ES2955376A1

ES2955376A1 - Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mastiles ligeros

Info

Publication number: ES2955376A1
Application number: ES202230375A
Authority: ES
Inventors: Campos Jesus Saavedra; Iban Antolin Lorenzana; Gonzalez Alvaro Magdaleno; Rodriguez Cesar Pelaez; Pordomingo Alvaro Iglesias
Original assignee: Setga S L U
Current assignee: Setga S L U
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2023-11-30

Abstract

Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros, que comprende una cadena colgante con posibilidad de masas añadidas y cables hilados, se puede instalar en mástiles esbeltos y ajustar sus modos de vibración a los del mástil donde está instalado. La rigidez de los cables, su diámetro, su forma de hilado entre los eslabones y el número de cables permite ajustar el amortiguamiento de cada modo de vibración. La masa de la propia cadena y del resto de componentes unidos a la misma, junto con la rigidez de los cables, permite ajustar las primeras frecuencias del dispositivo. El dispositivo, una vez sintonizado a las frecuencias propias del mástil donde se instale, interaccionará con el mismo respondiendo con movimientos apreciables que generarán disipación por fricciones entre todas las partes móviles dispuestas, eventualmente puede impactar contra la estructura del mástil sobre el que se instala generando disipación adicional.

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO AUXILIAR PARA AUMENTAR EL AMORTIGUAMIENTO EN

MASTILES LIGEROS

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención es un dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros de gran altura y esbeltez afectando simultáneamente a varios modos de vibración. Se trata de un dispositivo mecánico que provoca que los mástiles estén más amortiguados y respondan con vibraciones de menor amplitud a la acción del viento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Existen múltiples sistemas pasivos denominados "amortiguadores de masa sintonizados” o TMD (del inglés tuned mass damper) para reducir las vibraciones en estructuras como puentes, forjados, edificios, etc. La mayoría de ellos son sistemas donde un conjunto rígido se mueve con respecto a la estructura donde está instalado. Ese conjunto se une a la estructura mediante elementos elásticos e incluyen sistemas de amortiguación para disipar energía. El conjunto de partes con masa, elementos elásticos y amortiguadores definen el dispositivo, que se puede sintonizar a un único modo de vibración. En ocasiones el dispositivo amortiguador se basa en fricciones entre partes móviles, como ocurre en los conocidos sistemas del tipo Stockbridge (US1675391A de1918) usados en los tendidos de líneas eléctricas, principalmente. En estos dispositivos son los cables mecánicos quienes proporcionan tanto la rigidez como el amortiguamiento.

Por otra parte, es conocido que un trozo de cadena colgado, como cualquier otro medio continuo, puede vibrar en varios modos naturales. En esa vibración hay movimiento relativo de los distintos eslabones entre sí. Si se empuja la cadena para sacarla de su posición de equilibrio, acabará parándose al cabo de un determinado tiempo en parte debido a los rozamientos entre los eslabones que la componen.

Se han Invenciones relacionadas (dentro del mismo campo):

-DE102012222191A1 EP1008747A2 US8322975B2, para aerogeneradores. -US3382629A, para antenas

En todos los casos, el péndulo es rígido y oscila respecto a una articulación definida según una única forma modal.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un dispositivo mecánico que se suspende en los mástiles para disminuir las vibraciones debidas a la acción del viento. El dispositivo comprende una cadena con varios eslabones en la que se pueden añadir masas y cables mecánicos hilados entre los eslabones. El punto de anclaje al mástil debe corresponder con posiciones de magnitud modal significativa, correspondiendo generalmente a la zona superior. La ubicación preferente es dejarlo oculto en el hueco interior del mástil, aunque también es posible situar, uno o varios, por el exterior.

Convenientemente diseñada la relación entre la masa propia de los eslabones, las masas añadidas y los cables, el dispositivo puede exhibir omnidireccionalmente varios modos de vibración que se pueden acoplar a los modos de los mástiles sobre los que se instala. De esta manera, al vibrar el mástil en uno de sus modos, vibrará también el dispositivo objeto de esta invención. En ese movimiento vibratorio habrá rozamientos entre los propios eslabones y entre los eslabones y el cable que les recorre, disipando energía y por tanto mitigando el comportamiento vibratorio del conjunto. Adicionalmente podrá haber choques contra las caras interiores del compartimento en el que se aloja, disipando de esta manera más energía y desordenando el comportamiento vibratorio del conjunto, contribuyendo ambos fenómenos a mitigar adicionalmente la respuesta del mástil ante la acción del viento.

La invención surge cuando combinando elementos ya existentes, se consigue diseñar un dispositivo pasivo colgante capaz de ser ajustado a varios modos de vibración y con capacidad de disipar energía. La longitud de la cadena, tipo de eslabones y masas adicionales unidas a ellos definen los modos de vibración, pudiendo ser ajustados en función de los modos del mástil donde se instalará. La disipación de energía se produce por micro-rozamientos entre las partes móviles y con la incorporación opcional de los cables se puede también ajustar a las necesidades. Si los cables son suficientemente rígidos podrían afectar adicionalmente a los frecuencias y modos, aumentando de esta manera las capacidades de ajuste y sintonizado.

En este caso no son necesarios elementos flexibles puesto que la gravedad actúa como fuerza de restitución. Se puede añadir rozamiento adicional si se hilan cables de pequeño diámetro entre los eslabones. También se pueden añadir masas adicionales, cuya magnitud y posición influirá en los modos de vibración del conjunto colgante.

De forma más concreta, y dado que es habitual que los mástiles esbeltos exhiban solo dos modos de vibración con amplitudes significativas, se presenta en las siguientes imágenes (Figura 1) una configuración del dispositivo con masas añadidas en dos posiciones: extremo inferior y zona central, facilitando de este modo su ajuste a los dos modos de vibración del mástil.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la invención y como parte integrante de la descripción se acompañan unas ilustraciones en las que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado el dispositivo consistente en una cadena con múltiples eslabones, un cable hilado entre los eslabones y 2 conjuntos de masas adicionales. El primer conjunto se dispone en la parte inferior y está compuesto por múltiples discos apilados entre sí unidos a un vástago roscado soldado al eslabón inferior. El segundo conjunto consiste en otros discos sujetados a la zona central mediante un tornillo pasante entre uno de los eslabones. En el eslabón superior se dispone otro vástago para la sujeción del conjunto a la estructura del propio mástil.

Los discos que componen las masas pueden no estar apretados entre sí de tal manera que en el movimiento vibratorio pueden experimentar desplazamientos relativos que aportan rozamiento adicional. Igualmente el conjunto, al oscilar por estar instalado en el mástil que vibra, puede experimentar choques contra el mismo, evento que supone disipación adicional de energía.

La figura número 1 muestra la cadena (1), el cable (2), las varillas roscadas (3), la masa adicional inferior (4) y la masa adicional central (5).

La figura número 2 muestra otra configuración sin masa intermedia adicional con las formas deformadas del conjunto vibrando según el modo 1 (izquierda) y según el modo 2 (derecha).

MODO DE REALIZACIÓN PREFERENTE

El objeto de esta invención es una cadena con varios eslabones en la que se pueden añadir masas y cables mecánicos hilados entre los eslabones, por lo que el dispositivo es totalmente escalable.

Las figuras que acompañan esta descripción corresponden a una materialización para una cadena de 12 mm de diámetro de eslabón, tornillería M12 y discos de masa adicional con 60 mm de diámetro y 10 mm de altura. Se muestra hilado un solo cable de 3 mm de diámetro equivalente.

El vástago inferior puede albergar con holgura 10 discos. La holgura permite situar esos discos a distintas alturas con respecto al vástago, permitiendo de esta manera un ajuste fino de las frecuencias. Igualmente, la masa intermedia se ha situado en el octavo eslabón, pudiendo cambiar dicha ubicación según necesidades de ajuste frecuencial.

Claims

REIVINDICACIONES

1. -Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros, que comprende una cadena colgante con posibilidad de masas añadidas y cables hilados, caracterizado por poderse instalar en mástiles esbeltos y ajustar sus modos de vibración a los del mástil donde está instalado.

2. -Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros, según reivindicación 1, caracterizado porque la rigidez de los cables, su diámetro, su forma de hilado entre los eslabones y el número de cables permite ajustar el amortiguamiento de cada modo de vibración. La masa de la propia cadena y del resto de componentes unidos a la misma, junto con la rigidez de los cables, permite ajustar las primeras frecuencias del dispositivo.

3. -Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros, según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque, una vez sintonizado a las frecuencias propias del mástil donde se instale, interaccionará con el mismo respondiendo con movimientos apreciables que generarán disipación por fricciones entre todas las partes móviles dispuestas.

4.-Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque eventualmente puede impactar contra la estructura del mástil sobre el que se instala generando disipación adicional.

5.-Dispositivo auxiliar para aumentar el amortiguamiento en mástiles ligeros, según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por ser puramente pasivo y estar libre de mantenimiento, al no tener guías, aceites u otros componentes degradables.