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BALANCEO AUTOMATICO / CABEZA DE THEARLE / MÁQUINA DE “THEARLE”.

El balanceo automatico es usado en aparatos como lavadoras de ropa, los fundamentos del mismo son presentados en este articulo y se basan en un ingenio muy simple y novedoso debido a Thearle.

Inventada por Thearle (1930). La máquina es del tipo de la (fig. 1), con dos puntos de apoyo y con una cabeza de balanceo independiente como la de la (fig. 2), pero con la importante diferencia de que los dos brazos están en entera libertad para girar con respecto al rotor, excepto cuando voluntariamente se aseguran a él. No tiene ni engranes ni magnetos, simplemente un mecanismo que o bien fija o libera los brazos.

MAQUINA DE THEARLE PARA BALANCEO DINAMICO

Figura 1

CABEZA DE THEARLE PARA BALANCEO AUTOMATICO

Figura 2

MODO DE OPERACION.

Primero se fijan los brazos y se imprime a la máquina una velocidad por encima de la crítica. Al liberar los brazos, automáticamente buscarán la posición de balanceo completo, cesando a todas las vibraciones. Se activa el mecanismo de fijación en esta posición y se para el rotor hasta el reposo.

 

TEORIA DE OPERACIÓN. La teoría de cómo opera este dispositivo, es sumamente interesante. Supóngase que se hayan fijado los dos brazos en una posición en que quedan a 180°, de tal suerte que la cabeza, incluyendo los dos brazos, esté en balanceo perfecto, el único desbalanceo del sistema es el debido al rotor.

 

En la (figura 3), los puntos: B (eje central de los apoyos), S (centro de la flecha y de la cabeza balanceadora), y G (centro de gravedad). Se presentan en diferentes secuencias, a velocidades por debajo y por encima de la crítica, (Figura 4), para más detalles  puedes revisar el artículo “COMO BALANCEAR DINAMICAMENTE UN ROTOR.

FUNDAMENTO DE LA MAQUINA DE THEARLE PARA BALANCEO AUTOMATICO

Figura 3

Posición de los puntos B-S-G para velocidades menor y mayor a la crítica

Figura 4. Posición de los puntos B-S-G para velocidades menor y mayor a la crítica, para una posición instantánea en la que S (centro de la flecha de giro) está arriba de B (centro de apoyo o eje)

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La (figura. 4), se corresponde al instante en el cual el punto “S” (centro de la flecha), se encuentra en el punto máximo superior (hacia arriba). Note que con los brazos liberados, a velocidades menores o mayores de la crítica, las fuerzas centrífugas obligarán a éstos a permanecer uno frente al otro en la posición que indica la figura y girando alrededor de “S”. En esta figura, “G” representa el centro de gravedad del conjunto del disco+pesos.

Ahora suponiendo que a una velocidad dada por debajo de la crítica, (fuerza de desbalanceo y desplazamiento en fase), se liberan los brazos, el centro de gravedad “S”  de los dos pesos unidos por la cuerda se situara en el lado pesado (nota que la fuerza de desplazamiento apunta hacia arriba, es decir, desde este punto de vista, en este instante S Y G están en el lado pesado). La secuencia de los puntos será B-S-G.

Por otro lado, si se liberan los brazos a una velocidad por encima de la crítica, el brazo con los pesos se situaran en el lado de liviano (nota que la fuerza de desplazamiento apunta hacia abajo, es decir, desde este punto de vista, en ese instante S y G están en el lado liviano).

En estas condiciones, las fuerzas centrifugas tiran el punto B hacia G o los que es lo mismo (G se des desplaza hacia B), instante en el cual cesaran todas las vibraciones restableciéndose el equilibrio Figura 5.
La disposición de los pesos quedara establecida de modo que el disco girara en equilibrio.

Figura5. La disposición de los pesos quedara establecida

de modo que el disco girara en equilibrio.

En la práctica estos dos brazos se sustituyen por dos bolas que pueden girar en un carril circular concéntrico. En (1947) se aplicó este principio a las máquinas caseras de lavar (la lavadora Thor). La cavidad de esta máquina, girando a 600 r.p.m., llena de ropa húmeda (proceso de secado por centrifugación), está dotada de dos anillos sueltos. A bajas velocidades se les mantienen centralmente sujetos, y por encima de la velocidad crítica se les libera y automáticamente adquieren posiciones que contrarrestan el considerable desbalanceo de la ropa.

 

NOTA: el texto original del libro “J.P. den Hartog (1984). Mecánica de las vibraciones (4ta edición). Mexico: Cia Editorial Continental, S.A.)” dice así:

Si a una cierta velocidad por debajo de la crítica (fig. 6.13a), se liberan los brazos, entonces las fuerzas centrífugas los obligarán a girar el uno contra el otro, hacia la parte superior de la figura. Una vez alcanzada esta posición se encontrarán situados del lado de G, es decir, en el lado pesado. Por otro lado, si se les libera a una velocidad por encima de la crítica la (fig. 6.13b), muestra  cómo las fuerzas centrífugas tienden a impulsar el brazo contra la parte superior de la figura, que es en este instante el lado liviano. Al acercarse mutuamente, los brazos atraen la posición de G hacia arriba y, después de haber recorrido una cierta distancia, G coincidirá con S (y también con B) cesando entonces todas las vibraciones.

Edicion y dibujos: Galo F. Mayorga P. ( Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. )

Recomendable: http://www.imac.unavarra.es/web_imac/pages/docencia/asignaturas/tm/libros/SHIGLEY_Teoria_de_Maquinas_y_Mecanismos/Tema15.pdf

Ambato agosto de 2013

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