su funcionamiento. El sensor detectará y medirá estas vibraciones axiales con su máxima sensibilidad. Sin embargo, si la máquina también genera vibraciones en direcciones transversales, el sensor puede captarlas, pero su respuesta será limitada y no será tan sensible como en el eje axial. La sensibilidad transversal está limitada al 5% de la sensibilidad axial para asegurar que no se produzcan mediciones incorrectas o poco confiables debido a las vibraciones transversales.
7. Respuesta a la temperatura = -25 °C = -10% / +120°C = +10%
La respuesta a la temperatura indica cómo el sensor de vibraciones puede verse afectado por cambios en la temperatura ambiente. Este dato técnico especifica el porcentaje de variación en la medición del sensor en función de la temperatura.
En este caso, se establece que a una temperatura de -25 °C, la medición del sensor puede tener una variación de hasta -10% en comparación con una temperatura de referencia. Esto significa que a bajas temperaturas, el sensor puede mostrar mediciones ligeramente más bajas de lo esperado, con un margen de -10%.
Por otro lado, a una temperatura de +120 °C, la medición del sensor puede tener una variación de hasta +10% en comparación con la temperatura de referencia. Esto indica que a altas temperaturas, el sensor puede mostrar mediciones ligeramente más altas de lo esperado, con un margen de +10%.
8. Requisitos de alimentación
Fuente de voltaje: 18 – 30 VDC
Este dato técnico indica que el sensor de vibraciones requiere una fuente de voltaje continua (DC) que esté en el rango de 18 a 30 voltios. Esto significa que la tensión de entrada suministrada al sensor debe estar dentro de este rango específico para un funcionamiento adecuado. Por ejemplo, si se utiliza una fuente de alimentación de 24 VDC, se cumplen los requisitos de voltaje del sensor.
Corriente regulada mediante un diodo: 2 – 10 mA
Este dato técnico se refiere a la corriente eléctrica que pasa a través del sensor de vibraciones y está regulada mediante un diodo. Indica que el sensor requiere una corriente en el rango de 2 a 10 miliamperios (mA) para su funcionamiento óptimo. La corriente regulada garantiza que el sensor reciba una cantidad adecuada de energía para realizar sus mediciones de vibración de manera precisa. Por ejemplo, si se proporciona una corriente de 5 mA al sensor, se cumplen los requisitos de corriente del sensor.
9. Ruido eléctrico
Ruido eléctrico de banda ancha: 2.5 Hz a 25 kHz = 700 µg
Este dato técnico indica el nivel de ruido eléctrico del sensor de vibraciones en un rango de frecuencia amplio, desde 2.5 Hz hasta 25 kHz. Se expresa en unidades de microg (µg), que es la unidad de aceleración equivalente. En este caso, se establece que el nivel de ruido eléctrico es de 700 µg. Cuanto menor sea el valor, menor será el ruido y mayor será la precisión del sensor. El ruido eléctrico puede ser generado por diversas fuentes, como interferencias electromagnéticas o componentes internos del sensor.
Ruido espectral a diferentes frecuencias:
Este dato técnico describe el nivel de ruido eléctrico del sensor de vibraciones a frecuencias específicas. Se expresa en unidades de microg por raíz cuadrada de Hertz (µg/√Hz). A medida que aumenta la frecuencia, el ruido espectral tiende a disminuir.
- A 10 Hz, el ruido espectral es de 10 µg/√Hz.
- A 100 Hz y 1,000 Hz, el ruido espectral es de 5 µg/√Hz.
Esto significa que a frecuencias más altas, el ruido eléctrico del sensor se reduce, lo que permite mediciones más precisas. El ruido espectral indica cómo se distribuye el ruido eléctrico en diferentes frecuencias.
Para darte un ejemplo, imagina que estás utilizando el sensor de vibraciones para monitorear la vibración de una máquina. Si la máquina tiene una vibración a una frecuencia de 100 Hz, el ruido espectral del sensor a esa frecuencia es de 5 µg/√Hz. Esto indica que el nivel de ruido eléctrico que se mezcla con la señal de vibración medida por el sensor es bajo, lo que permite una medición más precisa de la vibración en esa frecuencia específica.
10. Impedancia de salida máxima = 100 Ω
La impedancia de salida es una medida de la resistencia eléctrica que ofrece el sensor de vibraciones al entregar su señal de salida a un dispositivo o sistema externo. En términos sencillos, es la «oposición» que encuentra la señal eléctrica al intentar fluir desde el sensor hacia el siguiente componente en el circuito.
Un valor máximo de 100 Ω indica que la impedancia de salida del sensor de vibraciones no debe exceder esa cantidad. Cuanto menor sea el valor de la impedancia, mejor, ya que una impedancia más baja permite una transferencia de señal más eficiente y reduce la pérdida de señal.
Para darte un ejemplo práctico, supongamos que estás utilizando un sensor de vibraciones para medir la vibración en una máquina. La señal de salida del sensor, que contiene información sobre la vibración, debe enviarse a un sistema de adquisición de datos o un equipo de análisis. Si el sensor tiene una impedancia de salida máxima de 100 Ω, significa que la resistencia eléctrica que ofrece al sistema externo es de hasta 100 Ω.
11. Voltaje de salida de sesgo
El voltaje de salida de sesgo es un voltaje constante que se aplica al sensor de vibraciones para establecer su punto de referencia o nivel de referencia. Este voltaje se suma a la señal de salida del sensor y permite distinguir entre las vibraciones positivas y negativas en relación con el punto de referencia.
Un valor de 12 VDC indica que el voltaje de salida de sesgo del sensor de vibraciones es de 12 voltios en corriente continua (DC). Esto significa que el sensor utiliza un voltaje de referencia de 12 V para sus mediciones y la salida de la señal se basa en relación a este nivel.
Para darte un ejemplo práctico, imagina que estás utilizando un sensor de vibraciones para monitorear la vibración en un equipo industrial. Si el sensor tiene un voltaje de salida de sesgo de 12 VDC, esto significa que su punto de referencia se establece en 12 voltios. Si la vibración medida por el sensor es positiva con respecto a este punto de referencia, la señal de salida será mayor que 12 V. Por otro lado, si la vibración es negativa en relación con el punto de referencia, la señal de salida será menor que 12 V.
13. Puesta a tierra del sensor de vibraciones
Case isolated
Esto significa que la carcasa del sensor de vibraciones está aislada eléctricamente. En otras palabras, no está conectada eléctricamente a la tierra o a cualquier otro componente del circuito. Este aislamiento evita que cualquier interferencia o ruido eléctrico externo afecte la precisión de las mediciones del sensor.
Internally shielded
Indica que el sensor de vibraciones cuenta con un blindaje interno. El blindaje interno ayuda a proteger la señal del sensor de las interferencias electromagnéticas generadas por otros dispositivos cercanos. Esto garantiza mediciones más precisas y evita que el ruido externo afecte la calidad de la señal.
14. Rango de temperatura = -50 ° a +120 °C
En términos sencillos, el rango de temperatura indica los límites extremos de temperatura en los cuales el sensor puede ser utilizado de manera segura y confiable. En este caso, el sensor puede funcionar en temperaturas tan bajas como -50°C y también en temperaturas tan altas como +120°C.
15. Límite de vibración del sensor de vibraciones = 500 g peak
El límite de vibración indica el máximo nivel de aceleración o vibración que el sensor puede medir o soportar sin sufrir daños. En este caso, el límite de vibración es de 500 g peak, lo que significa que el sensor puede medir o resistir vibraciones de hasta 500 veces la aceleración de la gravedad.
Para darte un ejemplo práctico, imagina que estás monitoreando las vibraciones en una máquina o estructura. Si el sensor de vibraciones tiene un límite de vibración de 500 g peak, esto implica que puede medir vibraciones con una intensidad de hasta 500 veces la aceleración de la gravedad. Esto es útil en aplicaciones donde se esperan vibraciones de alta intensidad, como en maquinaria pesada, motores o sistemas de transporte.
16. Límite de impacto = 5,000 g peak
El límite de impacto indica el nivel máximo de aceleración que el sensor puede soportar sin sufrir daños debido a un impacto repentino o una colisión. En este caso, el límite de impacto es de al menos 5,000 veces la aceleración de la gravedad (g) en valor pico.
Para darte un ejemplo práctico, supongamos que estás utilizando un sensor de vibraciones en un entorno donde hay posibilidades de impactos o choques bruscos. Si el sensor de vibraciones tiene un límite de impacto mínimo de 5,000 g peak, significa que puede resistir fuerzas de impacto de hasta 5,000 veces la aceleración de la gravedad sin sufrir daños.
17. Sensibilidad electromagnética = 70 µg/gauss
La sensibilidad electromagnética indica la capacidad del sensor para detectar y responder a campos electromagnéticos externos. En este caso, se expresa en términos de la relación entre la sensibilidad de vibración del sensor (medida en microgravidades, µg) y la intensidad del campo magnético externo (medido en gauss).
Para darte un ejemplo práctico, imagina que estás utilizando un sensor de vibraciones en un entorno donde hay campos electromagnéticos presentes, como cerca de equipos eléctricos o líneas de alta tensión. Si el sensor de vibraciones tiene una sensibilidad electromagnética máxima de 70 µg/gauss, significa que puede detectar vibraciones equivalentes a 70 microgravidades por cada gauss de campo magnético externo.
Por ejemplo, si hay un campo magnético externo de 1 gauss presente en el entorno y el sensor tiene una sensibilidad electromagnética de 70 µg/gauss, entonces el sensor puede medir vibraciones equivalentes a 70 microgravidades debido a la influencia de ese campo magnético.
18. Sellado del sensor = hermético
Cuando se dice que el sellado del sensor es «hermetic», significa que está diseñado y construido para ser completamente sellado y hermético, lo que impide el ingreso de humedad, polvo u otros elementos externos al interior del sensor. Esto es especialmente importante en entornos adversos donde el sensor puede estar expuesto a condiciones ambientales extremas o contaminantes.
19. Sensibilidad a la deformación = 0.002 g/μstrain
La sensibilidad a la deformación de la base se refiere a la capacidad del sensor para detectar cambios en la deformación de la base a la que está montado. En este caso, se expresa como la relación entre la sensibilidad de vibración del sensor (medida en gravedades, g) y la deformación de la base (medida en microdeformaciones, μstrain).
Para darte un ejemplo práctico, supongamos que estás utilizando un sensor de vibraciones montado en una estructura que experimenta deformaciones debido a la carga o movimiento. Si el sensor tiene una sensibilidad a la deformación de la base máxima de 0.002 g/μstrain, significa que puede detectar cambios de vibración equivalentes a 0.002 gravedades por cada microdeformación (μstrain) experimentada por la base.
Por ejemplo, si la base experimenta una deformación de 100 μstrain, el sensor será capaz de detectar una vibración equivalente a 0.002 g debido a esa deformación.
20. Diseño del elemento sensor = PZT ceramic / shear
El diseño del elemento sensor se refiere al material y la configuración utilizados en la construcción del sensor para detectar y medir las vibraciones. En este caso, se utiliza un material cerámico piezoeléctrico conocido como PZT (Plomo Zirconato Titanato) y se emplea una configuración de corte (shear) para el elemento sensor.
La cerámica piezoeléctrica PZT es un material que exhibe propiedades piezoeléctricas, lo que significa que puede generar una carga eléctrica cuando se somete a una fuerza mecánica o una vibración. El diseño de corte (shear) se refiere a la forma en que se aplica la fuerza mecánica al elemento sensor, lo que permite una mayor sensibilidad y respuesta a las vibraciones.
21. Peso del sensor de vibraciones = 145 gramos
Esto hace referencia al peso total del sensor de vibraciones.
22. Material de la carcasa = acero inoxidable 316L
se refiere al tipo de material utilizado para la construcción externa del sensor, que proporciona protección y soporte estructural al componente interno del sensor. En este caso, se utiliza acero inoxidable 316L.
El acero inoxidable 316L es un tipo de acero de alta calidad que es resistente a la corrosión y tiene una excelente resistencia a la oxidación en entornos agresivos. Es comúnmente utilizado en aplicaciones industriales donde el sensor puede estar expuesto a condiciones adversas, como la presencia de humedad, productos químicos corrosivos o altas temperaturas.
23. Montaje = stud 1/4-28
Para el montaje del sensor a la máquina es a traves de un stud de 1/4-28
24. Tipo de conector de acoplamiento = Tipo R6
Este es un tipo de conector de Wilcoxon recomendado para el sensor 787B. Para más información debes revisar el catalogo general de la marca.
25. Cable recomendado = J10 / J9T2A
Estos son los dos tipos de cables recomendados para este sensor de vibraciones. Para mayores detalles deberás revisar el catalogo general de la marca.
