Sensor piezoeléctrico: definición, beneficios, cómo funcionan
Miles de fabricantes de electrónica actuales recurren a la tecnología piezoeléctrica en sus productos cada día, desde teléfonos móviles hasta tarjetas de felicitación musicales y sensores de vibración. Y aunque los dispositivos piezoeléctricos se han utilizado ampliamente durante muchos años, la integración de las capacidades del Internet de las cosas industrial (IIoT) también ha convertido al sensor piezoeléctrico en una potente herramienta que los equipos de mantenimiento pueden utilizar para la monitorización de estado.
Un sensor piezoeléctrico se encuentra en una máquina y mide aspectos como la vibración, la presión, la aceleración y la temperatura. Con uno de estos sensores de monitorización de estado instalado, los equipos de mantenimiento pueden detectar averías de la máquina y realizar análisis de datos.
¿Qué es la piezoelectricidad?
Los sensores piezoeléctricos funcionan con un principio de la física llamado "efecto piezoeléctrico". El término piezoeléctrico proviene de la palabra griega "piezein", que significa apretar o presionar, y "piezo", que es la palabra griega para empujar. La piezoelectricidad, también denominada "efecto piezoeléctrico", se puede entender simplemente a través de un dispositivo de encendido de llama utilizado para encender el fuego en una parrilla de gas o carbón.
Cuando se pulsa el botón y se oye el fuerte chasquido, ese sonido se crea cuando un martillo accionado por resorte golpea un cristal de cuarzo o un material piezoeléctrico artificial. La presión sobre el cristal genera una carga eléctrica, lo que provoca una chispa que prende el gas y crea la llama.
Cómo funciona un sensor piezoeléctrico
Un sensor piezoeléctrico produce el mismo efecto piezoeléctrico que el dispositivo de encendido de llama, pero en su lugar, la señal eléctrica se procesa mediante un sistema de adquisición de datos. Por ejemplo, los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima envían datos al portal LIVE-Asset, que hace las veces de centro de control para la monitorización de estado.
Por lo general, un sensor piezoeléctrico utiliza el efecto piezoeléctrico para medir aspectos como la vibración, la presión, la aceleración, la temperatura y la tensión, o para forzar cambios convirtiéndolos en una carga eléctrica.
Los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima combinan un sensor piezoeléctrico de alta frecuencia y análisis de software detallados para permitir que los equipos de mantenimiento utilicen la monitorización de vibraciones en activos esenciale para la producción y analicen continuamente las mediciones de vibraciones.
Los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima aúnan un sensor piezoeléctrico de alta frecuencia y se pueden separar, medir y analizar. Todas las máquinas vibran y tienen un distintivo de vibración particular que permanece constante hasta que hay un problema. El análisis de vibraciones se utiliza para monitorizar los niveles de vibración de la máquina y examinar los patrones de las señales para detectar los problemas con antelación.
Los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima recopilan datos y ayudan a los equipos de mantenimiento a detectar averías en las máquinas basándose en los análisis de vibraciones, incluidas las cuatro grandes averías de las máquinas, que son la asimetría, la desalineación, la holgura y los daños en los rodamientos. Esta advertencia temprana permite a los equipos de mantenimiento detectar y evaluar la gravedad de las averías y actuar rápidamente para evitar averías de las máquinas, además de tiempos de inactividad.
Dicho en pocas palabras, los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima:
- Monitorizan el estado de la maquinaria constantemente a intervalos fijos
- Identifican una avería concreta y el elemento que la provoca
- Determinan el alcance de las averías de la máquina
- Permiten el análisis de datos y los siguientes pasos sugeridos
¿Qué sectores utilizan sensores de vibración piezoeléctricos?
Hay varios tipos de sensores de vibración diferentes. No obstante, muchos sectores emplean sensores de vibración piezoeléctricos, incluidos los sectores aeroespacial, de dispositivos médicos, de automoción y de alimentación y bebidas. A continuación se muestran algunos ejemplos de cómo los diferentes sectores aplican los sensores piezoeléctricos.
Sensores de vibración para fabricación
Los fabricantes de productos dependen de su maquinaria para seguir funcionando y fabricar productos de calidad. Los sensores piezoeléctricos miden la vibración causada por problemas habituales de la maquinaria, como asimetría o averías de los rodamientos. Si estos problemas persisten, en última instancia pueden dar lugar a un defecto del producto. Gracias a la detección temprana de averías mediante un sistema de sensor de monitorización continua de vibraciones, es posible evitar defectos en el producto.
Sensores de vibración para alimentos y bebidas
La maquinaria utilizada para procesar alimentos debe desinfectarse con frecuencia para evitar la contaminación microbiana y garantizar la seguridad alimentaria. Los sensores piezoeléctricos son robustos y resistentes a la corrosión causada por el uso repetido de productos químicos necesarios para limpiar las máquinas.
Sensores de vibración para el sector aeroespacial
Algunas empresas fabrican sensores piezoeléctricos que se pueden integrar en las alas de los aviones para detectar cambios de vibración y posibles daños en el material de las alas de forma temprana, incluso cuando se produce la avería. La diferencia de vibración causada por el cambio en el ala activa una notificación por correo electrónico que se envía a un profesional del mantenimiento, lo que permite tomar decisiones sustentadas por datos y abordar inmediatamente las cuestiones de seguridad y los problemas del ala.
Sensores de vibración en dispositivos médicos
La sensibilidad y el bajo consumo de energía de los sensores piezoeléctricos resultaron útiles para diversas empresas que los emplean en aplicaciones médicas. Por ejemplo, algunas empresas utilizan un sensor de vibración piezoeléctrico en un marcapasos para monitorizar y detectar el nivel de actividad física que tiene una persona, lo que permite que el marcapasos se ajuste a un aumento o disminución del movimiento.
Sensores de vibración en vehículos
Los vehículos están repletos de sensores, entre los que se encuentran distintos de ellos piezoeléctricos. Un ejemplo de su uso es la detección de obstrucciones en las ventanillas y las puertas eléctricas, como una mano que obstaculiza el cierre de una ventanilla. El sensor puede reconocer la tensión que provoca la mano en el motor automático e invierte la acción de la ventanilla para evitar daños personales o lesiones.
Sensor de vibración piezoeléctrico de bricolaje
Hoy en día, los sensores piezoeléctricos no son solo para profesionales. Es posible crear proyectos de sensores piezoeléctricos de bricolaje utilizando plataformas electrónicas de código abierto. Por ejemplo, muchos estudiantes y aficionados a la electrónica fabrican sensores de vibración Arduino. Otra fuente divertida para proyectos de sensores de vibración es Raspberry Pi, una base que proporciona ordenadores económicos y software gratuito a los jóvenes. El equipo les ayuda a construir cosas que utilizan el efecto piezoeléctrico, como un sismómetro de alerta de terremotos, un detector de ardillas o un piano de LEGO.
Las ventajas de los sensores piezoeléctricos en el mantenimiento
En el mundo del mantenimiento, los sensores piezoeléctricos de monitorización de estado son uno de los tipos de dispositivos más utilizados debido a su resistencia y versatilidad inherentes, además de la capacidad de funcionar en entornos de trabajo muy exigentes.
La monitorización de estado continua de un activo permite a los equipos de mantenimiento reducir las lecturas manuales con instrumentos de medición de vibraciones de mano. Además, los técnicos pueden acceder a los datos de medición de vibraciones de forma remota desde cualquier lugar utilizando un dispositivo móvil.
La detección temprana de los problemas de la máquina ayuda a los equipos de mantenimiento a evitar tiempos de inactividad imprevistos y a prolongar el tiempo de actividad. Los sensores de monitorización de estado también permiten a los responsables de mantenimiento planificar y programar las actividades de mantenimiento con mayor precisión, garantizar la disponibilidad de piezas de repuesto, incrementar la productividad y prolongar la vida útil de la máquina.
¿Cómo aumenta la seguridad un sensor piezoeléctrico?
El tamaño del sensor de vibración piezoeléctrico Accel 310™ de Azima es reducido, por lo que se puede colocar en maquinaria industrial en lugares de difícil acceso. Los técnicos pueden recibir datos de forma remota desde el sensor de vibración Wi-Fi, lo que reduce los desplazamientos para comprobar el equipo y los mantiene alejados de entornos peligrosos. Esto les da más tiempo para concentrarse en otros trabajos importantes de mantenimiento de activos.
Sensor piezoeléctrico para la monitorización de vibraciones
Los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima son una de las muchas herramientas de control de vibraciones inalámbricas de Fluke. Estos sensores se preparan en poco tiempo. Solo se necesitan unos minutos para introducir la información del equipo y comenzar a recibir datos de vibración en tiempo real.
Los sensores de vibración inalámbricos Accel 310™ de Azima transmiten datos al portal LIVE-Asset™. El software de gestión de activos proporciona gráficos de tendencias y vistas detalladas de todas sus máquinas en un único panel. Gracias a las mediciones de vibraciones detalladas, su equipo puede tomar decisiones sustentadas en datos.
¿Lo tiene todo listo para poner en marcha un programa de monitorización de estado? Hable con un experto.