Vibrometro

VIBROMETRO

El vibrometro es un equipo de medida señalado para la determinación de las magnitudes que caracterizan el suceso de las vibraciones.

Al igual que el sonómetro, que traduce la vibración del medio aéreo en señales eléctricas que tratadas adecuadamente califican el nivel de vibraciones ambientales dentro del campo del sonido, el vibrometro consta de un transductor, el acelerómetro, que en contacto con la superficie vibrante convierte las señales mecánicas en señales eléctricas caracterizando el hecho físico en unidades de aceleración

El vibrómetro sirve fundamentalmente para el mantenimiento preventivo y predictivo de máquinas de producción.

Generalmente los vibrometros están compuestos por:

Un transductor, de vibración es empleado para medir la velocidad lineal, la proximidad, desplazamiento y también la aceleración de sistemas sometidos a vibración, en general, los transductores empleados en el análisis de vibración convierten la energía mecánica en energía eléctrica, lo que significa que producen una señal eléctrica la cual está en función de la vibración.

Estos pueden ser usados aisladamente, o en conjunto con un sistema de adquisición de datos. Y se pueden encontrar en diversas presentaciones que pueden ser, elementos sensores simples, transductores encapsulados, o ser parte de un sistema sensor o instrumento, incorporando características tales como totalización, visualización local o remota y registro de datos.

Un preamplificador, que aumentará la señal recibida convenientemente.

Un analizador de frecuencias, en bandas de octava o de un tercio de octava.

Un medidor, calibrado en unidades vibracionales.

El vibrometro es un instrumento secundario acoplado con su sensor es capaz de señalar:

1. El nivel efectivo RMS (ROOT MEAN SQUARE) de vibración, (valor eficaz) es el promedio de los valores de la raíz cuadrada de las amplitudes de la onda. En el caso de una onda senoidal pura es 0.707 por el valor pico, El valor RMS es proporcional al área abajo de la curva.

• El valor RMS representa un estimado del contenido energético en la vibración de una máquina o estructura.

• Este valor es ampliamente utilizado para cuantificar la severidad de la vibración en máquinas.

• El valor RMS debe ser medido con un instrumento capaz de detectar el valor real RMS (true RMS detector)

2. El valor pico de la vibración, es la distancia máxima de la onda del punto cero o del punto de equilibrio.

3. El valor pico – pico de la vibración. es la distancia de una cresta negativa hasta una cresta positiva. En el caso de una onda senoidal, el valor pico a pico es exactamente dos veces el valor pico, ya que la forma de la onda es simétrica. Pero eso no es necesariamente el caso con todas las formas de ondas de vibración

Esta indicación es realizada para un determinado intervalo de tiempo de la medición, así como para una banda de frecuencia especifica, que puede ser, por ejemplo, de 10 Hz a 1000Hz.

CALIBRACION DE TRANSDUCTORES DE VIBRACION

El objetivo principal de la calibración de un transductor de vibración es determinar el factor de calibración (sensibilidad) dentro del intervalo de amplitud y frecuencia para el grado de libertad para el cual es utilizado el transductor. [4]. La sensibilidad para un transductor lineal se define como la relación entre la amplitud de la carga o tensión a la salida del transductor de vibraciones y la amplitud de la aceleración a la que es sometido el transductor durante una excitación paralela al eje de sensibilidad especificado en la superficie de montaje.

Se realizan mediciones para determinar la sensibilidad de un acelerómetro piezoeléctrico y de un vibrómetro laser utilizando el arreglo mostrado en la figura 5. Se utiliza un generador de señales y un amplificador de potencia para generar y controlar el MAS en el excitador de vibraciones. Sobre la superficie de medición del excitador se monta el acelerómetro bajo calibración y se hace incidir el haz de medición proveniente del interferómetro, se acondiciona la señal del acelerómetro mediante un amplificador de carga y se utiliza un multímetro de alta exactitud para la medición de la tensión eléctrica proveniente del amplificador. Para el caso de la calibración de un vibrómetro se hace incidir ambos haces en el mismo punto. Se utilizan tarjetas de adquisición de datos de alta velocidad para adquirir los datos tanto de los fotodetectores como del multímetro mediante el uso de software desarrollado en lenguaje Visual Basic.

RESULTADOS

En este capítulo se presentan resultados de la calibración de un acelerómetro piezoeléctrico y de un vibrómetro digital utilizando las técnicas de conteo de franjas y aproximación senoidal descritas en los puntos 4 y 5.

Resultados en la calibración de un acelerómetro piezoeléctrico

Se realizan mediciones en doce frecuencias desde 2 Hz hasta 160 Hz con aceleraciones de 0,5 m/s² a 30 m/s² La sensibilidad del acelerómetro se obtiene mediante la ecuación:

Donde:

SA = Sensibilidad del acelerómetro (pC/m/s²)

E = Tensión eléctrica a la salida del amplificador de carga (mV)

SAC = Sensibilidad del amplificador de carga (mV/pC)

a = aceleración pico

Los resultados obtenidos con los métodos de conteo de franjas y aproximación senoidal se presentan en la figura 6.

La gráfica muestra una pendiente típica de respuesta a la frecuencia según la marca y modelo del acelerómetro. Las variaciones entre ambos métodos son menores al 0,05%.

Resultados en la calibración de un vibrómetro laser

Se determina la sensibilidad de un vibrómetro laser digital realizando mediciones en el mismo intervalo dinámico y de frecuencia utilizados en la calibración del acelerómetro.

La sensibilidad del vibrometro se obtiene mediante la ecuación:

Donde:

SV = Sensibilidad del vibrómetro.

E = Tensión eléctrica a la salida del vibrómetro (mV).

ω = 2πf.

a = aceleración alternante (mm/s²) .

La gráfica de la figura 7 muestra la respuesta a la frecuencia del vibrómetro.

Igual que para el caso del acelerómetro las diferencias entre métodos en la calibración del vibrómetro son menores al 0,05%

Se ha establecido satisfactoriamente un sistema de medición para vibraciones mecánicas en el intervalo de 2 Hz hasta 160 Hz. Los resultados obtenidos en ambos transductores muestran desviaciones entre los métodos utilizados menores

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