Guía práctica sobre acelerómetros

Guía práctica sobre acelerómetros


Los acelerómetros son sensores fundamentales en el análisis de vibraciones. Su función es transformar una aceleración mecánica en una señal eléctrica proporcional, permitiendo estudiar el comportamiento dinámico de estructuras, maquinaria, edificios o componentes mecánicos.

En el ámbito industrial y de ingeniería, los acelerómetros más utilizados son los piezoeléctricos, tanto en su versión de salida en carga como en su variante con electrónica integrada (IEPE). Elegir correctamente el tipo de sensor, su tamaño, sensibilidad y método de montaje es clave para obtener mediciones fiables y representativas.

Este artículo pretende servir como guía práctica, abordando no solo los tipos de acelerómetros, sino también criterios de selección reales, métodos de fijación y errores comunes.


1. Piezoeléctrico o IEPE

  1. Piezoeléctricos de carga

    Los acelerómetros piezoeléctricos clásicos utilizan un cristal piezoeléctrico que genera directamente una carga eléctrica proporcional a la aceleración aplicada (normalmente expresada en pC/g). El sensor entrega su señal en estado “natural”, siendo necesario un amplificador de carga externo para convertirla en una señal de tensión compatible con sistemas de adquisición de datos. Esta arquitectura confiere a los acelerómetros piezoeléctricos una alta robustez mecánica y un excelente comportamiento en altas temperaturas y entornos severos, donde la electrónica integrada podría fallar. Por este motivo, son ampliamente utilizados en aplicaciones de laboratorio, ensayos avanzados, industria pesada y entornos térmicamente exigentes. El sistema de medida es más complejo y requiere prestar especial atención al cableado y a los conectores, ya que el cable forma parte activa de la cadena de medida.

    Ventajas
    Limitaciones
    Funcionamiento en altas temperaturas
    Requieren amplificador de carga externo
    Alta estabilidad y robustez
    Mayor complejidad del sistema
    Sin limitaciones por electrónica internaSensibles al cableado y al ruido de instalación
    Adecuados para entornos industriales severos

  2. IEPE
    Los acelerómetros IEPE incorporan un amplificador interno, que convierte la carga generada por el cristal en una señal de tensión (mV/g o V/g). La alimentación se realiza mediante corriente constante a través del propio cable de señal, lo que simplifica enormemente la instalación. Están especialmente orientados a aplicaciones prácticas y de campo, ya que permiten una conexión directa a sistemas DAQ y analizadores modernos, reduciendo el número de componentes necesarios en la cadena de medida. La presencia de la electrónica integrada proporciona una muy buena relación señal/ruido y minimiza los problemas asociados al cableado.

    Ventajas
    Limitaciones
    Instalación rápida y sencilla
    Limitación térmica
    Conexión directa a DAQ
    Menor idoneidad para entornos severos
    Mas robustos al ruido inherente del cable
    Menor flexibilidad en configuraciones especiales
    Muy buena relación señal/ruido



  3. Recomendación aplicación - tipo
    Aplicación
    Tipo recomendado
    Medidas rutinarias
    IEPE
    Campañas de campo
    IEPE
    Alta temperatura
    Piezoeléctrico de carga
    Ensayos avanzados
    Piezoeléctrico de carga

2. Monoaxial vs Triaxial


Los acelerómetros monoaxiales miden la vibración en una única dirección y son adecuados cuando la dirección principal de la vibración es conocida y bien definida. Requieren una correcta orientación del sensor para evitar errores de medida.
Los acelerómetros triaxiales permiten medir simultáneamente en tres ejes, proporcionando una visión completa del comportamiento vibratorio. Son especialmente útiles en vibraciones complejas, análisis modal y campañas de medida donde no se conoce a priori la dirección dominante.
Monoaxiales
Triaxiales
Miden en una única dirección
Miden simultáneamente en tres ejes
Más simples y económicos
Reducen errores de orientación
Requieren una correcta orientación
Ideales para vibraciones complejas y análisis modal
Adecuados cuando la dirección de vibración es conocida
Muy útiles en campañas rápidas y entornos poco accesibles

3. Tamaño y sensibilidad según uso

El tamaño y la sensibilidad del acelerómetro son factores determinantes para obtener una medición fiable. El sensor no es un elemento neutro: su masa influye directamente en el comportamiento dinámico del punto de medida, especialmente en estructuras ligeras o en aplicaciones de alta frecuencia.


Como regla general, la masa del acelerómetro debe ser lo más reducida posible en relación con la masa del elemento medido, evitando el denominado efecto de carga de masa, que puede desplazar frecuencias propias y atenuar las amplitudes reales de vibración. Por este motivo, los acelerómetros ultraminiatura son preferibles en componentes ligeros y ensayos modales, mientras que sensores de mayor tamaño pueden emplearse sin problemas en maquinaria pesada o estructuras rígidas. Podríamos hablar de una regla general en la que la masa del acelerómetro debe ser inferior al 1–5 % de la masa dinámica local del punto de medida.

Tipo
Masa típica
Uso
KEMO
Ultraminiatura
< 0,5 g
Estructuras ligeras, alta frecuencia
Miniatura
0,5 - 5 g
Ensayos modales
Estándar
5 - 20 g
Maquinaria, edificación
Sísmico
> 20 g
Baja frecuencia, vibraciones débiles

La sensibilidad del acelerómetro debe seleccionarse en función del nivel de aceleración esperado. Sensibilidades altas permiten medir vibraciones pequeñas con mayor resolución, pero reducen el rango dinámico máximo; sensibilidades más bajas, en cambio, son necesarias cuando se esperan aceleraciones elevadas o impactos. Una elección incorrecta puede provocar saturación del sensor o una resolución insuficiente de la señal.

En la práctica, la selección del tamaño y la sensibilidad debe realizarse de forma conjunta, considerando tanto el rango de aceleración esperado como las características físicas del punto de medida y el objetivo del estudio.

Sensibilidad
Aplicación técnica
KEMO
5 - 20 mV/g
Impáctos, choques
50 - 200 mV/g
Maquinaria general
200 - 1000 mV/g 
Vibración estructural
1 - 10 V/g
Sensores sísmicos

4. Fijación del acelerómetro

La fijación del acelerómetro influye directamente en la calidad y fiabilidad de la medida. Los métodos más habituales son la fijación mecánica, las bases magnéticas y los adhesivos, cada uno con sus ventajas y limitaciones.
La fijación mecánica proporciona la mejor transmisión de la vibración y la mayor fiabilidad de medida. No obstante, suele requerir mecanizar la pieza a ensayar, por lo que no es una opción viable en estudios sobre elementos ligeros o delicados.
La fijación magnética es un método muy rápido y cómodo, pero introduce una masa adicional significativa sobre la superficie de ensayo. Puede ser adecuada para estudios en grandes máquinas o elementos muy pesados, donde este efecto es despreciable.
Los adhesivos son el método más utilizado en ensayos rápidos y puntuales, aunque deben seleccionarse adecuadamente. Un adhesivo inadecuado o una capa excesiva pueden filtrar la vibración y limitar la respuesta en frecuencia, especialmente en altas frecuencias. El adhesivo debe elegirse en función de la masa del sensor y del nivel de aceleración esperado, utilizando soluciones rígidas para sensores ligeros y vibraciones elevadas. Una correcta preparación de la superficie y una capa fina de adhesivo son claves para garantizar una transmisión fiel de la vibración.
Entre los adhesivos más típicos nos podemos encontrar:
  1. Cianoacrilato: útil para sensores ligeros y estudios de vibraciones en alta frecuencia
  2. Epoxi rígido: recomendado para sensores de masa media y ensayos con altos niveles de vibración.
  3. Cera de abeja o vaselina: útil para ensayos rápidos y estudios de baja frecuencia.
  4. Cinta de doble cara fina: válida para diagnósticos preliminares y para acelerómetros ultraligeros en placas finas con alta vibración.

5. Buenas prácticas de montaje

  1. Superficie limpia y plana
  2. Evitar capas gruesas de adhesivo
  3. Asegurar contacto rígido
  4. Fijar correctamente el cable para evitar ruido mecánico

La correcta medición de vibraciones no depende únicamente del acelerómetro utilizado, sino del conjunto completo del sistema de medida. La elección del tipo de sensor, su tamaño, sensibilidad y método de fijación deben adaptarse siempre al objetivo del estudio y a las características del elemento analizado.

Un acelerómetro adecuado, correctamente montado y con una fijación apropiada, es clave para obtener resultados fiables y representativos. Comprender estos criterios permite evitar errores habituales y mejorar significativamente la calidad de los ensayos de vibraciones. 

La gama de acelerómetros de KEMO permite cubrir desde aplicaciones generales hasta entornos industriales exigentes. 

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