Efecto piezoeléctrico

¿Qué es el efecto piezoeléctrico?

El efecto piezoeléctrico (del griego antiguo 'piezein': presionar) describe la propiedad de determinados sólidos para generar una carga eléctrica bajo tensión mecánica. La fuerza de actuación modifica la estructura microscópica del cuerpo; se crean dipolos entre los que se acumula una tensión. – También es posible la inversión: al aplicar una tensión, los materiales piezoeléctricos (PE) pueden deformarse elásticamente. Uno de los materiales de PE más importantes es el cristal de cuarzo (SiO2).

El efecto piezoeléctrico sobre el cristal de cuarzo

Las cargas eléctricas que se producen en el piezocristal son proporcionales a la fuerza aplicada y se pueden utilizar con la ayuda de un amplificador de carga como señales para el registro metrológico. Al contrario de lo que ocurre con muchos otros materiales de PE, los cuarzos no son piroeléctricos y, por lo tanto, son resistentes a las fluctuaciones de temperatura. – En 1950, Walter P. Kistler obtuvo la patente del amplificador de carga para señales piezoeléctricas. Esto despejó el camino para los sensores con excelentes propiedades de medición en procesos dinámicos y cuasiestáticos.

Aplicaciones del efecto piezoeléctrico

El efecto piezoeléctrico es la base de los sensores PE, con una gran variedad de aplicaciones posibles: procesos industriales, como la producción automovilística y el moldeo por inyección, y también la tecnología médica, la aeronáutica y la astronáutica, la tecnología ferroviaria, la biomecánica, la termoacústica, etc. Los sensores PE adaptados de forma específica a la aplicación son la base para los sistemas de supervisión de procesos con análisis de datos para obtener unos resultados de producción óptimos.

Ventajas de los sensores piezoeléctricos

Dependiendo de la dirección de la fuerza aplicada o de la posición con respecto a los ejes polares del cristal, el efecto PE se produce longitudinalmente (en la dirección de la fuerza), transversalmente (transversalmente a la fuerza) o diagonalmente como efecto de corte. Esto permite diferentes variantes de instalación de un sensor PE en una máquina. – En comparación con los extensómetros, los sensores PE ofrecen ventajas especiales, como un rango de medición muy amplio, recorridos de medición cortos, protección contra sobrecargas y una gran estabilidad a largo plazo, a veces durante décadas. El efecto piezoeléctrico se puede utilizar de forma especialmente cómoda con los denominados sensores IEPE.