Sensores Acelerómetros: Funcionamiento y Dónde se Usan

Los dispositivos modernos dependen de sensores para monitorizar y controlar variables físicas. Entre estos, los acelerómetros miden la aceleración y velocidad de un objeto, habilitando funciones desde orientación de smartphone a navegación aérea.

¿Qué es un Acelerómetro?

La aceleración es la tasa de cambio de velocidad en el tiempo. En práctica hay dos conceptos: aceleración propia, que es la aceleración física sentida por un objeto relativo al espacio inercial, y aceleración coordenada, que depende del marco de referencia del observador. Un acelerómetro es un instrumento electromecánico que mide directamente la aceleración propia.

Principio de Funcionamiento

El principio central es análogo a una masa sobre un resorte. Cuando el dispositivo acelera, la masa se desvía hasta que la fuerza restauradora del resorte equilibra la fuerza inercial. El desplazamiento resultante es proporcional a la aceleración detectada, y este movimiento mecánico se convierte en señal eléctrica.

Los acelerómetros vienen en formatos analógicos y digitales. Se fabrican usando transducción piezoeléctrica, piezorresistiva o capacitiva. Cada método traduce movimiento mecánico en cantidad eléctrica medible:

• Acelerómetros piezoeléctricos usan material piezoeléctrico monocristalino que genera voltaje bajo estrés, ideal para alta frecuencia y alta temperatura.
• Acelerómetros capacitivos emplean estructuras micro-mecanizadas de silicio donde la aceleración cambia capacitancia, convertida luego a voltaje.
• Acelerómetros MEMS presentan micro-viga voladiza con masa de prueba, disponibles en configuraciones 2D o 3D para detección orientación y velocidad.

Aplicaciones

Los acelerómetros sustentan muchas tecnologías en industrias:

• Sistemas navegación inercial para aeronaves, barcos y vehículos autónomos.
• Monitorización vibración en maquinaria rotativa para prevenir fallos.
• Orientación pantalla y estabilización imagen en smartphones y cámaras digitales.
• Estabilización vuelo y control motor en drones.
• Orientación dispositivo, detección golpes y seguimiento movimiento en portátiles y móviles.
• Investigación biológica para análisis movimiento alta frecuencia de animales.
• Monitorización salud equipos industriales y detección fallos rotores.
• Monitorización salud estructural de edificios y puentes bajo cargas dinámicas.
• Medición profundidad compresiones torácicas RCP en dispositivos médicos.
• Navegación y detección dirección para sistemas GPS-aumentados.
• Teledetección actividad sísmica en redes monitorización volcanes.

Ejemplos Reales

Los acelerómetros son integrales en aeronaves, misiles, sistemas monitorización terremotos, bombas, ventiladores, compresores, DEAs médicos, footpods, rodillos compactación inteligentes, despliegue airbag, control estabilidad electrónico en coches, trenes basculantes, gravímetros, videocámaras, G-loggers, móviles, y más.

Cada smartphone contiene un acelerómetro que, junto con un giroscopio, determina orientación de pantalla y soporta apps basadas en movimiento. Piensa la última vez que tu móvil auto-rotó —eso fue un acelerómetro trabajando.