Para analizar con precisión la dinámica de un problema estructural, se requiere un modelo preciso de la estructura, que incluya una descripción adecuada del material. Un paso importante dentro del proceso de modelado es la correcta determinación de los parámetros de entrada del modelo, por ejemplo, las condiciones de carga o los parámetros del material. Una descripción precisa de las características de amortiguamiento es una tarea complicada, ya que se deben considerar muchos efectos diferentes. Un enfoque eficiente para modelar el amortiguamiento del material es la introducción de derivadas fraccionarias en las relaciones constitutivas del material, ya que solo se requiere un pequeño número de parámetros para representar el comportamiento real del amortiguamiento. En este artículo, se propone un método novedoso para determinar los parámetros de amortiguamiento de materiales viscoelásticos descritos por el llamado modelo de material Zener fraccionario. Los parámetros de amortiguamiento se estiman al hacer coincidir las Funciones de Respuesta en Frecuencia (FRF) de un modelo virtual, que describe una estructura similar a una viga, con datos experimentales de vibración. Dado que este proceso suele ser lento, se combina una técnica de modelado sustituto, llamada Expansión de Caos Polinómico (PCE), con una técnica computacional semi-analítica, llamada Técnica de Ensamblaje Numérico (NAT), para reducir el costo computacional. El enfoque presentado se aplica a un material artificial con parámetros bien definidos para mostrar la precisión y eficiencia del método. Además, se utilizan mediciones de vibración para estimar los parámetros de amortiguamiento de un rotor de aluminio con bajo amortiguamiento del material, que también puede ser descrito por el modelo de amortiguamiento fraccionario.