En el mercado podemos encontrar una gran variedad de instrumentos de medición que nos permiten conocer no solo las dimensiones de diferentes tipos de objetos, superficies o materiales, sin importar si son grandes o pequeños, sino también datos importantes como la aceleración de un objeto, tal es el caso del acelerómetro.
¿Sabes qué es y cómo funciona un acelerómetro? Si no es así, llegaste al lugar indicado. En este artículo te estaremos explicando cada uno de los datos que necesitas conocer sobre el acelerómetro para que entiendas su funcionamiento e importancia en laboratorios y dispositivos tecnológicos.
¿Qué es un acelerómetro?
Un acelerómetro es un sensor electrónico que mide las fuerzas de aceleración que actúan sobre un objeto, con el fin de determinar la posición del objeto en el espacio y monitorear el movimiento del objeto.
La aceleración, que es una cantidad vectorial, es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto (la velocidad es el desplazamiento del objeto dividido por el cambio en el tiempo). Hay dos tipos de fuerzas de aceleración: fuerzas estáticas y fuerzas dinámicas.
Las fuerzas estáticas son fuerzas que se aplican constantemente al objeto (como la fricción o la gravedad). Las fuerzas dinámicas son fuerzas «en movimiento» aplicadas al objeto a distintas velocidades (como la vibración o la fuerza ejercida sobre una bola blanca en un juego de billar).
Esta es la razón por la que los acelerómetros se utilizan, por ejemplo, en los sistemas de seguridad contra colisiones de automóviles. Cuando una fuerza dinámica poderosa actúa sobre un automóvil, el acelerómetro (que detecta una desaceleración rápida) envía una señal electrónica a una computadora integrada, que a su vez despliega las bolsas de aire.
¿Cuáles son los tipos de acelerómetros?
Al igual que muchas de las herramientas de las que te hemos hablado en esta web, el acelerómetro cuenta con una serie de tipos diferentes que, a pesar de cumplir con la misma función de medir la aceleración de un objeto en movimiento, cuentan con características y mecanismos diferentes.
Los principales tipos de acelerómetros que pueden encontrar en el mercado son los siguientes:
- Acelerómetros capacitivos MEMS: Los acelerómetros capacitivos MEMS son los más baratos, comunes y pequeños de su tipo. El principio de su funcionamiento se reduce a cambiar la posición de una masa de prueba (sísmica) suspendida sobre resortes. Un extremo de los resortes está unido a la placa del condensador de peine, mientras que el otro extremo está unido a la masa. Bajo la fuerza que actúa sobre el sensor, la masa sísmica se mueve, lo que provoca un cambio en la distancia entre la placa y la masa y, por lo tanto, cambia la capacitancia.
- Acelerómetros piezorresistivos: Otro tipo de acelerómetro es el sensor de efecto piezorresistivo. Su principio de funcionamiento es similar al de una galga extensométrica, es decir, un sensor que mide tensiones. Este tipo de acelerómetro se fabrica con el uso de material piezorresistivo, que se deforma bajo la influencia de una fuerza externa, lo que resulta en un cambio de resistencia.
- Acelerómetros piezoeléctricos: Este sensor es uno de los sensores más utilizados para medir niveles de vibración. Por lo tanto, los acelerómetros piezoeléctricos se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales para el diagnóstico y control de máquinas y equipos. Su funcionamiento es similar al de los sistemas piezorresistivos. Sin embargo, bajo la influencia de la aceleración, no cambian su resistencia, sino que generan un voltaje eléctrico de cierto valor.
Cada uno de estos tipos de acelerómetros permiten obtener como resultado la medida de la aceleración de un objeto, por lo que debes estar seguro de saber cuál es el tipo que requieres para llevar a cabo el trabajo que necesites.
¿Cómo funciona un acelerómetro?
Para entender cómo funciona un acelerómetro, es importante primero entender que estos instrumentos miden la aceleración no calculando cómo cambia la velocidad con el tiempo, sino midiendo la fuerza. ¿Cómo lo hacen? En términos generales, al sentir cuánto presiona una masa sobre algo cuando una fuerza actúa sobre él.
Esto es algo con lo que todos estamos muy familiarizados cuando estamos, por ejemplo, en el interior de un auto. Imagínate que está sentado en el asiento trasero de un automóvil y de pronto el conductor acelera repentinamente para adelantar a un camión que se mueve lentamente.
Seguramente sentirás que te golpeas contra el asiento, pero ¿por qué sucede esto? Pues por la sencilla razón de que la aceleración del coche hace que avance de repente. Es decir, puedes pensar que te mueves hacia atrás cuando el automóvil acelera hacia adelante, pero eso es una ilusión.
Realmente lo que experimentas en este tipo de casos es que el automóvil intenta alejarse sin que ni tu ni tu asiento lo alcancen en velocidad. Las leyes del movimiento nos dicen que tu cuerpo trata de seguir a una velocidad constante, pero el asiento constantemente empuja hacia ti con una fuerza y lo hace acelerar.
Cuanto más acelera el automóvil, más fuerza sientes desde tu asiento, ¡y realmente puedes sentirlo! Tu cerebro y tu cuerpo trabajan juntos para hacer un acelerómetro razonablemente efectivo: cuanta más fuerza experimenta tu cuerpo, más aceleración registra tu cerebro a partir de la diferencia entre los movimientos de tu cuerpo y los del automóvil.
Además, tu cerebro recoge pistas útiles de otras sensaciones, incluida la velocidad a la que los objetos en movimiento pasan por la ventana, el cambio en el sonido del motor del automóvil, el ruido del aire que pasa corriendo, etc.
Momento a momento, sientes cambios en la aceleración a partir de cambios en las sensaciones de tu cuerpo, no calculando qué tan lejos has viajado y cuánto tiempo te tomó. En el caso de los acelerómetros, estos dispositivos funcionan de la misma manera.