Giovanni de Jesús Arias Castro - Guía metodológica para la evaluación de vibraciones en mano-brazo

En este grupo, se encuentran sensores tipo galgas extensiométricas, sensores o transductores capacitivos, sensores o transductor de proximidad, ver Figura 6.

Figura 6.Sensor de desplazamiento relativo con o sin contacto

Fuente:Shinkawasolutions (s.f.).

• Sensores de velocidad:el sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibración. Estos sensores funcionan según el principio de la electrodinámica según el cual: “La electrodinámica es la rama del electromagnetismo que trata de la evolución temporal en sistemas donde interactúan campos eléctricos y magnéticos con cargas en movimiento” (Orlando, s.f.), y son empleados para la determinación de la velocidad absoluta de vibración. Poseen algunas ventajas como: la impedancia de salida eléctrica relativamente baja, que lo hace en cierto modo insensible a la inducción del ruido; no necesitan energía del exterior, el propio sistema genera electricidad; la señal de salida es potente, fácil de usar y trabaja a alta temperatura. No es adecuado para medidas de baja frecuencia (va desde 10 Hz hasta 1000 Hz), es relativamente pesado, complejo y costoso, ver Figura 7.

Figura 7.Sensor de velocidad o velocímetro

Fuente:White (2010).

• Sensor de aceleración o acelerómetro:este tipo de sensor se emplea para medir vibraciones y oscilaciones para el desarrollo de productos a fin de obtener una mejor precisión de la caracterización de las vibraciones; este sensor proporciona los siguientes parámetros de medición: aceleración de la vibración, velocidad de vibración y variación de vibración.

Con el fin de proteger la salud y la seguridad del trabajador, el acelerómetro de vibración utilizado para el cuerpo humano resulta ser efectivo, tiene la posibilidad de trabajar en diferentes rangos de frecuencia (desde frecuencias muy bajas hasta varias decenas de kilohertzios) y poder medir valores relevantes como: el valor efectivo real (RMS), el valor efectivo máximo (MTVV), el valor efectivo de intervalo, el valor de dosis de vibración (VDV), el valor total de vibraciones (aW), el valor pico, entre otros.

Existen diferentes tipos de sensores de aceleración o acelerómetros para la medición de la vibración: acelerómetros piezoresistivos, acelerómetros piezoeléctricos, acelerómetros efecto Hall, acelerómetros micromecánicos, entre otros. Los más utilizados hoy día para las mediciones de las vibraciones en mano-brazo son los acelerómetros piezoeléctricos. Respecto al sensor de velocidad y a otros sensores que se utilizan para medir vibraciones en mano-brazo, este sensor tiene como ventajas: su tamaño y compactibilidad, mayor rango para medir la frecuencia, no incorpora partes movibles, puede generar respuestas en velocidad y desplazamiento, buena tolerancia a la temperatura, bajo ruido de salida y excelente linealidad en todo su rango dinámico. Ver Figura 8.

Figura 8.Sensor de aceleración o acelerómetro

Fuente:White (2010).

Para la selección adecuada del sensor o transductor, en la norma 5349:2002. “Medición y evaluación de la exposición humana a las vibraciones transmitidas por la mano. Parte 2: Guía práctica para la medición en el lugar de trabajo” se manifiestan algunas consideraciones que se deben de tener en cuenta.

El acondicionamiento de la señal medida por el transductor o sensor consiste en realizar por medios electrónicos (circuito electrónico) las modificaciones, los ajustes y las compensaciones necesarias para cambiar la medida original tomada por el sensor y convertirla en una medida de tipo electrónico o digital. De este modo, si se realiza una medición de una vibración de tipo senoidal simple, compuesta por todas sus características, se va a transformar en una señal de tipo electrónico o digital con el objeto de ser procesada fácilmente por dispositivos electrónicos que tienen los algoritmos y la programación matemática para el análisis de la señal medida. Ver Figura 9.

Figura 9.Etapa de acondicionamiento de señal medida

Fuente:Elaboración propia.

Una vez acondicionada la señal, esta puede ser medida o analizada por el proceso de filtraje de frecuencias, es decir, a través de dispositivos o circuitos electrónicos integrados, diseñados bajo los parámetros de la norma ISO 8041. “Respuesta Humana a las Vibraciones. Instrumentos de Medida”, los cuales poseen un sistema de configuración limitante de bandas y filtros de frecuencia que permite la ponderación de las diferentes bandas de frecuencias y restringen el intervalo de frecuencias nominales desde 5,6 Hz a 1.400 Hz, y la selección de los tiempos de medida con el fin de conocer los componentes de una señal de banda ancha y determinar la aceleración equivalente a la que está expuesto el trabajador. Ver Figura 10.

Figura 10.Etapa de Filtraje de Frecuencias

Fuente:Elaboración propia.

Los equipos de medición de vibraciones poseen un sistema de lectura basado en circuitos integrados electrónicos, que permiten visualizar los datos ya analizados de la señal que fue medida por el sensor en valores de unidades pertinentes de dicha medición. Ver Figura 11.

Figura 11.Etapa de lectura de la señal

Fuente:Elaboración propia.

En resumen, se puede afirmar que un equipo para medir vibraciones o vibrómetro está conformado por una serie de etapas, en su mayoría electrónicas (ver Figura 12), y con una alta tecnología acorde a las necesidades y requerimientos del cliente, que deben ser fabricados bajo las consideraciones, parámetros y requisitos exigidos por las normas internacionales, como la norma ISO 8041. “Respuesta Humana a las Vibraciones. Instrumentos de Medida”, y con sus respectivos certificados de calibración de fábrica.

Figura 12.Esquema general de los equipos de medición de vibraciones

Fuente:Elaboración propia.