Amortiguador

Un amortiguador , también conocido como amortiguador de impactos , es un dispositivo mecánico que resiste el movimiento mediante amortiguación viscosa . ^{[ 1 ]} La fuerza resultante es proporcional a la velocidad , pero actúa en sentido contrario, ^{[ 2 ]} ralentizando el movimiento y absorbiendo energía. La energía cinética se convierte en calor. Se utiliza comúnmente junto con un resorte .

Los dos tipos más comunes de amortiguadores son los lineales y los rotativos.

Amortiguador lineal

Los amortiguadores lineales se utilizan para ejercer una fuerza opuesta a un movimiento de traslación. Generalmente se especifican por su recorrido (cantidad de desplazamiento lineal) y su coeficiente de amortiguación (fuerza por unidad de velocidad).

Los amortiguadores suelen utilizar una derivación mecánica unidireccional para permitir un movimiento rápido y sin restricciones en una dirección y un movimiento lento en la dirección opuesta. Esto permite, por ejemplo, abrir una puerta rápidamente sin resistencia adicional y luego cerrarla lentamente con la ayuda del amortiguador. En los amortiguadores hidráulicos, este movimiento sin restricciones se logra mediante una válvula de retención unidireccional que permite que el fluido evite la constricción del amortiguador. Los amortiguadores rotativos no hidráulicos pueden utilizar un engranaje de trinquete para permitir el movimiento libre en una dirección.

Los amortiguadores se utilizan frecuentemente para añadir amortiguación a sistemas dinámicos . Al diseñar y analizar sistemas, a menudo se supone que los amortiguadores son lineales, lo que significa que su fuerza de salida F es directamente proporcional a su velocidad v . La dirección de la fuerza es opuesta a la de la velocidad, lo que da como resultado el signo negativo en la ecuación siguiente, y la constante de proporcionalidad suele representarse con el símbolo c . $${\displaystyle F=-cv}$$

Esto permite un análisis conveniente de sistemas como los osciladores armónicos . Sin embargo, el comportamiento de los amortiguadores reales suele ser no lineal, lo que significa que la fuerza es proporcional a la velocidad elevada a un exponente α , que puede variar entre 0,2 y 2,0. ^{[ 8 ]}$${\displaystyle F=-cv^{\alpha }}$$

Los distintos exponentes se adaptan mejor a diferentes aplicaciones, pero aquellos con exponentes distintos de 1 deben analizarse mediante métodos numéricos en lugar de cálculo. Los sistemas que utilizan amortiguadores no lineales (con cualquier exponente distinto de 1) requieren mucho más tiempo para su diseño y análisis que los amortiguadores lineales.

Un amortiguador es un componente común en los cierrapuertas que evita que se cierren de golpe. Un resorte aplica fuerza para cerrar la puerta, la cual el amortiguador contrarresta forzando el paso de un fluido a través de un orificio, a menudo ajustable, entre depósitos, lo que ralentiza el movimiento de la puerta.

Los dispositivos electrónicos de consumo suelen utilizar amortiguadores cuando no se desea que una puerta de acceso multimedia o un panel de control se abran repentinamente al soltar el pestillo. El amortiguador proporciona un movimiento suave y constante hasta que la puerta de acceso se abre por completo.

Los amortiguadores son un componente clave en los amortiguadores de impacto , utilizados para amortiguar un vehículo contra las vibraciones causadas por una superficie de carretera irregular. ^{[ 9 ]}

También se utilizan en carburadores , donde el retorno de la palanca del acelerador se amortigua justo antes de que el acelerador se cierre por completo, permitiendo que se cierre lentamente para reducir las emisiones. El pistón principal del carburador británico SU lleva una aguja escalonada. Esta aguja se mantiene en el orificio de flujo de combustible. El vacío del colector hace que este pistón se eleve, permitiendo que entre más combustible al flujo de aire. El amortiguador del SU tiene un pistón hidráulico fijo que amortigua el pistón principal a medida que se mueve hacia arriba. Una válvula en el pistón desactiva la amortiguación cuando el pistón principal regresa.

Los amortiguadores permiten controlar fuerzas y velocidades elevadas. Por ejemplo, se utilizan para frenar las catapultas de vapor en las cubiertas de los portaaviones .

Los relés pueden tener un retardo prolongado mediante un pistón lleno de fluido que se libera lentamente. Los interruptores eléctricos pueden usar amortiguadores en su mecanismo de detección de sobrecorriente para reducir la velocidad de reacción ante eventos breves, lo que los hace menos sensibles a falsas activaciones durante transitorios, sin dejar de ser sensibles a sobrecargas sostenidas. Otro uso es retrasar el cierre o la apertura de un circuito eléctrico. Un temporizador con amortiguador de este tipo podría usarse, por ejemplo, para la iluminación temporizada de escaleras.

Los mecanismos anti-calado en los motores de combustión interna tienen como objetivo evitar que el motor se cale a bajas revoluciones por minuto. Estos mecanismos utilizan amortiguadores para detener el movimiento final de cierre de la mariposa.

Se añaden amortiguadores de gran tamaño a puentes y edificios para protegerlos de terremotos y vibraciones del viento. ^{[ 10 ]} Un ejemplo clásico de este uso son las reparaciones realizadas al Puente del Milenio en Londres después de que se descubriera que se tambaleaba al caminar sobre él. ^{[ 11 ]}

Los amortiguadores se utilizan como modelos de materiales con comportamiento viscoelástico , como el tejido muscular. Los modelos de viscoelasticidad de Maxwell y Kelvin-Voigt emplean resortes y amortiguadores en circuitos en serie y en paralelo, respectivamente. Los modelos que incluyen amortiguadores añaden un componente viscoso dependiente del tiempo al comportamiento de los sólidos, lo que permite modelar comportamientos complejos como la fluencia y la relajación de tensiones.

• Hidromanantial
• Muelle hidráulico
• Inerter (redes mecánicas)
• Temporizador de escaleras

• Julius O. Smith III (18 de mayo de 2013). "Dashpot" . Procesamiento físico de señales de audio . CCRMA , Universidad de Stanford . Recuperado el 18 de febrero de 2014 .