ES2390899B1

ES2390899B1 - Amortiguador de masa magnético de rigidez variable

Info

Publication number: ES2390899B1
Application number: ES201032004A
Authority: ES
Inventors: Antolín LORENZANA IBÁN; Jesús DE SEBASTIÁN SANZ; Alfonso Valentín PONCELA MÉNDEZ; Carlos Mariano CASADO SANCHEZ
Original assignee: Fundacion Cartif
Current assignee: Fundacion Cartif
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2013-09-27
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: ES2390899A1

Abstract

Amortiguador de masa magnético de rigidez variable basado en un dispositivo magnético formado por imanes permanentes y bobinas electromagnéticas, adaptable a diferentes parámetros de manera instantánea.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se e ngloba en el campo de los absorbedores de vibraciones dinámicos .

Dicha invención se refiere a un amortiguador de masa magnético de rigidez variable basado en un dispositivo magnético formado por imanes permanentes y bobinas electromagnéticas .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente uno de los dispositivos más empleados para la amortiguación de las vibraciones en estructuras civiles (edificios , puentes, torres ... ) es el amortiguador de masa sintonizado o TMD , según las siglas en inglés de "Tuned Mass Damper", el cual básicamente consiste en una masa acoplada a la estructura por medio de muelles y amortiguadores . El TMD se sintoniza a una de las frecuencias naturales de la estructura, y mediante transferencia de energía inercial reduce la vibración de la estructura cuando ésta oscila a dicha frecuencia natural .

Una limitación de los TMDs de naturaleza pasiva es que reducen drásticamente su eficacia cuando se produce cualquier variación en los parámetros dinámicos de la estructura, ya que al variar la frecuencia natural de la estructura el amortiguador de masa deja de estar óptimamente sintonizado . Esto ocurre bien por modifica

ciones en la estructura, bien por envejecimiento o por la propia variación de condiciones ambientales : temperatura, viento, etc .

Para hacer frente a estos cambios dinámicos y mejorar el comportamiento de un TMD pasivo, se han propuestos soluciones como son los amortiguadores de masa activos o AMO, según las siglas en inglés de "Active Mass Damper", los amortiguadores de masa híbridos o HMO , según las siglas en inglés de "Hybrid Mass Damper",

o los amortiguadores de masa semi-activos o S.l\MD , según las siglas en inglés de " Semi Active Mass Damper" .

Estos últimos se han basado en amortiguadores magnetoreológicos , amortiguadores de orificio variable o en sistemas de muelles mecánicos variables .

A pesar de las ventajas en cuanto a adaptación al cambio en los parámetros dinámicos de la estructura que presentan las propuestas activas, híbridas y semiactivas , éstas tienen una serie de desventajas : Los amortiguadores activos (AMO) e híbridos (HMO) necesitan de un aporte energético elevado así como de un estricto plan de mantenimiento para su correcto funcionamiento .

Las propuestas semi-activas basadas en amortiguadores magnetoreológicos presentan limitaciones en cuanto al rango disponible de adaptación a los nuevos parámetros dinámicos de la estructura . Además, el comportamiento de estos amortiguadores es no lineal y se degrada a lo largo del tiempo .

Con e) fin de solvent ar l as desventajas citadas del estado de la técnica se expone la siguiente invención de amortiguador de masa magnético de rigidez varia

ble adaptable a diferentes parámetros de manera instantánea .

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma .

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un amortiguador de masa magnético de rigidez variable que comprende medios de fijación y guiado de una masa y medios de ajuste de movimiento de la misma en el que los medios de fijación y guiado de la masa comprenden a su vez un soporte, con la masa en uno de los extremos y un eje de rotación en el otro, casquillos a ambos lados del eje de rotación, los cuales reciben los e xtremos del eje de rotación y deslizan sobre unos pilares, los medios de ajuste de movimiento comprenden a s u vez un amortiguador, dos imanes permanentes y una bobina electromagnética, de manera que el amortiguador se dispone entre el bastidor y la masa , un imán se dispone sobre la masa y el otro imán se dispone sobre el bastidor enfrentado al anterior y rodeado coaxialmente por la bobina electromagnética para variar el campo magnético.

Una ventaja de este amortiguador de masa es que evita los problemas de rozamiento de las soluciones con guiado vertical, y debido a esto se consigue que la transferencia de energía inercial sea más eficiente .

Otra ventaja consiste en que es posible adaptar los parámetros del amortiguador de masa y hacerlo de

manera instantánea mediante la variación de la corriente que circula por las bobinas electromagnéticas, modificando así la rigidez del amortiguador de masa .

5: DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

10: Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras , ilustrativas del ejemplo preferente y nunca limitativas de la invención . La figura 1 representa una vista en perspectiva del amortiguador de masa con un bastidor en forma de placa para situarlo sobre una estructura .

15: La figura 2 representa una vista en perspectiva del amortiguador de masa con un bastidor en forma de paralelepípedo para poder colgarlo en una estructura .

20: La figura 3 representa un nexiones del dispositivo de control esquema de las con los sensores . CQ

EXPOSICIÓN DETALLADA: DE LA INVENCIÓN

25: A la vista de lo anteriormente e nunciado, la presente invención se refiere a un amortiguador de masa magnético de rigidez variable que comprende medios de fijación y guiado (1) de una masa (2) y medios de ajuste de movimiento (3) de la misma .

3 O 35: Los medios de fijación y guiado (1) de la masa comprenden a su vez un soporte (1 . 1) , con un eje de rotación (1 . 2) en uno de sus e xtremos, casquillos (1 . 3) a ambos lados del eje de rot ación (1 . 2) , los cuales reciben los extremos del eje de rotación (1 . 2) y pueden regularse en altura sobre unos pilares (1 . 4) para ajus

tar la masa a una posición inicial totalmente horizontal .

De esta manera la masa (2) es móvil y ya que el movimiento de la misma debe hacerse de la manera más

eficiente,: se comprueba que es ventajoso incluir roda

mientos: en los casquillos (1 . 3) para disminuir el roza

miento: en la rotación del eje de rotación (1 . 2) .

Los medios de ajuste de movimiento (3) comprenden a su vez un amortiguador (3 . 1) I normalmente hidráulico aunque pudiera ser de otro tipo, dos imanes permanentes (3 . 2) y una bobina electromagnética (3 . 3) , de manera que el amor tiguador (3.1) se dispone entre el bastidor (5) y la masa (2) , un imán (3.2) se dispone sobre la masa (2) y el otro imán (3 . 2) se dispone sobre el bastidor (5) enfrentado al anterior y rodeado coaxialmente por la bobina electromagnética (3 . 3) .

Esta bobina electromagnética es la que controla el campo magnético entre los imanes permanentes (3 . 2) variando la frecuencia de vibración del amortiguador de masa en tiempo real y haciéndolo así de rigidez variable.

Este tipo de amortiguador de masa se puede englobar dentro de los denominados semi-activos ya que modifica los parámetros de un elemento pasivo que es el dispositivo magnético formado por dos imanes permanentes

(3 . 2) Y una bobina electromagnética (3 . 3) .

En las pruebas llevadas a cabo se comprueba que el número preferent e de los imanes permanentes (3 . 2) dispuestos sobre la masa (2) son dos , el de los imanes permanentes (3 . 3) enfrentados a éstos son dos y las

bobinas electromagnéticas (3 . 31 correspondientes son dos , dispuestos equidistantes respecto del amortiguador para asegurar una mayor estabilidad .

Una realización del soporte (1 . 1) consiste en dos listones sobre los que se coloca la masa (2) .

Con el fin de limitar el recorrido de la masa por seguridad y evitar el aplastamiento de los diversos componentes del amortiguador de masa, se disponen unos topes de recorrido de la masa (2) , bien por debajo de la misma , bien por encima o bien por ambos lados.

Para la gestión de las señales se puede disponer un dispositivo de control (4) , el cual capta la señal de los sensores (7) que pueden ser de desplazamiento, velocidad o aceleración y se colocan uno sobre la masa

(2) y otro sobre la estructura o bastidor (5) .

El amortiguador de masa , es decir, los medios de fijación (1) , la masa móvil (2) y los medios de ajuste de movimiento (3) se pueden bien disponer directamente sobre la estructura a amortiguar o bien sobre un bastidor (5) del mismo amortiguador de masa .

Una realización del bastidor (5) consiste en una base rectangular (5 . 1) , en forma de placa, para situaciones donde el amortiguador de masa se coloca sobre la estructura . Otra realización es un paralelepípedo rectangular con los lados mayores (5.1) formando la base y el techo y los lados menores (5 . 2) los laterales, para situaciones en las que el amortiguador de masa tenga que colocarse colgado de la est ruct ura a amort iguar .

Claims

REIVINDICACIONES

l . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable que comprende medios de fijación y guiado (1) de una masa (2) y medios de ajuste de movimiento (3) de la misma caracterizado porque los medios de fijación y guiado (1) de la masa comprenden a su vez un soporte

(1 .1) , con la masa en uno de los e xtremos y un eje de rotación (1 . 2) en el otro, casquillos (1.3) a ambos lados del eje de rotación (1 . 2) , los cuales reciben los extremos del eje de rotación (1.2) y deslizan sobre unos pilares (1 . 4) , los medios de ajuste de movimiento (3) comprenden a su vez un amortiguador (3 . 1) , dos imanes permanentes (3 . 2) y una bobina electromagnética (3 . 3) , de manera que el amortiguador (3 . 1) se dispone entre el bastidor (5) y la masa (2) , un imán (3 . 2) se dispone sobre la masa (2) y el otro imán (3 . 2) se dispone sobre el bastidor (5) enfrentado al anterior y rodeado coaxialmente por la bobina electromagnética (3 . 3) .
2 . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque los imanes permanentes (3 . 2) dispuestos sobre la masa (2) son dos, los imanes permanentes (3.2) enfrentados a éstos son dos y las bobinas electromagnéticas (3 . 3) correspondientes son dos, dispuestos equidistantes respecto del amortiguador para asegurar la estabilidad.
3 . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque el soporte (1 . 1) son dos listones sobre los que se coloca la masa (2) .
4 . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque se

disponen unos topes (6) de recorrido de la masa (2) .
5 . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porgue los medios de fijación (1) y los medios de amortiguación (3) se disponen sobre la estructura a amortiguar .
6 . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de fijación (1) y los medios de amortiguación (3) se disponen sobre un bastidor (5) .
7. -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 6 caracterizado porque el bastidor (5) es en forma de placa .
8.-Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 6 caracterizado porque el bastidor (5) es un paralelepípedo rectangular con los lados mayores (5 . 1) formando la base y el techo y los lados menores (5 . 2) los l a terales .
9 . -Amortiguador de masas magnético de rigidez variable según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque incluye un dispositivo de control (4) .
10 . -Amortiguador de masa magnético de rigidez variable según la reivindicación 9 caracterizado porque el

dispositivo de

control (4) capta la señal de unos senso

res

(7) colocados sobre l a masa (2) y sobre la estructu

ra

o bastidor (5) .