El transductor es el elemento que transforma la vibración mecánica en una señal eléctrica analógica, para ser procesada, medida y analizada. Atendiendo a su principio constructivo, hay transductores de vibración de desplazamiento, velocidad y aceleración, cada uno de ellos más o menos idóneo a cada aplicación industrial.
Todos los transductores deben ser precisos a la hora de tomar las lecturas de amplitud, ofreciendo repetibilidad (dos señales de entrada de la misma amplitud tendrán que generar en el transductor la misma salida de tensión). Los transductores también deben ser muy precisos en cuanto a la información en frecuencia de la señal mecánica. Esto es fundamental pues, en muchos defectos mecánicos, la relación entre sus frecuencias asociadas y la frecuencia de giro del eje que se toma como referencia, proporciona al analista información precisa para determinar la naturaleza del defecto mecánico que origina la vibración.
Los diferentes tipos de transductores responden a magnitudes diferentes de la fuente de vibración, como se puede apreciar en la tabla siguiente:
Tipo | Sensible a |
---|---|
Transductor de desplazamiento o sonda de proximidad | Desplazamiento |
Transductor sísmico de velocidad o sonda de velocidad | Velocidad |
Transductor piezoeléctrico o acelerómetro | Aceleración |
Las medidas de desplazamiento son especialmente adecuadas en vibración a baja frecuencia, o cuando el analista necesita conocer con precisión el movimiento de un rotor y no solo la parte de la vibración que se transmite al soporte del rodamiento. Estas medidas se toman directamente con transductores de desplazamiento y son un indicador del esfuerzo o la deformación que sufre la máquina.
Las lecturas de vibración en velocidad son generalmente las de mayor campo de aplicación, ya que la velocidad es un indicador del nivel de severidad de la vibración y es proporcional al nivel de fatiga que soporta un sistema mecánico. Pueden ser tomadas con un sensor sísmico de velocidad, si bien se suelen emplear con más asiduidad acelerómetros por su mejor respuesta en frecuencia y menor coste. La señal del acelerómetro es procesada para ser convertida a unidades de velocidad.
Las lecturas de aceleración son las mejores para analizar fenómenos a altas frecuencias. La aceleración es el parámetro que ofrece la mejor medida de las fuerzas internas asociadas a una fuente particular de vibración (F = m × a).
El procedimiento de convertir una señal de desplazamiento a velocidad o de velocidad a aceleración es equivalente a la operación matemática de diferenciación. De modo contrario, la conversión de aceleración a velocidad o de velocidad a desplazamiento es la integración matemática. Es posible llevar a cabo estas operaciones con instrumentos que miden la vibración y de esta manera convertir los datos de cualquier sistema de unidades a cualquier otro. Desde un punto de vista práctico la diferenciación es un procedimiento que de manera general distorsiona o añade ruido a la señal, y se emplea muy raras veces. La integración, por otra parte se lleva a cabo con mucha precisión, con un circuito electrónico muy barato o bien vía software. Esa es una de las razones principales de que el acelerómetro sea el transductor estándar para medición de vibraciones, ya que su señal de salida se puede integrar fácilmente una o dos veces para mostrar velocidad o desplazamiento. La integración no es adecuada para señales con una frecuencia muy baja (típicamente por debajo de 1 Hz), ya que en esta zona el nivel de ruido se va incrementando progresivamente y la precisión del procedimiento de integración disminuye en gran medida.
La mayoría de los integradores disponibles comercialmente funcionan correctamente por encima de 1 Hz, lo que es lo suficientemente abajo en frecuencia para la mayoria de casos de diagnóstico de maquinaria industrial.