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Gobernador centrífugo

1788
  • James Watt
Mecanismo regulador centrífugo en una máquina de vapor antigua, ingeniería de control.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El regulador centrífugo es un dispositivo mecánico que utiliza el principio de fuerza centrífuga Para regular la velocidad de un motor. A medida que aumenta la velocidad del motor, unas masas giratorias (bolas centrífugas) se desplazan hacia afuera debido a la fuerza centrífuga. Este movimiento está conectado a una válvula de mariposa, que reduce el suministro de combustible o vapor, disminuyendo así la velocidad del motor y manteniéndola prácticamente constante.

El regulador centrífugo, perfeccionado y aplicado por James Watt en 1788 para su máquina de vapor, es un ejemplo clásico de sistema de control por retroalimentación negativa. Consiste en dos o más masas, a menudo llamadas bolas centrífugas, montadas en brazos articulados a un eje giratorio accionado por el eje de salida del motor. A medida que el eje gira, la fuerza centrífuga provoca que las bolas centrífugas se muevan hacia afuera y hacia arriba. Este movimiento ascendente de los brazos está conectado mecánicamente a una válvula de mariposa que controla el flujo de fluido de trabajo (como el vapor) hacia el motor. Si la velocidad del motor supera un punto de ajuste, las bolas centrífugas se desplazan aún más hacia afuera, lo que provoca que el mecanismo cierre parcialmente la válvula de mariposa. Esto reduce la potencia de entrada y el motor disminuye su velocidad. Por el contrario, si la velocidad del motor disminuye, las bolas centrífugas se mueven hacia adentro, abriendo la válvula de mariposa y aumentando la potencia. Este ajuste continuo permite que el motor mantenga una velocidad relativamente constante a pesar de las variaciones de carga. Fue una innovación crucial para la Revolución Industrial, ya que permitió utilizar las máquinas de vapor en aplicaciones que requerían una velocidad constante, como el hilado y el tejido en las fábricas.

While Watt’s design is the most famous, the principle was used earlier in windmills to regulate the distance between millstones. Watt’s contribution was its adaptation and refinement for the steam engine, which became a cornerstone of automatic control theory. The mathematical analysis of the governor’s stability by James Clerk Maxwell in his 1868 paper “On Governors” is considered a foundational work in control theory, marking the shift from purely intuitive design to rigorous mathematical analysis of dynamic systems.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingeniería de control

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Obsoleto

Precursores

  • comprensión de la fuerza centrífuga (Huygens, Newton)
  • desarrollo de la máquina de vapor (Newcomen, Watt)
  • Mecanismos de enlace de la relojería y los autómatas
  • dispositivos de regulación anteriores en molinos de viento

Aplicaciones

  • máquinas de vapor
  • motores de combustión interna (primeros modelos)
  • tocadiscos
  • turbinas hidroeléctricas
  • relojes mecánicos

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: regulador centrífugo, James Watt, máquina de vapor, control por retroalimentación, teoría de control, regulación de velocidad, válvula de mariposa, revolución industrial, regulador de bolas, ingeniería mecánica.

Contexto histórico

Gobernador centrífugo

-250
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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