Gobernador centrífugo


Un gobernador centrífugo es un tipo específico de gobernador con un sistema de retroalimentación que controla la velocidad de un motor regulando el flujo de combustible o fluido de trabajo , para mantener una velocidad casi constante. Utiliza el principio de control proporcional .

Los gobernadores centrífugos fueron inventados por Christiaan Huygens y se utilizaron para regular la distancia y la presión entre las ruedas de los molinos de viento en el siglo XVII. [1] [2] En 1788, James Watt adaptó uno para controlar su máquina de vapor donde regula la admisión de vapor en el (los) cilindro (s), [3] un desarrollo que demostró ser tan importante que a veces se le llama el inventor. El uso más amplio de los gobernadores centrífugos fue en las máquinas de vapor durante la Era del Vapor en el siglo XIX. También se encuentran en motores de combustión interna estacionarios y en motores alimentados de diversas formas .turbinas , y en algunos modernos relojes sonoros .

Un gobernador simple no mantiene una velocidad exacta sino un rango de velocidad, ya que bajo una carga creciente, el gobernador abre el acelerador a medida que disminuye la velocidad (RPM).

Los dispositivos que se muestran están en máquinas de vapor. La energía se suministra al gobernador desde el eje de salida del motor mediante una correa o cadena conectada a la rueda inferior de la correa. El gobernador está conectado a una válvula de mariposa que regula el flujo de fluido de trabajo (vapor) que alimenta al motor primario . A medida que aumenta la velocidad del motor primario, el husillo central del gobernador gira a mayor velocidad y aumenta la energía cinética de las bolas. Esto permite que las dos masas de los brazos de palanca se muevan hacia afuera y hacia arriba contra la gravedad. Si el movimiento va lo suficientemente lejos, este movimiento hace que los brazos de palanca tiren hacia abajo de un cojinete de empuje , que mueve un enlace de viga, lo que reduce la apertura .de una válvula de mariposa. De este modo, se reduce la tasa de fluido de trabajo que entra en el cilindro y se controla la velocidad del motor primario, evitando el exceso de velocidad.

Se pueden usar topes mecánicos para limitar el rango de movimiento del acelerador, como se ve cerca de las masas en la imagen de la derecha.

Una limitación del gobernador de dos brazos y dos bolas es su dependencia de la gravedad, y que el gobernador debe permanecer erguido en relación con la superficie de la Tierra para que la gravedad retraiga las bolas cuando el gobernador disminuye la velocidad.


Dibujo de un gobernador centrífugo "fly-ball". Las bolas giran hacia afuera a medida que aumenta la velocidad, lo que cierra la válvula, hasta que se logra un equilibrio entre la demanda y la ganancia proporcional del varillaje y la válvula.
Dibujo en corte del regulador de velocidad de una máquina de vapor. La válvula comienza completamente abierta a velocidad cero, pero a medida que las bolas giran y se elevan, el vástago de la válvula central es forzado hacia abajo y cierra la válvula. El eje impulsor cuya velocidad se está detectando está arriba a la derecha
Gobernador de Porter en una máquina de vapor Corliss
Motor Boulton & Watt de 1788