Sensores de vibración de largo alcance.
Los sensores de vibración de largo alcance se utilizan cuando no es posible instalar directamente un sensor, por ejemplo, debido a grandes distancias, requisitos de seguridad o un acceso físico limitado. En estos casos, la medición de vibraciones sin contacto permite obtener datos fiables desde distancias de varios metros hasta varios cientos de metros.
Las aplicaciones habituales se dan en condiciones que exigen una configuración de medición segura y remota: grandes infraestructuras, zonas restringidas o máquinas en funcionamiento que no pueden equiparse con sensores.
Medición de vibraciones a grandes distancias
La medición de vibraciones a grandes distancias permite detectar vibraciones mecánicas en objetos situados lejos del propio sistema de medición. Aunque este concepto suele asociarse a sensores de contacto convencionales, el requisito fundamental —medir vibraciones desde una gran distancia— apunta cada vez más hacia tecnologías sin contacto.
Los sensores de vibración convencionales, como acelerómetros, galgas extensométricas o sensores de velocidad, requieren una instalación física directa en el punto de medición. Aunque proporcionan datos fiables, su uso depende del acceso directo a la estructura. A distancias de varias decenas o cientos de metros, este requisito se convierte precisamente en el factor limitante.
Los sistemas de medición sin contacto —en particular, los sistemas basados en láser— superan esta limitación: se dirige un haz láser hacia la superficie del objeto y la vibración se detecta ópticamente, sin tocar la estructura. De este modo, es posible realizar mediciones desde distancias que resultarían poco prácticas o imposibles con sensores convencionales.
Sensor de contacto
- Requiere fijación física
- Conexión por cable al sistema de adquisición de datos (DAQ)
- Añade masa a la estructura
- Requiere acceso al punto de montaje
Sin contacto (láser)
- Sin montaje: el haz láser sustituye al sensor
- Sin cableado hasta el punto de medición
- Sin influencia de masa
- Medición desde una distancia segura
Vibrometría láser Doppler para mediciones a grandes distancias
La vibrometría láser Doppler (LDV) es un principio de medición óptico y sin contacto que detecta vibraciones superficiales a distancias de medición que van desde unos pocos milímetros hasta varios cientos de metros.
Un vibrómetro láser Doppler dirige un haz láser hacia la superficie del objeto de ensayo. Cuando la superficie vibra —es decir, se acerca o se aleja del dispositivo—, la frecuencia de la luz reflejada varía de forma proporcional a la velocidad de la superficie. Este es el efecto Doppler aplicado a la luz.
El vibrómetro detecta interferométricamente este desplazamiento de frecuencia y lo convierte en señales de velocidad, desplazamiento y aceleración. La medición es totalmente óptica: no se instala ningún sensor en la estructura ni se tiende ningún cable hasta el punto de medición, por lo que el comportamiento vibratorio del objeto no se ve afectado en absoluto.
Los vibrómetros láser modernos que operan en el infrarrojo de onda corta (SWIR) a 1550 nm alcanzan distancias de medición superiores a 300 m.
Aplicaciones habituales de la medición de vibraciones a grandes distancias
- Grandes distancias de medición, por ejemplo, en grandes estructuras como puentes, edificios o estructuras portantes
- Acceso físico limitado al objeto de ensayo debido a su tamaño, geometría o condiciones operativas
- Entornos críticos para la seguridad, incluidas zonas con riesgo de explosión, zonas de alta tensión o áreas con temperaturas elevadas
- Estructuras calientes, en movimiento o en funcionamiento, como tuberías calientes o máquinas rotativas
- Superficies rugosas o contaminadas, en las que no es posible instalar sensores de forma fiable, por ejemplo, en la minería o en maquinaria pesada
- Objetos que no pueden instrumentarse, como estructuras históricas o protegidas que requieren una medición no invasiva
Por qué los sensores de vibración convencionales alcanzan sus límites
Los sensores de vibración por contacto están consolidados en numerosos entornos de medición. Sin embargo, presentan limitaciones prácticas en aplicaciones que requieren grandes distancias de medición:
- Complejidad del cableado y la instalación: Cada sensor de contacto requiere cables de señal, una fuente de alimentación y, a menudo, acondicionamiento adicional de la señal. En grandes distancias, el cableado se convierte en un importante factor de coste y logística.
- Reposicionamiento y repetición del montaje: Si se requieren varios puntos de medición en una estructura de gran tamaño, es necesario instalar un sensor por separado en cada punto. Cambiarlo de posición implica repetir todo el proceso de montaje y calibración.
- Localización de fallos compleja: Si la calidad de la señal se deteriora o falla un canal, identificar la causa requiere mucho tiempo cuando hay largos tendidos de cable con múltiples puntos de conexión. El origen del fallo puede estar en el sensor, el cable, el conector o el propio montaje.
- Requisitos de acceso y seguridad: La instalación de sensores en puentes, torres o rascacielos requiere acceso físico, a menudo mediante andamios, equipos de escalada o plataformas elevadoras. Cerca de instalaciones de alta tensión o en zonas restringidas, puede que ni siquiera sea posible instalar los sensores de forma segura.
Soluciones de Optomet para la medición de vibraciones a grandes distancias
Optomet desarrolla y fabrica vibrómetros láser Doppler para la medición de vibraciones sin contacto. Su gama de productos incluye sistemas monopunto, de escaneo y multicanal para aplicaciones de investigación, desarrollo y ensayos industriales.
Para medir vibraciones a grandes distancias, Optomet ofrece una configuración de sistema específica dentro de la serie CLASSIC Nova: Nova-Xtra.
Nova-Xtra: vibrómetro láser para grandes distancias de medición
El Optomet Nova-Xtra amplía la serie Nova y ha sido desarrollado para medir vibraciones a distancias superiores a 300 m. Utiliza un láser SWIR invisible (1550 nm), que ofrece una mejor retrodispersión en superficies oscuras y rugosas y reduce la sensibilidad a la luz ambiental.
Características principales:
- Distancia de trabajo de 2,49 m a más de 300 m
- Ancho de banda de frecuencia de DC a 25 MHz
- Magnitudes de medición: velocidad, desplazamiento y aceleración
- Óptica frontal de gran apertura para mejorar la captación de señal a larga distancia
- Cámara SWIR opcional para visualizar el punto láser infrarrojo
- 3× salidas analógicas e interfaz digital (1 Gbit Ethernet)
Nova-Xtra está diseñado para el análisis dinámico estructural de vibraciones en puentes, torres, rascacielos y grandes instalaciones industriales, allí donde se requieran mediciones sin contacto a gran distancia.
Medición de vibraciones en investigación, desarrollo e industria: Optomet ofrece la solución adecuada para sus requisitos.
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