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TRABAJO FINAL DEL CURSO 2009-2010 DE EXPERTO
UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO DE MEDIOS E
INSTALACIONES INDUSTRIALES
ESCUELA POLITÉCNICA DE SEVILLA
UNIVERSIDAD DE SEVILLA

CONCEPTOS ELECTRÓNICOS EN LA
MEDIDA DE LA ACELERACIÓN Y LA
VIBRACIÓN

Autor:

Daniel Monje Centeno
Ingeniero Técnico Industrial en Electrónica Industrial

Fecha:

09/09/2010

Trabajo final curso 2009/10 deExperto
Universitario en Mantenimiento de Medios
e Instalaciones Industriales

Conceptos electrónicos en la medida
de la aceleración y la vibración

INDICE
1.
2.
3.
4.

Introducción
Tipos de Acelerómetros
Criterios de selección de acelerómetros
Sensores piezoeléctricos
4.1. Comportamiento de los materiales piezoeléctricos
4.2. Los dispositivos piezoeléctricos como sensores
4.3.Problemática de la utilización de los sensores piezoeléctricos
5. Conclusiones

1. INTRODUCCIÓN
La medida de la aceleración ha alcanzado recientemente cotas de utilización muy
altas, en parte gracias a las excelentes prestaciones de los sensores desarrollados para
ser aplicados en sistemas de seguridad en automoción, como en el caso del airbag. Los
primeros sensores de aceleración y vibracióneran auténticos sistemas de alta
complejidad y reducida fiabilidad que se basaban en la medida de los desplazamientos
de una masa inercial sujeta a la aceleración con resortes que contrarrestaban el efecto de
la fuerza generada por la masa.
De la misma forma, la medida de la vibración resulta muy parecida a la de la
aceleración ya que la presencia de movimientos vibratorios suponeaceleraciones
cambiantes cuyo aspecto es similar al del movimiento inicial.
Otras variables habituales que llevan implícita la medida de la aceleración dan
lugar a los sensores de impacto que se caracterizan por la detección de fuertes
aceleraciones en cortos periodos de tiempo, como en el caso de los sensores de choque
que disparan los airbag de los automóviles.
En todos estos casos cabe hablar demedidas de aceleración y los sensores para
cada aplicación serán siempre acelerómetros aunque, en función de lo que se vaya a
medir, el dispositivo estará diseñado para ofrecer las mejores características en ese
sentido: por ejemplo, cuando se van a medir aceleraciones constantes no tiene sentido el
empleo de dispositivos piezoeléctricos puesto que no responden bien ante solicitacionesconstantes.
Cuando lo que se pretende medir es una vibración, como es el caso dentro del
mantenimiento predictivo de máquinas rotativas, muchas veces sólo interesa su
amplitud y/o su frecuencia con lo que la linealidad del dispositivo que la mida es un
factor secundario.
Así pues, aunque la medida de la aceleración genérica tenga varias vertientes, en
muchas ocasiones los sensores se denominan comosensores de vibración, de choque o
impacto, a pesar de que todos ellos puedan ser agrupados dentro del campo de los
acelerómetros porque, de hecho, lo son.
Finalmente, cabe considerar los sensores de golpe (tilt sensors) que son un caso de
sensor de impacto para detectar pequeños golpes.

Daniel Monje Centeno

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Trabajo final curso 2009/10 de Experto
Universitario en Mantenimiento deMedios
e Instalaciones Industriales

Conceptos electrónicos en la medida
de la aceleración y la vibración

2. TIPOS DE ACELERÓMETROS.
Los métodos para medir la aceleración son muy variados por lo que sólo vamos a
mencionar algunos de ellos:
• Acelerómetros mecánicos: emplean una masa inerte y resortes elásticos.
En este tipo de acelerómetro los cambios se miden con galgasextensiométricos, incluyendo sistemas de amortiguación que evitan la
propia oscilación. Otros sistemas emplean sistemas rotativos
desequilibrados que originan movimientos oscilatorios cuando están
sometidos a aceleración (servoacelerómetros) o detectan el desplazamiento
de una masa inerte mediante cambios en la transferencia de calor
(acelerómetros térmicos).
•

Acelerómetros capacitivos: modifican la...