Sensores de vibración de largo alcance

Los sensores de vibración de larga distancia se utilizan cuando no es posible instalar los sensores directamente, ya sea debido a grandes distancias, restricciones de seguridad o acceso físico limitado. En estos casos, la medición de vibraciones sin contacto permite obtener datos fiables desde varios metros hasta cientos de metros de distancia.

Las aplicaciones típicas se caracterizan por condiciones que requieren una configuración de medición segura y remota: grandes infraestructuras, zonas restringidas o maquinaria en funcionamiento que no puede equiparse con instrumentos.

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¿Qué es un sensor de vibraciones de largo alcance?

Un sensor de vibraciones de larga distancia es un sistema de medición diseñado para detectar vibraciones mecánicas en objetos situados lejos del propio sensor. Aunque el término se asocia a menudo con los sensores convencionales de contacto, el requisito fundamental —medir vibraciones a una distancia considerable— apunta cada vez más hacia las tecnologías sin contacto.

Los sensores de vibración convencionales, como los acelerómetros, las galgas extensométricas o los transductores de velocidad, requieren una fijación física directa en el punto de medición. Aunque proporcionan datos fiables, su aplicación depende del acceso directo a la estructura. A distancias de decenas o cientos de metros, este requisito se convierte en el factor limitante.

Los sensores de vibración sin contacto, concretamente los sistemas basados en láser, superan esta limitación: dirigen un rayo láser hacia la superficie del objeto y detectan la vibración de forma óptica, sin tocar la estructura. Esto permite realizar mediciones a distancias que resultan poco prácticas o imposibles para los sensores convencionales.

Sensor de contacto

  • Se requiere conexión física
  • Conexión por cable al DAQ
  • Añade peso a la estructura
  • Se necesita acceso al punto de montaje

Sin contacto (láser)

  • Sin montaje: el rayo láser sustituye al sensor
  • Sin cableado hasta el punto de medición
  • Influencia de masa nula
  • Medición desde una distancia segura

Vibrometría láser Doppler para mediciones a larga distancia

La vibrometría láser Doppler (LDV) es un método de medición óptico y sin contacto que detecta las vibraciones superficiales a distancias que van desde unos pocos milímetros hasta varios cientos de metros.

Un vibrómetro láser Doppler dirige un rayo láser hacia la superficie del objeto sometido a ensayo. Cuando la superficie vibra —es decir, se aproxima o se aleja del instrumento—, la frecuencia de la luz reflejada se desplaza proporcionalmente a la velocidad de la superficie. Se trata del efecto Doppler, aplicado a la luz.

El vibrómetro detecta este cambio de frecuencia mediante interferometría y lo decodifica en señales de velocidad, desplazamiento y aceleración. La medición es totalmente óptica: no se monta ningún sensor en la estructura, no se tendió ningún cable hasta el punto de medición y el comportamiento vibratorio del objeto no se ve afectado en absoluto.

Por qué el LDV es adecuado para largas distancias

El rayo láser viaja a la velocidad de la luz, no tiene masa y puede alcanzar cualquier superficie dentro del campo de visión. La distancia de trabajo alcanzable depende del diseño óptico del instrumento —tamaño de la apertura, potencia del láser y capacidad de enfoque— así como de las propiedades de la superficie del objetivo.

Los vibrómetros láser modernos que operan en el rango del infrarrojo de onda corta (SWIR) a 1550 nm alcanzan distancias de medición de más de 300 m.

Aplicaciones típicas de la medición de vibraciones a larga distancia

  • Grandes distancias de medición, por ejemplo, en estructuras de gran tamaño como puentes, edificios o estructuras de soporte
  • Acceso físico limitado al objeto sometido a prueba debido a su tamaño, geometría o restricciones operativas
  • Entornos críticos para la seguridad, incluyendo atmósferas explosivas, áreas de alta tensión o zonas con temperaturas elevadas
  • Estructuras calientes, en movimiento o en funcionamiento, como tuberías calientes o maquinaria rotativa
  • Superficies rugosas o contaminadas en las que no es posible un montaje fiable de los sensores, por ejemplo, en minería o maquinaria pesada
  • Objetos que no deben ser instrumentados, como edificios históricos o protegidos en los que se requiere una medición no invasiva

Por qué los sensores de vibración convencionales llegan a sus límites

Los sensores de vibración por contacto están ampliamente implantados en muchos entornos de medición. Sin embargo, para aplicaciones a larga distancia, presentan limitaciones prácticas:

  • Esfuerzo de cableado e instalación: cada sensor de contacto requiere cables de señal, fuente de alimentación y, a menudo, hardware adicional de acondicionamiento de señal. En largas distancias, el cableado se convierte en un factor logístico y de coste significativo.
  • Reposicionamiento y configuración repetida: cuando se necesitan múltiples puntos de medición en una estructura grande, cada punto requiere la instalación de un sensor independiente. El reposicionamiento implica repetir todo el proceso de montaje y calibración.
  • Complejidad de la resolución de problemas: si la calidad de la señal se degrada o falla un canal, identificar la causa en un cableado largo con múltiples puntos de conexión lleva mucho tiempo. La fuente del error puede ser el sensor, el cable, el conector o el propio montaje.
  • Restricciones de acceso y seguridad: El montaje de sensores en puentes, torres o edificios de gran altura requiere acceso físico, lo que a menudo implica el uso de andamios, equipos de escalada o plataformas aéreas. Cerca de equipos de alta tensión o en zonas restringidas, es posible que la instalación segura de los sensores no sea posible en absoluto.

Soluciones de Optomet para la medición de vibraciones a larga distancia

Optomet desarrolla y fabrica vibrómetros láser Doppler para la medición de vibraciones sin contacto. La gama de productos incluye sistemas de un solo punto, de barrido y multicanal para aplicaciones en los ámbitos de la investigación, el desarrollo y los ensayos industriales.

Para la medición de vibraciones a larga distancia, Optomet ofrece una configuración de sistema específica dentro de la serie CLASSIC Nova: el Nova-Xtra.

Nova-Xtra: vibrómetro láser de largo alcance

El Optomet Nova-Xtra es una ampliación de la serie Nova, diseñado para realizar mediciones de vibraciones a distancias de más de 300 m. Funciona con 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 CC a 25 MHz
  • Magnitudes medidas: velocidad, desplazamiento y aceleración
  • Óptica frontal de gran apertura para una mayor captación de la señal a larga distancia
  • Cámara SWIR opcional para la visualización del punto láser infrarrojo
  • 3 salidas analógicas e interfaz digital (Ethernet de 1 Gbit)

El Nova-Xtra está diseñado para el análisis de vibraciones estructurales de puentes, torres, rascacielos y grandes instalaciones industriales, en cualquier lugar donde se requiera una medición sin contacto a larga distancia.

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Cada tarea de medición es diferente. La distancia de separación, el material de la superficie, el rango de frecuencias y las condiciones ambientales influyen en la elección del instrumento y la configuración. Le ayudamos a determinar la configuración adecuada para su aplicación específica.

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